一種非接觸式紅外溫度采集裝置制造方法
【專利摘要】一種非接觸式紅外溫度采集裝置，由熱釋電紅外傳感器、信號(hào)放大電路、濾波電路連和加法電路順序連接，加法電路的輸入端同時(shí)連接溫度補(bǔ)償電路的輸出端，溫度補(bǔ)償電路包括溫度補(bǔ)償二極管；所述熱釋電紅外傳感器安裝在采集盒內(nèi)，熱釋電紅外傳感器的窗口正對(duì)采集盒的開(kāi)口；在窗口與采集盒開(kāi)口之間設(shè)置遮光板和低速電機(jī)，遮光板連接低速電機(jī)的轉(zhuǎn)軸，遮光板為長(zhǎng)條狀；所述溫度補(bǔ)償二極管也安裝在采集盒內(nèi)。本實(shí)用新型響應(yīng)速度較快，測(cè)量范圍可調(diào)，由于不與被測(cè)物體接觸，也不改變被測(cè)物體的溫度分布，具有熱慣性小的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)以解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不方便使用接觸方式測(cè)量溫度的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】一種非接觸式紅外溫度采集裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及工業(yè)溫度采集【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種非接觸式紅外溫度采集裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，對(duì)于工業(yè)溫度數(shù)據(jù)采集很多是利用鉬電阻、熱電偶等接觸方式來(lái)測(cè)量溫度。其特點(diǎn)是需要將溫度探頭放置于被測(cè)環(huán)境中或直接接觸到被測(cè)物體。而且與被測(cè)物體有良好的熱接觸，使兩者達(dá)到熱平衡。然而感溫元件要與被測(cè)物體接觸，往往要破壞被測(cè)物體的熱平衡狀態(tài)，并受被測(cè)介質(zhì)的腐蝕作用，給實(shí)際的測(cè)量帶來(lái)一些不便。另外在一些工業(yè)場(chǎng)所可能存在不適宜安裝溫度探頭的情況，比如測(cè)量機(jī)械齒輪或機(jī)器內(nèi)部部件的溫度，傳統(tǒng)的測(cè)量方式很難滿足要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述不足，本實(shí)用新型提供一種非接觸式紅外溫度采集裝置，以解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不方便使用接觸方式測(cè)量溫度的問(wèn)題。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取如下的技術(shù)方案:一種非接觸式紅外溫度采集裝置，由熱釋電紅外傳感器、信號(hào)放大電路、濾波電路和加法電路順序連接，加法電路的輸入端同時(shí)連接溫度補(bǔ)償電路的輸出端，溫度補(bǔ)償電路包括溫度補(bǔ)償二極管；所述熱釋電紅外傳感器安裝在采集盒內(nèi)，熱釋電紅外傳感器的窗口正對(duì)采集盒的開(kāi)口；在窗口與采集盒開(kāi)口之間設(shè)置遮光板和低速電機(jī)，遮光板連接低速電機(jī)的轉(zhuǎn)軸，遮光板為長(zhǎng)條狀；所述溫度補(bǔ)償二極管也安裝在采集盒內(nèi)。
[0005]作為一種優(yōu)選:所述熱釋電紅外傳感器的信號(hào)輸出端通過(guò)電容C2連接運(yùn)算放大器UlA的同相輸入端，運(yùn)算放大器UlA的同相輸入端同時(shí)通過(guò)電阻R6連接模擬地，運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端通過(guò)電阻R3連接模擬地，運(yùn)算放大器UlA的輸出端連接電位器RPl的一個(gè)固定端，電位器RPl另一個(gè)端固定端通過(guò)可調(diào)電阻R9連接模擬地，電位器RPl的滑動(dòng)端通過(guò)電阻RlO連接運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端。
[0006]運(yùn)算放大器UlA的輸出端連接電阻R1，電阻Rl的另一端分別通過(guò)電容Cl和電阻R2連接運(yùn)算放大器UlB的輸出端和同相輸入端，同時(shí)運(yùn)算放大器UlB的同相輸入端通過(guò)電容C3連接模擬地，運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端與輸出端通過(guò)電阻R7連接。
[0007]運(yùn)算放大器UlB的輸出端，通過(guò)電阻R5連接運(yùn)算放大器UlC的同相輸入端，運(yùn)算放大器UlC的同相輸入端為加法電路的輸入端，運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端連接所述溫度補(bǔ)償二極管的負(fù)極，運(yùn)算放大器UlC的輸出端與反相輸入端通過(guò)電阻RlI連接，運(yùn)算放大器UlC的輸出端為加法電路的輸出端。
