一种高温烤箱用非接触红外热成像装置及其热力补偿方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种高温烤箱用非接触红外热成像装置及其热力补偿方法，属于非接触红外热成像测温技术领域，用于解决高温烤箱内难以进行精准测温的技术问题。本发明专利技术通过旋转外热成像传感器及相关部件，来避免红外热成像传感器工作环境温度过高或者不稳定；采用旋转抓拍的方式能够保证红外热成像传感器的工作温度稳定，采用较薄透射率较高的红外透射镜片，外热成像传感器获得的红外能力衰减很少，大大降低误差，红外热成像传感能够准确采集温度数据，从而达到可靠的温度系统和线性度较好的系统发射率；通过热力和温度补偿算法，准确获取烤箱内食物的温度，精准度高，有效解决了高温烤箱环境下无法准确的应用红外热成像传感器获取温度的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高温烤箱用非接触红外热成像装置及其热力补偿方法
本专利技术属于非接触红外热成像测温
，涉及是一种高温烤箱用非接触红外热成像装置及其热力补偿方法。
技术介绍
现有的应用于微波炉和低温烤箱(100℃至150℃)红外测温技术，几乎都是通过红外传感器通过透镜直接测量微波炉内温度，因此会面临如下问题：(1)只能获取箱内一个加权温度值，误差极高无法准确判断食物的准确温度，从而无法达到更好的调温功率控制；(2)红外透射透镜导致的红外衰减问题。如果红外透射透镜厚度很薄，箱内的热量将会通过透镜损坏红外测温传感器；如果红外透射透镜厚度很厚用于隔热，热量将无法很好的传递给红外温度传感器，传感器获得的红外能力衰减很重，误差极高；(3)红外透射透镜厚度很厚时，自身也会散发很多红外能量，对最终获取的温度造成误差；(4)无法在高温环境(400℃至600℃)工作，高温烤箱将会通过透镜将红外测温传感器损坏；(5)工作环境温度过高或者温度不稳定时，红外温度传感器器件会受到热击穿的影响导致测取温度精度极差甚至无法良好使用。如何获取烤箱内的准确的食物温度能够使得人们生活更加简单和智能化，准确的获取食物温度后，用户通过选择所烤取的食物，烤箱能够准确知道食物的温度和冷冻状态，采用自动调节功率和时间的方式，智能化的烹饪食物，极大方便烤箱用户。另一方面能够避免烤取食物时间过长，造成的烤焦或者火灾等危险事故。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种高温烤箱用非接触红外热成像装置及其热力补偿方法，该装置要解决的技术问题是：如何实现在高温烤箱内进行非接触的精准测温。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种高温烤箱用非接触红外热成像装置及其热力补偿方法，包括红外热成像传感器、PCB电路板和红外透射镜片，所述红外透射镜片安装在烤箱内壁上，红外透射镜片的右侧为食物放置腔，红外透射镜片左侧设置有导热金属底板，PCB电路板贴合安装在导热金属底板的一侧，红外热成像传感器安装在PCB电路板上，PCB电路板上设置有第一温度传感器，导热金属底板的另一侧粘接有隔热背壳，导热金属底板的下端设置有导热金属底座，导热金属底板与导热金属底座转动连接，导热金属底板的上端设置有旋转杆，导热金属底板的上方设置有驱动电机，旋转杆与驱动电机的转动轴连接，烤箱内壁上安装有第二温度传感器，第二温度传感器安装在靠近红外透射镜片的位置，能够准确的测量红外透射镜片的环境温度；PCB电路板和第二温度传感器与烤箱的中央处理器连接电性连接。本专利技术的工作原理是：驱动电机带动红外热成像传感器、PCB电路板、导热金属底板和隔热背壳整体旋转，控制驱动电机转动带动着红外热成像传感器至红外透射镜片的一侧，透过红外透射镜片获取烤箱内部温度分布值，通过PCB电路板和导线传输给中央处理器，随后驱动电机转动，带动导热金属底板转动，隔热背壳面向红外透射镜片，避开烤箱内壁和红外透射镜片的高温传递，起到良好的隔热效果，避免烤箱内部热量过多的传递给红外热成像传感器，对电子器件造成损坏；导热金属底板与导热金属底座接触，能够将热量导出起到散热效果，同时能够给导热金属底板起到支撑作用，大部分时间红外热成像传感器背对着烤箱内壁和红外透射镜片，红外热成像传感器和PCB电路板由导热金属底板和导热金属底座形成温度保护；PCB电路板上的第一温度传感器能够实时获取PCB电路板的温度，该温度值一方面用于热力计算和温度补偿另一方面用于电机控制，当PCB电路板温度过高时，控制驱动电机转动，红外热成像传感器将背对着红外透射镜片，防止温度过高造成损害；安装在烤箱内壁上的第二温度传感器内置于烤箱内部靠近红外透射镜片的位置，能够获取红外透射镜片的环境温度，该温度值用于做热力计算和温度补偿；中央处理器通过获取的红外热成像传感器的温度数据、PCB电路板上的第一温度传感器的温度数据和烤箱内部的第二温度传感器获取的环境温度数据，进行热力温度补偿处理和算法，补偿掉温度环境不稳定、红外透射透镜片的红外衰减等干扰造成的温差，计算出精确的热力温度数据，即获得烤箱内物体的实际温度。