TWI872869B - 可攜式高溫計校正裝置 - Google Patents

Abstract

一種可攜式高溫計校正裝置，用以校正一高溫計。可攜式高溫計校正裝置包含一手持式對接單元、一黑體擬真器以及一光纖光導管。手持式對接單元用以與高溫計對接。黑體擬真器包含一光源以及一光束調整結構。光源具有對應一黑體溫度模擬光譜的一橢圓發散光束，光束調整結構配置在對應於光源的相對位置，以將橢圓發散光束準直並變形為一圓形平行光束。光纖光導管導引圓形平行光束，並具有相對的一收光端以及一出光端，收光端連接於黑體擬真器，且出光端連接於手持式對接單元。

Description

可攜式高溫計校正裝置

本發明係關於一種高溫計校正裝置，特別是一種可攜式高溫計校正裝置。

根據黑體輻射定律的原理，黑體的輻射強度與其溫度成正比。基於此，高溫黑體爐做為黑體輻射源，可用於校正和測試高溫輻射溫度計(高溫計)的設備，以確保高溫計的精確性。一般來說，高溫計感測黑體爐的黑體輻射後會輸出所感測的溫度讀數，將此讀數與黑體爐的實際溫度相比較。在兩者不相符的情況下，藉由調整高溫計的參數使其輸出的溫度讀數與黑體爐的實際溫度相匹配，以達成高溫計的校正。

然而，傳統黑體爐的體積通常較大而不容易移動，故無法將其運送至高溫計所在現場，而需將高溫計運送至實驗室才能校正，非常耗時且增加額外的成本。並且，由於黑體爐的升溫和穩定過程需要較長的時間，故使用傳統黑體爐進行高溫計的校正通常較為費時。此外，傳統黑體爐的操作需處於高溫環境下，且需於強光下對位高溫計，故校正操作需要由經過受訓的受權人員進行，從而增加了操作的複雜性和成本。另外，傳統黑體爐採用高耗電加熱石墨管，對於操作人員存有高溫危害的安全問題，並衍生有高碳排放量的問題。再者，由於石墨管為耗材，其使用壽命僅約為48小時，故需定期更換黑體爐中的石墨管，進而使成本增加。

本發明在於提供一種可攜式高溫計校正裝置，藉以解決先前技術中傳統黑體爐的體積龐大而無法移動至現場的問題，傳統黑體爐進行高溫計校正較為費時的問題，傳統黑體爐的操作需處於高溫環境以及採用高耗電加熱石墨管而容易對操作人員造成高溫危害的安全問題，以及需定期更換黑體爐中石墨管使成本增加並衍生有高碳排放量的問題。

本發明之一實施例所揭露之可攜式高溫計校正裝置，用以校正一高溫計。可攜式高溫計校正裝置包含一手持式對接單元、一黑體擬真器以及一光纖光導管。手持式對接單元用以與高溫計對接。黑體擬真器包含一光源以及一光束調整結構。光源具有對應一黑體溫度模擬光譜的一橢圓發散光束，光束調整結構配置在對應於光源的相對位置，以將橢圓發散光束準直並變形為一圓形平行光束。光纖光導管導引該圓形平行光束，並具有相對的一收光端以及一出光端，收光端連接於黑體擬真器，且出光端連接於手持式對接單元。

根據上述實施例所揭露的可攜式高溫計校正裝置，透過黑體擬真器產生用以校正高溫計的黑體溫度模擬光譜，可做為穩定的校正熱源，使可攜式高溫計校正裝置具有體積小的優勢，為可攜式的設計而可於現場應用。並且，黑體擬真器採用低耗電冷光，可避免校正過程有高溫危害的問題，亦無需定期更換耗材的問題，可降低碳排放量。此外，黑體擬真器的光源可在短時間內升溫至預定溫度，使可攜式高溫計校正裝置僅需在10分鐘以內即可完成熱機，而有利於現場快速安裝與校正。再者，透過光束調整結構將光源的橢圓發散光束準直並變形為圓形平行光束，可提供符合 高溫計收光角範圍的黑體溫度模擬光譜，進而可有效利用光源能量。另外，透過手持式對接單元與高溫計對接，可容易使光纖光導管的出光端與高溫計對位。

