[發明專利]一種便攜式光纖輻射測溫儀

在審

• 申請號: 201610075180.9
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN105606226A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: 郭余慶;馬海霞;陳浩;劉亞男;張斌
• 申請（專利權）人: 江蘇浩瀚藍寶石科技有限公司
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01J5/10;G01J5/08
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 姜彥

技術領域

本發明涉及晶體爐熱場測量儀器技術領域，具體涉及一種便攜式光纖輻射測溫 儀。

背景技術

輻射測溫儀經常應用于化工、能源、冶金和科學研究等領域的高溫測量。對于1800 ℃以上測量范圍，輻射測溫儀憑借非接觸測量紅外熱輻射的能量來推算相應的溫度，測量 上限不受感溫元件耐溫程度的限制，因而對最高可測溫度原則上沒有限制，所以在工業領 域取得了廣泛的應用。由于輻射測溫儀的分辨率高，測溫精度高，重復性好等優點，因此在 高溫測量中得到普及應用。比如德國賽騰的MS/MI系列紅外測溫儀，在1500℃到2500℃的范 圍內的系統精度達到0.5%測量值，重復精度為0.1%測溫值+1K，溫度分辨率為0.1℃。以此類 為代表的高精度的紅外測溫儀是基于黑體輻射的基本定律，測得特定波段的輻射能量與相 應溫度的對應關系，并對相應材料的發射率進行修正，從而推算出相應的溫度。但是這些儀 器需要精密的光學鏡頭以及復雜的光信號處理裝置，因而難以做成結構緊湊，價格低廉的 測量儀器。

發明內容

為克服上述技術問題，本發明提供一種能夠檢測超高溫的測量儀器，所采用的技 術方案是：

一種便攜式光纖輻射測溫儀，由光學系統和電路系統組成，其特征在于：所述光學系統 由大功率光纖耦合器連接傳能光纖組成；所述電路系統包括光電探測器、前置放大器、AD采 樣模塊、信號處理模塊、顯示模塊、按鍵輸入、數模轉換模塊和電流環，其中，所述光電探測 器、前置放大器、AD采樣模塊和信號處理模塊依次連接，所述顯示模塊、按鍵輸入和數模轉 換模塊分別與所述信號處理模塊連接，所述電流環與所述數模轉換模塊連接；所述傳能光 纖的輸出端與光電探測器的輸入端相連。

其中，所述電流環采用4-20mA電流環。光電探測器采用標準FC/PC封裝的InGaAs光 電二極管。前置放大器采用對數放大器。AD采樣模塊采用的是24位高精度的采樣芯片。

本發明具有以下有益效果：（1）采用的大功率光纖耦合器耦合波長范圍超寬，在 0.4微米~2.5微米的范圍內都有極高的耦合效率，可以直接插撥，重復性和互換性非常好； （2）采用纖芯為600微米的傳能光纖，能量傳輸損耗極低。在光纖外皮里面有一層金屬鎧，使 里面纖芯受到保護，有抗強壓抗拉伸功能。利用光纖來傳輸能量可以減少測溫儀的安裝與 保護的困難，并使測溫儀具有撓性和小型化；（3）本發明的光電探測器采用標準FC/PC封裝 的InGaAs光電二極管與傳能光纖連接十分方便，光纖的使用可以不受電磁干擾的影響，而 使光電探測器遠離高溫物體，保證了長期在線工作的穩定性。（4）高度集成的電路系統非常 方便安裝在晶體爐控制臺上面，利于操作者觀察；（5）本發明采用精密的對數放大器對微弱 信號進行I/V轉換，以及24位的采樣芯片進行采樣，保證了整個儀器的測量性能：測量范圍 為800-2200℃，測量精度為±0.2%，分辨率為1℃，響應速度小于1ms。

附圖說明

圖1是本發明便攜式光纖輻射測溫儀的系統框圖；

圖2是本發明便攜式光纖輻射測溫儀的結構圖。

具體實施方式

如圖1-2所示，本發明裝置中光學系統由大功率光纖耦合器1連接傳能光纖2組成， 其中大功率光纖耦合器1的耦合波長范圍為0.4微米~2.5微米，其耦合透鏡的直徑為25mm， 傳能光纖2采用的是纖芯為600微米的石英光纖；電路系統由光電探測器3、前置放大器4、AD 采樣模塊5、信號處理模塊6、顯示模塊7、按鍵輸入8、數模轉換模塊9和4-20mA電流環10組 成，所有模塊集成在一個電子盒上。光學系統與電路系統是獨立分開的，完全可以避免測溫 現場對儀器測溫的干擾。其中，前置放大器4采用對數放大器來處理微弱信號，可以精確地 把弱小電流信號轉成電壓信號。AD采樣模塊5采用的是24位高精度的采樣芯片，在工作中可 以精確采樣得到的模擬信號。光電探測器3采用標準FC/PC封裝的InGaAs光電二極管。光學 系統與電路系統的連接是通過傳能光纖2的輸出端與光電探測器3的輸入端相連。