專利名稱:可讀型表面熱特性器件和對其進行熱激發(fā)的方法與裝置的制作方法
本發(fā)明是根據(jù)權利要求
1～22的可讀型表面熱特性器件(此后簡稱為“表面特性器件”)和供熱或吸熱的方法以及裝置(此后簡稱為“熱激發(fā)”)。
上述可讀型表面熱特性器件，其特點在于可讀性，但困難在于需要相當昂貴的設備并且也許要安排這些器件，使其在可見光譜范圍內與環(huán)境表面相同，而且，制造它們的花費也是非常高的。
因此，這些表面特性器件的可靠性非常高，同時考慮到讀出裝置的造價，讀出的可靠性也是很高的。
美國專利申請3511973公開了一種可讀型表面熱特性器件和熱激發(fā)方法。其中采用了區(qū)域布置的不同阻值的電阻，在施加相同的電壓時，它們達到不同的溫度，利用適當?shù)姆绞娇梢詫ζ溥M行掃描。
但是，這種器件的應用范圍有限。由于必須為表面特性器件提供電觸點，這些電觸點與電流源相聯(lián)接以便進行熱激發(fā)。因此有很多局限性。
例如，這些電觸點總是可見的。十分明顯，這妨礙了秘密測試。由于必須與電流源相聯(lián)接，讀出過程實際上被局限于固定的讀出裝置上。
本發(fā)明的目的在于提供一種可讀型表面熱特性器件和一種能以更簡便的方式供熱或吸熱的方法和裝置。
本發(fā)明的目的是利用權利要求
1特征部分所闡明的表面特性器件來實現(xiàn)的。
本發(fā)明的表面特性器件能夠以下面將要詳細描述的、所期望的方式承受熱處置。這些熱處置實際上是很簡單的，對器件來說，它們能夠以難以察覺的、光學中性的結構來產(chǎn)生。在承受均勻的熱處置時，特性和非特性的區(qū)域顯示出不同的溫度變化，這種溫度變化可以被掃描。這種區(qū)域間的不同特性可以利用不同的方式獲得，這一點將在下面進行說明。
權利要求
2提供了一種有用的特征。例如，可以采用如下方式用細長的金屬條構造特性區(qū)而非特性區(qū)則采用低熱導率的塑料。如果兩種區(qū)域受到均勻的熱處置，由于流到外界的熱量不同，在掃描位置上產(chǎn)生了不同的溫度。
另一方面，權利要求
3提供了一種有用的特征。如果對上述區(qū)域提供或吸取等量的熱，由于熱容量不同，會產(chǎn)生不同的溫度變化。例如，可以用具有相鄰表面的、同體積的塑料和金屬體構成表面特性器件。
在一個可進一步選擇的方式中，權利要求
4提供了一種有用的特征。所有區(qū)域都被置于相同的輻射強度下，由于對輻射的吸收不同而吸收了不同的熱量，因此達到不同的溫度?？梢圆捎萌魏芜m用的輻射，只要被吸收后能在所討論的材料中產(chǎn)生熱量即可。
權利要求
5提供了另一種有用的特征。在這方面，提供了一種適合于常規(guī)應用的、便于制造與安裝的結構。
權利要求
6提供了一種有用的特征。正如從英國專利申請GB1516832中所了解的那樣，在秘密探測中，表面特性器件應當構造成對外界來說不可見的。如果實際的表面特性器件是光學可見的，這種涂層是非常有用的。
權利要求
7的特征表明了本發(fā)明進行熱激發(fā)的方法。
人們也許會想到利用DE-GM7935267所描述的那種方法，在那種方法中，編碼的表面區(qū)域受到紅外輻射并對反射的輻射進行測量。接收器應當構造得適合于測量表面溫度。但是，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)這種反射測量并不能確定表面溫度。因為相對于反射的輻射強度來說，表面的熱輻射非常小，后者被前者所淹沒。
