溫度測(cè)量?jī)x以及用于溫度測(cè)量的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于對(duì)物體非接觸地進(jìn)行溫度測(cè)量的測(cè)量?jī)x，具有儀器殼體（12）和布置在所述儀器殼體（12）中的、用于非接觸地進(jìn)行溫度測(cè)量的紅外傳感器（32），以及具有附加的、用于確定所述測(cè)量?jī)x的環(huán)境溫度Tu的環(huán)境溫度傳感器（30），其中至少一個(gè)其他的溫度傳感器（34）布置在所述測(cè)量?jī)x的儀器殼體（12）中。本發(fā)明還涉及一種用于非接觸地進(jìn)行溫度測(cè)量的方法，其中借助IR傳感器（32）非接觸地確定物體溫度TOb，其中通過其他的溫度傳感器（34）探測(cè)所述IR傳感器（32）的溫度Ts，根據(jù)本發(fā)明提出，第三溫度傳感器測(cè)量環(huán)境溫度Tu。
【專利說(shuō)明】溫度測(cè)量?jī)x以及用于溫度測(cè)量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于非接觸地進(jìn)行溫度測(cè)量的測(cè)量?jī)x、尤其手持式的紅外溫度測(cè)量?jī)x，以及一種用于非接觸地測(cè)量物體溫度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)已知非接觸式溫度測(cè)量?jī)x。這類儀器由所謂的紅外溫度測(cè)量?jī)x構(gòu)成。這種測(cè)量?jī)x、也稱為輻射溫度計(jì)或高溫計(jì)探測(cè)由物體發(fā)射的熱輻射，其強(qiáng)度和發(fā)射最大的位置取決于其溫度。通過測(cè)量這些參數(shù)能夠推斷出進(jìn)行發(fā)射的物體的溫度。
[0003]已知高溫計(jì)，其借助IR透鏡和熱電堆測(cè)量物體的紅外射束并且由此能夠確定其表面溫度。由DE 20 2005 015 397 Ul已知這種手持式的輻射溫度計(jì)。這種測(cè)量系統(tǒng)的困難在于，測(cè)量傳感裝置仍然對(duì)溫度敏感。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種非接觸地進(jìn)行溫度測(cè)量的方法，所述方法避免了誤測(cè)量并且保證了盡可能精確的測(cè)量。
[0005]此外本發(fā)明的任務(wù)還在于，提供一種相應(yīng)的測(cè)量?jī)x。
[0006]本發(fā)明通過按照權(quán)利要求1所述的測(cè)量?jī)x解決該問題。此外根據(jù)本發(fā)明的任務(wù)還借助具有權(quán)利要求10所述的特征的方法解決。在此從屬權(quán)利要求給出根據(jù)本發(fā)明的方法以及根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x的有利的和/或優(yōu)選的實(shí)施方式。
[0007]在實(shí)際可買到的手持式IR測(cè)量?jī)x中存在誤測(cè)量的隱患，如果所述測(cè)量?jī)x例如沒有適當(dāng)?shù)剡m應(yīng)環(huán)境并且使用者也沒有得到這種隱患的指示的話。只有當(dāng)IR測(cè)量?jī)x的所有對(duì)于IR溫度測(cè)量重要的組件的溫度與環(huán)境溫度相當(dāng)時(shí)，才表明儀器完全適應(yīng)環(huán)境。
[0008]如果將所述測(cè)量?jī)x例如帶到一空間中，所述空間的溫度(T2)與所述儀器的溫度(T1)有偏差，則表明沒有適應(yīng)環(huán)境。兩個(gè)溫度(T1與T2)的差越大，在確定空間中的物體的溫度、例如墻壁溫度時(shí)的誤測(cè)量的可能性就越大。如果給測(cè)量?jī)x足夠的時(shí)間，儀器溫度T1就會(huì)與空間溫度T2相等。當(dāng)T1=T2時(shí)儀器就適應(yīng)了環(huán)境。由于不足夠的等待/適應(yīng)環(huán)境，由此會(huì)存在大的誤測(cè)量隱患。
[0009]根據(jù)本發(fā)明在所提出的測(cè)量?jī)x中存在器具，其能夠探測(cè)T1與T2的偏差(也就是說(shuō)測(cè)量?jī)x沒有適應(yīng)環(huán)境)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的用于非接觸地進(jìn)行溫度測(cè)量的測(cè)量?jī)x具有布置在儀器殼體中的用于對(duì)物體非接觸地進(jìn)行溫度測(cè)量的紅外傳感器，所述測(cè)量?jī)x還具有附加的用于確定測(cè)量?jī)x的環(huán)境溫度Tu的環(huán)境溫度傳感器以及用于確定紅外傳感器的溫度的其他的溫度傳感器。
[0011]在此，對(duì)于環(huán)境溫度尤其理解為包圍所述測(cè)量?jī)x的溫度、也就是例如在測(cè)量?jī)x的區(qū)域中的溫度。如果在封閉的空間中使用所述測(cè)量?jī)x，則所述環(huán)境溫度相當(dāng)于空間溫度。如果例如在露天場(chǎng)地中使用所述測(cè)量?jī)x，則所述環(huán)境溫度是測(cè)量?jī)x的區(qū)域中的外部溫度。