[0008]溫度補(bǔ)償電路中溫度補(bǔ)償二極管的正極連接電阻R12，電阻R12的另一端分別通過(guò)電容C4和電阻R13連接溫度補(bǔ)償二極管的負(fù)極和電位器RP3的一個(gè)固定端，電位器RP3的另一個(gè)固定端通過(guò)可變電阻R18連接溫度補(bǔ)償二極管的負(fù)極，電位器RP3的滑動(dòng)端通過(guò)電阻R15連接運(yùn)算放大器UlD的同相輸入端，運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端分別通過(guò)電阻R17和電阻R20連接溫度補(bǔ)償二極管正極和電位器RP2的滑動(dòng)端，電位器RP2的一個(gè)固定端連接運(yùn)算放大器UlD的輸出端，另一個(gè)固定端通過(guò)可變電阻R19連接溫度補(bǔ)償二極管的負(fù)極，運(yùn)算放大器UlD的輸出端做為溫度補(bǔ)償電路的輸出端，通過(guò)電阻R8連接運(yùn)算放大器UlC的同相輸入端。
[0009]所述熱釋電紅外傳感器采用P2288，所述溫度補(bǔ)償二極管采用負(fù)溫度系數(shù)的硅二極管，所述運(yùn)算放大器U1A、U1B、U1C、UlD采用集運(yùn)算成放大器LM2902。
[0010]本實(shí)用新型響應(yīng)速度較快，測(cè)量范圍可調(diào)，由于不與被測(cè)物體接觸，也不改變被測(cè)物體的溫度分布，具有熱慣性小的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)以解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不方便使用接觸方式測(cè)量溫度的問(wèn)題。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為非接觸式紅外溫度采集裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2為非接觸式紅外溫度采集裝置的采集盒內(nèi)部安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3為非接觸式紅外溫度采集裝置實(shí)的施例電路原理圖。
[0014]圖中:1_采集盒；2_遮光板；3_低速電機(jī)；4_熱釋電紅外傳感器；5_溫度補(bǔ)償二極管；6_被測(cè)物。

【具體實(shí)施方式】
[0015]結(jié)合附圖，非接觸式紅外溫度采集裝置:如圖1，圖2所示，由熱釋電紅外傳感器4、信號(hào)放大電路、濾波電路連和加法電路順序連接，加法電路的輸入端同時(shí)連接溫度補(bǔ)償電路的輸出端，溫度補(bǔ)償電路包括溫度補(bǔ)償二極管5 ;所述熱釋電紅外傳感器4安裝在采集盒I內(nèi)，熱釋電紅外傳感器4的窗口正對(duì)采集盒I的開(kāi)口 ；在窗口與采集盒I開(kāi)口之間設(shè)置遮光板2和低速電機(jī)3,遮光板2連接低速電機(jī)3的轉(zhuǎn)軸,遮光板2為長(zhǎng)條狀；所述溫度補(bǔ)償二極管5也安裝在采集盒I內(nèi)。
[0016]如圖3所示，所述熱釋電紅外傳感器4的信號(hào)輸出端S通過(guò)電容C2連接運(yùn)算放大器UlA的同相輸入端，運(yùn)算放大器UlA的同相輸入端同時(shí)通過(guò)電阻R6連接模擬地，運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端通過(guò)電阻R3連接模擬地，運(yùn)算放大器UlA的輸出端連接電位器RPl的一個(gè)固定端，電位器RPl另一個(gè)端固定端通過(guò)可調(diào)電阻R9連接模擬地，電位器RPl的滑動(dòng)端通過(guò)電阻RlO連接運(yùn)算放大器的UlA的反相輸入端。
[0017]運(yùn)算放大器UlA的輸出端連接電阻R1，電阻Rl的另一端分別通過(guò)電容Cl和電阻R2連接運(yùn)算放大器UlB的輸出端和同相輸入端，同時(shí)運(yùn)算放大器UlB的同相輸入端通過(guò)電容C3連接模擬地，運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端與輸出端通過(guò)電阻R7連接。
[0018]運(yùn)算放大器UlB的輸出端，通過(guò)電阻R5連接運(yùn)算放大器UlC的同相輸入端，運(yùn)算放大器UlC的同相輸入端為加法電路的輸入端，運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端連接所述溫度補(bǔ)償二極管5的負(fù)極K，運(yùn)算放大器UlC的輸出端與反相輸入端通過(guò)電阻Rll連接，運(yùn)算放大器UlC的輸出端為加法電路的輸出端V0。