根據(jù)本發(fā)明，可以讓掃描與熱處置同時進行。這樣，必須向表面特性器件的表面均勻供熱。為了做到這點，例如，可以向一個位于表面特性器件之下的物體供熱或供冷，因此與流經(jīng)表面特性器件外表面的空氣之間產(chǎn)生了溫度差。由于特性區(qū)和非特性區(qū)具有不同的熱導率，因此產(chǎn)生了可掃描的、不同的表面溫度。這一過程可以很方便地用于溫度變化顯著的物體上，出于某種原因它們總是被加熱或冷卻，例如加熱或冷卻元件，或是剛剛離開爐子并被熱掃描的物體。
根據(jù)本發(fā)明的方法進行的熱處置是同掃描分別產(chǎn)生的。一些進行隔離的方法將在下面介紹。據(jù)此，可以保證掃描傳感器不受熱處置的影響。因而能夠分辨出特性與非特性區(qū)之間微小的溫度差。
權利要求
8提供了一種有用的特征。這樣一種熱處置很容易實現(xiàn)。例如，這樣的加熱體或冷卻體能夠加以引導與一個較長的表面特性器件進行滾動接觸，這類表面特性器件可以很方便地用于許多場合。
作為另一種選擇，權利要求
9提供了一種有用的特征。借助于適當?shù)妮椛渚劢购凸怅@裝置，可以在非常精確的照射位置上施加熱。采用這種方式可以進行非接觸測量。如果增加輻射強度，測量的速度是非?？斓?。
權利要求
10提供了一種有用的特征。在表面特性器件的整個面積上進行的全表面熱處置具有如下優(yōu)點，即不需要精確的瞄準。由于特性和非特性區(qū)對熱處置的不同的反應，例如讓不同的熱傳導進入象一塊大的特性金屬部分那樣的底座，可以獲得期望的溫度差。
權利要求
11提供了另一種可供選擇的特征。在這種方式下，只有掃描軌道的區(qū)域受到熱處置。表面特性器件的不同的反應效應，例如由熱導或熱容引起的，也可以得到更好的發(fā)揮，因為鄰近熱處置區(qū)域的表面區(qū)域沒有受到熱處置。同時也產(chǎn)生了一個可以被利用的溫度差。
考慮到根據(jù)本發(fā)明的方法實現(xiàn)熱處置與掃描器的隔離，權利要求
12提供了一種有用的特征。當掃描在時間安排上與熱處置有短暫分離的情況下，交替的影響很容易地消除了。
權利要求
13提供了一種可供選擇的有用的特征。在與掃描不同的位置上施加熱處置，可以獲得空間隔離。例如，在從上部進行掃描的同時，可以從下部向一個進行表面探測的物體供熱。
權利要求
14提供了一種有用的特征。在這種方式中，狹長的特性區(qū)的一端被加熱并把熱傳到另一端，在那里對表面溫度進行掃描。由于特征與非特性區(qū)的熱傳導不同，產(chǎn)生了溫度差?？梢栽谡麄€長度上對被處置的狹帶進行持續(xù)不斷的熱處置。然而，也可以用一個加熱斑沿著狹帶移動進行熱處置，而掃描器則平行于這一狹帶進行掃描。
權利要求
15中要求了一種可供選擇的隔離方法。例如，可以用紫外輻射來施加熱量，材料對紫外輻射的吸收是不同的。反射的紫外輻射不會對探測產(chǎn)生影響，因為溫度傳感器有著不同的光譜區(qū)，在紫外區(qū)域并不敏感。象近紅外這樣的輻射區(qū)，也可以通過具有恰當結構的裝置加以利用。同樣，可以利用低頻的交流電磁輻射對表面特性器件進行電容式或者電感式加熱。在進行電感加熱時，象金屬帶那樣的具有更好的導電性能的區(qū)域得到加熱，而中間的塑料區(qū)域沒有被加熱。當利用電容效應時，情況恰好相反。象塑料那樣的低導電性材料，由于其介電特性而得到加熱。
權利要求
16至21的特性為本發(fā)明裝置的特征。
在根據(jù)權利要求
1的、可供選擇的具體裝置中，利用一個具有權利要求
22的特性的表面特性器件，可以實現(xiàn)前述的本發(fā)明的目標。在這種表面特性器件中，甚至于在不同的特性區(qū)具有相同的表面溫度的情況下，由于輻射率的不同，也會產(chǎn)生不同的熱輻射。該輻射可以用一個能接收熱輻射的傳感器進行掃描。
