一种大型锻件锻造过程中温度在线测量装置，其主要是：光学组件的可调焦镜筒设在壳体前部，其后面依次设有聚光片、散光镜、宽带滤光片、三级干涉滤光器、牛顿双反射镜和场镜，在上述光学组件后面设有复合红外探测器，牛顿双反射镜安装在上述复合红外探测仪的前后，场镜固定在红外探测仪接受面前端，上述复合红外探测仪引出两条信号引线分别输入到两个信号放大器中，上述两个信号放大器输出接口设在壳体外侧，分别通过数据线与数据采集卡的两个输入口相连，该数据采集卡通过PCI总线与计算机相连。本发明专利技术能有效的抑制锻件周围背景光和环境光源对测温精度带来的影响，测温精度高，为±0.2％，温范围700～1500℃；结构简单、消耗功率小、使用寿命长。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种双色红外测温装置，特别是用于大型锻件在线测温直O
技术介绍
大型锻件是指在IOMN以上锻造液压机上生产的锻件，一般是指单重5t以上的轴类锻件和单重2t以上的圆盘类锻件。大型锻件的制造过程需要实时在线测量加以控制。目前我国用锻造水压机生产的最长轴类锻件长度已达17m，最大的筒类锻件直径达5. 7m。但测量方式均用简单工具在一千多度高温下，由手工直接测量尺寸。直径在^ii 以下的轴类锻件通常由操作工在距锻件不足Im处用大型卡钳直接测量。由于温度高，卡钳大，很难调整，工作条件特别恶劣，测量误差很大。为了解决以上困难，更方便精确的在线测量锻件尺寸，根据温度与尺寸关系，由温度导出锻件尺寸，这就要求测出精确的锻件温度。 目前工程环境使用的双色红外测温仪一种是由分光片将目标温度的红外辐射分成两路，通过两个不同透射波波长的滤光片获得双色信号；一种是通过由两种波长范围的滤光片组成的调制盘分光，由马达带动调制盘勻速旋转，获得交替的双色信号。它们的不足之处是1、 结构复杂调试麻烦，消耗功率大、故障多，同时受外界干扰大，测温误差大。2、在高温状态下的大型锻件使周围环境的温度升高，探测系统受周围背景光辐射的干扰，测温精度降低。而仅通过普通滤光片难以有效抑制这些干扰，所以一般测温仪难以达到精度要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种机构简单、寿命长、能够有效抑制外界干扰因素的大型锻件锻造过程中温度在线测温装置。本专利技术主要在现有技术的基础上采用宽带滤光片和三级干涉滤光器结合，用于减小外界因素对温度测量的影响，准确测定锻件温度。本专利技术主要包括光学组件、复合红外探测器、信号放大器、数据采集卡和计算机测温显示系统。其中光学组件、复合红外探测器和信号放大器设在一个壳体内。光学组件的可调焦镜筒设在上述壳体前部，其后面依次设有聚光片、散光镜、宽带滤光片、三级干涉滤光器、牛顿双反射镜和场镜。上述聚光片为前面为凸面、后面为凹面且凸面和凹面曲率相同截面为弧形的透镜；散光镜是前面为平面、后面为凹面的透镜；宽带滤光片采用常用带通滤光片，可透过要求带宽的波；三级干涉滤光器是由三个不同间隙的单级干涉滤光片组成，该单级干涉滤光片是由两个石英板构成，折射率为1.4-1. 6，两板的内表面平行，并镀有高反射率膜层，中间为空气介质，组成一个具有高反射率表面的空气层平行平板，平行板间距离根据要探测的波长选定，三个单级滤光片相互平行，按45°角倾斜放置，固定封装在壳内，使其中的反射光偏离透射光的范围，以免干扰，通过调整三个单级干涉滤光片的间隙，三个不同透射波段相互叠加，在宽带滤光片透过的波段内可滤出两个中心波长为入工、 λ 2的单色窄带波；牛顿双反射镜分别安装在上述复合红外探测仪的前后，场镜固定在红外探测仪接受面前端。上述复合红外探测仪是由两个红外探测器采用PN形式叠加在一起，其中一个探测器放在另一个探测器上侧，封装在壳内，两个探测器分别引出两条信号引线，这两条引线分别输入到两个信号放大器中。两个探测器分别响应于不同的红外辐射波段，这两个波段范围不重合、不叠加，一个探测仪所响应的红外辐射波段能透过另一个探测仪所响应的红外辐射波段，前者接受红外辐射灵敏面。上述两个信号放大器的输出接口设在壳体外侧，分别通过数据线与数据采集卡的两个输入口相连，该数据采集卡通过PCI总线与计算机相连。该测量装置的电源插座设在壳体外侧。本专利技术的工作过程是被测锻件发出的红外辐射能量由聚光片收集再经散光镜将光束变成平行光，通过宽带滤光片和三级干涉滤光器滤光，得到两个中心波长为入工和λ2 的窄带透射光，两波长的透射光经牛顿双反射系统和场镜收集到复合红外探测器上，由复合红外探测器输出的两路信号分别接到信号处理系统的第1通道和第2通道，第1通道的信号通过前置放大和主放电路将信号放大后接入数据采集卡的一个输入口，同样第2通道的信号通过前置放大和主放电路将信号放大后接入数据采集卡的另一个输入口，再由NI 的PCI-6071E数据采集卡将采集到的数据信号通过PCI总线转送到计算机中，利用VB软件实现对信号的分析处理，最终计算出的测量温度由显示器显示。