一种红外测温仪的光学系统及其调焦结构

技术领域

[0001] 本发明涉及一种非接触的光学测温仪器，尤其是一种光学系统的目镜和物镜调焦均在光学探头后端操作的红外测温仪。

背景技术

[0002] 红外测温仪是通过其光学系统采集目标的红外线热辐射能，直接或间接（通过光纤传输）聚焦到红外测温传感器上，转换成电信号，经后续电路处理，显示测量温度和输出对应的电信号。其光学系统的形式可分：

A. 单有物镜，且不可调焦，一般加有指点测量方向的激光束。这种结构最简单，主要用于简易的低、中、高温红外测温仪；

B. 有物镜和目镜，但都不可调焦，这种结构也很简单。列如：日本CHINO公司的IR-HS便携式红外测温仪采用；

C. 物镜可在探头前端操作调焦，目镜在探头后端不可调焦。这种结构在一般中、高温产品中使用较多。列如：美国Raytek公司的Marathon系列红外测温仪，美国IRCON公司的SR和Modline 3系列红外测温仪；

D. 物镜可在探头前端操作调焦，目镜可在探头后端操作调焦。这种结构通常用于比较高端的产品，与本发明所涉及的技术比较相近。如：英国LAND公司和日本MINOLTA公司的TR-630，日本CHINO公司的IR-AH便携式红外测温仪和部分IR-CA系列红外测温仪；

E. 物镜可在探头后端操作调焦，但在探头后端的目镜不可调焦。这种结构相对复杂、也比较新颖，只在当前少数高端产品上可见，与本发明所涉及的技术很相近。如：英国LAND公司的SYSTEM 4（简称S4）系列固定式红外测温仪和美国IRCON公司的Modline 5系列一体化红外测温仪。

[0003]  

现有技术的不足和缺点：

a.物镜固定，不能根据测量物距的改变来调节测量像距，光学聚焦的分辨率较低；

b.无目镜，不能瞄准观察和判断目标被测量的准确有效部位，当环境光照较亮或目标温度偏高而发红时，在被测面上，激光红点指向的瞄准效果会因此丧失；

c.目镜不可调焦，会因操作者的视力差异，影响对分划面上的瞄准圆（或瞄准十字）和目标成像的观察，也不能达到最佳的物镜调焦测量效果；

d.物镜在探头前端操作调焦，会受空气吹扫器和水冷套安装使用的影响；

e.调焦操作部分和活动缝隙裸露，长期在线使用时，容易被工业现场的油汽、灰尘污染和渗透，仪器容易因此发生故障，影响使用；维护保洁时，清洗也麻烦；

f.物镜调焦后不能锁定或锁定不方便、容易遗忘，在线使用时，可能受被测温工件的震动影响而引起测量结果的变化；

g.物镜在探头后端操作调焦的现有高端技术，设计结构复杂，且有目镜不能调焦的不足，列如：英国LAND公司的SYSTEM 4（简称S4）系列固定式红外测温仪，探头前端密封，通过转动在后端的物镜调焦圈、操作物镜移位调焦；其调焦传动结构的零件有：铸件架、调焦圈、齿轮组、传动连杆、弹簧、螺纹等，除了弹簧的阻尼作用，无调焦锁定装置，目镜不能调焦。还有：美国IRCON公司的Modline 5系列一体化红外测温仪，物镜密封固定在探头前端，通过旋转探头后半段外壳、使内部机芯作整体的直线移位来实现物镜调焦，其外接电缆连接座固定在前半段外壳上，内部多根电缆连线在调焦时会被来回拉扯；调焦锁定是靠拧一个基座固定在探头前半段外壳上的大螺丝来顶住可转动的探头后半段外壳；旋转外壳的加工配合精度要求较高；目镜不能调焦。

德语翻译：

Оптическая система и фокусирующая структура

инфракрасного термометра

Техническая отрасль

[0001]Настоящее изобретение является неконтактным оптическим термометром, в особенности, инфракрасным термоетром, фокусирование окуляра и объектива оптической системы регулирует на задней части оптического зонда.