本發(fā)明以舉例的方式進行圖解，其中圖1為一個帶有熱激發(fā)裝置與掃描裝置的表面特性器件的剖視圖。
圖2是這一器件的平面圖。
圖3至圖6是表面特性器件的幾種不同的實施例。
圖7是圖6的平面圖。
圖8和圖9分別為表面特性器件的平面圖和剖面圖，并顯示了一個用于接觸加熱的裝置。
圖10至圖12是類似于圖8的平面圖，顯示了不同的熱激發(fā)方法。
圖13是一個通過表面激發(fā)的剖面圖，顯示了另一種熱激發(fā)的方法。
圖14是一個表面特性器件的剖面圖，該器件具有輻射率彼此不同的區(qū)域。
圖1顯示了一個表面特性器件，該器件由塑料層2和嵌在其中的金屬條3組成，圖2是它的平面圖。金屬條3構成了器件的特性區(qū)。在橫跨這些特性區(qū)的方向上形成了依次排列的間隔不同的編碼，這種編碼可以由機器讀出并轉換為數(shù)字，變換的方式與應用在各種類型的包裝中的光學可讀型條型碼的方式相同。
表面特性器件1置于被測物體4的表面上，該物體也可以是一個檢驗卡。
實際上，幾乎任何類型的物體都能夠用這種方式進行測量。例如車身制造、電視、裝牛奶的紙盒等等。
涂層5覆蓋在表面特性器件1之上，其特點在于具有盡可能小的熱導率。例如，可以使用合成樹脂漆。由于該材料在可見光范圍內是不透明的，因此可以對表面特性器件進行光學覆蓋。在沒有覆蓋的狀態(tài)下，該器件是可以用人眼讀出的。
根據(jù)本發(fā)明的一般類型，應當進行熱掃描。為此采用溫度傳感器6。該傳感器位于被掃描的表面之上，借助反射器7對很小的掃描點8進行觀測。在結構上應保證掃描器6、7在橫跨金屬條3的長度方向上移動，也就是說在掃描軌道9的編碼方向上移動。這種移動是在離表面特性器件的表面一定距離處無接觸地進行的。
如果圖1和圖2所示的被測表面處于熱平衡狀態(tài)，特性區(qū)和非特性區(qū)將具有相同的溫度。掃描器6、7不會有所分辨，這時必須預先進行熱激發(fā)。
在圖1所示的示范裝置中，由輻射源10施加熱激發(fā)，輻射源可以是白熾燈，并借助于反射器11在器件表面產(chǎn)生輻射斑12。在圖示的示范裝置中，輻射斑沿著掃描軌道9移動，輻射源10和掃描器6之間以剛性聯(lián)接，以保證掃描點8落后于輻射斑12一段固定距離，在箭頭所指的方向上沿著掃描軌道9移動。這樣，掃描點8觀測到的是被輻射斑12預先加熱的表面區(qū)域。
在移動速度恒定時，金屬條3之上的表面區(qū)域與只由塑料構成的中間區(qū)域，將接收等量的熱。在金屬條3存在的那些點上，由于具有較高的熱導率，熱量從被加熱的區(qū)域很快地橫向傳播開，也就是說，熱量傳播的速度比它從中間區(qū)域的塑料上流失的速度快得多。
由于熱導率不同，被掃描點8所探測的、位于金屬條3之上的、涂層5的表面區(qū)域比位于中間區(qū)域的表面區(qū)域要冷。因此產(chǎn)生了不同的表面溫度而形成了可讀型熱編碼。市售的、在室溫條件下能夠探測到小的表面溫度如幾十分之一度的表面溫差的傳感器6適合于用作溫度傳感器6，這種傳感器的響應范圍在熱輻射區(qū)，比如波長范圍大約在1μ到14μ之間的電磁波。在這種探測中，可以使用熱電堆探測器。
應當指出，掃描并不僅僅局限在掃描軌道9上進行。例如，可以利用多軌掃描得到表面圖形。
圖3顯示了一個改進型的表面特性器件31，它是一個經(jīng)過簡單變換的示范裝置。該器件由塑料膜32和真空蒸鍍的條狀金屬膜條33組成，并可以按圖2所示布置在一個平面上。在圖示的例子中對物體34的特性進行了描述。物體34可以是一個很大的金屬工件，比如車身的一部分或者是車輛的汽缸體?？梢园颜婵照翦兊牟酒?2構造成傳統(tǒng)的標簽那樣的形式，然后把薄片32粘在覆蓋于物體34之上的彩色基底層36上，并用涂層35涂敷以保護其不受外界的破壞，同時也使它成為不透明的，涂層35可以使用車身漆。
