改进的防爆热成像系统技术方案

提供了一种防爆热成像系统。所述系统包括：防爆壳体，具有被配置为允许热辐射通过的窗口。红外相机位于所述防爆壳体内并且被布置为接收通过所述窗口的热辐射并对该热辐射进行成像。发射目标被布置在所述红外相机的视场内，但是在所述窗口的与所述红外相机相对的侧。温度传感器可操作地连接到所述红外相机并且被配置为提供对所述发射目标附近的温度的指示。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
红外相机一般通过与标准相机使用可见光来形成图像相似的方式，使用红外辐射来形成图像。然而，红外相机一般利用更长的波长照明(诸如14,000纳米)操作。红外相机在多种应用中发挥着重要作用，以提供对图像范围中存在热对象的非接触指示。此外，在一些情境下，红外相机可以被校准，使得可以从红外相机提供的图像直接获得表面温度的指示。红外相机尤其有用的一个环境是过程控制和监控。在这种环境下，诸如石化、浆料、药物化合物等的过程流体可以被处理并被传送到过程处理设施中的各个位置。然而，过程控制和监控环境对于多种设备的挑战在于：环境本身可能存在高度易燃或易爆气体。因此，在一些这样的环境中，将在其中使用的电子设备容纳在防爆外壳中是很重要的。当被如此容纳时，即使设备的电路产生了火花或者其电组件具有高到可以点燃环境的表面温度，产生的燃烧也将被完全收容在外壳中而不会逃逸到周围环境中。这对于确保在其中的过程控制安装和工人的安全而言是很重要的。防爆等级的一个示例是用于潜在爆炸性气体的Exd标准EN60079-0和EN60079-1的ATEX认证。一般来说，防爆壳体是较为庞大的，以具有足够的机械鲁棒性以在不破裂的情况下将内部爆炸收容在内。一般而言，这种防爆壳体是被设计为能够承受爆炸压力的非常鲁棒的金属外壳。然而，对于设备而言，诸如依赖于环境的光感测的红外相机，外壳必须容纳某种形式的透明窗口，以允许红外相机能够看到环境。用于允许红外能量通过的传统窗口材料是易碎的，并且不能够在没有一些损伤的情况下承受太多冲击。然而，为了将爆炸压力收容在内并且满足冲击要求，窗口必须较厚。此外，在一些应用中，必须在窗口前方设置某种形式的防护装置。这可能会限制红外能量。因此，对于红外相机的防爆要求可能会限制红外相机的效率。提供适合于危险过程安装的红外相机/防爆壳体组件将代表着在这种安装中使用红外相机的重要进步。
技术实现思路
提供了一种防爆热成像系统。所述系统包括：防爆壳体，具有被配置为允许热辐射通过的窗口。红外相机位于所述防爆壳体内，并且被布置为接收通过所述窗口的热辐射并对该热辐射进行成像。在一些实施例中，在窗口的前方布置网防护装置以在抛射物与设备接触的情况下保护窗口。发射目标被布置在所述红外相机的视场内，但是在所述窗口的与所述红外相机相对的侧。温度传感器可操作地连接到所述红外相机并且被配置为提供对所述发射目标附近的温度的指示。在一些实施例中，这使得可以关于图像的剩余部分补偿网防护装置。附图说明图1是根据本专利技术实施例的在防爆壳体内容纳的工业红外相机的示图。图2是根据本专利技术实施例的具有高发射目标的网防护装置的示图。图3是根据本专利技术实施例的在防爆壳体中布置的红外相机的示图。图4是根据本专利技术实施例的在危险环境中操作红外相机的方法的流程图。具体实施方式当在危险环境中使用红外相机时，如上所述，相机通常被设置在防爆壳体内。红外技术需要由特殊材料制成的光学窗口，如果这种材料遭到物理冲击则有被损坏的风险。因此，为了减小窗口遭受这种冲击的几率，使用网防护装置或其他物理结构来保护壳体的红外窗口不受冲击。虽然这种网防护装置有益于减小或消除冲击，但是它也可能影响红外相机的操作。例如，网防护装置可能会潜在地阻挡相机的部分视场和/或减弱红外图像。此外，长时间后或者响应于特定事件或损坏，红外窗口本身会变脏。这可能导致测量的劣化。本专利技术的实施例总体上将参考温度传感器和发射目标布置在红外相机的窗口的外部，但是在相机的视场之内。在一些实施例中，参考温度传感器是布置在网防护装置上的电阻温度设备，以提供用于相机的参考温度测量点。此外，来自RTD的温度测量可以用于补偿防护装置的减弱，以及用于在信号受到镜片或窗口可能变脏以及由于窗口的透射效果而造成的信号减小的影响时补偿信号。图1是根据本公开实施例的容纳在防爆壳体中的工业红外相机的示图。相机100包括红外传感器102，红外传感器102包括对于波长比可见光谱长的热辐射敏感的多个元件或像素。传感器102被布置在壳体104内，壳体104通常由金属制成并被设计为能够承受爆炸并将爆炸收容在内。因此，在一些实施例中，壳体104可以符合诸如如上所述的一个或多个防爆等级。壳体104包括光学窗口106，传感器102可以通过该光学窗口106接收红外辐射。光学窗口106具有一定尺寸并且由如下材料形成，该材料在机械上足够鲁棒以将爆炸收容在外壳104内，但是基本上是透明的以允许红外辐射通过。在一些实施例中，窗口106由在遭受来自对象的冲击的情况下可能受损的材料形成。因此，相机100还包括布置在窗口106之上的网防护装置108。在图1中示出的实施例中，网防护装置108由端接于圈110的多条交错的线形成，圈110与壳体104螺栓连接或者以其它方式紧固于壳体104。