本专利技术与现有技术相比具有如下优点1、本专利技术利用三级干涉滤光器滤波，较滤光片能得到近似于单色波的窄带波，能有效的抑制锻件周围背景光和环境光源对测温精度带来的影响，测温精度高，为士0. 2%, 测温范围700 1500 0C ο2、结构简单、消耗功率小、故障少、使用寿命长。 附图说明图1为本专利技术主视示意图。图2本专利技术结构示意简图。图3为本专利技术的三级干涉滤光器截面示意简图。图4为本专利技术的单级干涉滤光片截面示意简图。图5为本专利技术的复合红外探测器截面放大示意简图。图6为本专利技术部件连接的方框图。具体实施方式在图1、图2所示的大型锻件锻造过程中温度在线测量装置的示意图及图6所示的本专利技术部件连接的方框图中，光学组件、复合红外探测器和信号放大器设在一个壳体1内。光学组件的可调焦镜筒2设在上述壳体前部，其后面依次设有聚光片3、散光镜4、宽带滤光片5、三级干涉滤光器6、牛顿双反射镜12和场镜13。上述聚光片为前面为凸面、后面为凹面且凸面和凹面曲率相同截面为弧形的透镜；散光镜是前面为平面、后面为凹面的透镜；宽带滤光片采用常用带通滤光片，可透过要求带宽的波；三级干涉滤光器是由三个单级干涉滤光片7组成，该单级干涉滤光片是由两个石英板8构成，折射率为1.553，两板的内表面平行，并镀有高反射率膜层9，中间为空气介质10，组成一个具有高反射率表面的空气层平行平板，要求测温系统透过波长为2. 125 μ m和2. 225 μ m,则选定三个单级干涉滤光片平行板间距分别为180. 3554 μ m、90. 1777 μ m、270. 5331 μ m。三个单级滤光片相互平行，按45°角倾斜放置，固定封装在壳11内，如图3和图4所示。牛顿双反射镜 12分别安装在复合红外探测器14的前后，场镜13固定在复合红外探测器接受面前端。上述复合红外探测器是由两个红外探测器14a和14b采用PN形式叠加在一起，其中一个探测器放在另一个探测仪上侧，封装在壳15内，如图5所示。两个探测器分别引出两条信号引线16，这两条引线分别输入到两个信号放大器中。上述两个信号放大器输出接口 17分别通过数据线与数据采集卡的两个输入口相连，该数据采集卡通过PCI总线与计算机相连。另外，该测量装置的电源插座18设在壳体外侧。测量温度由显示器19显示。权利要求1.一种大型锻件锻造过程中温度在线测量装置，其特征在于其光学组件、复合红外探测器和信号放大器设在一个壳体内，光学组件的可调焦镜筒设在上述壳体前部，其后面依次设有聚光片、散光镜、宽带滤光片、三级干涉滤光器、牛顿双反射镜和场镜，在上述光学组件后面设有复合红外探测器，牛顿双反射镜分别安装在上述复合红外探测仪的前后，场镜固定在红外探测仪接受面前端，上述复合红外探测仪引出两条信号引线分别输入到两个信号放大器中，上述两个信号放大器输出接口设在壳体外侧，分别通过数据线与数据采集卡的两个输入口相连，该数据采集卡通过PCI总线与计算机相连，该测量装置的电源插座设在壳体外侧。2.根据权利要求1所述的一种大型锻件锻造过程中温度在线测量装置，其特征在于 该三级干涉滤光器是由本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种大型锻件锻造过程中温度在线测量装置，其特征在于：其光学组件、复合红外探测器和信号放大器设在一个壳体内，光学组件的可调焦镜筒设在上述壳体前部，其后面依次设有聚光片、散光镜、宽带滤光片、三级干涉滤光器、牛顿双反射镜和场镜，在上述光学组件后面设有复合红外探测器，牛顿双反射镜分别安装在上述复合红外探测仪的前后，场镜固定在红外探测仪接受面前端，上述复合红外探测仪引出两条信号引线分别输入到两个信号放大器中，上述两个信号放大器输出接口设在壳体外侧，分别通过数据线与数据采集卡的两个输入口相连，该数据采集卡通过ＰＣＩ总线与计算机相连，该测量装置的电源插座设在壳体外侧。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张玉存，刘彬，齐艳德，吴生富，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：13
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