利用圖1所示的裝置及所闡明的有關方法，可以進行熱激發(fā)與掃描。其中利用了熱傳導的差別，而這一差別是由高熱導率的條狀金屬膜33與周圍的塑料材料相比較而存在的。
圖4顯示了另一種改進的型式，其中凸起的表面特性區(qū)43由物體44形成。為了使它們成為不可見的，用具有平滑的外表面并填滿凹進部分的涂層45進行覆蓋。用圖1中所描述的實施裝置進行熱激發(fā)時，會產(chǎn)生溫度差。這是因為，當加熱涂層45的表面時，熱量從凸起43的表面之上進入良導熱體44的速度比進入凹進部分時快得多，因為前者的涂層厚度比后者小。這樣在涂層45的表面產(chǎn)生了可供掃描的溫度差。
圖5顯示了對圖4的一種改進型式，金屬條53直接用于物體54的表面上并被涂層55所覆蓋。熱激發(fā)效果的取得，如圖3或圖4所解釋的那樣，取決于物體54是否為熱的良導體或是不良導體。
圖6和圖7分別顯示了一個表面特性器件的剖面圖和平面圖。該器件61由在掃描軌道69方向上延伸的點特性區(qū)域構成。在圖示的實施裝置中，這些特性點由鑲嵌在塑料層62中的矩形金屬塊63構成，并被涂層65覆蓋。圖示的器件可以置于待測的物體上。為了簡便起見，沒有畫出待測物體。
利用圖1所示的裝置可以進行熱激發(fā)和掃描。相對來說，掃描點68仍然很小。但輻射點72比圖12的裝置中的要大得多，并完全覆覆蓋了金屬塊的表面。這樣，金屬塊63的全表面得到了均勻加熱。
在這一裝置中，并不能利用在表面方向上的熱傳導效應。然而，可以利用另外兩種效應來獲得可掃描的溫度差。
一方面，可以利用橫向延伸到表面的熱傳導的差別，即垂直于涂層65的方向上的熱傳導的不同。熱從位于金屬塊63之上的、被加熱的涂層65的表面區(qū)域向下傳播的速度比從塑料層62上向下傳播的速度快得多，這樣，位于金屬塊63之上的表面區(qū)域冷卻得更快一些，因而及時跟上的掃描點68能夠觀測到不同的表面溫度。實現(xiàn)這一過程的先決條件取決于下層的材料，也就是說，該裝置應當置于熱的良導體之上。
如果圖6所示的裝置暴露在空氣中或被安置在熱的不良導體上，溫度差仍然能夠被激發(fā)。塑料層62的材料熱容比金屬塊63的熱容小得多，如果在單位面積上施加等量的熱，金屬和塑料理所當然地達到不同的溫度。這一效應獨立于熱傳導過程。一般情況下，熱傳導效應和熱容效應結合在一起出現(xiàn)，也就是說，在前面圖示的那些實施裝置中，也存在這兩種效應。
應當加以說明的是，對圖6所示的例子來說，沒有涂層65時，上述效應的功能可以得到更好的發(fā)揮。一般來說，表面特性器件都能夠從外部進行光學讀取，這不利于用作秘密測量。特性區(qū)與非特性區(qū)之間人眼可見的差別只能用其它的方法加以避免，這些方法不同于加涂層的方法。例如，可以使用外表十分相象、但具有不同的熱導率和(或者)熱容量的材料。為了實現(xiàn)這一目的，可以應用外表相同但組分不同的陶瓷。
在圖8和圖9中示意性地畫出了表面特性器件81，該器件僅由塑料層82和嵌入的金屬條83組成。
作為圖1的裝置中輻射加熱的方法的另一種可選擇的方法，對圖中示例有關的熱激發(fā)方法進行說明。在圖示的實施裝置中，利用了一個印章型的加熱體，該加熱體具有一個手柄和一個沉重的儲熱板，它同表面特性器件的表面接觸并覆蓋住整個表面，如圖8中的虛線所示。首先，把儲熱板86在爐子上加熱到很高的溫度。在與表面特性器件81的表面接觸時，熱傳播到器件中。在短暫的接觸之后，儲熱板被移開。然后可以在箭頭所指的方向上利用掃描點88進行讀出。溫度差是由不同的熱特性引起的。