[0012]在此環(huán)境溫度傳感器有利地布置在測(cè)量?jī)x的附加殼體中，但是所述附加殼體例如集成到測(cè)量?jī)x殼體的殼體輪廓中，從而在測(cè)量?jī)x掉落或碰撞時(shí)不會(huì)由于其暴露的位置而損傷任何突出的角或者棱。有利的是，所述環(huán)境溫度傳感器的附加殼體在至少三個(gè)側(cè)面、尤其四個(gè)側(cè)面上被測(cè)量?jī)x的儀器殼體包圍。有利的是，在測(cè)量?jī)x中設(shè)置器具，其保證了所述附加殼體與裝置的殼體在熱學(xué)方面脫耦。
[0013]因此為了在熱學(xué)方面脫耦，所述用于附加的環(huán)境溫度傳感器的附加殼體能夠通過小的連接片或者腿部與測(cè)量?jī)x的主殼體連接。用于將附加殼體固定在儀器殼體中的連接片能夠與附加殼體一體地連接。替代地，用于將附加殼體固定在儀器殼體中的連接片與儀器殼體一體地連接。
[0014]還有利的是，所述環(huán)境溫度傳感器的附加殼體的材料與儀器殼體的材料不同地構(gòu)造。例如所述附加殼體能夠構(gòu)造為金屬殼體。
[0015]還有利的是，所述環(huán)境溫度傳感器的附加殼體盡可能敞開地構(gòu)造，以實(shí)現(xiàn)環(huán)境空氣與傳感器盡可能多地?zé)峤佑|。
[0016]根據(jù)本發(fā)明在測(cè)量?jī)x中還設(shè)置至少一個(gè)其他的溫度傳感器。
[0017]根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的、用于感應(yīng)紅外傳感器的溫度的至少一個(gè)其他的溫度傳感器有利地緊靠紅外傳感器安置并且能夠確定紅外傳感器的溫度。
[0018]在本申請(qǐng)的范圍內(nèi)對(duì)“緊靠”應(yīng)理解為能夠使其他的溫度傳感器測(cè)量在紅外傳感器的區(qū)域中存在的并且作用于紅外傳感器的溫度的間距。所述區(qū)域一般位于圍繞紅外傳感器IOmm以內(nèi)、優(yōu)選5_以內(nèi)。特別有利的是，附加的溫度傳感器直接貼靠在紅外傳感器或其殼體上或者安置在殼體中。這當(dāng)然也理解為特征“緊靠”。
[0019]因此有利的是，所述其他的溫度傳感器是接觸式溫度傳感器，其與紅外傳感器的殼體直接或間接接觸。
[0020]在此所述其他的溫度傳感器和紅外傳感器能夠有利地布置在測(cè)量?jī)x殼體內(nèi)部的整個(gè)殼體中或上。所述殼體例如還能夠是用于導(dǎo)引射束或者限定紅外測(cè)量射束的光學(xué)管殼。所述管殼能夠有利地由金屬、例如鋁制成并且是不可忽略的熱質(zhì)量。為了熱學(xué)穩(wěn)定性，根據(jù)本發(fā)明所使用的紅外傳感器能夠機(jī)械地耦接到形式為空心柱體的管殼上。這能夠使紅外傳感器的環(huán)境溫度保持盡可能恒定。
[0021]紅外傳感器本身例如能夠構(gòu)造為熱電堆探測(cè)器。但是其他紅外探測(cè)器在本發(fā)明的范圍內(nèi)同樣是可能的。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x此外具有器具，其能夠探測(cè)所述至少一個(gè)其他的溫度傳感器與環(huán)境溫度傳感器之間的溫度差A(yù)T (AT=Ts-TuX
[0023]為此所述溫度傳感器能夠與一個(gè)或多個(gè)計(jì)算或分析單元機(jī)械連接和/或電連接，所述計(jì)算或分析單元聚集、必要時(shí)儲(chǔ)存并且繼續(xù)處理感應(yīng)的溫度值。
[0024]因此根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x或以其為基礎(chǔ)的方法能夠有利地確定，所述儀器是否已經(jīng)“適應(yīng)環(huán)境“。如果整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)處于一個(gè)溫度勢(shì)上、尤其也就是紅外傳感器的溫度Ts由此等于環(huán)境溫度Tu，則儀器是適應(yīng)環(huán)境的。這意味著，所述測(cè)量?jī)x的所有重要的組件(透鏡、管殼、IR殼體)具有相同的熱勢(shì)。概念“適應(yīng)環(huán)境”在此尤其應(yīng)該理解為用于達(dá)到溫度平衡的過程。
[0025]所述器具也有利地能夠產(chǎn)生取決于溫度差A(yù)T的信號(hào)，所述信號(hào)例如能夠通過測(cè)量?jī)x的輸出器具在光學(xué)和/或聲學(xué)方面作為對(duì)于使用者的指示信號(hào)輸出。[0026]根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x例如能夠具有一個(gè)或多個(gè)LED和/或具有LCD，其能夠通過測(cè)量?jī)x的計(jì)算或分析單元、尤其中央計(jì)算或分析單元輸出這種關(guān)于存在溫度差的指示。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的方法探測(cè)這種用于非接觸地進(jìn)行溫度測(cè)量的傳感器與環(huán)境溫度傳感器之間的溫度偏差(AT=Ts-Tu),并因此例如能夠給使用者指示:存在誤測(cè)量的隱患或者自動(dòng)地對(duì)溫度測(cè)量的測(cè)量值進(jìn)行修正。
[0028]因此根據(jù)本發(fā)明的用于非接觸地進(jìn)行溫度測(cè)量的方法至少包括下列步驟:
借助非接觸式溫度傳感器、尤其借助IR溫度傳感器、特別有利地借助熱電堆測(cè)量物體溫度Tob,
借助其他的溫度傳感器、尤其接觸式溫度傳感器測(cè)量非接觸式溫度傳感器的溫度Ts， 借助環(huán)境溫度傳感器測(cè)量環(huán)境溫度Tu。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的方法能夠有利地計(jì)算非接觸式溫度傳感器的溫度Ts與環(huán)境溫度Tu之間的溫度差A(yù) T=Ts-Tu。
