[发明专利]一种基于微机械热电堆的非接触式红外测温系统

说明书

技术领域

本发明属于红外探测技术领域，特别是涉及一种基于微机械热电堆的非接触式红外测温系统。

背景技术

目前，瞬态表面温度的测量方法多种多样，归纳起来可以分为两大类：即接触式测温和非接触式测温。接触式测温不适用于高温测量中，因为其易损坏传感器，非接触式测温则不必与温度源直接接触，通过其产生的辐射间接地测量其温度，可实现远距离测温，不易受周围环境的影响。

非接触式测温基于热辐射原理或电磁原理，测温时，感温元件不直接与被测介质接触，通过辐射实现热交换，达到测温的目的，例如，红外测温仪、光学高温计等。非接触式测温方法包括辐射测温﹑激光测温及红外热成像等。

微机械红外热电堆探测器则属于非接触式红外辐射测温装置，其测量高温在理论上是成立的。热电堆是由许多热电偶串联组成，在相同的红外辐射下，其可以提供更大的输出热电势。与微加工技术结合，更增添了这种器件的优越性：体积小、质量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异、多功能集成、可以批量生产等。简单实用的结构，使热电堆探测器实现小型化、低成本、高精度成为可能，并且能够完成许多光电型探测器所不能完成的任务。其利用光-热-电转化探测原理，通过电压信号来测得温度，可以有效弥补高温条件下热电偶测量存在的问题。

热电堆红外测温是辐射测温，其将辐射引起的温度变化转换为热电势来测定目标温度，同其它热探测器一样，也存在着热平衡问题。但是同传统的直接接触式测温方法相比，其显示出一定的优越性：在测量物体表面温度时不会引起物体温度场的改变，也不会在测量前受空气或环境温度(热)变化的影响，尤其适用于测量一些远距离、运动的和有危险性的物体。因此，这项技术一直以来都是本领域技术人员关注的重点。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于微机械热电堆的非接触式红外测温系统。

为了达到上述目的，本发明提供的基于微机械热电堆的非接触式红外测温系统包括：光阑、陶瓷衰减片、传感器、模拟电路、数据采集卡和计算机；其中：光阑为一中部带有圆孔的档光板，其位于待测热源的前端，用以规范待测热源的热辐射面积；

陶瓷衰减片为氧化锆陶瓷衰减片,放置于光阑与传感器之间，使传感器接受来自待测热源的红外辐射；

传感器为微机械热电堆红外传感器，其输出端与模拟电路相连接；

模拟电路由低通滤波器和低噪声放大器构成，其输出端与数据采集卡相连接；

数据采集卡为与计算机配合工作的数据采集器，其与计算机相连接；

计算机为通用PC计算机，用于控制本测试系统完成对测试数据的采集、存储和显示。

所述的光阑上的圆孔直径连续可调。

所述的传感器和模拟电路采用内部集成了信号处理电路的热电堆传感器模块A2TPMI。

所述的数据采集卡采用PCI8602数据采集卡。

本发明提供的基于微机械热电堆的非接触式红外测温系统适合于远距离目标、高速运动目标、带电目标以及其他不可接触目标的温度测量，尤其是在一些危险环境下。与传统的热电偶以及温度计等测温仪相比，红外测温不需与被测物体接触，可以实现远距测温；同时由于物体微小的温度波动会产生较大的辐射能量的变化，故红外测温仪的灵敏度很高，微机械热电堆红外测温仪最小可测的温差可达0.01℃。另外，本系统具有结构设计合理、简单、成本低且测温精确度高等优点。

附图说明

图1为本发明提供的基于微机械热电堆的非接触式红外测温系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的基于微机械热电堆的非接触式红外测温系统进行详细说明。

如图1所示，本发明提供的基于微机械热电堆的非接触式红外测温系统包括：光阑1、陶瓷衰减片2、传感器3、模拟电路4、数据采集卡5和计算机6；其中：光阑1为一中部带有圆孔的档光板，其位于待测热源7的前端，用以规范待测热源7的热辐射面积；

陶瓷衰减片2为氧化锆陶瓷衰减片，由于陶瓷材料对红外/毫米波的衰减作用实质上是介质微粒对入射波的吸收和散射共同作用的结果,选择氧化锆作为隔热和衰减用材料,放置于光阑1与传感器3之间，使传感器3可接受来自待测热源7的红外辐射；