[實(shí)用新型]平行光聚焦黑體腔輻射溫度儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 01250013.5
• 申請日: 2001-07-06
• 公開（公告）號: CN2501036Y
• 公開（公告）日: 2002-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何民才
• 申請（專利權(quán)）人: 何民才
• 主分類號: G01J5/28
• 分類號: G01J5/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實(shí)用新型為一種溫度儀。

輻射溫度儀是一種測量溫度的設(shè)備，具有無接觸測溫的優(yōu)點(diǎn)。引進(jìn)光纖技術(shù)，又能較好地克服惡劣環(huán)境的影響，受到很多科技人員和產(chǎn)業(yè)部門的重視。但輻射測量也存在一些問題，被測體輻射率難以確定和多變便是主要問題之一。為此，人們把目光投向黑體腔，使被測體與黑體腔達(dá)到熱平衡。利用黑體腔的輻射率接近于1，測出黑體腔的溫度，即間接地測出了被測體的真實(shí)溫度。目前有兩種黑體腔，一是利用光纖本身，在它的一端去掉數(shù)厘米長的保護(hù)層，打毛表面，然后在毛面上均勻?yàn)R射一層耐高溫的抗氧化材料，構(gòu)成一個黑體腔。二是在它的前端做一個黑體腔，讓黑體腔的熱輻射進(jìn)入光纖，傳至另一端進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和檢測。上述結(jié)構(gòu)有某些不足之處。第一，黑體腔常要放在1000℃以上的高溫中，有時還要插入高溫液體中，因此黑體腔常被燒毀。第二，利用光纖直接收集的光信號非常有限，給光電轉(zhuǎn)換和信號處理帶來很大困難。因此上述結(jié)構(gòu)的應(yīng)用面較窄，不利于推廣應(yīng)用。

本實(shí)用新型提出了一種改進(jìn)型的黑體腔光纖輻射溫度儀，克服了上述的不足。第一，用各種不同材料加工成同樣形狀的黑體腔，針對某特定用途選擇一種黑體腔，用壞后可以方便更換。第二，利用光學(xué)鏡頭聚焦黑體腔底部熱輻射到光纖端面，匯聚足夠的光信號后經(jīng)光纖轉(zhuǎn)到另一端進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和處理，加上采用內(nèi)調(diào)制微光檢測技術(shù)，使這種測溫變得非常可行和可靠，為黑體腔測溫的廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這種溫度儀不僅可以用于多種加熱爐堂內(nèi)高溫測量，也可以用于各種液體金屬、電解液及熔鹽等測溫。

本實(shí)用新型所說的溫度儀如附圖1所示，它由8部分組成：黑體腔(1)、連接頭(2)、導(dǎo)光管(3)、平行光聚焦鏡(4)、單芯長光纖(5)、分色裝置(6)、光電轉(zhuǎn)換器件(7)、信號處理及顯示系統(tǒng)(8)。

附圖1：平行光聚焦黑體腔輻射溫度儀

本實(shí)用新型具體結(jié)構(gòu)及其作用說明如下：

黑體腔(1)可以由陶瓷、金屬陶瓷、金屬等材料做成規(guī)范化的腔體，腔體長度與直徑比大于10，內(nèi)腔打毛，彼此間具有互換性。連接頭(2)可以是耐火材料或金屬，其作用是將黑體腔(1)與導(dǎo)光管(3)方便地連接并固緊。導(dǎo)光管(3)是一根準(zhǔn)直的金屬管，內(nèi)徑等于或銷大于黑體腔(1)，有利于黑體腔(1)底部的平行光無阻擋地投射到聚焦鏡(4)上。平行光聚焦鏡(4)同軸地螺接到導(dǎo)光管(3)的后端。平行光聚焦鏡(4)的作用是將黑體腔(1)底部發(fā)出的平行光聚焦到光纖(5)的端面上。黑體腔(1)底部的發(fā)光更均勻，更滿足黑體輻射條件。平行光聚焦錐角滿足光纖(5)數(shù)值孔徑的要求。單芯長光纖(5)的一端插接在平行光聚焦鏡(4)的焦面上，另一端與分色裝置(6)同軸對接。分色裝置(6)可以是分叉光纖加干涉濾色片組成，也可以由光柵加棱鏡組合。光電轉(zhuǎn)換器件(7)是內(nèi)調(diào)制光電管，也可以是內(nèi)調(diào)制光敏線列。信號處理及顯示系統(tǒng)(8)由模擬信號處理及單片機(jī)或PC組成，除了顯示外，還有計(jì)算機(jī)接口。

本實(shí)用新型的原理是黑體腔輻射測溫。只要黑體腔溫場均勻，腔長直徑比大于十，它的發(fā)射系數(shù)非常接近于1。測出黑體腔的溫度，就相當(dāng)準(zhǔn)確地找到了它周邊的真實(shí)溫度。

本實(shí)用新型用多種材料做成規(guī)范和可以互換的黑體腔，采取平行光聚焦鏡聚焦黑體腔底部發(fā)射的輻射光以及用內(nèi)調(diào)制微光檢測技術(shù)實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，使本溫度儀有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.黑體腔的互換性為這種溫度儀的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，特別是那些條件極差導(dǎo)致黑體腔易于損壞的測溫點(diǎn)，采用價(jià)格較低的黑體材料，利用黑體腔的互換性可以在該處建立起可靠的測溫。

2.引進(jìn)平行光聚焦鏡，能夠收聚較多的黑體腔輻射能，加上內(nèi)調(diào)制微光檢測技術(shù)，使得單芯長光纖傳光能可靠地使用，為惡劣環(huán)境的在線測溫奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。