【正文】 在擴(kuò)展周期里暴露在絕對(duì)最大額定值會(huì)影響器件的可靠性 。發(fā)射率可以簡單地定制為 到 1 之間， 并且不需要用黑來作為重新校 準(zhǔn)。 MLX90615 出廠的標(biāo)準(zhǔn)溫度范圍為：環(huán)境溫度為 40 到 85 176。由于集成了低噪聲放大器， 16位 ADC 和強(qiáng)大的 DSP 的 MLX90325 單元，使得高度集成和高精度的溫度計(jì)得 以實(shí)現(xiàn)。 硬件設(shè)計(jì)的 系統(tǒng)框圖如圖 410 所示。計(jì)算所得的溫度被存儲(chǔ)在 MLX90325 的 RAM 并且分辨率可以達(dá)到 186。 信號(hào)處理電路 本設(shè)計(jì)中選用了高精度 16 位高精度 A/D 轉(zhuǎn)換器，其分辨率相當(dāng)高，高達(dá) 76uV,所以在轉(zhuǎn)換電路中不需要用電橋，只需要用電阻串聯(lián)分壓就能滿足要求了。 表 45 增益對(duì)照表 G2 G1 G0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 增益設(shè)置 1 2 4 8 16 32 64 128 B/U：單極性 /雙極性選擇，為 0 表示雙極性工作，為 1 表示單極性工作； BUF：緩沖器控制，為 0 表示片內(nèi)緩沖器短路，為 1 表示緩沖器串入通道； （ 6） 時(shí)鐘寄存器 時(shí)鐘寄存器是一個(gè)可讀可寫的 8 位寄存器，主要用于設(shè)置輸出更新速率。若將“ 1”寫到此位，則后續(xù)的各位將不能被寫入該寄存器； RS2～ RS0：寄存器選擇位，用于選擇下次操作要訪問的寄存器，常用的寄存器有通信寄存器（ 000），設(shè)置寄存器（ 001）和數(shù)據(jù)寄存器（ 011）等； R/W：讀與寫選擇，用于指明下次對(duì)寄存器的操作是讀還是寫； STBY：等待模式，寫“ 1”時(shí)器件處于等待或掉電狀態(tài)，此時(shí)電流約為 10uA，寫“ 0”時(shí)為正常工作模式； CH0、 CH1：輸入通道選擇，對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 43所示。 圖 47 AD7705 讀數(shù)據(jù)時(shí)序圖 圖 48 AD7705 寫數(shù)據(jù)時(shí)序圖 （ 4） 片內(nèi)寄存器 AD7705 內(nèi)含八個(gè)寄存器，分別為通信寄存器、設(shè)置寄存器、時(shí)鐘寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、測試寄存器、偏移寄存器、增益寄存器和空操作寄存器。 （ 1） AD7705 的主要特點(diǎn)如下： ① 具有 16位無丟失代碼； ② 非線性度為 %； ③ 增益可編程，其 可調(diào)整范圍為 1128； ④ 輸出數(shù)據(jù)更新率可編程； ⑤ 可進(jìn)行自校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)； ⑥ 帶有三線串行接口； ⑦ 采用 3V或 5V 工作電壓； AD7705 的引腳排列如圖 46所示。 它包括自校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)選項(xiàng)，以消除器件本身或系統(tǒng)的增益和偏移誤差。選定的輸入信號(hào)被送到一個(gè)基于模擬調(diào)制器的增益可編程專用前端。正溫度系數(shù)的熱敏電阻的信號(hào)隨 其電阻值的變化，將電阻值的變化轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。 (方 案一） 測量電路 測量電路由雙通道 16 位串行 A/D 轉(zhuǎn)換器 AD7705 構(gòu)成，原理圖如下圖 45。 環(huán) 境 溫 度 補(bǔ)償 熱電 堆 輸 出端的 電 信 號(hào) 是反映 熱電 偶冷 熱兩 端的 溫 度差，也就是被 測 物體與 熱點(diǎn)對(duì)冷 熱 端的 溫 度差，而不是反映被 測 物體的真 實(shí)溫 度。由 傳 感器本身 決定。 TS1183內(nèi)部結(jié) 構(gòu)如 圖 43所示。而 熱電 偶是 由兩 種 電 子密度不同的 導(dǎo) 體相 連 接 組 成的， 熱電 偶有冷熱兩個(gè) 端 點(diǎn) ，在 測 量物體的 溫 度 時(shí) ， 熱 端與被 測 物體接觸，冷端與 測 量 儀 表接觸， 熱電偶的同 種導(dǎo) 體上 會(huì) 因 為 存在 溫 度梯度而 產(chǎn)生湯 姆 遜 電動(dòng)勢(shì) ， 兩 種金 屬的連接處會(huì) 因 為電子密度差而 產(chǎn) 生珀 爾帖電動(dòng)勢(shì) ，所以在 熱電 偶的 兩 端 會(huì)產(chǎn) 生 溫 差 電動(dòng)勢(shì)。 