[0030]在根據(jù)本發(fā)明的方法的有利的實(shí)施方式中，根據(jù)非接觸式溫度傳感器的溫度Ts與環(huán)境溫度Tu之間的溫度差A(yù) T=Ts-Tu對(duì)借助非接觸式溫度傳感器確定的物體溫度TQb進(jìn)行修正。
[0031]由此求得并修正的溫度測(cè)量值T’ ob能夠通過相應(yīng)的輸出器具使使用者了解。
[0032]替代地，在非接觸式溫度傳感器的溫度Ts與環(huán)境溫度Tu之間存在溫度差A(yù)T=Ts-Tu的情況下能夠給出指示信號(hào)、尤其在光學(xué)或聲學(xué)方面的指示信號(hào)，以使使用者了解可能的誤測(cè)量。這種指示信號(hào)例如也能夠通過LED顯示裝置或者顯示器的顏色變化給出。
[0033]在過大的溫度差異AT=Ts-Tu的情況下也能夠不輸出待測(cè)量的物體的溫度的測(cè)量值，而是輸出相應(yīng)的指示:測(cè)量?jī)x需要繼續(xù)適應(yīng)環(huán)境。例如還能夠輸出外推的時(shí)間指標(biāo)，其告知使用者(預(yù)計(jì))還要持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間直到溫度差已經(jīng)低于極限值并且隨后測(cè)量系統(tǒng)再次投入使用。
[0034]上面已經(jīng)參照本發(fā)明的單個(gè)實(shí)施方式描述了本發(fā)明的可能的方面、優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)方案。說(shuō)明書、所屬的附圖以及權(quán)利要求含有組合形式的多個(gè)特征。本領(lǐng)域技術(shù)人員還能夠單個(gè)地考慮這些特征、尤其不同實(shí)施例的特征和將其組成有意義的其他組合。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]下面借助于附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。在此參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式和包含在其中的各個(gè)方面。附圖僅僅是示意性的并且不是按照比例的。在附圖中相同或類似的附圖標(biāo)記表示相同或類似的元件。
[0036]附圖中:
圖1示出用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的測(cè)量?jī)x的透視概覽圖，
圖2示出根據(jù)圖1的測(cè)量?jī)x在環(huán)境溫度傳感器的區(qū)域中的細(xì)節(jié)視圖，
圖3示出根據(jù)圖1的測(cè)量?jī)x的部件的內(nèi)部視圖，
圖4示出根據(jù)圖3的測(cè)量?jī)x的內(nèi)部視圖，具有安裝的管殼、光學(xué)保持裝置和環(huán)境溫度傳感器殼體，
圖5示出安置在電路板上的管殼包括光學(xué)載體的細(xì)節(jié)視圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0037]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x10的透視概覽圖。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x10根據(jù)圖1構(gòu)造為手持式測(cè)量?jī)x并且具有儀器殼體12，所述儀器殼體具有測(cè)量頭14和把手區(qū)域16。在把手區(qū)域10處構(gòu)造測(cè)量開關(guān)20，通過所述測(cè)量開關(guān)能夠啟動(dòng)溫度測(cè)量。
[0039]與實(shí)際的溫度測(cè)量同時(shí)或者在所述溫度測(cè)量之前能夠發(fā)出光學(xué)可見的信號(hào)、例如激光標(biāo)記，其向使用者示出，要測(cè)量直接瞄準(zhǔn)的表面的哪個(gè)區(qū)域的溫度。為此根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x具有光學(xué)標(biāo)記單元22，所述光學(xué)標(biāo)記單元對(duì)準(zhǔn)熱探測(cè)器的視場(chǎng)。
[0040]光學(xué)的標(biāo)記單元22能夠替代或附加地包括攝像機(jī)、尤其數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。因此隨后能夠使瞄準(zhǔn)的測(cè)量區(qū)域在測(cè)量?jī)x的顯示器上顯示。攝像機(jī)、尤其數(shù)字?jǐn)z像機(jī)攝取表面溫度測(cè)量的擴(kuò)大的測(cè)量范圍。在能夠通過測(cè)量?jī)x的顯示器呈現(xiàn)的攝像圖像中，隨后還能夠顯示溫度測(cè)量的例如計(jì)算求得的精確的測(cè)量位置，以向使用者顯示，精確在哪個(gè)位置測(cè)量表面溫度。
[0041]在測(cè)量頭14中尤其能夠布置圖1中未示出的紅外傳感器32(對(duì)此尤其參見圖3)，所述紅外傳感器探測(cè)由測(cè)量物體發(fā)射的并且通過透鏡元件集束的IR射束。
[0042]對(duì)于所期望的測(cè)量哪個(gè)波長(zhǎng)范圍是最佳的，原則上取決于待測(cè)量的材料及其溫度。對(duì)于空間溫度附近的溫度而言考慮中紅外(MIR)波長(zhǎng)。