[0019]溫度補(bǔ)償電路中溫度補(bǔ)償二極管5的正極A連接電阻R12，電阻R12的另一端分別通過(guò)電容C4和電阻R13連接溫度補(bǔ)償二極管5的負(fù)極K和電位器RP3的一個(gè)固定端，電位器RP3的另一個(gè)固定端通過(guò)可變電阻R18連接溫度補(bǔ)償二極管5的負(fù)極K，電位器RP3的滑動(dòng)端通過(guò)電阻R15連接運(yùn)算放大器UlD的同相輸入端，運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端分別通過(guò)電阻R17和電阻R20連接溫度補(bǔ)償二極管5正極A和電位器RP2的滑動(dòng)端，電位器RP2的一個(gè)固定端連接運(yùn)算放大器UlD的輸出端，另一個(gè)固定端通過(guò)可變電阻R19連接溫度補(bǔ)償二極管5的負(fù)極K，運(yùn)算放大器UlD的輸出端做為溫度補(bǔ)償電路的輸出端，通過(guò)電阻R8連接運(yùn)算放大器UlC的同相輸入端。
[0020]采集盒與內(nèi)部的遮光板2選用黑色鋁質(zhì)材料，內(nèi)部的熱釋電紅外傳感器4選用P2288，它能接收被測(cè)物6放射出的紅外線并使之轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。由于熱釋電紅外傳感器4只對(duì)外界紅外線的輻射引起的溫度變化敏感，即對(duì)被測(cè)物的移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)敏感，而對(duì)靜止或移動(dòng)速度緩慢的被測(cè)物不敏感，所以本實(shí)用新型采用低速電機(jī)3帶動(dòng)遮光板2轉(zhuǎn)動(dòng)，使遮光板快速打開(kāi)和遮擋采集盒I的開(kāi)口，以此來(lái)模擬被測(cè)物6的快速移動(dòng)。低速電機(jī)3采用直流調(diào)速電機(jī)，利用變速齒輪將轉(zhuǎn)速降低，同時(shí)可增加力距，以帶動(dòng)遮光板2旋轉(zhuǎn)。調(diào)整低速電機(jī)3轉(zhuǎn)速使遮光板以約2Hz的頻率轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使被測(cè)物6的輻射紅外線以約2Hz的頻率入射，熱釋電紅外傳感器4以此頻率接收被測(cè)物6的輻射紅外線并使之轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。溫度補(bǔ)償二極管采用負(fù)溫度系數(shù)的硅二極管，其溫度特性為_(kāi)2mV/°C。
[0021]測(cè)量電路選擇一組具體參數(shù)為:R3、R6、R12、R13、R15、R17均選用10K/0.25W的精密電阻，Rl、R2、R5、R8、Rll均選用100K/0.25W的精密電阻，R7、RlO均選用220K/0.25W的精密電阻。R20選用56K/0.25W的精密電阻，RP1、RP2選用10K/1W的多圈精密可調(diào)電位器，RP3選用1K/1W的多圈精密可調(diào)電位器，R9、R19選用IK變阻器，R18選用100變阻器，C2選用47uF/16V鋁電解電容，Cl選用0.22uF陶瓷電容，C4選用0.0luF陶瓷電容，Ul選用集成運(yùn)算放大器LM2902，其內(nèi)部有四個(gè)獨(dú)立的，高增益，內(nèi)部頻率補(bǔ)償運(yùn)算放大器，分別作為信號(hào)放大器、濾波器、加法器、差分放大器使用。電源VCC選用9V直流電源。
[0022]如圖3所示，熱釋電紅外傳感器4輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)放大電路放大、濾波電路濾波后與溫度補(bǔ)償電路的補(bǔ)償信號(hào)相加，通過(guò)加法電路實(shí)現(xiàn)被測(cè)物體的溫度信號(hào)電壓輸出。運(yùn)算放大器UlA作為為同相放大器使用，輸入信號(hào)由電容C2稱合而來(lái),根據(jù)所選R3與RlO的阻值，使得運(yùn)算放大器UlA的閉環(huán)放大倍數(shù)為22?23之間。運(yùn)算放大器UlB作為低通濾波器使用，其截止頻率與電阻Rl、R2,電容Cl、C3的所選阻值和容值大小有關(guān)，經(jīng)公式計(jì)算為7Hz，此濾波電路可以將高于7Hz的信號(hào)濾掉，通過(guò)調(diào)整可調(diào)電位器RPl的滑動(dòng)端，調(diào)節(jié)濾波器輸入信號(hào)的大小，使其運(yùn)算放大器UlB輸出電壓為3.0V。運(yùn)算放大器UlD作為差分放大器使用，運(yùn)算放大器UlC作為加法器使用，采集盒I內(nèi)的溫度補(bǔ)償二極管5的溫度補(bǔ)償信號(hào)運(yùn)算放大器UlD放大，然后送入運(yùn)算放大器U1C。