另一方面，如果把表面特性器件81放在不導熱的物體84上，由于塑料層82和金屬條83的熱容量不同，而引起了表面溫度的不同。如果物體84由一個導熱良好的金屬構成，則從熱表面到物體84，熱傳導的速度不同，可以對這一點加以利用。
在一個未示出的、對圖8和圖9的改進型中，可以用印章加熱體提供一個非常窄的儲熱板86，該板在掃描軌道89上僅覆蓋了一個很窄的條帶。在這種情況下，產(chǎn)生于器件表面方向上的、金屬條83的熱傳導效應得到了應用。
圖10顯示了對這一裝置的改進。與圖8所示的情況相類似，一個窄的印章加熱體106用來同器件101的表面相接觸，但它只覆蓋了金屬條103的一端。掃描點108在金屬條103的另一端沿著掃描軌道109移動，并對溫度差進行觀測。由于從金屬條103被加熱的一端傳到掃描軌道109區(qū)域的熱量比從熱的不良導體的中間區(qū)域傳去的熱量要多，因此造成了上述溫度差。
也可以利用與圖1中的輻射源10，11相類似的輻射源代替印章加熱體，對圖8和圖10中用虛線畫出的待加熱區(qū)域86和106進行加熱。這種輻射源具有一個適當形狀的光闌，以便在適當尺寸的面積上施加輻射，如圖10所示的那樣。利用這種輻射源，可以對虛線所示區(qū)域的全表面進行均勻加熱。
圖11顯示了一種改進的型式，在這當中，掃描點118的掃描軌道119在表面特性器件111上延伸，金屬條113的安置方式與圖10中的一樣。金屬條113依然在它的另一端被加熱，但并不是在整個掃描期間內被均勻加熱。而是象圖11所示的那樣，由輻射斑112在平行于掃描軌道119的輻射軌道114上平行于掃描點118移動。掃描和輻射裝置可以使用圖1所示的那種。即應在所示的方向上橫向移動，也就是說，在圖1中，掃描和輻射裝置應當垂直于繪圖平面進行移動。如果需要的話，可以讓輻射點112在掃描點118的稍前方移動，以便在掃描前有一段時間使熱傳播開。
還應當指出的是，圖8至圖10中所說明的，利用印章加熱體進行的接觸熱處置過程，同樣可以由冷的印章體進行。這時，熱的流向和溫差都要改變符號。
在以上描述的所有裝置中，其價值在于根據(jù)本發(fā)明得到的方法，熱處置并不影響掃描。根據(jù)以上給出的例子，這種熱處置可以是輻射加熱，也可以是接觸加熱或接觸冷卻，熱處置與掃描之間有界限清楚的隔離。據(jù)此，在圖8和圖9的例子中，印章加熱體首先用來進行接觸加熱，在短暫的時間間隔后才施加掃描。在圖1的示范裝置中，首先進行加熱，再按時間順序進行掃描。而在圖11的裝置中，則對掃描與加熱提供了空間隔離。
對熱處置與掃描之間進行隔離的目的在于不使溫度探測受到熱處置的影響而發(fā)生錯誤。在圖8的例子中，如果掃描點88去探測加熱板86，將會得到錯誤的測量結果。在圖1的例子中，如果掃描8去探測輻射點12，觀測到的將是反射回來的輻射，或是瞬間產(chǎn)生的不依賴于下部結構的表面熱，同樣會得到錯誤的測量結果。
圖12顯示了對熱處置或熱激發(fā)與掃描之間進行隔離的進一步的基本改進。
圖12顯示了帶有金屬條123的表面特性器件，金屬條123同前面示例中的某一種是相同的。進行掃描的方法與熱輻射裝置都與圖1中的相同。但與前述裝置的區(qū)別在于，輻射點132和掃描點128的位置關系為一個位于另一個之上。如果用圖1描述的普通白熾燈作為熱源，將不可能進行測量。這是由于輻射源發(fā)出的輻射位于傳感器6的敏感范圍內，因此從表面反射的輻射將與表面的熱輻射相疊加。