[0043]在此作為非接觸式溫度測(cè)量的溫度傳感器例如能夠使用熱電堆探測(cè)器。
[0044]熱電堆或熱柱是在寬波長(zhǎng)范圍中用于電磁射束的探測(cè)器，其基于沿著熱導(dǎo)體吸收射束并且測(cè)量產(chǎn)生的熱流。這種熱電堆的基本組成部分是熱元件，其一連接位置被染黑并且照射，其他部分免受照射。多個(gè)這樣的元件大多前后串聯(lián)，從而使得所照射的位置形成平面。在這種情況下熱元件本身形成熱導(dǎo)體。
[0045]然而其他溫度傳感器、例如光電二極管當(dāng)然同樣也是可能的。
[0046]為了熱穩(wěn)定性，在實(shí)施例中使用的熱電堆元件機(jī)械地耦接到形式為鋁空心柱體的管殼上，其一方面作為用于熱電堆和其他光學(xué)元件、例如聚焦透鏡的固定元件，其他的方面還是熱質(zhì)量，以使得熱電堆元件的環(huán)境溫度保持盡可能恒定(對(duì)此尤其見圖3)。上述熱接觸導(dǎo)致測(cè)量?jī)x在溫度變化的情況下精度改善，因?yàn)楣軞び欣嘏c熱電堆熱連接并由此使系統(tǒng)熱電堆-管殼-透鏡快速進(jìn)入熱平衡。
[0047]能夠通過借助于IR透鏡集中射束來(lái)提高結(jié)構(gòu)的溫度敏感性。透鏡或者替代透鏡引入到所述儀器中的折射或者衍射的窗能夠由玻璃、尤其石英玻璃制成。
[0048]對(duì)于中IR范圍必要時(shí)有意義的是，透鏡或窗必要時(shí)也能夠由晶體如鍺、CaF2、ZnS、ZnSe、KRS5或者也能夠由聚乙烯(PE)或者聚丙烯(PP)制成。
[0049]探測(cè)集聚的IR射束并且由所述射束確定測(cè)量物體的表面溫度。為此根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x具有計(jì)算和分析單元，以將探測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成溫度值。
[0050]求得的溫度值能夠借助輸出單元、尤其顯示器18顯示，所述顯示器布置在儀器殼體12的背離測(cè)量方向的側(cè)面。
[0051]測(cè)量?jī)x10具有附加的溫度傳感器30，用于確定環(huán)境溫度Tu (也見圖3)。環(huán)境溫度傳感器30布置在獨(dú)立的附加殼體26中，所述附加殼體盡可能與儀器殼體12熱隔離。[0052]在此有利的是，環(huán)境溫度傳感器30與熱干擾參量之間的交互影響減小，以及同時(shí)良好地保護(hù)傳感裝置免受外部影響、例如掉落或碰撞。為此在本測(cè)量?jī)x中去掉了環(huán)境溫度傳感裝置的暴露的殼體部件。
[0053]這尤其也意味著，對(duì)于電路板(PCB)使用少量的熱質(zhì)量，在所述電路板上安置用于環(huán)境溫度的傳感器30。因此例如使用電路板，所述電路板在其幾何尺寸上僅略微超過所述傳感器的幾何尺寸。
[0054]此外用于環(huán)境傳感器的電路板包括傳感器最好盡可能與測(cè)量?jī)x的主殼體在機(jī)械和熱學(xué)方面脫耦。這通過使電路板(PCB )包括傳感器加入用于環(huán)境溫度傳感器的附加殼體26中實(shí)現(xiàn)，所述附加殼體仍然最好盡可能與主殼體12在熱學(xué)方面脫耦，其方式為兩個(gè)殼體以及其搭接表面之間的接觸點(diǎn)的數(shù)量構(gòu)造得盡可能少。
[0055]為此在根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x中設(shè)置器具28，其保證了附加殼體26與裝置的殼體12在熱學(xué)方面脫耦。
[0056]因此為了在熱學(xué)方面脫耦，用于附加的環(huán)境溫度傳感器30的附加殼體26僅僅通過小的連接片或腿部28與測(cè)量?jī)x的主殼體12連接。
[0057]用于將附加殼體26固定在儀器殼體12中的連接片28能夠與附加殼體26 —體地連接。替代地所述用于將附加殼體26固定在儀器殼體12中的連接片或腿部能夠與儀器殼體12 —體地連接。
[0058]在此有利的是，環(huán)境溫度傳感器30的附加殼體26在至少三個(gè)、尤其四個(gè)側(cè)面被儀器殼體12包圍并且尤其匹配于根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x的測(cè)量頭的輪廓。
[0059]在此附加殼體26盡可能敞開地構(gòu)造，以實(shí)現(xiàn)與環(huán)境空氣的直接交換。附加殼體26尤其在其指向外的表面上盡可能是敞開的或者僅僅具有起保護(hù)作用的格柵或條帶結(jié)構(gòu)。
[0060]還有利的是，附加殼體26的材料與儀器殼體12的材料不同地構(gòu)造。由此附加殼體26能夠構(gòu)造為金屬殼體。
[0061]但是在此將用于環(huán)境溫度傳感器30的附加殼體26集成到所述儀器的測(cè)量殼體12的殼體輪廓中，從而在測(cè)量?jī)x掉落或碰撞時(shí)不會(huì)由于其暴露的位置而損傷任何突出的角或者棱。
[0062]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x的測(cè)量頭14中環(huán)境溫度殼體26的結(jié)構(gòu)的截取示圖。
[0063]圖3示出敞開的根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x、尤其這種測(cè)量?jī)x的測(cè)量頭，用于進(jìn)一步表明根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x的可能的測(cè)量頭的機(jī)械、電以及熱的構(gòu)造。