DS1302 給單片機(jī)提供外部時(shí)鐘，通過鍵盤電路可以調(diào)整 LCD1602 顯示的時(shí)間和設(shè)定人體溫度的范圍，當(dāng)測量的溫度超過所設(shè)定的溫度范圍，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警，提醒測量著注意 。如果測量溫度超過了設(shè)定的人體正常體溫的上下限值，則電路自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警。人體的紅外輻射特性與它的表面溫度有著十分密切的關(guān)系，因此，通過對(duì)人體自身輻射的紅外能量的測量，便能準(zhǔn)確測量人體表面溫度。 測 量原理 在方案一和方案二中，都選擇了原理一樣的紅外測溫傳感器。 信號(hào)處理芯片 的 選擇 由于傳感器內(nèi)部含有 ADC，故可以省去選擇 AD 芯片的步驟，使得設(shè)計(jì)簡化。C。C。 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模塊 。 而本次主要顯示數(shù)字和一些字母符號(hào)，所以選擇字符型顯示屏。 綜合以上功能我選擇 STC89C52 作為方案一的控制部分的單片機(jī)。另外 STC89X52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2 種 軟件 可選擇節(jié)電模式。而 STC89C52 是 STC 公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器 。 經(jīng)過 比較多款 A/D 轉(zhuǎn)換器的綜合性能，最終選擇 了一款 16 位高精度的 雙 通道并且增益 可調(diào) 的 A/D 轉(zhuǎn)換 器， 該 芯片的 好處 是既能起到放大的作用，又能 進(jìn) 行模 數(shù)轉(zhuǎn)換 ，并且 帶有兩個(gè)輸 入通道，串行 輸 出。另外一種是集熱電偶和熱敏電阻于一體的紅外傳感器，如TS1183，該傳感器的優(yōu)點(diǎn)是精度高，電路設(shè)計(jì) 較 簡單，缺點(diǎn)是價(jià)格比較貴。 受外界環(huán)境溫度干擾較?。河捎诒驹O(shè)計(jì)中所使用的紅外探測器是帶補(bǔ)償電路，所以它可以補(bǔ)償外界環(huán)境溫度的高低起伏。 準(zhǔn)確度高： 人體 紅外測溫不會(huì)與 普通 測溫一樣破壞物體本身溫度分布，因此測量精度高。 因此，不會(huì)干擾 人體 ， 也不會(huì)為人體帶來 損傷。這就減少了標(biāo)定系數(shù)的復(fù)雜性。然后再根據(jù)環(huán)境溫度的不同對(duì)已選出的標(biāo)定系數(shù)進(jìn)行修正，達(dá)到在不同環(huán)境溫度下仍然能夠準(zhǔn)確測溫的目的。根據(jù)表達(dá)式 （ ） 可以得到不同的標(biāo)定公式： （ 1） 簡單關(guān)系式，即 1 / 440 a a aVT T T K VS? ? ? ? （ ） 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 38 頁 式中：314a aK ST?，應(yīng)用此公式所作的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表 1，表中數(shù)據(jù)表明， aK 不僅與 aT 有關(guān)，還與 0T 有關(guān)。 其次 高報(bào)警、低報(bào)警 :在 生產(chǎn)過程中要求控制溫度在某個(gè)范圍里 ，可設(shè)置高 ， 低報(bào)警值。 測量溫度時(shí)的環(huán)境因素：測溫儀所處的環(huán)境條件對(duì)測量結(jié)果有很大的影響，應(yīng)予考慮并適當(dāng)解決，否則會(huì)影響測溫精度。 人體 紅外測溫儀距離系數(shù) K的定義為：被測目標(biāo)的距離 L與被測目標(biāo)的直徑 D之比，即 K=L/D。 環(huán)境條件考慮：測溫儀所處的環(huán)境條件對(duì)測量結(jié)果有很大影響，應(yīng)予考慮并適當(dāng)解決，否則會(huì)影響測溫精度甚至引起損壞。光學(xué)分辨率越高，測陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 38 頁 溫儀的成本也越高。否則背景會(huì)干擾測溫讀數(shù)，造成誤差。 確定測溫范圍：測溫范圍是測溫儀最重要的一個(gè)性能指標(biāo)。