改进的防爆热成像系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种热成像系统。热成像系统包括防爆壳体，具有被构造成抑制爆炸压力的光学窗口。光学窗口允许电磁热能通过。热成像传感器被设置在防爆壳体中。热成像电子器件联接到热成像传感器，并且被构造成基于来自热成像传感器的信号提供至少一个热图像。透镜组件至少在防爆壳体外部被设置在光学窗口前方。还提供了一种用于热成像的复合光学窗口。在另一实施例中，热成像系统包括防爆壳体，所述防爆壳体具有被构造成抑制爆炸压力的光学窗口。红外(IR)照相机被设置在防爆壳体中。反射器向IR照相机反射电磁热能，但是防止物体撞击光学窗口。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
类似于标准照相机使用可见光形成图像的方法，红外照相机通常使用红外辐射形成图像。然而，红外照相机通常地以诸如14,000纳米等的更长波长的照明操作。红外照相机在提供对存在于像场中的热的非接触指示的多个应用中是非常有用的。此外，在一些环境中，红外照相机可以被校准，使得对表面温度的指示可以直接地从由红外照相机提供的图像直接地得到。红外照相机在其中特别有用的一种环境是在过程控制和监控中。在该环境中，过程流体，诸如石油化学产品、浆料、药类化合物等，可以被处理和传送到处理设备中的多个位置。然而，过程控制和监控环境在以下方面对多种装置提出挑战，即环境自身可能具有在其中存在的非常易燃的或易爆的气体。因此，在一些这样的环境中，对于在其中使用的电子装置，重要的是被容纳在防爆箱中。当被如此容纳时，即使装置的电路生成火花或包括具有足够高以点燃环境的表面温度的电力部件，所导致的点火将被完全地容纳在箱中，并且不能够泄露进入周边环境中。这是重要的，以确保在其中的过程控制设备和工作人员的安全。防爆等级的一个示例是根据用于潜在爆炸性环境的Ex-d标准EN60079-0和EN60079-1的ATEX认证。通常地，防爆壳体是较为笨重的，以使得机械坚固足以容纳内部爆炸没有破裂。通常地，该防爆容器是非常坚固的金属箱，所述金属箱被设计成经受爆炸压力。然而，对于诸如依靠对环境的光学感测的红外照相机之类的装置，所述箱必须容纳一些种类的窗口以允许红外照相机观察环境。然而，为了抑制爆炸压力和冲击力的需要，窗口必须是较厚的。不幸地，增加窗口的厚度使得窗口机械坚固足以抑制爆炸压力，将减少窗口的透射率，增加窗口的成本，并且不期望地影响辐射温度测量值。
技术实现思路
提供了一种热成像系统。热成像系统包括防爆壳体，具有被构造成抑制爆炸压力的光学窗口。光学窗口允许电磁热能通过。热成像传感器被设置在防爆壳体中。热成像电子器件联接到热成像传感器，并且被构造成基于来自热成像传感器的信号提供至少一个热图像。透镜组件至少在防爆壳体外部被设置在光学窗口前方。还提供了一种用于热成像的复合光学窗口。在另一实施例中，提供了热成像系统，所述热成像系统具有防爆壳体，所述防爆壳体包括被构造成抑制爆炸压力的光学窗口。光学窗口允许电磁热能穿过。红外(IR)照相机被设置在防爆壳体中。反射器被构造成将电磁热能反射至IR照相机，但是防止物体撞击光学窗口。附图说明图1是根据本技术的实施例的防爆热成像系统的示意图。图2是根据本技术的实施例的被设置在透镜组件中的IR窗口的示意图。图3是示出击打聚焦透镜并且通过聚焦透镜的撞击物体的示意图。图4A是撞击物体撞击硒化锌窗口的示意图。图4B是根据本技术的实施例的复合IR窗口的示意图。图5是根据本技术的实施例的在危险环境中操作红外照相机的方法的流程图。具体实施方式本技术的实施例总体上通过在热成像光学器件前改变或提供防爆窗口和/或额外的修改以改进热成像系统。总体而言，热成像照相机的热成像光学器件不被设计成经受需要满足防爆认证的内部压力。例如，用于适当的IR透射材料的破裂系数(MR)是较小的。本技术的实施例总体提供一种适合于作用为压力屏障的红外窗口。在一些实施例中，红外窗口由硒化锌(ZNSE)形成。尽管用于提供防爆热成像系统的一个可能是仅在具有由诸如ZNSE的IR透射材料形成的较厚IR窗口的坚固壳体中放置常规红外照相机，但是需要的窗口尺寸可以是下述直径，所述直径使得用于抑制爆炸压力的窗口厚度不会影响光学性能。此外，该窗口将是成本过高的。根据本实用新型的一些实施例，IR窗口被放置在热成像光学器件的至少一个光学元件中或至少放置在热成像光学器件的至少一个光学元件后方。这样，光学元件可以减少必须穿过IR窗口的射线束的尺寸。这样，IR窗口的直径可以被减少，这然后可以允许厚度被减少，同时仍然满足压力和冲击力抑制要求。图1是根据本技术的实施例的防爆热成像系统的示意图。