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课题名称:非接触式红外测温仪设计
- 引言
随着人们生活水平的不断提高以及科技领域各方面的发展,各种智能化设备也如雨后春笋般出现,而温度计作为测量四大参数之一:温度的设备,人们对其要求也越来越高。既要精度高、能耗低,又要使用快捷、携带方便、智能程度高。传统的温度计为物理式测温,测温速度慢、精度低,但随着红外及传感器领域不断的创新发展,搭载温度传感器的红外测温仪也正逐渐替换传统的检测方法。温度传感器的发展大致经历了三个阶段:第一阶段,传统的分立式温度传感器;第二阶段,模拟集成温度传感器;第三阶段,90年代中期问世的智能集成温度传感器。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶,其特点是能输出温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器。本设计主要由单片机主控模块、光学系统、光电探测器、信号放大器、显示输出、蜂鸣器等部分组成实现,而光学系统和光电探测器的核心就是集成温度传感器,所以说非接触红外温度计就是对温度传感器应用的成果。
- 主题
传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。原因是热敏电阻的成本低,但需后续信号处理电路,而且可靠性相对较差,不能实时测量,可靠性和响应时间较差,测温准确度低,检测系统也有一定的误差,所以并不适合测量对准确性和快速性要求较高的场合。
非接触式红外测温的原理:一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着密切的关系,物体的温度越高,所发出的红外辐射能力越强,这是物体的红外辐射特性。通过测量物体自身辐射的红外能量,根据能量大小及其对应关系,准确地测定物体的表面温度,这就是非接触红外测温所依据的客观基础。
非接触式红外测温法一般采用热电或光电型传感器作为信号输入,与传统接触式温度计相比,它弥补了很多不足:
- 不与被测物体接触,不扰动被测物体温度分布场,温度分辨率高、测温范围广,稳定性好、可同时测量环境温度和目标温度;
- 它响应速度快,能测定过渡温度变化,能测定机械等回转部分和移动部分的温度;
- 不发生由于传感器与测定对象物体间的接触电阻而引起的测定误差,不发生由于不充分接触而引起的测定误差;
- 即使被测物体的热容量小,也不会因为与传感器接触而产生温度变化,所以能正确测定温度;
- 重量轻、体积小、寿命长、操作方便,便于携带,并且可以固定使用。不接触测定对象物体,不会损伤和污染物体,并且能透过玻璃测定温度;
- 不会由于测定对象物体的热量而导致传感器性能劣化,因此降低了运行成本;
但是非接触式测温也有其缺点——会受到物体发射率、测温距离、烟尘和水蒸气等外界因素的影响,影响其精度,所以要在软件层面上进行高精度补偿以满足精度要求。
目前国内外对于监测人体生理参数的仪器发展很快,出现了很多用于非接触式测量人体体温的便携式仪器。前期在市面上出现的非接触式测量红外测温的产品多以国外的产品居多,在非典之后,国内的相关技术和产品也得到了巨大的发展,而HIN1危机中,此类产品更是得到了巨大提升和普及。
国外在非接触式体温计方面起步比较早,而且对非接触是体温计的研究发展非常重视,已经取得了比较明显的成果。主要产品与开发公司有:德国博朗集团开发出只需1秒即可测出体温的红外体温计;日本欧姆龙也研制出几款非接触式红外体温计,BJ40 型非接触式医用红外线体温计,精确度为土0. 2C;WFHX-68A型便携式红外温度计,分辨率为0.1C,测量精度为plusmn;0.2C;意大利的THERMO Focus-reg,测量精度为土0.2C。
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