所述导热金属底板的下端设置有旋转头，旋转头呈半球形，导热金属底座上端开设有与旋转头相配合的转动槽，旋转头插入转动槽中，旋转头与转动槽转动连接。采用以上结构，通过半球形的旋转头和转动槽配合连接，增大接触面积，转动更加顺畅，增加支撑稳定性和散热效果。所述PCB电路板上设置有接线端子，通过接线端子与导线连接，连接方便。所述第一温度传感器和第二温度传感器均优选为NTC温度传感器，NTC温度传感器灵敏度高，响应速度快，安装方便，能准确进行环境温度的测量。烤箱内壁上开设有红外透镜安装孔和温度传感器安装孔，红外透射镜片安装在红外透镜安装孔中，第二温度传感器安装在温度传感器安装孔中。所述导热金属底板、旋转头和导热金属底座的材质均为具有较高导热系数的金属材料，如铜、铝等，导热金属底板能够将PCB电路板上的热量由导热金属底座导出，起到降温效果，延长PCB电路板及电路板上元器件的使用寿命。所述隔热背壳的材质为具有低导热系数的隔热材料，如玻璃纤维、石棉、岩棉等，不易导热，热量较难通过其传递给导热金属底板和PCB电路板，起到良好的隔热效果，避免烤箱的高温使各元器件损坏。所述红外透射镜片选取较薄透射率较高的材质，红外透射镜片3的材质优选为以800um厚，透射率85％的锗片，采用较薄且透射率较高的镜片，传感器获得的红外能力衰减很少，大大降低误差，红外热成像传感器能够准确采集温度数据，能够使后期热力温度补偿计算系统的发射率线性度更好。所述红外热成像传感器优选为分辨率32x24的TO-CAN插管式封装结构器件。所述红外热成像传感器在正对红外透射镜片时读取热力温度分布数据，所停留时间短暂，约占整个旋转周期的5％，停留时间设置为2-5秒。所述红外热成像传感器在获取热力温度分布数据后随即由驱动电机带动旋转杆旋转180°，背对红外透射镜片和烤箱内壁，背对和旋转时间占整个旋转周期的95％，背对和旋转时间总时长设置为40-100秒。红外热成像传感器在背对红外透射镜片和烤箱内壁时，导热金属底板通过导热金属底座将红外热成像传感器的温度保持相对稳定，隔热背壳能够阻挡烤箱内部通过红外透射镜片传递过来的热量，从而整个装置达到一种热量的输入和输出的相对热平衡状态，保护各元器件不会受高温损坏。一种高温烤箱用非接触红外热成像装置的热力补偿方法，具体方法如下：一、各传感器获取温度数据；通过红外热成像传感器(分辨率为X,Y)获取箱体内部热力温度分布To(i,j),i∈[1,X],j∈[1,Y]；通过PCB电路板上的第一温度传感器获取传感器所在的PCB电路板温度为Ta；通过烤箱内部的第二温度传感器获取红外透射镜片的温度为Te；红外透射镜片3的红外(5um至15um)波段的透射率一般会选取0.7至1之间；二、定义系统红外发射率的计算公式；根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温烤箱用非接触红外热成像装置，包括红外热成像传感器、PCB电路板和红外透射镜片，其特征在于，所述红外透射镜片安装在烤箱内壁上，红外透射镜片的右侧为食物放置腔，红外透射镜片左侧设置有导热金属底板，PCB电路板贴合安装在导热金属底板的一侧，红外热成像传感器安装在PCB电路板上，PCB电路板上设置有第一温度传感器，导热金属底板的另一侧粘接有隔热背壳，导热金属底板的下端设置有导热金属底座，导热金属底板与导热金属底座转动连接，导热金属底板的上端设置有旋转杆，导热金属底板的上方设置有驱动电机，旋转杆与驱动电机的转动轴连接，烤箱内壁上安装有第二温度传感器，第二温度传感器安装在靠近红外透射镜片的位置，能够准确的测量红外透射镜片的环境温度；PCB电路板和第二温度传感器与烤箱的中央处理器连接电性连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种高温烤箱用非接触红外热成像装置，包括红外热成像传感器、PCB电路板和红外透射镜片，其特征在于，所述红外透射镜片安装在烤箱内壁上，红外透射镜片的右侧为食物放置腔，红外透射镜片左侧设置有导热金属底板，PCB电路板贴合安装在导热金属底板的一侧，红外热成像传感器安装在PCB电路板上，PCB电路板上设置有第一温度传感器，导热金属底板的另一侧粘接有隔热背壳，导热金属底板的下端设置有导热金属底座，导热金属底板与导热金属底座转动连接，导热金属底板的上端设置有旋转杆，导热金属底板的上方设置有驱动电机，旋转杆与驱动电机的转动轴连接，烤箱内壁上安装有第二温度传感器，第二温度传感器安装在靠近红外透射镜片的位置，能够准确的测量红外透射镜片的环境温度；PCB电路板和第二温度传感器与烤箱的中央处理器连接电性连接。