系统100包括热成像传感器102和联接到传感器102的相关联电子器件104。电子器件104被电联接到连接器106，连接器106穿过壳体108以允许系统100被联接到适当的电源和/或通信源。透镜组件110被设置成接近传感器102，并且被布置成将热辐射聚焦在热成像传感器102上。在图示的实施例中，透镜组件110包括四个不同的透镜112、114、116和118。另外地，防爆窗口120设置在透镜114和116之间。窗口120由诸如ZNSE之类的具有较高红外透射率的材料形成。诸如弹性O型环122等的环境密封件将防爆窗口120密封到透镜组件110的框架。相对于框架124，窗口120的尺寸形成为提供框架淬熄路径(frame-quenchingpath)126。因为窗口120被设置在透镜组件110中，因此与窗口120被放置在透镜112前方时所需要的直径相比，窗口120的直径更小。通过减少窗口120的直径，窗口120的厚度可以被减少，同时仍然能够满足压力抑制要求。这允许材料成本减少，同时还潜在地提高了整个系统的光学性能。图2是根据本技术的实施例的被设置在透镜组件110中的窗口120的示意图。热成像电磁辐射在穿过窗口120之前首先穿过第一部分(由附图标记130表示)。第一部分130通常由外部聚焦透镜112和第二聚焦透镜114构成。一旦热成像电磁辐射穿过第二聚焦透镜114，则热成像电磁辐射穿过窗口120，在一个实施例中窗口120由硒化锌形成。然后，热成像电磁辐射穿过聚焦透镜116，聚焦透镜116被布置成用于会聚射线束。离开透镜116的热成像电磁辐射进入聚焦透镜114中，聚焦透镜114进一步地将射线束聚焦在用于获取图像的照相机传感器102上。为满足相关的防爆认证，装置必须经过某些测试。在一个测试中，一英寸直径的球体以四焦耳的力被撞击至光学器件上。这确保被许可的设计将能够经受至少一些强度的撞击，而不会不适当地影响装置的压力抑制能力。不幸地，(特别是那些由ZNSE形成的)IR窗口特别易于被该撞击测试损坏。本技术的提供被设置在照相机透镜组件中的IR窗口的实施例从本质上保护IR窗口免于该测试的撞击。在透镜组件中设置IR窗口确保一英寸直径球体的撞击仅影响外部透镜，并且不影响系统的压力抑制能力。图3是示出击打聚焦透镜112并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热成像系统，包括:防爆壳体，所述防爆壳体包括光学窗口，所述光学窗口被构造成抑制爆炸压力，所述光学窗口允许电磁热能穿过；热成像传感器，所述热成像传感器被设置在防爆壳体中；热成像电子器件，所述热成像电子器件联接到热成像传感器，并且被构造成基于来自热成像传感器的信号提供至少一个热图像；透镜组件，所述透镜组件至少在防爆壳体外部被设置在光学窗口前方。

【技术特征摘要】
2015.06.30 US 14/755,1071.一种热成像系统，包括:
防爆壳体，所述防爆壳体包括光学窗口，所述光学窗口被构造成
抑制爆炸压力，所述光学窗口允许电磁热能穿过；
热成像传感器，所述热成像传感器被设置在防爆壳体中；
热成像电子器件，所述热成像电子器件联接到热成像传感器，并
且被构造成基于来自热成像传感器的信号提供至少一个热图像；
透镜组件，所述透镜组件至少在防爆壳体外部被设置在光学窗口
前方。
2.根据权利要求1所述的热成像系统，其中：
所述透镜组件包括设置在光学窗口前方的一对透镜。
3.根据权利要求1所述的热成像系统，其中：
所述透镜组件包括至少一个透镜，所述至少一个透镜被设置在防
爆壳体中并且被构造成将电磁热能聚焦在热成像传感器上。
4.根据权利要求1所述的热成像系统，其中：
所述光学窗口由硒化锌形成。
5.根据权利要求1所述的热成像系统，其中：
所述透镜组件包括壳体，所述壳体具有小于1英寸的直径。
6.根据权利要求1所述的热成像系统，其中：
所述光学窗口至少部分地限定火焰淬熄路径。
7.根据权利要求1所述的热成像系统，其中：
所述光学窗口由被夹在两层硒化锌之间的聚酰胺形成。
8.根据权利要求1所述的热成像系统，其中：
所述热成像电子器件被设置在防爆壳体中。
9.一种用于热成像的复合光学窗口，所述复合光学窗口包括：
第一材料层，所述第一材料层被构造成使得热成像电磁辐射通过，
但是易产生裂缝；
第二材料层，所述第二材料层也被构造成使得热成像电磁辐射通<...

【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，尤里希·凯恩茨，琼斯·根茨，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：新型
国别省市：美国;US