[0064]除了環(huán)境溫度傳感器30，在測(cè)量?jī)x10的殼體中尤其設(shè)置紅外傳感器32，用于非接觸地測(cè)量物體溫度。在圖3的實(shí)施例中紅外溫度傳感器30構(gòu)造為用于非接觸地測(cè)量物體溫度的熱電堆探測(cè)器。這種探測(cè)器的構(gòu)造和工作原理是公知的并且因此無(wú)需進(jìn)一步對(duì)這點(diǎn)進(jìn)行解釋。
[0065]紅外傳感器32與環(huán)境溫度傳感器30 —樣通過電連接器具41與測(cè)量?jī)x的計(jì)算和分析單元連接，所述計(jì)算和分析單元尤其位于構(gòu)造為用于紅外傳感器的載體元件的電路板40的背面上。通過儀器內(nèi)部的能量供應(yīng)部和相應(yīng)的連接器具42為所述電路板40以及由此后置的測(cè)量?jī)x電子裝置提供電能。在此作為能源能夠使用電池、可再充電的電池或者蓄電池系統(tǒng)。特別有利地提供使用具有標(biāo)準(zhǔn)化的輸出電壓的鋰離子蓄電池。因此根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x例如能夠通過3.6V或7.2V或10.8V的蓄電池系統(tǒng)運(yùn)行。相應(yīng)的蓄能介質(zhì)能夠固定地安裝在測(cè)量?jī)x的殼體中、尤其手柄16內(nèi)部，或者如同在附圖的實(shí)施方式中那樣是可更換的。在此特別有利的是可更換蓄電池，其能夠被推入到測(cè)量?jī)x的手柄16中或者從其中取出來(lái)。
[0066]為了監(jiān)控紅外傳感器32和/或其緊靠的環(huán)境的溫度設(shè)置至少一個(gè)其他的溫度傳感器34。
[0067]所述其他的溫度傳感器34緊靠紅外傳感器安置并且能夠確定紅外傳感器的溫度或者其緊靠的環(huán)境溫度。紅外傳感器32和所述其他的溫度傳感器34在圖3的實(shí)施例中有利地位于殼體中。所述殼體例如能夠是在圖3中為了清晰去掉的管殼44。在圖3中僅僅能夠看到其固定元件43。這種管殼能夠有利地由金屬、例如鋁制成并且是不可忽略的熱質(zhì)量。為了熱穩(wěn)定性，根據(jù)本發(fā)明使用的紅外傳感器能夠機(jī)械地耦接到這種形式為空心柱體的管殼上。這能夠使紅外傳感器32的環(huán)境溫度盡可能保持恒定。上述熱接觸在溫度變化的情況下使得測(cè)量?jī)x的精度改善，因?yàn)楣軞?4有利地與紅外傳感器/熱電堆32在熱學(xué)方面連接，并由此使系統(tǒng)紅外傳感器/熱電堆-管殼快速地進(jìn)入熱平衡。在此管殼的長(zhǎng)度有利地限定在紅外傳感器/熱電堆32與IR透鏡的間距上，由此還保證了上述的特性，但是作為光學(xué)系統(tǒng)的孔和載體能夠使用塑料部件，這會(huì)明顯地節(jié)省成本。在圖3中示出這種用于光學(xué)系統(tǒng)的載體元件48以及從屬的用于IR透鏡的保持裝置50。
[0068]如果紅外傳感器32和所述其他的溫度傳感器34布置在殼體、尤其金屬管殼44中，則所述其他的溫度傳感器34能夠有利地構(gòu)造為接觸式溫度傳感器，其與紅外傳感器32、其殼體36或者熱質(zhì)量44直接熱接觸。
[0069]在圖3的實(shí)施例中，所述其他的溫度傳感器34直接設(shè)置在紅外溫度傳感器的殼體36中，并且構(gòu)造為接觸式傳感器，以盡可能精確地確定紅外傳感器的溫度、在本實(shí)施例中熱電堆探測(cè)器的溫度。紅外傳感器的殼體36隨后仍然與金屬、尤其鋁的管殼熱接觸，所述管殼用作平衡的熱質(zhì)量并且在溫度變化的情況下使系統(tǒng)紅外傳感器/熱電堆-管殼快速地進(jìn)入到熱平衡中。
[0070]系統(tǒng)測(cè)量精度的其他的被動(dòng)的改善能夠由以下方式實(shí)現(xiàn)，即盡可能使所有儀器內(nèi)部的熱源(例如電加熱構(gòu)件)和機(jī)械的干擾源(例如操縱單元的觸發(fā)開關(guān)和/或按鍵)與紅外傳感器/熱電堆本身脫耦。這能夠通過使用借助電連接建立聯(lián)系的多個(gè)電路板或者也通過電路板44中的槽46實(shí)現(xiàn)，如同在圖5中所示的那樣。
[0071]此外，在根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x以及以其為基礎(chǔ)的方法中還能夠借助算法考慮紅外傳感器的溫度變化。如果紅外傳感器32的環(huán)境溫度變化，則由所述其他的傳感器34識(shí)別該信息，從而必要時(shí)能夠匹配、尤其計(jì)算地匹配由紅外傳感器32測(cè)得的物體溫度值。但是這種修正方法只能在整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)處于一個(gè)溫度勢(shì)、即紅外傳感器的溫度Ts等于環(huán)境溫度Tu、即測(cè)量?jī)x完全“適應(yīng)環(huán)境”時(shí)才能采用。
[0072]這意味著，所有重要的組件(透鏡、管殼、IR殼體)都具有相等的熱勢(shì)(thermischePotenziaD0因此在熱電堆中不產(chǎn)生信號(hào)變化，除非待測(cè)量的物體具有與Ts或Tu不同的溫度。
