[发明专利]具有保护格栅的热成像仪

说明书

背景技术

工业监测系统常常使用热或红外（IR）成像设备，所述成像设备优选安装在固定的位置以获取目标的IR图像，所述目标可以是一件制造装备的特殊部分和/或处于制造程序中间的产品。这些设备通常适合与远程监测站相通信并且在某些情况下集成有过程控制程序包。

在严酷的工业环境中，这些成像设备常常需要包含在保护外罩中，以使所述成像设备保持凉爽并且不存在杂质，例如灰尘颗粒。保护外罩必须包括窗口，热成像设备能够通过所述窗口观察位于所述环境中的目标一段时间。

在防爆壳体中，必须使用保护格栅保护所述窗口不受外部环境影响。所述保护格栅通常用钢条构成，钢条部分地遮挡所述热成像仪的视场（FOV）。通常在不考虑位于保护壳体中设备的情况下选择钢条的形状和间隔。因而，所述保护格栅在FOV中引起强烈的、不均匀的衰减图案，藉此使热成像仪的热测量是非辐射测量的。

希望设计一种保护格栅，所述保护格栅将产生可预测的小偏差的、在FOV上均匀分布的衰减图案，所述衰减图案能够用单一透射率系数进行补偿以保持所述测量是辐射测量的。

附图说明

附图例示本发明的特殊实施例，因而不限制本发明的保护范围。附图不是按比例绘制的（除非明确声明）并且意图与下述详细说明中的解释联合使用。下面将结合附图说明本发明的实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件。

图1是热成像仪的在商业上可获得的现有技术的外罩。

图2是由定位在现有技术的外罩中的热成像仪拍摄的被均匀加热的圆板的热图像。

图3是根据本发明一些实施例的热成像设备的保护外罩的透视图。

图4是根据本发明实施例的保护格栅的实施例的正视图。

图5是图4所示的保护格栅的截面图。

图6是根据本发明另一实施例的保护格栅的实施例的正视图。

图7是图6所示的保护格栅的截面图。

图8是例示根据本发明实施例的保护格栅、入射光束、透镜和成像仪的像平面之间的工作原理的示意图。

图9示意性地示出由根据本发明实施例的保护格栅衰减的最佳和最差情况的情景。

图10是使用定位在图4所示保护格栅后面的热成像仪拍摄的被均匀加热圆板的热图像。

图11是设计根据本发明优选实施例的保护格栅的方法的流程图。

图12是根据本发明实施例的不规则栅格图案的示意图。

具体实施方式

图1是热成像仪的在商业上可获得的现有技术的外罩。所述外罩使用在危险的环境中，其中因为存在易爆气体、烟气和粉末而可能形成潜在的爆炸环境。这些防爆外罩必需承受冲击和压力的严格测试，其中，所述防爆外罩受到金属物体以及连续波动的内压的冲击，例如IEC60079-0和IEC60079-1。当所述外罩容纳热成像仪时，必需存在对长波长的红外线透明的观察孔，以便能够使所述热成像仪工作。满足所述要求的窗口材料的选择是非常受限制的，并且此外，这些窗口材料都不提供足以通过严格测试的冲击部分的材料强度。所述窗口所用的最普通材料是锗（Ge），其具有足够的厚度，能够承受压力测试，但其太脆弱而不能承受冲击测试。作为一个方案，钢保护格栅放置在Ge窗外部（即保护格栅暴露于危险的环境）。利用这个双重结构，所述保护格栅吸收冲击力而固体锗窗口承受压力并且提供必需的密封。这种现有技术的外罩可从Tekno系统S.p.A和许多其他公司获得。

在商业上可获得的防爆壳体，例如如图1所示，常常同时具有通用保护格栅，所述保护格栅由保护外罩制造商设计，用于热成像仪和非热能的照相机。所述保护外罩不针对特殊的热成像仪进行设计，所述外罩与热成像仪联合使用并因而不考虑它的辐射测量对所述热成像仪所做测量的影响。一般地，这些普通保护格栅在热成像仪的视场中引起非常不均匀的衰减，这在美观方面降低了图像质量并且严重影响了它的辐射测量性能。