红外温度计电路的设计方法

由于医疗发展的需要，在很多情况下，通用温度计不能满足快速准确测温的要求，如在车站、机场等人口密度高的地方进行人体体温测量。 根据红外测温原理，通过关键部件的选择、瞄准系统的设计和温度补偿的自动调节，提高了红外温度计的温度，设计了一种在拥挤和大流量场合快速测量人体温度的红外测温电路。 由于医疗发展的需要，在很多情况下，通用温度计不能满足快速准确测温的要求，如在车站、机场等人口密度高的地方进行人体体温测量。 虽然目前国外的温度测量技术相对成熟，但国内该领域的技术仍处于发展阶段。 因此，为了适应医学发展的需要，在特殊环境下有效地进行温度测量，从而有效地控制和预防非典等特殊疾病的传播，迫切需要设计一种测温速度快、精度高的温度计。 针对一般工业用红外温度计不够高的事实，根据红外测温原理，通过关键部件的选择、瞄准系统的设计和温度补偿的自动调整，提高了红外温度计的温度，设计了一种在拥挤和大流量场合快速测量人体温度的红外测温电路。 1.红外测温原理自然界中所有温度在零度以上(-273.15℃)的物体，由于分子的热运动，不断向周围空间辐射电磁波，包括红外波段。辐射能量密度和物体本身温度之间的关系符合辐射定律 外部辐射原理& mdash& mdash辐射定律:公式中:e是辐射率，W/m3；&sigma。斯蒂芬& mdash玻尔兹曼常数，5.67倍；10-8W/(m2 & middot；K4)；& epsilon是物体的光辉；t是物体的温度，单位为k；T0是物体周围的环境温度，单位为k 温度可以通过测量发射的e来获得 由这一原理制成的温度测量仪称为红外温度仪。 这种测量不需要与被测物体接触，因此属于非接触测量。 红外温度计的温度测量范围很宽，从-50℃到3000℃以上 在不同的温度范围内，物体发射的电磁波能量的波长分布是不同的。在正常温度范围(0 ~ 100℃)内，能量主要集中在中红外和远红外波长。 不同温度范围和不同测量对象的仪器的具体设计也不同。 根据公式(1)的原理，仪器测得的红外辐射如下:公式中:a为光学常数，与仪器的具体设计结构有关；& epsilon1是被测物体的亮度；& epsilon2是红外温度计的发射率；T1是被测物体的温度(k)；T2是红外线温度计的温度(k)；他被内置的温度探测器探测到了。 发射率&ε；是用来表示物体发射电磁波能力的系数，范围从0到1.0 Zui的理想辐射物体是发射率为1.0的物体，物理上称为黑体。 这是一个理论概念。事实上，没有物体的发射率是1.0。 但是它可以做得非常接近ε；= 1.0温度计校准的实际黑体 所有真实的物体，包括人体每个部分的表面，它的ε；这些值都低于1.0 由于ε；该值极难测量且不确定，因此在仪表测量e之后，根据等式(2)计算的T1将会有误差。 在实际工作中，仪器位于ε；值为=1.0的黑体在出厂前已经校准，只有测量值ε；=1时，其指示代表物体的实际温度。如果物体ε；如果不等于1，仪表读数不代表物体的实际温度，需要进行校正。 人体主要辐射波长为9 ~ 10 μm；红外线可以通过测量人体自身辐射的红外能量来精确测量人体的表面温度 由于该波长范围内的光不被空气吸收，所以可以使用人体辐射的红外能量来测量人体的表面温度。 人体的红外辐射特性与其表面温度密切相关。因此，可以通过测量人体自身辐射的红外能量来精确测量人体的表面温度。 红外测温技术的较大优点是测试速度快，可在1 s内完成。 因为他只接收人体发出的红外辐射，而没有其他物理和化学因素作用于人体，所以对人体没有伤害。 2.结构框图和电路设计2.1图1所示的结构框图设计是设计系统的总体结构框图 2.2温度传感器该温度测量装置使用红外传感器，该传感器可以接收物体发出的红外线并将其转换成电压信号 我选择了PM611单元热释电传感器。虽然这种传感器是单个敏感元件，但它可以有效地补偿环境温度的波动，并且振动等于干扰影响，因为它采用了一个接收元件和两个并联的补偿元件串联连接的结构。 他的工作温度是-20 ~+70℃，特别适合测量人体温度。 另外，PM611的各项指标都比较好，所以他被选为温度计的探头。 如图3所示，将传感器的d、s、e分别与电路图中标记的d、s、e连接起来。 2.3测量电路测量电路如图4所示 2.4集成电路中选择ICL7106集成模数转换器，将模拟信号转换成数字 他具有以下优点:转换精度高，积分模数转换器成本低；其精度与积分电阻和积分电容的精度无关，因此可以降低对元器件质量的要求。抗干扰能力强；他的外围电路很简单 然而，ICL7106也有一些缺点:参考功率的变化直接影响转换精度。当芯片内部的基准电压源通常受温度影响较大时，当精度要求较高时，应使用外部基准电压源。工作速度相对较低，一般为1 ~ 20倍/秒 因此，为了提高ICL7106的精度，设计中采用了外部参考电压源。 另外，由于用于温度测量的速度zui也是1 /s，ICL7106较低工作速度的缺点对我们的设计没有影响，但其优点非常适合设计需要，所以ICL7106被模数转换。 2.5液晶显示电路显示部分由多位液晶驱动器ICL7106、标准段液晶EDS801等部件组成 3.通过实验调整A1输出10k进行调试；变阻器，改变A3输出信号的大小。A3输出小于2.0V时，可以适应测量范围为2.0V的ICL7106的工作特性，因此A3使用两个电位计来调整A3输出的大小，以确保在高温下不超过2.0V。 调试时，在探头前放置一个已知温度(20 ~ 70℃)的物体，调节ICL7106中的R12使液晶显示器显示正确的温度，改变另一个已知温度，继续调节该电位器使显示值与已知温度值完全相等，并反复调节几次。 小心不要超过PM611传感器和ICL7106A/D积分器的温度上限。

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