然而，如果利用光譜隔離的方法，圖12的裝置便成為可用的?？梢岳幂椛湓?0，使其發(fā)出位于傳感器6敏感范圍以外的輻射，以實現(xiàn)光譜隔離。例如，可以利用紫外燈。這種燈不發(fā)出熱輻射或者可以用適當?shù)姆绞綖V去熱輻射。紫外輻射被表面特性器件吸收并被轉變?yōu)闊?，這與前面描述的熱激發(fā)的意義相同，通過描述過的效應(特別是熱傳導效應)，以上過程導致了表面溫度差，可以利用掃描點128對這些溫度差進行分辨。
同樣，供熱可以采用電感式或電容式的。這一點通過圖6的裝置加以說明。
圖示的表面特性器件61可以用未被示出的電感加熱裝置進行加熱。該裝置的基本構成為一個聯(lián)接在交流電源上的螺線管。交變的電磁場進入器件并在金屬塊63中產(chǎn)生渦流，導致了金屬塊變熱而塑料62溫度不變。位于金屬塊63之上的表面區(qū)域與塑料62之上的區(qū)域之間產(chǎn)生了溫度差。
當采用電容式加熱時，表面特性器件61被安置在一個電容器的兩極板之間。該電容器被加上高頻電壓。表面特性器件61的塑料層62的作用相當于電容器的電介質，因此當加上高頻電壓時，由于介質損耗引起塑料層62發(fā)熱，而金屬塊63的溫度不變。
在電感式或電容式加熱時，可以同時進行掃描。因為熱處置(電感或電容式)與掃描隔離得很好并且不對其產(chǎn)生影響。
在前面描述的裝置中，熱導和熱容效應被用來對特性器件的不同特性區(qū)進行熱激發(fā)。在這方面，必須十分小心地對不同的特性區(qū)進行均勻的熱處置，以使得不同的熱處置不影響測量值的準確性。
圖13顯示了一個原理上不同的裝置。在該裝置中，特性區(qū)和非特性區(qū)是用不同的方式供熱的。
圖13顯示了表面特性器件131的剖面，為了清楚起見，略去了剖面線。
金屬條133貼在物體134上并被涂層135覆蓋。這一結構類似于圖5的結構。然而，涂層135由一種對特定波長透明的材料構成，這一波長是將要照射在其上的輻射波長，例如紫外輻射。
輻射，例如紫外輻射，從器件的上方沿著箭頭所指的方向斜入射，經(jīng)過在這一波段范圍內透明的涂層135，射到物體134的表面，并在那里被吸收(小圓圈)。或者射到金屬條133的表面，在那里沿著圖中箭頭所指的方向反射到左斜上方，最后離開裝置表面。
很明顯，進入物體134上被金屬條133覆蓋的表面區(qū)域的熱量比進入未被覆蓋區(qū)域的要少，因此產(chǎn)生了可被掃描的溫度差。在所述的示范裝置中，應當按下述原則選擇涂層135它對于用作加熱目的的入射輻射來說是透明的，但對可見光來說則不透明，這樣可以把表面編碼作為秘碼使用。
圖13所示的、基于對入射輻射的吸收不同而進行的熱激發(fā)過程，也可以用其它結構的表面特性器件實現(xiàn)。例如采用染色的方法或利用其它具有不同吸熱率的東西。如果略去涂層的話，這種方法顯得格外簡便。
在前面所述的表面特性器件裝置中，顯示了一些合用的材料，例如金屬/塑料這一對材料，由于其不同的導熱率和熱容，對目前的應用來說，它們是合適的。同時也給出了各種具有不同的導熱率和熱容的陶瓷。進一步來說，還有大量的材料，可以根據(jù)它們的參數(shù)被選來用于實際應用中。作為例子，有一種輕的塑料材料與重的金屬顏料相混合的材料，彩色漆就是這類材料，并且容易得到。這種材料也許可以用在目前的應用中。表面特性器件的不同特性區(qū)可以用摻加了不同顏料的漆構成，顏料比例的大小影響著區(qū)域的導熱率的熱容。
在前面所述的所有表面特性器件的裝置中，基本上都需要進行熱激發(fā)。這是因為必須對器件的表面溫度進行掃描，而這種表面溫度是在不同的熱效應作用下，由熱激發(fā)所確定的。
但是本發(fā)明并不僅限于此，還有另一種，如圖14所解釋的可供選擇的方法。