[0073]但是，如果所述儀器經(jīng)受熱變化(例如所述儀器在冬天從冷的汽車進(jìn)入到顯著更熱的建筑物中)，則熱電堆比其余重要的組件需要更長(zhǎng)的時(shí)間達(dá)到Tu。[0074]但是，如果所述儀器經(jīng)受熱變化(例如所述儀器在冬天從冷的汽車進(jìn)入到顯著更熱的建筑物中)，則測(cè)量?jī)x一般還處于適應(yīng)環(huán)境的狀態(tài)，因?yàn)闊犭姸驯绕溆嘀匾慕M件需要更長(zhǎng)的時(shí)間達(dá)到環(huán)境溫度Tu。Ts則一般與Tu不同。在紅外傳感器(Ts)包括其他的傳感器34與測(cè)量?jī)x的主要組件、例如IR殼體或IR透鏡之間存在溫度差異(A T=Ts-Tu),從而在紅外傳感器32與其余殼體之間存在溫度梯度。這導(dǎo)致熱電堆上的測(cè)量信號(hào)變化不取決于待測(cè)量物體的溫度I*。
[0075]但是紅外傳感器32通過例如構(gòu)造為接觸式傳感器的、布置在紅外傳感器附近的其他的傳感器34的測(cè)量值基于環(huán)境溫度Tu=Tul=Ts。但是IR殼體和透鏡事實(shí)上具有與Ts=Tul不同的環(huán)境溫度Tu=Tu2。這會(huì)導(dǎo)致在運(yùn)行非接觸式溫度測(cè)量?jī)x期間明顯的誤測(cè)量。
[0076]為了探測(cè)在紅外傳感器/熱電堆32與測(cè)量?jī)x的其余組件或者測(cè)量?jī)x的環(huán)境之間的可能的溫度差，根據(jù)本發(fā)明在測(cè)量?jī)x中或上以這種方式和方法設(shè)置至少一個(gè)其他的環(huán)境溫度傳感器30，從而使得所述環(huán)境溫度傳感器能夠最好盡可能地探測(cè)溫度差異(AT=Ts-TuX這有利于上述至少一個(gè)其他的溫度傳感器30與測(cè)量?jī)x殼體在熱學(xué)方面的脫率禹。
[0077]因此在根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x中存在至少3個(gè)溫度傳感器。也就是用于非接觸地進(jìn)行溫度測(cè)量的根本的傳感器32 (即紅外傳感器)、至少一個(gè)用于確定所述紅外傳感器的溫度的溫度傳感器34和用于確定環(huán)境溫度的傳感器30。
[0078]如同在圖1至3中看到的那樣，用于確定環(huán)境溫度的其他的溫度傳感器30安置在特定的殼體中，所述殼體與測(cè)量?jī)x的主殼體在熱學(xué)方面脫耦。所述傳感器測(cè)量環(huán)境溫度Tu。同時(shí)紅外傳感器/熱電堆的溫度Ts得以測(cè)量。如果這兩個(gè)溫度相互有偏差(A T=Ts-Tu幸0)，則測(cè)量?jī)x沒有完全適應(yīng)環(huán)境。在這種情況下能夠通過相應(yīng)的在聲學(xué)或光學(xué)方面的指示信號(hào)向使用者指示關(guān)于可能的誤測(cè)量的隱患。例如能夠在測(cè)量?jī)x10的顯示器18上顯示相應(yīng)的指示“儀器沒有適應(yīng)環(huán)境”。
[0079]為了給出測(cè)量結(jié)果以及例如指示:儀器還沒有適應(yīng)環(huán)境并因此可能是有故障的，根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x10具有至少一個(gè)輸出單元18、尤其顯示器，在其上例如能夠顯示測(cè)得的溫度值或差。
[0080]此外，儀器10也能夠具有附加的LED，其適合輸出編碼的彩色信號(hào)。所述LED有利地同樣布置在顯示器18的區(qū)域中。
[0081]替代方案是，代替LED還能夠使用顯示器的顏色不同的背景光，以傳遞給使用者不同的溫度信息。
[0082]根據(jù)本發(fā)明也存在修正由紅外傳感器測(cè)得的物體溫度的可能性，其方式為使用算法，所述算法將Ts與Tu的差加入到物體溫度測(cè)量中。在測(cè)量?jī)x中使用多個(gè)附加的溫度傳感器34也能夠是有利的，以精確地獲得紅外傳感器與環(huán)境溫度之間的溫度梯度并且確定由此導(dǎo)致的與期望精度的測(cè)量誤差。
[0083]根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x10能夠具有不同的測(cè)量模式，其中根據(jù)本發(fā)明的方法僅僅是其中之一。因此根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x例如能夠在測(cè)量模式I中測(cè)量壁和物體、例如加熱體的表面溫度，測(cè)量精度為例如±1度。
[0084]由此例如能夠確定，加熱體是否正確地工作。精確的數(shù)值能夠在發(fā)光的顯示器上快速并且方便地讀出。[0085]下面詳細(xì)描述為此研究的根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0086]根據(jù)本發(fā)明的用于非接觸地進(jìn)行溫度測(cè)量的方法使用IR傳感器、例如用于非接觸地測(cè)量物體溫度的熱電堆。為了避免誤測(cè)量，緊靠熱電堆安置溫度傳感器、尤其接觸式溫度傳感器。如果IR傳感器的環(huán)境溫度Ts變化，則由接觸式溫度傳感器識(shí)別這個(gè)信息，并且匹配熱電堆的測(cè)量值。
[0087]但是只有當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)位于一個(gè)溫度勢(shì)(即Ts=Tu)時(shí)，才能采用這個(gè)修正方法。在這種情況下測(cè)量?jī)x中的溫度、并且尤其IR傳感器的溫度等于待測(cè)量的物體的環(huán)境溫度Tu、即測(cè)量?jī)x完全適應(yīng)環(huán)境。因此有利的是，在測(cè)量前一直等待直到儀器完全適應(yīng)環(huán)境。