Фоновая техника

[0002] Инфракрасный термометр собирает целевое инфракрасное тепловое излученияе через оптическую систему, прямо или косвенно (через оптические волокна передачи) сфокусировать на ИК-датчик температуры и преобразуется в электрические сигналы, после последующей обработки контура, показывается температура и выход соответствующего электрического сигнала. Форма оптической системы можно разделить на:

А только с объективом, и не может фокусироваться, и обычно с лазерным лучом для указания направления измерения. Эта структура является наиболее простой, в основном используется для простых инфракрасных термометров низкой, средней и высокой температуры;

B. с объективом и окуляром, но не может фокусироваться, эта структура очень проста. Такие как: портативный инфракрасный термометр IR-HS Японии CHINO;

C. Фокусировка объектива может быть проведена на передней части зонда, а фокусировка окуляра не может проведена на задней части зонда. Эта структура в основном используется в продукциямх для средней и высокой температуры. Например, инфракрасный термометр серии Marathon компании США Raytek, инфракрасный термометр серии SR и Modline 3 компании США IRCON;

D. Фокусировка объектива может быть проведена на передней части зонда, а фокусировка окуляра - на задней части зонда. Эта структура в основном используется в продукциямх высокого класса и аналогична технологии настоящего изобретения. Например, TR-630 компании Англии LAND и компании японии MINOLTA, портативный инфракрасный термометр IR-AH компании японии CHINO, инфракрасный термометр части серии IR-CA;

E. Фокусировка объектива может быть проведена на задней части зонда, а фокусировка окуляра не может - на задней части зонда. Эта структура сравнительно сложная и новая, редко встречается в продукциямх высокого класса и аналогична технологии настоящего изобретения. Например, стационарный инфракрасный термометр SYSTEM 4 (кратко именуемо S4）компании Англии LAND, универсальный инфракрасный термометр Modline 5 компании США IRCON.

[0003]  

Недостатки существующей технологии:

а.объектив фиксирован и не может регулировать расстояния до объекта изображения измерения в соответствии изменением объетивного расстояниея, с низким разрешением оптического фокуса;

b. нет окуляра, не может наблюдать и определить точную эффективную часть цели измерения через фокусом. При ярком свете окружающей среды или слишком высокой температуре цели, от покраснения фокусирующий эффект лазерной красной точки на измеренной плоскости теряется;

c. окуляр не может фокусироваться, потому что от визуальной разницы зрения оператора влияется наблюдение за фокусируюего круга на разбировочной поверхности (или прицельного креста) и целевого изображения, и не может добиться наилучших эффектов измерений объективной фокусировки;

d. фокусировки объектива проводится в передней части зонда, и подтвергается влиянию установки и использования воздухопродувки и водяного охладителя;

(е), при долгосрочном онлайном использовании обнаженная операционная часть фокусировки и подвижной щели легко загрязнены и проникнуты маслом, пылями, так так прибор склон к неисправности; а также трудно при обслуживании и очищении;

(f.) объектив после фокусировки не может заблокировать или не удобно, легко забыть, а также может подтвергается влиянию вибрации измеренного узла при онлайном использовании;

g. существующие передовые технологии, при которых фокусировки объектива осуществляется в задней части зонда, имеется структурная сложность и недостатка нефокусировки окуляра, например: стационарный инфракрасный термометр SYSTEM 4 (кратко именуемо S4）компании Англии LAND, передняя часть зонда уплотнена, осуществляется фокусировка путем вращения объективного фокусирующего кольца на задней части, и операции объектива; части фокусирующей структуры передачи: литая рама, кольцо фокусировки, зубчатая пара, привод стержня, пружины, винты, кроме эффекта затухания пружины, нет блокирующее устройство фокусировки, не может сфокусировать окуляр. А также: универсальный инфракрасный термометр серии Modline 5 компании США IRCON,  объектив герметически фиксирован в передней части зонда, Осуществляется фокусировка объектива путем цельного прямолинейного движения внутреннего стержня через вращение второй половины оболочки зонда, а гнездо для подключения внешних кабелей фиксировано на первой части оболочки, многие внутренние кабели могут быть тянуты права и влево при фокусировке; блокировка фокусировки осуществляется завинчиванием гайки на первой половине оболочки зонда, закрепленной на основании, и зажимается вращаемая вторая половина оболочки зонда; точность обрабатываемости вращающей оболочки высокая; окуляр не фокусируется.