圖中顯示了物體144的剖面。該物體的表面是特性化的，這一點表示在圖中的最上面，非特性區(qū)142是粗糙表面，而特性區(qū)143則是經(jīng)過拋光的，這樣實現(xiàn)了器件的特性化。特性區(qū)和非特性區(qū)只在表面結構上不同而沒有材料上的區(qū)別。
也可以采用另一種不同的方式，比如使特性區(qū)142和非特性區(qū)143具有不同的輻射率。例如，可以采用輻射率不同的材料。
在本發(fā)明的這一裝置中利用了表面特性器件的輻射率不同這一方式。在表面溫度為常數(shù)的情況下，也就是說當特性區(qū)和非特性區(qū)具有相同的表面溫度時，由于不同特性區(qū)的輻射率不同，在表面上發(fā)出了不同的熱輻射，這些輻射被溫度傳感器接收。對于這種裝置并不需要熱激發(fā)。
但是，使整個表面溫度均勻增加的熱激發(fā)可以改善裝置的掃描能力。因為輻射強度整個地增加了，由發(fā)射率所確定的溫度差也變大了。
另外一種可選擇的熱處置過程可以用圖3到圖5來說明。在這一過程中，表面特性器件的上下表面之間有一個溫度差。例如，與表面特性器件相聯(lián)接的物體34，44，54被加熱，因而比流經(jīng)器件上表面的空氣溫度高。因此，在垂直于表面特性器件平面的方向上產(chǎn)生了熱流。在表面特性器件上鑲入了金屬塊33，43，53的那些區(qū)域，熱阻較小，因而具有更好的導熱性。在這些區(qū)域上，表面特性器件外表面的溫度較高。
利用相反的效應可以使物體34，44，54的溫度比周圍空氣的溫度低。例如，用適當方式對它們進行冷卻。
如果示于某種原因，表面特性器件31，41，51所接觸的物體34，44，54總是處于不同的溫度下的話，可以很方便地利用上述熱處置過程。例如，當物體在很高的溫度下離開爐子并移到空氣中時，可以使用這種熱處置方法。另外的情況包括加熱元件、熱管或冷管、以及發(fā)動機等等。
在圖3中討論了對這種方法的改進型式。在金屬物體34上安排了絕緣層36，絕緣層的上面是加熱層32，在表面特性器件31上安排了金屬條33，該器件被塑料層35所覆蓋。
加熱層32可以用電阻材料構成并通過電流加熱，在加熱層32與表面特性器件頂部的外表面間產(chǎn)生了熱流，在金屬條33的區(qū)域上，熱向外傳導的速度比從金屬條間的塑料區(qū)域傳導的速度要快。因此位于金屬條上的器件外表面的溫度比中間區(qū)域上的溫度高，這是由于中間區(qū)域僅由低熱導率的塑料組成。
權利要求
1.位于一物體上的可讀型表面熱特性器件，在讀出其特性時，其特性區(qū)和非特性區(qū)具有不同的表面溫度，該器件的特征為為了產(chǎn)生溫度差，必須對該器件(1，31，41，51，61，81，101，111，121，131)供熱或吸熱。并且，特性區(qū)(3，33，43，53，63，83，103，113，123，133)的溫度變化不同于非特性區(qū)的溫度變化。
2.依照權利要求
1的表面特性器件，其特征為各區(qū)域(3，2;33;32;43，45;53，55;63，62;83，82;103，101;113，111;123，121)的熱導率不同。
3.按照權利要求
1的表面特性器件，其特征為各區(qū)域(3，2;33，32;43，45;53，55;63，62;83，82;103，101;113，111;123，121)的熱容量不同。
4.按照上述任意一項權利要求
的表面特性器件，其特征為區(qū)域(133，134)對入射輻射的反射率不同。
5.按照上述任意一項權利要求
的表面特性器件，其特征為表面特性器件(31)由塑料膜標簽(32)和金屬膜特性區(qū)(33)組成。
