本发明专利技术提供了红外（IR）温度测量和稳定化系统、以及与之关联的方法。该创新主动稳定化了红外（IR）传感器和目标物体之间的路径附近或之中的物体的温度。采用温度监测器和控制器来调节至电阻性温度装置（RTD）的电源藉此调节传送至该RTD的电流（和功率）。作为结果，对于变化，例如，环境温度的变化，可主动地稳定化IR可视物体的温度，导致有效且准确的温度读数。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】红外温度测量及其稳定化相关申请的交叉引用本申请要求在2010年7月8 日提交的、名为“INFRARED TEMPERATURE MEASUREMENTAND STABILIZATION THEREOF”、申请系列号No. 61/362，623的美国临时专利申请的权益，还要求 2011 年7 月 I 日提交的、名为 “INFRARED TEMPERATURE MEASUREMENT ANDSTABILIZATION THEREOF”的专利申请号为No. 13/178，077的美国专利申请的权益。上述申请的全部内容通过引用结合于此。
技术介绍
红外(IR)温度传感器可监测红外光，然后该红外光被转换为电信号且最终转换为温度读数。在不使用特别设计的使得频谱可视的设备的情况下，人类不易于看到红外辐射的频谱。红外波的测量在从0.7到1000微米范围内被校准。如今，可使用红外温度传感器来测量几乎所有类型的移动部件或物体的温度，包括很多被相关车辆而使用。一个最基本的IR温度传感器设计包括将IR能量聚焦在检测器上的透镜。该检测器可将所测得的能量转换为电信号，该电信号可以温度单位来显示。物体发射率与所捕捉的能量一起被用于将所测得的能量转换为温度。如今，更为复杂的传感器可被动地补偿环境温度变化以实现目标物体的准确测量。IR传感器的一个非常有用的特征是在例如没有物理接触的情况下的测温能力。这个温度监测能力在其中物体处于运动中(如，在车辆应用中)的情况下是特别有用的。不幸的是，对于传感器的环境影响要求安装有保护性外壳等以保护传感器免于环境因素的影响。保护性外壳等包括随温度变化且对传感器的IR能量路径有所影响的材料，藉此使得难以作出准确和有效的温度测量。相关于常规IR温度传感器，当IR传感器，如热电偶，承受传感区域或路径中的诸如较广范围的操作温度、温度变化率、或静态热梯度之类的热条件时，经常出现显著的测量误差。在传感元件和测量目标之间的路径中的任何IR可视的物体将传递能量值传感器以及阻碍由物体目标发射的热能量的一部分；导致准确的且低效的温度测量。
技术实现思路
以下提供了本创新的简化概述以提供对本创新的某些方面的基本理解。该概述不是本创新的广泛概览。它既不旨在标识本创新的关键/重要元素，也不旨在描绘本创新的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现本创新的一些概念，作为后面给出的更加详细的描述的序言。此处公开且要求保护的创新，在其一个方面，包括红外(IR)温度测量与稳定化系统，以及与之相关的方法。该创新主动地稳定化IR传感器和目标物体之间路径中的物体的温度。采用温度监测器和控制器来调节至电阻性温度设备(RTD)的电源，藉此调节传送至该RTD的电流(和功率)。作为结果，对于变化，例如，环境温度的变化，可主动地稳定化IR可视物体的温度。相关于传统红外(IR)温度传感器，当IR传感器，如热电偶，承受传感区域中的诸如较广范围的操作温度、温度变化率、或静态热梯度之类的热条件时，经常出现显著的测量误差。在传感元件和测量目标之间的路径中的IR可视的物体将传递能量值传感器以及阻碍由物体目标发射的热能量的一部分。根据本创新，维持中间介质(诸如光学透镜和保护窗)的热稳定，藉此允许它们的能量贡献是已知的且由测量系统准确地进行补偿。还有，经由RTD可稳定化传感区域内的其他元件，如，传感器外壳、基座等。因此，通过主动稳定化关键的测量元件，本创新可给出显著减少的最终温度显示响应时间。通过以RTD结合温度控制元件和电路来主动地稳定化关键测量元件，可显著地被减少或消除温度补偿，包括传感器稳定态温度和变化率依赖性。在其他方面，该创新被动地稳定化了传感器和目标物体之间路径中的物体的温度。在这些方面，经由将传感器导电地耦合至光学元件可完成被动热稳定化。为了为实现上述及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述本创新的某些说明性方面。但是，这些方面仅仅是指示了可采用该创新的原理的各种方式中的若干种，并且本专利技术创新旨在涵盖所有此类方面及其等效方案。通过结合附图参考对本创新的以下详细描述，本创新的其它优点和新颖特征将变得显而易见。附图简述附图说明图1示出根据本创新的各方面，能实现元件稳定化的示例性红外(IR)温度传感器系统。图2示出根据本创新的各方面的自加热温度传感器系统的示例性仰视图。图3示出根据本创新的各方面的自加热温度传感器系统的示例性俯视图。图4示出根据本创新的各方面，有助于温度稳定化的元件和电路的示例性电示意图。图5示出根据本创新的一方面，有助于主动温度稳定化的过程的示例性流程图。图6示出根据本创新的各方面的示例性自加热温度IR传感器组件。图7示出根据本创新的各方面的示例性传感器组件的示例性展开视图。