以上關於本發明內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。

1:可攜式高溫計校正裝置

2:黑體擬真器

20,20b:光源

21,21b:光束調整結構

211,211b:準直鏡組

E11:圓對稱透鏡，第一柱狀透鏡

E12:第二柱狀透鏡

212,212b:變形鏡組

E21:第一變形稜鏡

S1:第一入射面

S2:第一出射面

E22:第二變形稜鏡

S3:第二入射面

S4:第二出射面

213b:勻光鏡組

E31:第一微陣列透鏡

E32:第二微陣列透鏡

E33:平凸透鏡

E34:擴散片

3,3b:光纖光導管

31,31b:收光端

32:出光端

4:手持式對接單元

9:高溫計

L1:橢圓發散光束

L2:橢圓準直光束

L3:圓形平行光束

CL1:光軸

CL2:中心軸

θ1,θ2:夾角，銳角

θ3,θ4:夾角

D1:距離

X:X軸方向

Y:Y軸方向

圖1為根據本發明之第一實施例所述之可攜式高溫計校正裝置及高溫計的示意圖。

圖2為圖1之可攜式高溫計校正裝置的黑體擬真器的光源和光束調整結構以及光纖光導管之局部的示意圖。

圖3為圖2之光源的一種實施態樣的雷射光束輪廓分布示意圖。

圖4為根據本發明之第二實施例所述之可攜式高溫計校正裝置的黑體擬真器的光源和光束調整結構以及光纖光導管之局部的示意圖。

圖5為根據本發明之第三實施例所述之可攜式高溫計校正裝置的黑體擬真器的光源和光束調整結構以及光纖光導管之局部的示意圖。

圖6為根據本發明之第四實施例所述之可攜式高溫計校正裝置的黑體擬真器的光源和光束調整結構以及光纖光導管之局部的示意圖。

圖7為根據本發明之第五實施例所述之可攜式高溫計校正裝置的黑體擬真器的光源和光束調整結構以及光纖光導管之局部的示意圖。

圖8為根據本發明之第六實施例所述之可攜式高溫計校正裝置的黑體擬真器的光源和光束調整結構以及光纖光導管之局部的示意圖。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之實施例之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何本領域中具通常知識者了解本發明之實施例之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何本領域中具通常知識者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請參閱圖1和圖2，圖1為根據本發明之第一實施例所述之可攜式高溫計校正裝置及高溫計的示意圖，且圖2為圖1之可攜式高溫計校正裝置的黑體擬真器的光源和光束調整結構以及光纖光導管之局部的示意圖。

本實施例之可攜式高溫計校正裝置1，用以校正一高溫計9。所述高溫計9可指高溫輻射溫度計。舉例來說，高溫計9例如係以fluke endurance E1RL為感測元件的高溫輻射溫度計，其進光半角約為1.098度且進光數值孔徑(NA)為0.019，其工作距離為600公釐，其感測元件的感測光譜中心波長為1.0微米，且其感測元件的材質為矽(Si)。或者，高溫計9例如係以chino IR-FAS IR-FL5AH02為感測元件的高溫輻射溫度計，其進光半角約為0.955度且進光數值孔徑(NA)為0.017，其工作距離為150公釐，其感測元件的感測光譜中心波長為0.9微米，且其感測元件的材質為矽。或者，高溫計9例如為德國KE公司LP3/LP4系列高溫輻射溫度計， 其進光半角約為1.814度且進光數值孔徑(NA)為0.032，其工作距離為600公釐，且其感測元件的感測光譜中心波長為0.9微米。或者，高溫計9例如為美國Raytek公司MR1SASF高溫輻射溫度計，其進光半角約為1.098度且進光數值孔徑(NA)為0.019，其工作距離為600公釐，且其感測元件的感測光譜中心波長為1.0微米。

可攜式高溫計校正裝置1包含一黑體擬真器2、一手持式對接單元4以及一光纖光導管3。在一種實施態樣中，黑體擬真器2的尺寸可為30公分×30公分×14公分。相較於傳統黑體爐，黑體擬真器2具有體積小的優勢，為可攜式的設計而可於現場應用。黑體擬真器2包含一光源20、一熱電致冷器(未另繪示)、一光源控制器(未另繪示)以及一光束調整結構21。