因此，冲击对象106的对象将替代地冲击网防护装置108。根据本公开实施例，温度传感器212(如图3中所示)热连接或者布置在圈110或网防护装置108内。通过这种方式，可以测量网防护装置和/或圈110的温度。备选地，温度传感器212可以安装在目标112上或者与目标112整合为一体。此外，如图2中所示，网防护装置108的至少一个网格被高发射率反射目标112占据。在一个实施例中，目标112的发射率被选为或者已知为较高，从而即使在窗口106受损或者变脏的情况下也能够高效地被成像。此外，通过对发射目标112进行成像并且测量圈110或网防护装置108的温度，可以校准红外相机。这是因为利用传感器102对目标112成像将提供对目标112的温度的指示。之后，使用布置在圈110或网防护装置108内的温度传感器来物理测量目标112附近的温度将提供对通过图像获得的温度与测量的参考温度之间偏差的程度的指示。在一个实施例中，目标112包括或者连接到接触温度计。由传感器或者温度计测量的温度与光学获得的测量之间的偏差可以指示窗口的损坏或者指示窗口106变脏。因此，红外相机可以调节或者以其它方式补偿这种负面的窗口影响，并继续高效地工作。换言之，在网防护装置108上使用参考温度传感器(诸如温度传感器212)为相机创建参考点，并通过温度传感器提供附加温度测量参考，以便补偿网防护装置108的减弱以及可能的脏镜片的信号。然而，在保护高发射目标112不受污染的情况下，可以在不需要来自温度传感器的单独测量的情况下执行温度估计。该光学获得的值可以用于补偿面向网防护装置的任意像素。此外，可以测量或者以其它方式确定跨过网防护装置的图像的均匀度，并将其用于提供对窗口106的肮脏程度的指示。理想地，在正常条件下，网防护装置的图像将全部是相同的温度或者将遵循梯度曲线。当窗口106变脏时，曲线将不再是均匀或者渐进的。网格的局部测量将看上去像噪声一样。图3是根据本专利技术实施例的布置在防爆壳体内的红外相机的示图。系统200包括具有防爆光学窗口204的防爆壳体202，防爆光学窗口204允许红外相机206看到通过窗口204的红外辐射。网防护装置208被布置在窗口204之前，以保护窗口204不受冲击。此外，高发射目标210和温度传感器212被设置在网防护装置208或者围绕网防护装置208的圈附近。在一个实施例中，温度传感器212可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防爆热成像系统，包括：防爆壳体，具有被配置为允许热辐射通过的窗口；红外相机，位于所述防爆壳体内，并且被布置为接收通过所述窗口的热辐射并对该热辐射进行成像；发射目标，被布置在所述红外相机的视场内，但是在所述窗口的与所述红外相机相对的侧；以及温度传感器，可操作地连接到所述红外相机并且被配置为提供对所述发射目标附近的温度的指示。

【技术特征摘要】
2015.06.30 US 14/755,0941.一种防爆热成像系统，包括：防爆壳体，具有被配置为允许热辐射通过的窗口；红外相机，位于所述防爆壳体内，并且被布置为接收通过所述窗口的热辐射并对该热辐射进行成像；发射目标，被布置在所述红外相机的视场内，但是在所述窗口的与所述红外相机相对的侧；以及温度传感器，可操作地连接到所述红外相机并且被配置为提供对所述发射目标附近的温度的指示。2.根据权利要求1所述的防爆热成像系统，其中，所述红外相机包括可操作地连接到所述温度传感器的控制器，其中，所述控制器被配置为基于所述发射目标的图像确定所述发射目标的基于图像的温度，并且将温度的所述指示与所述基于图像的温度进行比较。3.根据权利要求2所述的防爆热成像系统，其中，所述控制器被配置为基于所述比较产生诊断指示。4.根据权利要求2所述的防爆热成像系统，其中，所述控制器被配置为基于所述比较产生校准信息。5.根据权利要求4所述的防爆热成像系统，其中，所述校准信息用于后续的热成像。6.根据权利要求1所述的防爆热成像系统，其中，所述窗口由易受到冲击而损坏的材料形成。7.根据权利要求6所述的防爆热成像系统，还包括：布置在所述窗口前方的防护装置。8.根据权利要求7所述的防爆热成像系统，其中，所述发射目标布置在所述防护装置内。9.根据权利要求7所述的防爆热成像系统，其中，所述温度传感器安装到所述防护装置。10.根据权利要求7所述的防爆热成像系统，其中，所述温度传感器安装到将所述防护装置固定于所述防爆壳体的圈。11.根据权利要求7所述的防爆热成像系统，其中，所述防护装置是由交错的线形成的网防护装置。12.根据权利要求1所述的防爆热成像系统，其中，所述温度传感器可操作地连接到所述红外相机的测量电路。13.根据权利要求12所述的防爆热成像系统，其中，所述温度传感器以无线方式连接到所述红外相机。14.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰森·H·路德，安德鲁·J·凯茨曼，萨沙·尤里希·凯恩茨，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US