6.按照上述任意一項權利要求
的表面特性器件，其特征為表面特性器件(1，31，41，51，61，81，101，111，121，131)被熱導率很小的、在可見光譜區(qū)不透明的涂層(5，35，45，55，65，135)所覆蓋。
7.用于向按照上述任意一項權利要求
的表面特性器件供熱或吸熱的方法，其特征為被掃描的表面區(qū)域(9，69，89，109，119，128)均勻地承受供熱或吸熱的熱處置，而熱處置(12，72，86，106，114，132)與掃描是分別進行的。
8.根據(jù)權利要求
7的方法，其特征為在與一個加熱或冷卻物體(86，106)的表面接觸中進行熱處置。
9.根據(jù)權利要求
7的方法，其特征為熱處置借助于入射輻射(12，72，112，132)而產(chǎn)生。
10.根據(jù)權利要求
7到9中之一的方法，其特征為熱處置(圖8，圖13)在表面特性器件的整個表面區(qū)域上進行。
11.根據(jù)權利要求
7到9中之一的方法，其特征為熱處置在覆蓋著掃描軌道(9)的狹窄區(qū)域(12)上進行。
12.根據(jù)權利要求
7到11中之一的方法，其特征為隔離是時間性的(圖1，圖7，圖8)。
13.根據(jù)權利要求
7到9和權利要求
11中之一的方法，其特征為隔離是空間性的。
14.根據(jù)權利要求
13的方法，在不同的熱傳導橫向延伸到掃描軌道上時，其特征表現(xiàn)為熱處置在與掃描軌道(109，119)平行并有一定間隔的狹窄區(qū)域(106，114)上進行。
15.根據(jù)權利要求
9的方法，其特征為為了達到隔離的目的，入射輻射的光譜區(qū)域應位于傳感器(圖12)的敏感范圍之外。
16.實現(xiàn)根據(jù)權利要求
7到15中之一的方法的裝置，其特征為熱源(10，86)被用于加熱或冷卻表面特性器件(1，31，41，51，61，81，101，111，121，131)。
17.根據(jù)權利要求
16的裝置，其特征為熱源由具有接觸表面的熱物體或冷物體(86)構成。
18.根據(jù)權利要求
16的用于加熱的裝置，其特征為熱源由一個熱輻射源(10)構成。
19.根據(jù)權利要求
18的裝置，其特征為輻射源(10)帶有一個聚集裝置(11)。
20.根據(jù)權利要求
16至19中之一的裝置，其特征為熱源(10)應能平行表面特性器件移動。
21.根據(jù)權利要求
20的裝置，其特征為熱源(10)與溫度掃描裝置(6)聯(lián)接在一起移動。
22.具有特性和非特性區(qū)的可讀型表面熱特性器件，當被讀時，這些區(qū)域的熱輻射不同。該器件的特征為不同特性區(qū)(142，143)的表面在熱輻射的光譜范圍內具有不同的輻射率。
專利摘要
用溫度輻射傳感器進行掃描的、可讀型表面熱特性器件有以下兩種類型一種是具有不同的特性區(qū)域，這些區(qū)域的熱輻射系數(shù)不同；另一種也具有不同的特性區(qū)域，當供熱或吸熱時，這些區(qū)域的溫度變化不同。根據(jù)這些特性，有必要根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的方法和裝置進行熱處置，以實現(xiàn)熱激發(fā)。
文檔編號G06K17/00GK87104189SQ87104189
公開日1988年6月8日 申請日期1987年6月13日
發(fā)明者湯馬斯·米蘭美斯特 申請人:格爾哈德·羅索里尤斯導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan