CN111323134A

CN111323134A - 一种红外测温装置

Info

Publication number: CN111323134A
Application number: CN202010275315.2A
Authority: CN
Inventors: 张瓯; 朱亚平; 陈成; 何毅政
Original assignee: Hangzhou Oulei Laser Technology Co ltd
Current assignee: Hangzhou Oulei Laser Technology Co ltd
Priority date: 2020-04-09
Filing date: 2020-04-09
Publication date: 2020-06-23

Abstract

本申请提供一种红外测温装置，包括：红外相机，所述红外相机包括包含镜片的镜头以及成像控制系统；振镜，所述振镜包括反射镜和驱动单元，所述驱动单元用于驱动所述反射镜相对于所述红外热成像相机发生角度偏转；所述反射镜与所述镜片的主光轴相交，来自目标物的红外线经所述反射镜反射后通过所述镜头到达所述成像控制系统。本申请的红外测温装置通过在红外相机附近放置振镜，通过振镜大幅度扩展红外相机的视场角，来帮助红外相机获得更广范围的红外热辐射信息，使得红外测温装置不再局限于手持式，可以进行远距离大范围温度监控，从而可以应用于不同的场景。

Description

一种红外测温装置

技术领域

本申请涉及测温技术领域，尤其涉及一种红外测温装置。

背景技术

红外线是一种电磁波，具有与无线电波及可见光一样的本质。红外线的波长在0.76～100μm之间，位于无线电波与可见光之间。任何物体，只要它的温度比零下273度高，就无一例外地发射出红外线。在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度。红外测温技术在生产过程中，在产品质量控制和监测，设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。

目前的红外测温技术最广为认知的产品是红外热成像仪，红外热像仪主要用于研发或工业检测与设备维护中，在防火、夜视以及安防中也有广泛应用。通俗地讲热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。红外热像仪是一种利用红外热成像技术，通过红外探测器对被测目标的红外辐射探测，并加以信号处理、光电转换等手段，将标的物的温度分布的图像转换成可视图像的设备。红外热像仪将实际探测到的热量进行精确的量化，以面的形式实时成像标的物的整体，因此能够准确识别正在发热的疑似故障区域。操作人员通过屏幕上显示的图像色彩和热点追踪显示功能来初步判断发热情况和故障部位，同时严格分析，从而在确认问题上体现了高效率、高准确率。通俗地讲热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。通过查看热图像，可以观察到被测目标的整体温度分布状况，研究目标的发热情况，从而进行下一步工作的判断。

现有技术中的红外热成像仪镜头的视场角太小，难以对较广范围内的被测目标进行自动化监测，因此，手持型红外热成像仪最为广泛，操作者需要靠近并将仪器瞄准被测目标，从而进行测量。现在自动化的温度监测设备越来越被市场所需要，那么如何获得监控范围广的自动化红外测温装置就是行业的一道新课题。

发明内容

为解决现有技术中的红外测温装置的视场角小，仅可以对被测目标进行手持式近距离测温，无法进行远距离大范围温度监控的问题，本申请提供一种红外测温装置，包括：

红外相机，所述红外相机包括包含镜片的镜头以及成像控制系统；

振镜，所述振镜包括反射镜和驱动单元，所述驱动单元用于驱动所述反射镜相对于所述红外相机发生角度偏转；

所述反射镜与所述镜片的主光轴相交，来自目标物的红外线经所述反射镜反射后通过所述镜头到达所述成像控制系统。

进一步地，所述振镜为MEMS振镜。

进一步地，所述反射镜的中心轴与所述镜片的主光轴相交。

进一步地，所述红外相机的视场角为a，所述振镜的偏转角度为b，所述红外测温装置的视场角为a+2b，其中，a的范围为30°～60°，b的范围为20°～40°。

进一步地，所述反射镜的反射面镀金。

进一步地，所述MEMS振镜为单轴微振镜或双轴微振镜。

进一步地，所述MEMS振镜的驱动方式为静电驱动、电磁驱动或压电驱动中的一种或多种。

进一步地，所述驱动单元包括电极和驱动电路，所述驱动电路向所述电极施加电压以使所述电极之间产生静电力，所述反射镜在所述静电力的作用下发生角度偏转。

进一步地，所述成像控制系统包括红外线传感器、信号放大电路、数据处理单元，所述红外线传感器将接收到的目标物发射的红外线热辐射转换为电信号，所述电信号依次通过信号放大电路和数据处理单元得到温度数据。

进一步地，所述红外相机进一步包括通信模块、存储单元和显示器，所述温度数据存储于存储单元、显示于所述显示器、并且通过所述通信模块传输至服务器和/或智能终端，所述温度数据为温度值和/或热红外图像。

与现有技术相比较，本发明的优势在于：

本申请的红外测温装置通过在红外相机附近放置振镜，通过振镜大幅度扩展红外相机的视场角，来帮助红外相机获得更广范围的红外热辐射信息，使得红外测温装置不再局限于手持式，可以进行远距离大范围温度监控，从而可以应用于不同的场景。

附图说明

图1为本申请红外测温装置的结构示意图；

图2为图1中的红外测温装置在A处的放大示意图；

图3为本申请中红外相机的主视图；

图4为本申请MEMS振镜的剖示图；

图5为本申请MEMS振镜的内部结构示意图。

附图标记：

10-红外相机、11-镜头、111-镜片、20-MEMS振镜、21-反射镜、221-电极、23-PCB板、24-衬底、25-保护罩。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例，详细阐述本发明的优势。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。

图1-5所示为本申请的一实施例。如图1所示，本申请的红外测温装置包括：红外相机10和MEMS振镜20。

如图3所示，所述红外相机10包括包含镜片111的镜头11以及成像控制系统。优选地，所述镜片111包括滤波片从而仅允许红外线进入所述镜头11。所述成像控制系统包括红外线传感器、信号放大电路、数据处理单元，所述红外线传感器将接收到的目标物发射的红外线热辐射转换为电信号，所述电信号依次通过信号放大电路和数据处理单元得到温度数据。所述红外线传感器包括热敏检测元件，例如热敏电阻，从而能够将接收到的红外热辐射转换为相应的电信号。优选地，所述红外相机10进一步包括通信模块、存储单元和显示器，所述温度数据存储于存储单元、显示于所述显示器、并且通过所述通信模块传输至服务器和/或智能终端，所述温度数据为温度值和/或热红外图像。优选地，所述通信模块为无线通信模块。所述智能终端可以包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、个人数字助理、便携式媒体播放器、导航装置、可穿戴设备、智能手环、计步器等移动终端，以及诸如数字TV、台式计算机等固定终端。优选地，所述红外相机10为红外热成像相机，本申请的所述红外相机10可以为本领域的已有的各种红外热成像相机。

如图4-5所示，所述MEMS振镜20包括PCB板23、设于PCB板23的衬底24、设于衬底24的驱动单元、设于驱动单元上方的反射镜21和设于反射镜21外侧的保护罩25。优选地，所述保护罩25为透明玻璃，用于保护反射镜21和衬底24上的电极221和驱动电路。所述反射镜21的反射面镀金(Au)或其他可行的金属镀膜以增强对红外线的反射。所述驱动单元包括电极221和驱动电路。所述反射镜21设于所述电极221的上方。所述驱动单元用于驱动所述反射镜21相对于所述红外相机10发生角度偏转。所述驱动电路向所述电极221施加电压以使所述电极221之间产生静电场，所述反射镜21在静电力的作用下发生角度偏转。所述反射镜21偏转的角度与静电场的强度有关，强度越大，偏转角度响应越大。所述驱动电路通过调节施加到电极上的电压大小，产生不同大小的静电场，从而控制所述反射镜产生确定角度的偏转，从而实现可控的反射镜角度偏转，实现大范围的扫描。所述MEMS振镜20的驱动方式为静电驱动。所述MEMS振镜20可以为本领域已有的各种MEMS振镜。

值得注意的是，在其他实施例中，所述MEMS振镜的驱动方式也可以为静电驱动、电磁驱动或压电驱动中的一种或多种。值得注意的是，在其他实施例中，所述MEMS振镜20也可以替换为振镜，所述振镜的驱动单元为电机，所述振镜的反射镜通过所述电极驱动发生角度偏转。

如图1-2所示，所述反射镜21与所述镜片111的主光轴相交，优选地，所述反射镜21的中心轴与所述镜片111的主光轴相交，来自被测目标的红外线经所述MEMS振镜20的所述反射镜21反射后通过所述红外相机10的所述镜头11到达所述成像控制系统，所述成像控制系统将接收到的目标物体发射的红外辐射转换为温度值和/热红外图像显示于所述红外相机10的显示器上。所述红外相机10的视场角是指以所述红外相机10的镜头11为顶点，以被测目标的物像可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角为视场角，视场角分为水平视场角和垂直视场角。所述MEMS振镜20的偏转角度是指所述反射镜21从无偏转位置到向某一方向偏转达到最大程度时的位置之间的夹角。如图1所示，所述红外相机的垂直视场角为a，a为30°～60°。所述MEMS振镜20的偏转角为b，b为20°～40°。所述MEMS振镜20为沿X轴方向转动的单轴MEMS振镜，X轴是指垂直于图1纸面方向的所述反射镜21的中心轴，所述反射镜21沿着X轴做顺时针和逆时针转动。由于所述反射镜21可以从无偏转位置向两个完全相反的方向偏转，具体地，图2中所示的光路放大图分别显示了反射镜21沿X轴转动时，所述反射镜21在三个位置状态时的光路原理示意，三个位置状态分别为：逆时针偏转达到最大程度时的位置状态、无偏转的位置状态、顺时针偏转达到最大程度时的位置状态。因此，由图1-2可知，在红外相机10垂直视场角a的基础上，通过所述MEMS振镜20的所述反射镜21的角度偏转，所述红外测温装置的垂直视场角扩大为a+2b，即本申请所述红外测温装置的视场角范围为70°～140°。

值的注意的是，在其他实施例中，当所述MEMS振镜20为沿Y轴方向转动的单轴MEMS振镜，所述Y轴是指与X轴垂直相交的所述反射镜21的中心轴。假设所述红外相机10的水平视场角为a时，所述反射镜21沿Y轴转动，从而将所述红外测温装置的水平视场角a扩大为a+2b。

值的注意的是，在其他实施例中，当所述MEMS振镜20为双轴振镜时，所述红外测温装置的垂直视场角和水平视场角均被扩大为a+2b。

综上，本申请的红外测温装置通过在红外相机10附近放置MEMS振镜20，通过MEMS振镜20扩展红外相机10的视场角，来帮助本申请的红外测温装置获得更广范围的红外热辐射信息，使得红外测温装置不再局限于近距离的手持式测温，而是可以进行大范围远距离的温度监控，从而可以应用于不同的场景。

示例地，图1中的所述反射镜21处于无偏转的位置状态时，所述反射镜21与所述红外相机10的主光轴之间的夹角为45°，但是，值得注意的是，在其他实施例中，当所述MEMS振镜20的所述反射镜21处于无偏转的位置状态时，所述反射镜21与所述红外相机10的主光轴之间的夹角并不局限于图1，还可以根据测量场景的需要，改变所述反射镜21与所述红外相机10的主光轴之间的夹角，从而改变本申请所述红外测温装置的扫描方位。因此，根据本申请的另一实施例，本申请提供一种红外测温系统，所述红外测温系统包括壳体、通信模块、设于壳体内的红外相机、可转动地连接于壳体的振镜和设于壳体内且用于控制振镜整体角度的角度调整模块。示例地，所述角度调整模块包括与通信模块电连接的控制模块、与控制模块电连接的驱动单元和与驱动单元连接的角度调整机构。所述控制模块通过所述通信模块接收智能终端的角度调整指令，然后控制驱动单元对角度调整机构进行驱动，从而使角度调整机构调整振镜整体相对于红外相机的方位，从而进一步地调整当振镜的反射镜处于无偏转的位置状态时，反射镜与红外相机的主光轴之间的夹角。示例地，所述驱动单元为马达，所述角度调整机构为伸缩机构，所述伸缩机构通过伸缩而推拉所述振镜整体，从而调整振镜的反射镜在无偏转状态时与红外相机主光轴之间的夹角。或者，示例地，所述驱动单元为静电驱动、电磁驱动或压电驱动中的一种或多种，所述角度调整机构为伸缩机构，所述伸缩机构通过伸缩而推拉所述振镜整体，从而调整振镜的反射镜在无偏转状态时与红外相机主光轴之间的夹角。在该实施例中，所述反射镜与所述红外相机的主光轴之间的夹角范围为0°-180°。在该实施例中，所述红外测温系统通过两个方面扩大视场角：1.通过角度调整模块远程控制处于无偏转状态时的所述反射镜与所述红外相机的主光轴之间的夹角，从而大致地宏观调整所述振镜的扫描方向；2.当处于无偏转位置状态时的所述反射镜与所述红外相机的主光轴之间的夹角为某一特定值时，本申请的红外测温装置通过所述振镜自身的角度偏转，进一步增大所述红外测温系统的视场角。综上，该实施例中的红外测温系统通过角度调整机构对振镜整体的宏观角度调整，以及振镜自身的角度偏转，共同增大红外测温装置的视场角，扩大温度监控范围。

综上所述，本申请的红外测温装置通过在红外相机附近放置振镜，通过振镜大幅度扩展红外相机的视场角，来帮助红外相机获得更广范围的红外热辐射信息，使得红外测温装置不再局限于手持式，可以进行远距离大范围的温度监控，从而可以应用于不同的场景。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims

1.一种红外测温装置，其特征在于，包括：

振镜，所述振镜包括反射镜和驱动单元，所述驱动单元用于驱动所述反射镜相对于所述红外热成像相机发生角度偏转；

2.如权利要求1所述红外测温装置，其特征在于，所述振镜为MEMS振镜。

3.如权利要求1所述红外测温装置，其特征在于，所述反射镜的中心轴与所述镜片的主光轴相交。

4.如权利要求1所述红外测温装置，其特征在于，所述红外相机的视场角为a，所述振镜的偏转角度为b，所述红外测温装置的视场角为a+2b，其中，a的范围为30°～60°，b的范围为20°～40°。

5.如权利要求1所述红外测温装置，其特征在于，所述反射镜的反射面镀金。

6.如权利要求2所述红外测温装置，其特征在于，所述MEMS振镜为单轴微振镜或双轴微振镜。

7.如权利要求2所述红外测温装置，其特征在于，所述MEMS振镜的驱动方式为静电驱动、电磁驱动或压电驱动中的一种或多种。

8.如权利要求7所述红外测温装置，其特征在于，所述驱动单元包括电极和驱动电路，所述驱动电路向所述电极施加电压以使所述电极之间产生静电力，所述反射镜在所述静电力的作用下发生角度偏转。

9.如权利要求1所述红外测温装置，其特征在于，所述成像控制系统包括红外线传感器、信号放大电路、数据处理单元，所述红外线传感器将接收到的目标物发射的红外线热辐射转换为电信号，所述电信号依次通过信号放大电路和数据处理单元得到温度数据。

10.如权利要求9所述红外测温装置，其特征在于，所述红外相机进一步包括通信模块、存储单元和显示器，所述温度数据存储于存储单元、显示于所述显示器、并且通过所述通信模块传输至服务器和/或智能终端，所述温度数据为温度值和/或热红外图像。