光源20具有對應一黑體溫度模擬光譜的一橢圓發散光束L1，且光源20可例如為寬頻超亮固態光源(Superluminescent Diode，SLD)、LED光源、雷射二極體光源或多波長光源，本發明不以此為限。其中，光源20具有一發光層，且發光層可例如用以產生不同波長的光或單一波長的光。藉此，相較於傳統黑體爐，本實施例之黑體擬真器2採用低耗電冷光，可避免校正過程有高溫危害的問題，亦無需定期更換耗材的問題。詳細來說，傳統黑體爐是採用燃燒石墨管的方式升溫，而需頻繁更換石墨管，且升溫時間長使黑體爐熱機需耗時至少3小時。相較於傳統黑體爐，本實施例之光源20具有使用壽命長的優點，一般來說可使用至少1萬小時，此外，採用此光源20可在短時間內升溫至預定溫度，使可攜式高溫計校正裝置1僅需在10分鐘以內即可完成熱機，而有利於現場快速安裝與校正。

請參照圖3以及下表一，其中圖3為圖2之光源的一種實施態樣的雷射光束輪廓分布示意圖。光源20所發出的光束在X軸方向上的光束直徑較大且數值孔徑(NA)為0.59，而在垂直於X軸方向的Y軸方向上的光束直徑較小且數值孔徑(NA)為0.15。根據實際使用需求，可例如將光束半徑為光束中心到光強衰退至半高寬(FWHM)的距離的部分視為有效光束而做為橢圓發散光束L1，或者可例如將光束半徑為光束中心到光強衰退至峰值的13.5%(1/e²)的距離的部分視為有效光束而做為橢圓發散光束L1，但本發明不以此為限。

當將光束半徑為光束中心到光強衰退至半高寬的距離的部分視為有效光束而做為橢圓發散光束L1時，光束在X軸方向上的輻照度(irradiance)為43.9度且在Y軸方向上的輻照度為9.5度。當將光束半徑為光束中心到光強衰退至峰值的13.5%的距離的部分視為有效光束而做為橢圓發散光束L1時，光束在X軸方向上的輻照度為72.4度且在Y軸方向上的輻照度為16.9度。

高溫計9中的一感測器具有一光譜響應區間。橢圓發散光束L1的黑體溫度模擬光譜可為連續性光譜，且黑體溫度模擬光譜用以對應於高溫計9的感測器的光譜響應區間。黑體溫度模擬光譜的光譜範圍可例如為550奈米至1700奈米。當黑體溫度模擬光譜的光譜範圍可為550奈米 至750奈米且光譜中心波長可為650奈米時，高溫計9可模擬黑體溫度範圍為攝氏1000度至3000度。當黑體溫度模擬光譜的光譜範圍可為780奈米至1150奈米且光譜中心波長可為900奈米時，高溫計9可模擬黑體溫度範圍為攝氏300度至2000度。當黑體溫度模擬光譜的光譜範圍可為1500奈米至1700奈米且光譜中心波長可為1600奈米時，高溫計9可模擬黑體溫度範圍為攝氏200度至2000度。其中，高溫計9可具有濾光片，用以限制感測器的感測區間。進一步地，可攜式高溫計校正裝置1所採用的光源20的類型，係可根據高溫計9中的濾光片(或鍍膜)所限制的光譜範圍而確定。舉例來說，操作人員可先於現場量測待校正的高溫計9中的濾光片(或鍍膜)的光譜範圍，再依據所量測的光譜範圍選用具有相應黑體溫度模擬光譜的光源20之可攜式高溫計校正裝置1。然而，本發明不以上述光譜範圍為限。

熱電致冷器(thermoelectric cooler，TEC)熱接觸於光源20，用以對光源20散熱。舉例來說，光源控制器電性連接光源20和熱電致冷器，且熱電致冷器用以透過光源控制器的控制以對光源20散熱。

在本實施例中，光源控制器根據光源20的驅動電流大小和光源20的工作溫度，來將橢圓發散光束L1調整成響應在黑體溫度模擬光譜的範圍內。其中，光源20的工作溫度可透過熱電致冷器來控制。具體來說，光源控制器可透過控制輸入光源20的驅動電流，以調整光源20的光強度。並且，光源控制器可透過熱電致冷器控制光源20的工作溫度，使光源20的光譜產生紅移現象。藉此，可控制光源20輸出的光束具有所需的黑體溫度模擬光譜範圍。