[0088]但是如果還不滿足這個(gè)條件，則也就是在熱電堆包括接觸式溫度傳感器與具有測(cè)量系統(tǒng)的重要組件(IR殼體、透鏡)的測(cè)量?jī)x殼體之間存在溫度差異(AT=Ts-Tu幸O)。而熱電堆則通過在其附近的接觸式溫度傳感器的測(cè)量值Ts基于環(huán)境溫度Tul=Ts。但是IR殼體和透鏡可能具有與Ts明顯不同的環(huán)境溫度Tu=Tu2。
[0089]也就是在根據(jù)本發(fā)明的方法中測(cè)量熱電堆的溫度和測(cè)量?jī)x的環(huán)境溫度。如果這兩個(gè)溫度相互有偏差，則測(cè)量?jī)x沒有完全適應(yīng)環(huán)境。能夠有利地向使用者指示可能的誤測(cè)量的隱患(例如通過在所述測(cè)量?jī)x的顯示器上的相應(yīng)指示)。
[0090]根據(jù)本發(fā)明也存在修正由IR傳感器測(cè)得的溫度值的可能性。在此有利地使用算法，所述算法將Ts與Tu的差加入到對(duì)物體溫度的IR測(cè)量中。
[0091]以根據(jù)本發(fā)明的方法為基礎(chǔ)的匹配算法能夠含有簡(jiǎn)單的“上升函數(shù)(Risefunction)”(飽和函數(shù))或者“衰減函數(shù)(Decay function)”(衰減函數(shù))。根據(jù)是否有Ts> Tu或者Tu < Ts，通過相應(yīng)的函數(shù)能夠仿真和考慮溫度Ts隨時(shí)間的發(fā)展。
[0092]裳減函數(shù)Tamb ⑴-(Tamb start_Tamb Ende) X e_t/T+ Tamb—Ende，
上升函數(shù)Tamb`

(t) ( Tamb—Ende ^amb Start ^ 乂 (I e—"t) + 丁哪匕―Start ?
[0093]通過所述溫度特性例如還能夠通知使用者:直到儀器適應(yīng)環(huán)境還需要的時(shí)間。在這種情況下例如能夠，不輸出用于待測(cè)量物體的溫度的測(cè)量值，而是輸出相應(yīng)的指示:儀器還需要繼續(xù)適應(yīng)環(huán)境，因?yàn)闇囟炔町怉T=Ts-Tu過大。
[0094]根據(jù)測(cè)量工具的狀態(tài)，算法的盡可能的匹配/改型是有意義的和/或必需的。
[0095]為了確定環(huán)境溫度值Tui使用多個(gè)溫度傳感器也可能是必需的或者有幫助的，以足以確定測(cè)量?jī)x中的梯度和由此導(dǎo)致的測(cè)量誤差。
[0096]在另一測(cè)量模式2中，根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x例如也能夠測(cè)量空間和表面溫度、將所述數(shù)值至于關(guān)聯(lián)中、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行闡述并且以這種方式探測(cè)熱橋。結(jié)果能夠通過LED顯示。能夠在顯示器上讀出精確的測(cè)量值。
[0097]在測(cè)量模式3中，熱探測(cè)器除了測(cè)量空間和表面溫度還能夠測(cè)量空氣濕度。根據(jù)這三個(gè)值還能夠定義或探測(cè)房間中有發(fā)霉隱患的位置。如果存在實(shí)際的發(fā)霉隱患，則所述儀器能夠通過紅色LED或者也例如在聲學(xué)方面進(jìn)行警示。在這種測(cè)量模式中也能夠在顯示器中讀出精確的測(cè)量結(jié)果。
[0098]根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x根據(jù)所選擇的測(cè)量模式測(cè)量空間溫度、壁和物體的表面溫度或者還測(cè)量相對(duì)空氣濕度。在此尤其根據(jù)本發(fā)明的方法測(cè)量溫度。但是根據(jù)本發(fā)明的方法不局限于上述溫度測(cè)量。
[0099]根據(jù)本發(fā)明的用于非接觸地測(cè)量物體溫度的測(cè)量?jī)x和方法不局限于在說(shuō)明書中介紹的【具體實(shí)施方式】。所述實(shí)施方式僅僅示出實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x或根據(jù)本發(fā)明的方法的可能方案。
【權(quán)利要求】
1.用于對(duì)物體非接觸地進(jìn)行溫度測(cè)量的測(cè)量?jī)x、尤其手持式紅外測(cè)量?jī)x，具有儀器殼體(12)和布置在所述儀器殼體(12)中的、用于非接觸地進(jìn)行溫度測(cè)量的紅外傳感器(32)，以及具有附加的、用于確定所述測(cè)量?jī)x的環(huán)境溫度Tu的環(huán)境溫度傳感器(30)，其特征在于，至少一個(gè)其他的溫度傳感器(34)布置在所述測(cè)量?jī)x的儀器殼體(12)中。
2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述至少一個(gè)其他的溫度傳感器(34)緊靠所述紅外傳感器(32)安置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述至少一個(gè)其他的溫度傳感器(34)構(gòu)造為接觸式溫度傳感器。
4.如上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述至少一個(gè)其他的溫度傳感器(34)布置在具有所述紅外傳感器(32)的殼體中、尤其在所述紅外傳感器(32)的殼體(36)中。
