本发明专利技术提供一种应用于机床切削温度测试的双色红外测温仪，包括壳体、激光瞄准器、调焦筒、凸透镜、分光镜、滤光片、红外探测器、处理器和显示器；壳体为三通管结构，壳体上安装有激光瞄准器并处于调焦筒的下方；调焦筒安装在壳体内两个直通口的其中一个内，调焦筒的内部安装有凸透镜，分光镜设置在壳体的内部并与凸透镜呈45°角；壳体的另外两个开口内均安装有滤光片，滤光片的外侧设置有红外探测器，壳体这两个开口内的滤光片与红外探测器的距离相等，同时，两个滤光片与分光镜的几何中心的距离也相同；两个红外探测器均与处理器相连接，显示器与处理器连接。本发明专利技术测量效率高，安全性高，结构简单，功耗小，可连续进行测温，并能将数据存储和导出。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种应用于机床切削温度测试的测温仪，属于温度测试
技术介绍
在机械制造业中，目前大部分的机械零件是通过切削加工制成。切削热除少量逸散到周围介质以外，其余均传入刀具、切屑和工件中，致使刀具、工件和机床升温，这将加速刀具磨损，引起工件热变形，严重时甚至引起机床热变形。因此，在进行切削理论研究、刀具切削性能试验及被加工材料加工性能试验等研究时，对切削温度的测量非常重要。当前对切削温度的测量主要是通过热电偶等接触式测量方法，测量效率低、安全性也不高。红外热像仪虽然是非接触式测量，但精度较低，无法满足较高的测量精度要求。 双色红外测温作为一种非接触式测量方法，具有安全、可靠、非接触、快速、准确、方便、寿命长等不可替代的优势，在机械加工温度测量上有广阔的发展空间。红外双色测温仪在极其恶劣的环境中，如空气中有烟雾、灰尘、蒸汽和颗粒，以及目标不充满视场的情况下，双色测温仪均能保证精确的温度测量。在对运动的和有危险性的物体进行温度测量时，具有安全、快速、可靠、方便等优势，对其进一步的研究，无论是在军事上，还是在其它国民经济领域里，均具有非常重要的意义。一切温度高于绝对零度的物体都会向外界发射红外线，这是红外测温的基础。使用一套光学仪器采集测量目标发射的红外线，用分光镜和滤光片将其分成两束波长不同的光束，分别照射到两个独立的红外探测仪上，红外探测仪即产生电压，辐射强度越高，电压越高，并且当目标温度不变时，两个电压的比值不变，目标温度变化时，电压比值也会产生变化。根据这种原理即可测量出目标的温度值。当前常见的双色红外测温仪一是单通道的调盘式双色测温仪，共用一个光通道进行信号的采集处理，这种测温仪优点是光学结构简单，但需要马达带动调制盘转动，功耗大、调试繁琐且易出现故障；另一种是双通道结构，使用分光镜将测量目标发射的红外辐射分成两束，分别通过确定主通波长的滤光片照射在相应的红外探测器上，将产生的两个电压比值经过标定求得温度，优点是操作简单，无需调制盘和马达驱动，但由于其调焦和瞄准方法复杂，应用也比较少。
技术实现思路
本专利技术针对现有双色红外测温仪存在的不足，提供一种结构简单、操作调试方便、 成本低廉的应用于机床切削温度测试的双色红外测温仪。本专利技术的应用于机床切削温度测试的双色红外测温仪采用以下技术方案该双色红外测温仪，包括壳体、激光瞄准器、调焦筒、凸透镜、分光镜、滤光片、红外探测器、处理器和显示器；壳体为三通管结构，壳体上安装有激光瞄准器并处于调焦筒的下方；调焦筒安装在壳体内两个直通口的其中一个内，调焦筒的内部安装有凸透镜，分光镜设置在壳体的内部并与凸透镜呈45°角；壳体的另外两个开口内均安装有滤光片，滤光片的外侧设置有红外探测器，壳体这两个开口内的滤光片与红外探测器的距离相等，同时，两个滤光片与分光镜的几何中心的距离也相同；两个红外探测器均与处理器相连接，显示器与处理器连接。处理器包括信号放大电路、A/D转换器和单片机，信号放大电路与A/D转换器连接，A/D转换器与单片机连接。由于所选取的分光镜有第一重滤波功能，根据测温要求，分光镜的通透波长范围至少为900nm-1200nm;第二重滤波由滤光片完成，两个滤光片的通透波长都应在 900nm-1200nm之间，且要求不能重合叠加，以防产生较大的测温误差。选取两个滤光片中一个的通透波长为980nm，另一个的通透波长为1064nm，所选取的红外探测器的响应波长范围为 750nm-1200nm。当壳体上的激光瞄准器发射的激光束打到目标区域时，即可确认瞄准成功，旋转调焦筒可获得特定刻度的调焦。金属切削时高温产生的红外辐射由光学系统吸收汇聚，并加以分光和滤波，红外探测器起光电转换作用，两个信号探测器分别接受通过两个不同通透波长的滤光片的红外光束，产生两个电压信号，两个电压信号输入到处理器，处理器根据收到的电压信号求取目标温度，经过标定校准即可获得目标温度。