光束調整結構21配置在對應光源20的相對位置，以將橢圓發散光束L1準直並變形為一圓形平行光束L3。詳細來說，光束調整結構21可包含一準直鏡組211以及一變形鏡組212，準直鏡組211位於光源20與變形鏡組212之間，且光源20的中心軸CL2對齊準直鏡組211的光軸CL1。準直鏡組211用以將橢圓發散光束L1準直為一橢圓準直光束L2，且變形鏡組212用以將橢圓準直光束L2變形為圓形平行光束L3。其中，變形鏡組212為單向光束擴展變形稜鏡組，且變形鏡組212具有單向放大倍率為4X以上，但本發明不以此為限。在其他實施例中，變形鏡組的單向放大倍率可為2X至6X。所述橢圓發散光束是指光束的截面形狀呈橢圓形且其在進行方向上逐漸發散；所述橢圓準直光束是指光束的截面形狀呈橢圓形且為平行光束或趨近於平行光束；所述圓形平行光束是指光束的截面形狀呈圓形或趨近於圓形且為平行光束或趨近於平行光束。所述圓形平行光束趨近於平行光束，可指圓形平行光束具有小於或等於高溫計9容許收光角範圍的一發散角(divergence angle)。

準直鏡組211可包含一第一柱狀透鏡E11以及一第二柱狀透鏡E12，第一柱狀透鏡E11配置在X軸方向上以準直橢圓發散光束L1，且較第二柱狀透鏡E12靠近光源20。第二柱狀透鏡E12配置在Y軸方向上以準直橢圓發散光束L1。其中，第一柱狀透鏡E11的焦距可為4.5公釐，且第二柱狀透鏡E12的焦距可為15公釐。

變形鏡組212可包含一第一變形稜鏡E21以及一第二變形稜鏡E22，且第一變形稜鏡E21較第二變形稜鏡E22靠近準直鏡組211。第一變形稜鏡E21和第二變形稜鏡E22配置在Y軸方向上以轉折和擴展 橢圓準直光束L2而為圓形平行光束L3。

進一步來說，第一變形稜鏡E21具有相對的一第一入射面S1以及一第一出射面S2，且第一入射面S1與第一出射面S2之間的夾角θ1為銳角。第二變形稜鏡E22具有相對的一第二入射面S3以及一第二出射面S4，且第二入射面S3與第二出射面S4之間的夾角θ2為銳角。橢圓準直光束L2以起偏振角(Brewster’s angle)入射第一入射面S1並從第一出射面S2垂直出射，接著再以起偏振角入射第二入射面S3並從第二出射面S4垂直出射，從而形成圓形平行光束L3。所述起偏振角係指當入射光以此角度射入介面時，反射光與折射光互相垂直。

透過將變形鏡組的變形稜鏡以不同的角度設置，可提供不同的單向放大倍率。在本實施例中，第一變形稜鏡E21的第一出射面S2與垂直於準直鏡組211的光軸CL1的參考線之間的夾角θ3可例如為34.1度，且第二變形稜鏡E22的第二出射面S4與垂直於準直鏡組211的光軸CL1的參考線之間的夾角θ4可例如為2.1度。透過將第一變形稜鏡E21與第二變形稜鏡E22以這樣的角度關係設置，變形鏡組212可提供4X以上單向放大倍率。然而，本發明不以此為限。舉例來說，在其他實施例中，可攜式高溫計校正裝置的黑體擬真器可採用不同類型的光源，並可透過改變第一變形稜鏡和第二變形稜鏡的設置角度，以具有不同的夾角θ3、θ4，使變形稜鏡可提供不同的單向放大倍率(例如2X至6X單向放大倍率)，以因應並適當擴展所採用的光源所發出的光束。其中，夾角θ3的範圍可為20.6度至39.7度，且夾角θ4的範圍可為-6.5度至4.0度，其中夾角θ4為負值的範圍係指在一些放大倍率的配置下，第二變形稜鏡的第二出射面因轉動 後而相較於垂直的參考線變成為由圖2之右上往左下之方向傾斜。

在本實施例中，變形鏡組212可例如為Edmund公司產品型號為47-244之變形鏡組，但本發明不以此為限。

手持式對接單元4用以與高溫計9對接。光纖光導管3具有相對的一收光端31以及一出光端32，其中收光端31連接於黑體擬真器2並用以接收來自光束調整結構21的圓形平行光束L3，且出光端32連接於手持式對接單元4並用以發出圓形平行光束L3。手持式對接單元4可具有一對接結構(未另繪示)，用以套設於高溫計9，使光纖光導管3的出光端32與高溫計9對位。

光纖光導管3可例如由可撓性材質所組成，且光纖光導管3可包含多個光纖束(未另繪示)，其中各光纖束的表面具有一反射鍍膜，用以反射圓形平行光束L3，且反射鍍膜的反射率例如大於99.7%。藉此，可避免反射鍍膜吸收過多的光能量，使光纖光導管3在傳遞圓形平行光束L3時可降低光能量的損失，並避免熱吸收造成塗層損壞。所述可撓性材質例如為聚合物材料、矽材料、玻璃材料和塑膠材料等，但本發明不以此為限。另外，反射鍍膜的材質可例如為金或銀，但本發明不以此為限。