5.如上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述其他的溫度傳感器(34)設(shè)定用于探測(cè)所述紅外傳感器(32)的溫度Ts。
6.如上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)、尤其權(quán)利要求4所述的測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述紅外傳感器(32)的殼體(36)布置在所述儀器殼體(12)內(nèi)部的殼體(38)中或上,其中所述殼體(38)形成用于所述紅外傳感器(32)的熱質(zhì)量。
7.如上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述紅外傳感器(32)是熱電堆探測(cè)器。
8.如上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的測(cè)量?jī)x，其特征在于，設(shè)置器具用于探測(cè)所述至少一個(gè)其他的溫度傳感器(34)與所述環(huán)境溫度傳感器(30)之間的溫度差A(yù)T(AT=Ts-TuX
9.如上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述器具能夠產(chǎn)生取決于所述溫度差A(yù)T的信號(hào)。
10.如上述權(quán)利要求8或9中至少一項(xiàng)所述的測(cè)量?jī)x，其特征在于，設(shè)置輸出器具，其允許輸出、尤其在光學(xué)或者聲學(xué)方面輸出取決于所述溫度差A(yù)T的指示信號(hào)。
11.如上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的測(cè)量?jī)x，其特征在于，為了非接觸地進(jìn)行溫度測(cè)量，所述環(huán)境溫度傳感器(30)與所述殼體(12)在熱學(xué)方面脫耦。
12.如權(quán)利要求11所述的測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述環(huán)境溫度傳感器(30)定位在所述測(cè)量?jī)x(10)的附加殼體(26)中。
13.如權(quán)利要求11所述的測(cè)量?jī)x，其特征在于，設(shè)置器具(28)，其保證了，所述環(huán)境溫度傳感器(30)的附加殼體(26)與所述測(cè)量?jī)x(10)的殼體(12)在熱學(xué)方面脫耦。
14.一種用于非接觸地進(jìn)行溫度測(cè)量的方法，其中借助IR傳感器(32)非接觸地確定物體溫度其中通過其他的溫度傳感器(34)探測(cè)所述IR傳感器(32)的溫度Ts，其特征在于，第三溫度傳感器測(cè)量環(huán)境溫度Tu。
15.如權(quán)利要求14所述的用于非接觸地進(jìn)行溫度測(cè)量的方法，其特征在于，探測(cè)所述IR傳感器(32)的溫度(Ts)與所述環(huán)境溫度(Tu)之間的溫度偏差A(yù)T=Ts-Tu。
16.如權(quán)利要求14或15所述的用于非接觸地進(jìn)行溫度測(cè)量的方法，其特征在于，當(dāng)紅外傳感器溫度(Ts)與環(huán)境溫度(Tu)之間的溫度偏差A(yù)T=Ts-Tu幸0時(shí)，修正所述由IR傳感器(32)測(cè)得的物體溫度TQb。
17.如權(quán)利要求14至16中至少一項(xiàng)所述的用于非接觸地進(jìn)行溫度測(cè)量的方法，其特征在于，當(dāng)紅外傳感器溫度(Ts)與環(huán)境溫度(Tu)之間的溫度偏差A(yù)T=Ts-Tu幸O時(shí)，借助算法修正所述由IR傳感器(32)測(cè)得的物體溫度Ttt，所述算法考慮紅外傳感器溫度(Ts)與環(huán)境溫度(Tu)的溫度偏差A(yù)T=Ts-Tu。
18.如權(quán)利要求14至17中至少一項(xiàng)所述的用于非接觸地進(jìn)行溫度測(cè)量的方法，其特征在于，當(dāng)所述IR傳感器的溫度(Ts)與環(huán)境溫度(Tu)的偏差A(yù)T=Ts-Tu幸O時(shí)，輸出、尤其在光學(xué)或者聲學(xué)方面輸出指示信號(hào)。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，根據(jù)所測(cè)得的溫度差A(yù)T=Ts-Tu古O的大小輸出編碼的彩色信號(hào)。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述IR傳感器的溫度(Ts)與環(huán)境溫度(Tu)的偏差A(yù) T=Ts-Tu古0時(shí)，不輸出溫度測(cè)量值，而是輸出關(guān)于所述儀器需要繼續(xù)適應(yīng)環(huán)境的指示。
21.如上述權(quán)利要求14至20中至少一項(xiàng)所述的用于非接觸地進(jìn)行溫度測(cè)量的方法，其特征在于，當(dāng)所述IR傳感器的溫度(Ts)與環(huán)境溫度(Tu)的偏差A(yù)T=Ts-Tu古0時(shí)，向使用者示出為了使所述儀器適應(yīng)環(huán)境 還需要的時(shí)間。
【文檔編號(hào)】G01J5/12GK103674284SQ201310396673
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月5日
【發(fā)明者】T.巴布基納, M.弗蘭克, M.烏利希, P.邁耶 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司