通過(guò)調(diào)整可調(diào)電位器RP3的滑動(dòng)端，可調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償量的大小。在25°C時(shí)，調(diào)節(jié)使運(yùn)算放大器UlD的輸出電壓為1.0V。運(yùn)算放大器UlC將運(yùn)算放大器UlB的輸出與運(yùn)算放大器UlD的輸出信號(hào)相加。在200° C時(shí)，運(yùn)算放大器UlC的輸出為4V，其中放大器輸出為3.0V，溫度補(bǔ)償輸出為1.0V (25°C)，運(yùn)算放大器UlC的輸出電壓與測(cè)量溫度有著非常好的線性度，可用模擬或數(shù)字方法顯示出來(lái)，用模擬電壓表可控200°C (4.0V)為滿量程分度；用數(shù)字顯示，需將輸出電壓衰減2倍，A/D轉(zhuǎn)換器要
2.0V的基準(zhǔn)電壓。
【權(quán)利要求】
1.一種非接觸式紅外溫度采集裝置，其特征在于，由熱釋電紅外傳感器(4)、信號(hào)放大電路、濾波電路連和加法電路順序連接，加法電路的輸入端同時(shí)連接溫度補(bǔ)償電路的輸出端，溫度補(bǔ)償電路包括溫度補(bǔ)償二極管(5);所述熱釋電紅外傳感器(4)安裝在采集盒(I)內(nèi)，熱釋電紅外傳感器(4)的窗口正對(duì)采集盒(I)的開(kāi)口 ；在窗口與采集盒(I)開(kāi)口之間設(shè)置遮光板(2)和低速電機(jī)(3)，遮光板(2)連接低速電機(jī)(3)的轉(zhuǎn)軸，遮光板(2)為長(zhǎng)條狀；所述溫度補(bǔ)償二極管(5)也安裝在采集盒(I)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非接觸式紅外溫度采集裝置，其特征在于，所述熱釋電紅外傳感器(4)的信號(hào)輸出端(S)通過(guò)電容C2連接運(yùn)算放大器UlA的同相輸入端，運(yùn)算放大器UlA的同相輸入端同時(shí)通過(guò)電阻R6連接模擬地，運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端通過(guò)電阻R3連接模擬地，運(yùn)算放大器UlA的輸出端連接電位器RPl的一個(gè)固定端，電位器RPl另一個(gè)端固定端通過(guò)可調(diào)電阻R9連接模擬地，電位器RPl的滑動(dòng)端通過(guò)電阻RlO連接運(yùn)算放大器UlA的反相輸入端；運(yùn)算放大器UlA的輸出端連接電阻R1，電阻Rl的另一端分別通過(guò)電容Cl和電阻R2連接運(yùn)算放大器UlB的輸出端和同相輸入端，同時(shí)運(yùn)算放大器UlB的同相輸入端通過(guò)電容C3連接模擬地，運(yùn)算放大器UlB的反相輸入端與輸出端通過(guò)電阻R7連接；運(yùn)算放大器UlB的輸出端，通過(guò)電阻R5連接運(yùn)算放大器UlC的同相輸入端，運(yùn)算放大器UlC的同相輸入端為加法電路的輸入端，運(yùn)算放大器UlC的反相輸入端連接所述溫度補(bǔ)償二極管(5)的負(fù)極(K)，運(yùn)算放大器UlC的輸出端與反相輸入端通過(guò)電阻Rll連接，運(yùn)算放大器UlC的輸出端為加法電路的輸出端(VO);溫度補(bǔ)償電路中溫度補(bǔ)償二極管(5)的正極(A)連接電阻R12，電阻R12的另一端分別通過(guò)電容C4和電阻R13連接溫度補(bǔ)償二極管(5)的負(fù)極(K)和電位器RP3的一個(gè)固定端，電位器RP3的另一個(gè)固定端通過(guò)可變電阻R18連接溫度補(bǔ)償二極管(5)的負(fù)極(K)，電位器RP3的滑動(dòng)端通過(guò)電阻R15連接運(yùn)算放大器UlD的同相輸入端，運(yùn)算放大器UlD的反相輸入端分別通過(guò)電阻R17和電阻R20連接溫度補(bǔ)償二極管(5)正極(A)和電位器RP2的滑動(dòng)端，電位器RP2的一個(gè)固定端連接運(yùn)算放大器UlD的輸出端，另一個(gè)固定端通過(guò)可變電阻R19連接溫度補(bǔ)償二極管(5)的負(fù)極(K)，運(yùn)算放大器UlD的輸出端做為溫度補(bǔ)償電路的輸出端，通過(guò)電阻R8連接運(yùn)算放大器UlC的同相輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種非接觸式紅外溫度采集裝置，其特征在于，所述熱釋電紅外傳感器(4 )采用P2288，所述溫度補(bǔ)償二極管(5 )采用負(fù)溫度系數(shù)的硅二極管，所述運(yùn)算放大器U1A、U1B、U1C、UlD采用集運(yùn)算成放大器LM2902。
【文檔編號(hào)】G01J5/08GK204007880SQ201420378492
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】羊靜, 楊勇波, 陳纓, 劉明忠, 徐敏, 崔宏, 劉剛 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院