ИНФРАКРАСНОЕ КОЛЛИМАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО

1. Область техники, к которой относится полезная модель
Предлагаемая полезная модель относится к области оптико-электронного приборостроения и предназначена для использования в составе лабораторных и производственных стендов контроля и настройки параметров инфракрасных устройств, в первую очередь тепловизионных.
2. Уровень техники
В настоящее время известно несколько устройств, сходных по своим функциям и аппаратной структуре, и предназначенных для формирования коллимированных тестовых изображений, используемых для контроля и настройки параметров инфракрасных устройств, в первую очередь тепловизионных.
Так, известен «Инфракрасный коллиматорный комплекс» (патент РФ на изобретение №2 549 331 от 01.11.2013, МПК G02B 27/30, G01M 11/02), содержащий объектив, сменную миру, расположенную в фокальной плоскости объектива, фоновый излучатель, расположенный за упомянутой мирой и снабженный исполнительным элементом, устройство управления, выход которого подключен к упомянутому исполнительному элементу упомянутого фонового излучателя, процессор температурный, выход которого подключен к входу устройства управления, устройство измерения температуры миры, выход которого подключен к первому входу процессора температурного, при этом мира выполнена зеркальной и установлена под
углом к оси объектива, обеспечивающим отражение вдоль оси объектива потока инфракрасного излучения, поступающего от опорного излучателя, устройство измерения температуры опорного излучателя, выход которого подключен ко второму входу процессора температурного, первое устройство и второе устройство измерения температуры фонового излучателя, выходы которых подключены соответственно к третьему и четвертому входам процессора температурного.
Основным недостатком данного устройства является высокая аппаратная сложность, и, как следствие, сравнительно низкая надежность и высокая стоимость при производстве, а также ограниченные возможности данного устройства по взаимодействию с оператором в части перенастройки параметров его работы.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство «Инфракрасный коллиматорный комплекс» (Патент Украины на полезную модель №85549 от 13.05.2013, МПК G01M 11/02, Iнфрачервоний колiматорний комплекс, UA 85549). Данное устройство имеет в своем составе объектив, набор переменных мир, расположенных в фокальной плоскости объектива, фоновый излучатель, контроллер, первый вход которого соединен с первым выходом процессора температурного, первый вход которого соединен с датчиком температуры миры, второй вход которого соединен с датчиком температуры окружающей среды, третий вход которого связан с датчиком температуры управляемого черного тела.
Недостатком описанного устройства также является избыточная аппаратная сложность, негативно влияющая на надежность и стоимость при производстве, ограниченные возможности данного устройства по взаимодействию с оператором в части управления параметрами его работы, необходимость его калибровки перед началом работы, а также, ввиду дрейфа параметров, периодической рекалибровки в процессе эксплуатации.
3. Раскрытие полезной модели
Предлагаемое в качестве полезной модели Инфракрасное коллиматорное устройство предназначено для использования в составе лабораторных и производственных стендов контроля и настройки параметров инфракрасных устройств, в первую очередь тепловизионных.
Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемой полезной модели, заключается в снижении структурной сложности, повышении срока эксплуатации, снижении стоимости производства, а также расширении функциональных возможностей за счет предоставления оператору возможности изменения функциональных параметров устройства непосредственно в процессе работы, при обеспечении стабильной разницы температур между фоновым излучателем и мирой и, соответственно, заданной контрастности излучаемого коллимированного инфракрасного изображения.
Достижение указанного технического результата осуществляется за счет того, что предлагаемое Инфракрасное коллиматорное устройство содержит объектив, сменную миру, расположенную в фокальной плоскости объектива, фоновый излучатель, контроллер фонового излучателя, первый и второй датчики температуры, а также температурный процессор.
При этом управляющий выход контроллера фонового излучателя подключен к управляющему входу фонового излучателя, а вход управления упомянутого контроллера фонового излучателя подключен к управляющему выходу температурного процессора, информационные выходы упомянутых первого и второго датчиков температуры подключены, соответственно, к первому и второму информационным входам температурного процессора, причем упомянутый первый датчик температуры контролирует температуру фонового излучателя, а упомянутый второй датчик температуры контролирует температуру корпуса, заключающего в себе вышеописанную конструкцию и обеспечивающего интенсивный теплообмен с окружающей средой, сменная мира, в свою очередь, конструктивно выполнена таким образом, что при ее
установке в рабочее положение создается физический контакт с вышеописанным корпусом устройства, достаточный для обеспечения интенсивного теплообмена между сменной мирой и корпусом предлагаемого устройства соответственно.
Кроме того, упомянутый температурный процессор содержит третий и последующие информационные входы, соединенные с разъемами, расположенными на корпусе предлагаемого устройства, и предназначенные для информационного обмена с подключаемыми устройствами, таким образом, чтобы обеспечить подключение различных типов внешних устройств управления, например, персонального компьютера или специализированного пульта.
4. Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежами где:
Фиг. 1. - Схема предлагаемого инфракрасного коллиматорного устройства.
На фигуре представлены:
1 - коллиматорный объектив;
2 - сменная мира;
3 - фоновый излучатель;
4 - контроллер фонового излучателя;
5 - первый датчик температуры;
6 - второй датчик температуры;
7 - температурный процессор;
8 - внешнее устройство управления;
9 - корпус устройства.