显示器用来显示温度等 fn息ο本专利技术与传统的切削测温方法相比，测量效率高，非接触式测量，安全性高；与传统的单通道相比，无需马达驱动调制盘，结构简单，功耗小，故障率低；与一些采用目镜瞄准的测温仪相比，调焦和瞄准简单方便，瞄准激光反射光被滤光片过滤，不会对测温造成影响；红外探测器采用红外光感电池，反应更加迅速精确；并能够通过处理器具有记忆功能， 可连续进行测温，能将数据存储和导出。附图说明图1是本专利技术双色红外测温仪的结构示意图。图2是本专利技术双色红外测温仪的工作原理示意图。图中1、壳体；2、调焦筒；3、透镜套；4、凸透镜；5、分光镜；6、滤光片；7、滤光片套筒；8、滤光片；9、滤光片套筒；10、激光瞄准器；11、红外探测器；12、红外探测器；13、处理器；14、显不器。具体实施例方式本专利技术的双色红外测温仪结构如图1和图2所示，包括壳体1、激光瞄准器10、调焦筒2、凸透镜4、分光镜5、滤光片、红外探测器、处理器13和显示器14。壳体1为三通管结构。壳体1上安装有激光瞄准器10。调焦筒2安装在壳体1内两个直通口的其中一个内，与壳体1螺纹连接，调焦筒2的内部通过透镜套3安装有凸透镜4，旋转调焦筒2即可调整测量距离。分光镜5设置在壳体1的内部，与凸透镜4呈45°角。壳体1的另外两个开口内分别安装有滤光片套筒7和滤光片套筒9，滤光片套筒7和滤光片套筒9的轴线垂直。 滤光片套筒7和滤光片套筒9的里端分别安装有滤光片6和滤光片8，滤光片套筒7和滤光片套筒9内分别安装有红外探测器11和红外探测器12，滤光片6与红外探测器11的距离和滤光片8与红外探测器12的距离相等。同时，滤光片6和滤光片8与分光镜5的几何中心的距离也相同。红外探测器11和红外探测器12均通过导线与处理器13相连接，处理器 13与显示器14连接。处理器13主要包括一个信号放大电路、A/D转换器和单片机。显示器14与处理器13连接，用于显示处理结果。凸透镜4汇聚的光束照射到分光镜5上即可分为两束相互垂直的光束，分别通过安装在壳体1另外两个开口内的滤光片6和滤光片8照射到红外探测器11和红外探测器 12上。由于滤光片6和滤光片8与分光镜5的几何中心距离相同，与各自对应的红外探测器的距离也相等，这样就能保证调焦时只需要旋转调焦筒2，无须再调整其他内部结构。红外探测器11和红外探测器12产生的电压信号通过放大电路放大信号并输入到A/D转换器，再由A/D转换器输入单片机，单片机通过编制好的程序对电压信号求比值，再经过标定校正，将最终结果保存到单片机内部存储器(RAM)，同时传递到显示器14，由显示器14显示出来。实际测试时，上述测温仪既可以手持测量，也可以加装底座，固定在机床刀架上或主轴箱上，自动跟随刀具进给。凸透镜4的焦距为40mm，确定好测量距离L后，旋转调焦筒 2，将对焦线对准刻度标示为测量距离L的位置，打开激光瞄准器10，激光光点照射在测量目标时，即完成对焦和瞄准。汇聚的光束首先通过分光镜5，光束被分为两束，上路光束通过主通透波长为980nm的滤光片8，下路光束通过主通透波长为1064nm的滤光片6，滤光片就会将不需要的波长范围光线滤掉，同时外界的干扰光也被滤掉。由于所选取的分光镜5 有第一重滤波功能，根据测温要求，分光镜5的通透波长范围至少为900nm-1本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种应用于机床切削温度测试的双色红外测温仪，包括壳体、激光瞄准器、调焦筒、凸透镜、分光镜、滤光片、红外探测器、处理器和显示器；其特征是：壳体为三通管结构，壳体上安装有激光瞄准器并处于调焦筒的下方；调焦筒安装在壳体内两个直通口的其中一个内，调焦筒的内部安装有凸透镜，分光镜设置在壳体的内部并与凸透镜呈４５°角；壳体的另外两个开口内均安装有滤光片，滤光片的外侧设置有红外探测器，壳体这两个开口内的滤光片与红外探测器的距离相等，同时，两个滤光片与分光镜的几何中心的距离也相同；两个红外探测器均与处理器相连接，显示器与处理器连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘战强，王大振，万熠，任小平，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88
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