透過上述本實施例中光束調整結構21的配置，圓形平行光束L3的發散角可小於1.6度，且圓形平行光束L3於出光端32處的直徑可為0.8公釐至14公釐。在應用可攜式高溫計校正裝置1校正高溫計9時，光纖光導管3的出光端32與高溫計9可間隔0.7公尺至1.0公尺。藉此，可確保圓形平行光束L3的發散角滿足高溫計9的收光角範圍(例如發散角小於或等於前述各種高溫計9類型的進光半角的兩倍)。詳細來說，高溫計 9在不同的感測距離下，其感測的視野大小不同，因此，透過控制圓形平行光束L3的直徑和發散角，以及光纖光導管3的出光端32與高溫計9之間的距離，使圓形平行光束L3的面積可涵蓋高溫計9的感測視野，並使兩者的範圍相近，以有效利用光源20能量並確保對高溫計9校正的精準性。舉例來說，當所欲校正的高溫計9為fluke endurance E1RL高溫輻射溫度計時，可攜式高溫計校正裝置1中圓形平行光束L3於出光端32處的直徑可為6公釐，且圓形平行光束L3在進入fluke endurance E1RL高溫輻射溫度計後透過鏡組聚焦至感測元件，其在感測元件上的光斑大小在X-方向上為0.2公釐且在X-方向上為0.1公釐。當所欲校正的高溫計9為chino IR-FAS IR-FL5AH02高溫輻射溫度計時，可攜式高溫計校正裝置1中圓形平行光束L3於出光端32處的直徑可為5公釐，且圓形平行光束L3在進入chino IR-FAS IR-FL5AH02高溫輻射溫度計後透過鏡組聚焦至感測元件，其在感測元件上的光斑大小在X-方向上為0.2公釐且在X-方向上為0.1公釐。當所欲校正的高溫計9為德國KE公司LP3/LP4系列高溫輻射溫度計時，可攜式高溫計校正裝置1中圓形平行光束L3於出光端32處的直徑可為0.8公釐。當所欲校正的高溫計9為美國Raytek公司MR1SASF高溫輻射溫度計時，可攜式高溫計校正裝置1中圓形平行光束L3於出光端32處的直徑可為14公釐。

如圖1所示，當使用本實施例之可攜式高溫計校正裝置1校正高溫計9時，首先將手持式對接單元4對接於高溫計9，使高溫計9感測橢圓發散光束L1的黑體溫度模擬光譜。接著，將高溫計9輸出的溫度讀數與黑體擬真器2的模擬溫度相比較。在兩者不相符的情況下，藉由調整 高溫計9的參數使其輸出的溫度讀數與黑體擬真器2的模擬溫度相匹配，以完成高溫計9的校正。

本發明不以上述第一實施例之光束調整結構21的配置為限。在其他實施例中，光束調整結構可進一步配置具有其他功能的鏡組，且光束調整結構的這些鏡組中的透鏡及/或稜鏡等光學元件可有不同的結構及/或數量配置。舉例來說，請參照圖4，為根據本發明之第二實施例所述之可攜式高溫計校正裝置的黑體擬真器的光源和光束調整結構以及光纖光導管之局部的示意圖。本實施例(對應圖4)之可攜式高溫計校正裝置與前述圖1至圖2之可攜式高溫計校正裝置1相似，並以相同的標號來表示相同的元件，各元件具備的功能與效果皆與前述相同，於此不再贅述。

在本實施例的可攜式高溫計校正裝置的黑體擬真器中，光束調整結構21b的準直鏡組211b可包含一圓對稱透鏡E11。圓對稱透鏡E11的光圈值為0.5，且圓對稱透鏡E11配置在X軸方向上以及在垂直於X軸方向的Y軸方向上以準直來自光源20b的橢圓發散光束L1而為橢圓準直光束L2。其中，光源20b的中心軸CL2對齊準直鏡組211b的光軸CL1。

光束調整結構21b的變形鏡組212b可包含一第一變形稜鏡E21以及一第二變形稜鏡E22，第一變形稜鏡E21和第二變形稜鏡E22配置在Y軸方向上，且第一變形稜鏡E21較第二變形稜鏡E22靠近準直鏡組211b，以轉折和擴展橢圓準直光束L2而為圓形平行光束L3。

