紅外溫度計電路的設計方法

由于醫療發展的需要，在很多情況下，通用溫度計不能滿足快速準確測溫的要求，如在車站、機場等人口密度高的地方進行人體體溫測量。 根據紅外測溫原理，通過關鍵部件的選擇、瞄準系統的設計和溫度補償的自動調節，提高了紅外溫度計的溫度，設計了一種在擁擠和大流量場合快速測量人體溫度的紅外測溫電路。 由于醫療發展的需要，在很多情況下，通用溫度計不能滿足快速準確測溫的要求，如在車站、機場等人口密度高的地方進行人體體溫測量。 雖然目前國外的溫度測量技術相對成熟，但國內該領域的技術仍處于發展階段。 因此，為了適應醫學發展的需要，在特殊環境下有效地進行溫度測量，從而有效地控制和預防非典等特殊疾病的傳播，迫切需要設計一種測溫速度快、精度高的溫度計。 針對一般工業用紅外溫度計不夠高的事實，根據紅外測溫原理，通過關鍵部件的選擇、瞄準系統的設計和溫度補償的自動調整，提高了紅外溫度計的溫度，設計了一種在擁擠和大流量場合快速測量人體溫度的紅外測溫電路。 1.紅外測溫原理自然界中所有溫度在零度以上(-273.15℃)的物體，由于分子的熱運動，不斷向周圍空間輻射電磁波，包括紅外波段。輻射能量密度和物體本身溫度之間的關系符合輻射定律 外部輻射原理& mdash& mdash輻射定律:公式中:e是輻射率，W/m3；&sigma。斯蒂芬& mdash玻爾茲曼常數，5.67倍；10-8W/(m2 & middot；K4)；& epsilon是物體的光輝；t是物體的溫度，單位為k；T0是物體周圍的環境溫度，單位為k 溫度可以通過測量發射的e來獲得 由這一原理制成的溫度測量儀稱為紅外溫度儀。 這種測量不需要與被測物體接觸，因此屬于非接觸測量。 紅外溫度計的溫度測量范圍很寬，從-50℃到3000℃以上 在不同的溫度范圍內，物體發射的電磁波能量的波長分布是不同的。在正常溫度范圍(0 ~ 100℃)內，能量主要集中在中紅外和遠紅外波長。 不同溫度范圍和不同測量對象的儀器的具體設計也不同。 根據公式(1)的原理，儀器測得的紅外輻射如下:公式中:a為光學常數，與儀器的具體設計結構有關；& epsilon1是被測物體的亮度；& epsilon2是紅外溫度計的發射率；T1是被測物體的溫度(k)；T2是紅外線溫度計的溫度(k)；他被內置的溫度探測器探測到了。 發射率&ε；是用來表示物體發射電磁波能力的系數，范圍從0到1.0 Zui的理想輻射物體是發射率為1.0的物體，物理上稱為黑體。 這是一個理論概念。事實上，沒有物體的發射率是1.0。 但是它可以做得非常接近ε；= 1.0溫度計校準的實際黑體 所有真實的物體，包括人體每個部分的表面，它的ε；這些值都低于1.0 由于ε；該值極難測量且不確定，因此在儀表測量e之后，根據等式(2)計算的T1將會有誤差。 在實際工作中，儀器位于ε；值為=1.0的黑體在出廠前已經校準，只有測量值ε；=1時，其指示代表物體的實際溫度。如果物體ε；如果不等于1，儀表讀數不代表物體的實際溫度，需要進行校正。 人體主要輻射波長為9 ~ 10 μm；紅外線可以通過測量人體自身輻射的紅外能量來精確測量人體的表面溫度 由于該波長范圍內的光不被空氣吸收，所以可以使用人體輻射的紅外能量來測量人體的表面溫度。 人體的紅外輻射特性與其表面溫度密切相關。因此，可以通過測量人體自身輻射的紅外能量來精確測量人體的表面溫度。 紅外測溫技術的較大優點是測試速度快，可在1 s內完成。 因為他只接收人體發出的紅外輻射，而沒有其他物理和化學因素作用于人體，所以對人體沒有傷害。 2.結構框圖和電路設計2.1圖1所示的結構框圖設計是設計系統的總體結構框圖 2.2溫度傳感器該溫度測量裝置使用紅外傳感器，該傳感器可以接收物體發出的紅外線并將其轉換成電壓信號 我選擇了PM611單元熱釋電傳感器。雖然這種傳感器是單個敏感元件，但它可以有效地補償環境溫度的波動，并且振動等于干擾影響，因為它采用了一個接收元件和兩個并聯的補償元件串聯連接的結構。 他的工作溫度是-20 ~+70℃，特別適合測量人體溫度。 另外，PM611的各項指標都比較好，所以他被選為溫度計的探頭。 如圖3所示，將傳感器的d、s、e分別與電路圖中標記的d、s、e連接起來。 2.3測量電路測量電路如圖4所示 2.4集成電路中選擇ICL7106集成模數轉換器，將模擬信號轉換成數字 他具有以下優點:轉換精度高，積分模數轉換器成本低；其精度與積分電阻和積分電容的精度無關，因此可以降低對元器件質量的要求?？垢蓴_能力強；他的外圍電路很簡單 然而，ICL7106也有一些缺點:參考功率的變化直接影響轉換精度。當芯片內部的基準電壓源通常受溫度影響較大時，當精度要求較高時，應使用外部基準電壓源。工作速度相對較低，一般為1 ~ 20倍/秒 因此，為了提高ICL7106的精度，設計中采用了外部參考電壓源。 另外，由于用于溫度測量的速度zui也是1 /s，ICL7106較低工作速度的缺點對我們的設計沒有影響，但其優點非常適合設計需要，所以ICL7106被模數轉換。 2.5液晶顯示電路顯示部分由多位液晶驅動器ICL7106、標準段液晶EDS801等部件組成 3.通過實驗調整A1輸出10k進行調試；變阻器，改變A3輸出信號的大小。A3輸出小于2.0V時，可以適應測量范圍為2.0V的ICL7106的工作特性，因此A3使用兩個電位計來調整A3輸出的大小，以確保在高溫下不超過2.0V。 調試時，在探頭前放置一個已知溫度(20 ~ 70℃)的物體，調節ICL7106中的R12使液晶顯示器顯示正確的溫度，改變另一個已知溫度，繼續調節該電位器使顯示值與已知溫度值完全相等，并反復調節幾次。 小心不要超過PM611傳感器和ICL7106A/D積分器的溫度上限。

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