图8示出根据本创新的各方面的示例性传感器组件的示例性底部透视图。图9示出根据本创新的各方面的示例性传感器组件的示例性侧面透视图。图10示出根据本创新的各方面的示例性传感器组件的示例性仰视透视图。图11示出根据本创新的各方面的组件的又一个示例性透视图。图12示出根据本创新的各方面的导电铜框架的示例性放置。图13示出根据本创新的各方面的保护性外壳和电路板底座的示例性侧面透视图。图14示出根据本创新的各方面的示例性导电铜框架。图15示出根据本创新的各方面，被置于导线上的玻璃填充物。图16是根据本创新的各方面的组件的示例性仰视透视图。详细说明现在参考附图来描述本创新，在全部附图中使用相同的附图标记来指示同样的元素。在下面的描述中，出于说明目的阐述了众多具体细节以便提供对本专利技术的全面理解。然而，显而易见，可以没有这些具体细节的情况下实施本创新。在其他情况下，公知的结构和设备以框图形式示出以便于描述本创新。如下文中将更详细地描述的，该创新公开了在红外(IR)温度测量系统中对于关键测量元件以及其他“可视”物体的稳定化。该创新可有效地稳定化由于保护帽或外壳以及与该IR传感器接近的其他IR “可视”元件引起的干扰。如可理解的，IR热测量对于在目标-物体路径中(或周围)的传感部件和IR “可视”介质二者的热能量状态和流是高度敏感的。对于这些系统元件的热能量或绝对温度的主动稳定化是本公开的一个根本原理。这个温度稳定化增强了准确度且相比常规IR传感器系统可以高效的速率被执行。首先参看附图，图1示出能进行主动元件温度稳定化的示例性IR温度传感器系统100。一般而言，该系统100可包括具有整体化窗口或透镜104的保护性外壳102 (如，模制的塑帽)。可理解的是，透镜104 (如，透明窗口)使得能经由IR温度传感器106 (如，热电偶)进行IR能量的测量。可理解的是，这个窗口可用与保护性外壳102 —样的材料制成。因此，在窗口 104的温度被稳定化之前，窗口 104的温度变化影响着IR测量的准确度。可理解的是，窗口 104 —般可代表由热电偶106所检测到的能量的30%到50%。出于至少这个理由，本创新能稳定化窗口 104的温度以使可高效地且有力地作出补偿来增强传感设备106的准确度。如图所示，温度传感器106配备有光学元件108，该光学元件108也可随温度变化且影响热电偶106的性能。由于在操作过程中窗口 104的温度经常波动，提供热源来稳定化窗口 104的温度藉此增加IR温度监测功能的性能。此外，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.08 US 61/362,623;2011.07.07 US 13/178,0771.一种红外(IR)温度监测系统，包括: 具有开口端和封闭端的保护性外壳，其中所述保护性外壳封住IR温度传感器； 置于所述保护性外壳的所述封闭端的内部部分上的金属框架，其中所述金属框包围住在所述保护性外壳的所述封闭端中的透射窗口； 多个电阻性温度检测器(RTD)，所述电阻性温度检测器热结合至所述金属框架，其中所述多个RTD检测并生成热；和 控制电路，因变于经由所述RTD的其中一个或多个所检测到的热来经由对于所述多个RTD的每一个的温度控制，来主动稳定化所述透射窗口的温度。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括热结合至所述IR温度传感器的基座的附加RTD，其中经由所述附加RTD的热生成经由所述控制电路被主动控制，且其中所述热生成主动稳定化所述基座的温度。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括置于电路板上的IR传感器，其中所述电路板气密地密封所述保护性外壳的所述开口端。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制电路产生大体上0.196W且将所述温度稳定化在大体上120° F。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制电路主动稳定化所述金属框架、所述多个RTD、和所述IR温度传感器的温度。6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述保护性外壳圆柱形状的。7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述保护性外壳是塑料的。8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述金属框架是铜框架。9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述IR温度传感器包括外壳、安装至所述外壳一端的光学透镜、和安装至所述外壳的另一端的基座，其中所述基座包括附加RTD，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·马斯顿，
申请(专利权)人：CVG管理股份有限公司，
类型：
国别省市：
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