進一步來說，第一變形稜鏡E21具有由相對的第一入射面S1與第一出射面S2所組成的銳角θ1，且第二變形稜鏡E22具有由相對的第二入射面S3與第二出射面S4所組成的另一銳角θ2。透過所述銳角θ1 和所述另一銳角θ2將橢圓準直光束L2變成圓形平行光束L3。

透過將變形鏡組的變形稜鏡以不同的角度設置，可提供不同的單向放大倍率。在本實施例中，第一變形稜鏡E21的第一出射面S2與垂直於準直鏡組211b的光軸CL1的參考線之間的夾角θ3可例如為34.8度，且第二變形稜鏡E22的第二出射面S4與垂直於準直鏡組211b的光軸CL1的參考線之間的夾角θ4可例如為2.3度。透過將第一變形稜鏡E21與第二變形稜鏡E22以這樣的角度關係設置，變形鏡組212b可提供4.22X以上單向放大倍率，但本發明不以此為限。

此外，在本實施例中，光束調整結構21b可更包含一勻光鏡組213b，以均勻化圓形平行光束L3的亮度，且勻光鏡組213b位於變形鏡組212b與光纖光導管3b的收光端31b之間。其中，勻光鏡組213b可為根據柯拉照明(Köhler illumination)之原理設計用於勻光的鏡組。具體來說，勻光鏡組213b可包含一平凸透鏡E33，且平凸透鏡E33具有正焦距，以收光和聚光。其中，平凸透鏡E33的有效焦距可為150公釐。

在本實施例中，圓對稱透鏡E11可例如為Edmund公司產品型號為33-263之圓對稱透鏡，變形鏡組212b可例如為Edmund公司產品型號為47-274之變形鏡組，且平凸透鏡E33可例如為Edmund公司產品型號為67-541之平凸透鏡，但本發明不以此為限。

本發明不以上述第二實施例之光束調整結構21b的勻光鏡組213b的配置為限。在其他實施例中，勻光鏡組可進一步配置具有其他功能的光學元件。舉例來說，請參照圖5，為根據本發明之第三實施例所述之可攜式高溫計校正裝置的黑體擬真器的光源和光束調整結構以及光纖光導 管之局部的示意圖。本實施例(對應圖5)之可攜式高溫計校正裝置與前述圖4之可攜式高溫計校正裝置相似，並以相同的標號來表示相同的元件，各元件具備的功能與效果皆與前述相同，於此不再贅述。

在本實施例的可攜式高溫計校正裝置的黑體擬真器中，光束調整結構21b的勻光鏡組213b更包含一第一微陣列透鏡E31，且第一微陣列透鏡E31位於變形鏡組212b與平凸透鏡E33之間。第一微陣列透鏡E31可用於光束均勻化與塑形，其尺寸可為10公釐×10公釐，且其陣列間距可為300微米。其中，第一微陣列透鏡E31可例如為Edmund公司產品型號為64-476之微陣列透鏡。

再舉例來說，請參照圖6，為根據本發明之第四實施例所述之可攜式高溫計校正裝置的黑體擬真器的光源和光束調整結構以及光纖光導管之局部的示意圖。本實施例(對應圖6)之可攜式高溫計校正裝置與前述圖5之可攜式高溫計校正裝置相似，並以相同的標號來表示相同的元件，各元件具備的功能與效果皆與前述相同，於此不再贅述。

在本實施例的可攜式高溫計校正裝置的黑體擬真器中，光束調整結構21b的勻光鏡組213b更包含一第二微陣列透鏡E32，且第二微陣列透鏡E32位於第一微陣列透鏡E31與平凸透鏡E33之間。第二微陣列透鏡E32可用於光束均勻化與塑形，其尺寸可為10公釐×10公釐，且其陣列間距可為300微米。其中，第二微陣列透鏡E32可例如為Edmund公司產品型號為64-476之微陣列透鏡。

再舉例來說，請參照圖7，為根據本發明之第五實施例所述之可攜式高溫計校正裝置的黑體擬真器的光源和光束調整結構以及光纖光 導管之局部的示意圖。本實施例(對應圖7)之可攜式高溫計校正裝置與前述圖6之可攜式高溫計校正裝置相似，並以相同的標號來表示相同的元件，各元件具備的功能與效果皆與前述相同，於此不再贅述。