5. Осуществление полезной модели
Инфракрасное коллиматорное устройство, предлагаемое в качестве полезной модели, осуществляется следующим образом.
Общая схема предлагаемого в качестве полезной модели инфракрасного коллиматорного устройства представлена на фиг. 1.
Предлагаемое Инфракрасное коллиматорное устройство содержит в своем составе коллиматорный объектив (1), сменную миру (2), расположенную в фокальной плоскости объектива, фоновый излучатель (3), контроллер фонового излучателя (4), первый и второй датчики температуры (5,6), а также температурный процессор (7), кроме того, к нему может подключаться внешнее устройство управления (8).
Указанная конструкция заключена в корпус (9), выполненный из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, например, из металла или теплопроводящего (теплорассеивающего) пластика, на который, может быть нанесено дополнительное покрытие, обеспечивающее повышение интенсивности теплообмена с окружающей средой. Кроме того, упомянутая сменная мира 2 и вышеописанный корпус устройства 9, конструктивно выполняются таким образом, что, обеспечивается возможность интенсивного теплообмена между ними после установки указанной сменной миры в рабочее положение.
Функционирование предлагаемой полезной модели, осуществляется следующим образом. Фоновый излучатель 3 формирует поток инфракрасного излучения с заданными характеристиками, которое подается на миру 2, где частично задерживается таким образом, чтобы сформировать на выходном объективе 1 предлагаемого Инфракрасного коллиматорного устройства необходимое инфракрасное изображение. Упомянутый выходной объектив 1, в свою очередь, преобразует прошедший через миру поток инфракрасного излучения в коллимированную форму, и подает его на выход предлагаемого устройства, где предполагается размещение входного окна внешнего инфракрасного устройства, настройку и контроль параметров которого необходимо осуществить.
Для обеспечения необходимого температурного контраста выдаваемого инфракрасного изображения, необходимо непрерывно поддерживать заданную разность температур между фоновым излучением и сменной мирой, что затрудняется тем, что задерживаемое мирой инфракрасное излучение частично ею поглощается, что приводит к нагреву сменной миры и потере контраста выводимого инфракрасного изображения.
Во избежание описанного эффекта в предлагаемое устройство введены первый 5 и второй 6 датчики температуры, причем первый датчик температуры 5 предназначен для измерения температуры фонового излучателя, а второй датчик температуры 6 предназначен для измерения температуры упомянутого корпуса устройства 9. За счет того, что сменная мира 2 и корпус устройства 9 выполнены с возможностью интенсивного теплообмена как друг с другом, так и с окружающей средой, предполагается, что температура сменной миры 2, температура корпуса 9 и температура окружающей среды практически равны между собой. Осуществление возможности интенсивного теплообмена может быть обеспечено за счет выбора конструктивных материалов корпуса 9 и миры 2, например, металлов или теплорассеивающих пластмасс, нанесения на них специальных теплорассеивающих покрытий, а также привнесения в них конструктивных особенностей, обеспечивающих плотный физический контакт между корпусом предлагаемого устройства и сменной мирой на сравнительно большой площади.
Такая конструкция позволяет сократить число используемых датчиков температуры, и тем самым снизить аппаратную сложность устройства. Кроме того, положительной стороной вышеописанных конструктивных особенностей является отсутствие необходимости обеспечения непосредственного физического контакта между вторым датчиком температуры и сменной мирой, что позволяет оперативно менять миры с различными рисунками без вмешательства в работу устройства в целом.
Данные с выходов упомянутых первого 5 и второго 6 датчиков температуры поступают, соответственно, на первый и второй входы температурного процессора 7, где в цикличном режиме осуществляется вычисление разности между поступающими от них температурными знчениями. Если вычисленная разность меньше заданного порогового значения температурного контраста, хранимого в памяти температурного процессора, то температурный процессор подает контроллеру фонового излучателя 4 команду на повышение температуры фонового излучателя 3, если же вычисленная разность оказывается больше хранимого в памяти заданного значения, то подается команда отключение фонового излучателя 3, что приводит к охлаждению миры через корпус предлагаемого устройства за счет теплообмена с окружающей средой.
Наличие в составе температурного процессора 7 третьего и последующих информационных входов, подключенных к соответствующим разъемам на корпусе предлагаемого устройства, дает возможность подключить внешнее устройство управления 8, например, персональный компьютер, или специализированный пульт.
Взаимодействие с внешним устройством управления 8 заключается в оперативной, осуществляемой без выключения предлагаемого устройства, коррекции номинала упомянутого порогового значения температурного контраста, хранимого в памяти температурного процессора 7, что позволяет ускорить, упростить и удешевить процедуру контроля и настройки параметров различных инфракрасных устройств.
Структурные элементы предлагаемого устройства могут быть осуществлены на основе устройств, доступных на отрытом коммерческом рынке. Так, первый и второй датчики температуры могут быть осуществлены с помощью микросхем типа 5019ЧТ1Т производства ОАО «Интеграл», а температурный процессор - на основе процессора 1986ВЕ93У производства АО «ПКК Миландр».