2.根据权利要求1所述的一种高温烤箱用非接触红外热成像装置，其特征在于，所述导热金属底板的下端设置有旋转头，旋转头呈半球形，导热金属底座上端开设有与旋转头相配合的转动槽，旋转头插入转动槽中，旋转头与转动槽转动连接。


3.根据权利要求2所述的一种高温烤箱用非接触红外热成像装置，其特征在于，所述PCB电路板上设置有接线端子。


4.根据权利要求3所述的一种高温烤箱用非接触红外热成像装置，其特征在于，所述第一温度传感器和第二温度传感器均为NTC温度传感器。


5.根据权利要求4所述的一种高温烤箱用非接触红外热成像装置，其特征在于，所述导热金属底板、旋转头和导热金属底座的材质均为具有较高导热系数的金属材料；所述隔热背壳的材质为具有低导热系数的隔热材料。


6.根据权利要求5所述的一种高温烤箱用非接触红外热成像装置，其特征在于，所述红外透射镜片的材质为较薄透射率较高的镜片。


7.根据权利要求6所述的一种高温烤箱用非接触红外热成像装置，其特征在于，所述红外透射镜片3的材质为以800um厚，透射率85％的锗片，所述红外热成像传感器为分辨率32x24的TO-CAN插管式封装结构器件。


8.根据权利要求7所述的一种高温烤箱用非接触红外热成像装置，其特征在于，所述红外热成像传感器在正对红外透射镜片时读取热力温度分布数据，所停留时间约占整个旋转周期的5％，停留时间设置为2-5秒；所述红外热成像传感器在获取热力温度分布数据后随即由驱动电机带动旋转杆旋转180°，背对红外透射镜片和烤箱内壁，背对和旋转时间占整个旋转周期的95％，背对和旋转时间总时长设置为40-100秒。


9.一种如权利要求1-8任一所述的高温烤箱用非接触红外热成像装置的热力补偿方法，其特征在于，具体方法如下：
一、各传感器获取温度数据；
通过红外热成像传感器(分辨率为X,Y)获取箱体内部热...

【专利技术属性】
技术研发人员：张若璞，
申请(专利权)人：绍兴晨璞网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33