在本實施例的可攜式高溫計校正裝置的黑體擬真器中，光束調整結構21b的勻光鏡組213b更包含一擴散片(diffuser)E34，且擴散片E34用於控制光束的擴散角度。根據本發明所揭露的可攜式高溫計校正裝置1，可根據所採用之光源20的光強度不同，而選用不同的擴散片E34，以控制繞射擴散角。其中，擴散片E34位於平凸透鏡E33與光纖光導管3b的收光端31b之間，且擴散片E34與平凸透鏡E33之間的距離D1可為150公釐至300公釐。舉例來說，擴散片E34與平凸透鏡E33之間的距離D1可例如為150公釐、200公釐、250公釐或300公釐。

再舉例來說，請參照圖8，為根據本發明之第六實施例所述之可攜式高溫計校正裝置的黑體擬真器的光源和光束調整結構以及光纖光導管之局部的示意圖。本實施例(對應圖8)之可攜式高溫計校正裝置與前述圖4之可攜式高溫計校正裝置相似，並以相同的標號來表示相同的元件，各元件具備的功能與效果皆與前述相同，於此不再贅述。

相較於圖4之可攜式高溫計校正裝置，在本實施例的可攜式高溫計校正裝置的黑體擬真器中，光束調整結構21b的勻光鏡組213b更包含一擴散片E34，且擴散片E34用於控制光束的擴散角度。其中，擴散片E34位於平凸透鏡E33與光纖光導管3b的收光端31b之間，且擴散片E34與平凸透鏡E33之間的距離D1可為150公釐。

根據上述實施例之可攜式高溫計校正裝置，透過黑體擬真器 產生用以校正高溫計的黑體溫度模擬光譜，可做為穩定的校正熱源，使可攜式高溫計校正裝置具有體積小的優勢，為可攜式的設計而可於現場應用。並且，黑體擬真器採用低耗電冷光，可避免校正過程有高溫危害的問題，亦無需定期更換耗材的問題，可降低碳排放量。此外，黑體擬真器的光源可在短時間內升溫至預定溫度，使可攜式高溫計校正裝置僅需在10分鐘以內即可完成熱機，而有利於現場快速安裝與校正。再者，透過光束調整結構將光源的橢圓發散光束準直並變形為圓形平行光束，可提供符合高溫計收光角範圍的黑體溫度模擬光譜，進而可有效利用光源能量。另外，透過手持式對接單元與高溫計對接，可容易使光纖光導管的出光端與高溫計對位。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

1:可攜式高溫計校正裝置

2:黑體擬真器

3:光纖光導管

31:收光端

32:出光端

4:手持式對接單元

9:高溫計

Claims (20)

1. 一種可攜式高溫計校正裝置，用以校正一高溫計，該高溫計用以感測一黑體溫度模擬光譜而輸出一溫度讀數，該可攜式高溫計校正裝置包含：一手持式對接單元，用以與該高溫計對接；一黑體擬真器，用以產生該黑體溫度模擬光譜，該黑體溫度模擬光譜對應一高溫黑體爐加熱至一黑體溫度範圍時所伴隨的一光譜範圍，該黑體擬真器包含一冷光源以及一光束調整結構，該冷光源具有一橢圓發散光束且該橢圓發散光束伴隨該黑體溫度模擬光譜，該光束調整結構配置在對應該冷光源的相對位置，以將該橢圓發散光束準直並變形為一圓形平行光束；以及一光纖光導管，導引該圓形平行光束，並具有相對的一收光端以及一出光端，該收光端連接於該黑體擬真器，且該出光端連接於該手持式對接單元。
2. 如請求項1所述之可攜式高溫計校正裝置，其中該光束調整結構包含一準直鏡組以及一變形鏡組，該準直鏡組位於該冷光源與該變形鏡組之間，以將該橢圓發散光束準直為一橢圓準直光束，該變形鏡組為單向光束擴展變形稜鏡組，以將該橢圓準直光束變形為該圓形平行光束，且該變形鏡組具有單向放大倍率為2X至6X。
3. 如請求項2所述之可攜式高溫計校正裝置，其中該準直鏡組包含一第一柱狀透鏡以及一第二柱狀透鏡，該第一柱狀透鏡配置在一X軸方向上以準直該橢圓發散光束，且較該第二柱狀透鏡靠近該冷光源， 且該第二柱狀透鏡配置在垂直於該X軸方向的一Y軸方向上以準直該橢圓發散光束。
4. 如請求項2所述之可攜式高溫計校正裝置，其中該變形鏡組為具有4X單向放大倍率以上的變形稜鏡組，該變形鏡組包含一第一變形稜鏡以及一第二變形稜鏡，該第一變形稜鏡較該第二變形稜鏡靠近該準直鏡組，該第一變形稜鏡和該第二變形稜鏡配置在一Y軸方向上以轉折和擴展該橢圓準直光束而為該圓形平行光束。
5. 如請求項4所述之可攜式高溫計校正裝置，其中該第一變形稜鏡具有相對的一第一入射面以及一第一出射面，該第一入射面與該第一出射面之間的夾角為銳角，該第二變形稜鏡具有相對的一第二入射面以及一第二出射面，該第二入射面與該第二出射面之間的夾角為銳角，該橢圓準直光束以起偏振角入射該第一入射面並從該第一出射面垂直出射，接著再以起偏振角入射該第二入射面並從該第二出射面垂直出射，從而形成該圓形平行光束。
6. 如請求項2所述之可攜式高溫計校正裝置，其中該光束調整結構更包含一勻光鏡組，且該勻光鏡組位於該變形鏡組與該光纖光導管的該收光端之間，以均勻化該圓形平行光束的亮度。
7. 如請求項6所述之可攜式高溫計校正裝置，其中該準直鏡組包含一圓對稱透鏡，配置在一X軸方向上以及垂直於該X軸方向的一Y軸方向上以準直該橢圓發散光束。
8. 如請求項6所述之可攜式高溫計校正裝置，其中該變形鏡組為具有4.22X單向放大倍率以上的變形鏡組，該變形鏡組包含一第一 變形稜鏡以及一第二變形稜鏡，該第一變形稜鏡和該第二變形稜鏡配置在一Y軸方向上，且該第一變形稜鏡較該第二變形稜鏡靠近該準直鏡組，以轉折和擴展該橢圓準直光束而為該圓形平行光束。
9. 如請求項8所述之可攜式高溫計校正裝置，其中該第一變形稜鏡具有由相對的一第一入射面以及一第一出射面所組成的一銳角，該第二變形稜鏡具有由相對的一第二入射面以及一第二出射面所組成的另一銳角，透過該銳角和該另一銳角將該橢圓準直光束變成該圓形平行光束。
10. 如請求項6所述之可攜式高溫計校正裝置，其中該勻光鏡組包含一平凸透鏡。
11. 如請求項10所述之可攜式高溫計校正裝置，其中該勻光鏡組更包含一第一微陣列透鏡，位於該變形鏡組與該平凸透鏡之間。
12. 如請求項11所述之可攜式高溫計校正裝置，其中該勻光鏡組更包含一第二微陣列透鏡，位於該第一微陣列透鏡與該平凸透鏡之間。
13. 如請求項10或請求項12所述之可攜式高溫計校正裝置，其中該勻光鏡組更包含一擴散片，位於該平凸透鏡與該光纖光導管的該收光端之間。
14. 如請求項2所述之可攜式高溫計校正裝置，其中該冷光源的中心軸對齊該準直鏡組的光軸。
15. 如請求項1所述之可攜式高溫計校正裝置，其中該黑體擬真器更包含一光源控制器，電性連接該冷光源，並根據該冷光源的驅動電流大小和該冷光源的工作溫度，來將該橢圓發散光束調整成響應在該黑 體溫度模擬光譜的範圍內。
16. 如請求項1所述之可攜式高溫計校正裝置，其中該黑體擬真器更包含一熱電致冷器，電性連接該光源控制器並熱接觸於該冷光源。
17. 如請求項1所述之可攜式高溫計校正裝置，其中該冷光源為寬頻超亮固態光源、LED光源、雷射二極體光源或多波長光源。
18. 如請求項1所述之可攜式高溫計校正裝置，其中該高溫計中的一感測器具有一光譜響應區間，該黑體溫度模擬光譜為連續性光譜，該黑體溫度模擬光譜對應於該光譜響應區間，且該黑體溫度模擬光譜的光譜範圍為550奈米至1700奈米。
19. 如請求項1所述之可攜式高溫計校正裝置，其中該光纖光導管是由一可撓性材質所組成，並包含多個光纖束，各該光纖束的表面具有一反射鍍膜。
20. 如請求項1所述之可攜式高溫計校正裝置，其中該手持式對接單元具有一對接結構，套設於該高溫計，以將該光纖光導管的該出光端對位該高溫計。

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