該信號(hào)經(jīng)過放大器和信號(hào)處理電路，并按照儀器 相關(guān) 的算法和目標(biāo)發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標(biāo)的溫度值。所有的物體，包括人體各部位的表面，其 ε值都是某個(gè)大于 0 并小于 的數(shù)值。在不同的溫度范圍，對(duì)象發(fā)出的電磁波能量的波長分布不同，在常溫（ 0~100176。 而為了減少測量物體溫度的誤差，我們要去除環(huán)境溫度因素的影響，所以修正的紅陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 38 頁 外輻射定律如下： E = σε（ TO4 TA4） （ 26） 式中： E 為輻射出射度數(shù)， 單位 W/m3； σ 為斯蒂芬 — 波爾茲曼常數(shù)， 108W/(m2 因此利用在相同溫度下實(shí)際物體與黑體的輻射出度之比來表示該物體的一種特性，可以稱之為實(shí)際物體的發(fā)射率，也叫做全發(fā)射率，用 ε表示。而這個(gè)輻射系數(shù)就是常說的發(fā)射率，或稱之為比輻射率，其定義為實(shí)際物體與同溫度黑體輻射性能之比。 （ 3）、輻射的空間分布規(guī)律 — 朗伯余弦定律： 所謂的朗伯余弦定律，就是黑體在任意方向上的輻射強(qiáng)度與觀測方向相對(duì)于輻射表面法線夾角的余弦成正比： Iθ = Iocosθ （ 23） 此定律表明，黑體在輻射表面法線方向的輻射最強(qiáng)。 Stefan—Boltzmann 定律表明，凡是溫度高于開氏零度的物體都會(huì)自發(fā)地向外發(fā)射紅外熱輻射，同時(shí)黑體單位表面積發(fā)射的總輻射功率與開氏溫度的四次方成正比。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 38 頁 （ 2）、斯忒藩（德） — 波爾茲曼（奧）（ Stefan— Boltzmann）定律： 物體的總輻射率，即單位面積發(fā)射總功率與黑體溫度的四次方及材料表面的發(fā)射率成正比。 其中 黑體是一種理想化的輻射體，它吸收所有波長的輻射能量，沒有能量的反射和透過，其表面的發(fā)射率為 1。根據(jù) Planck 定律，其波長主要分布在 ~ 25181。m，其中大部分能量集中在 8~14181。它已經(jīng)廣泛應(yīng) 用于生產(chǎn)、科研、軍事、醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。 而紅外區(qū)通常又可分為近紅外區(qū)（ ~ ）、中紅外區(qū)（ ~ 10181。 紅 外線是電磁波譜的一部分，這一波段位于可見光和微波之間。 2. 紅外測溫原理 紅外測溫的基礎(chǔ)理論 在自然界中，一切溫度高于絕對(duì)零度（ 176。因此，通過對(duì)物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準(zhǔn)確地測定它的表面溫度，這就是紅外輻射測溫所依據(jù)的客觀基礎(chǔ)。它采用高精度的紅外傳感器和微電子技術(shù)，能夠快速、準(zhǔn)確、方便地測出人體的溫度，解決了傳統(tǒng)水銀式溫 度計(jì)的容易破碎、水銀染環(huán)境與不易讀數(shù)等問題。另外，隨著便攜式紅外傳感器的體積越來越小，價(jià)格逐漸降低，在食品、采暖空調(diào)和汽車等領(lǐng)域也有了新的應(yīng)用。 今后將發(fā)展用凝視型焦面陣列 組成的熱成像系統(tǒng)．它的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能將會(huì)進(jìn)一步提高 。 軍事上： 50年代前期所用的紅外夜視設(shè)備，是主動(dòng)式紅外夜視儀，一般采用紅外變像管作為 接收器，工作波段在 1左右，在夜間可看見 100米處的人，數(shù)公里內(nèi)的坦克、車輛和 10公里遠(yuǎn)的艦船。在食品行業(yè)紅外溫度可以在不被污染的的情況下實(shí)現(xiàn)食品溫度記錄，因此備受歡迎。它是耳式體溫計(jì)，測量體溫時(shí)， 將其插入耳孔內(nèi)，熱電式紅外傳感器接收了耳孔內(nèi)耳膜周圍的紅外線 ，熱電傳感器的電 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 共 38 頁 流經(jīng)Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換等，便可測得體溫。目前，美國將紅外技術(shù)應(yīng)用于單兵裝備、裝甲車輛、航空和航天的偵察監(jiān)視、預(yù)警、跟蹤以及武器制導(dǎo)等各個(gè)領(lǐng)域。當(dāng)時(shí)，德國研制成硫化鉛和幾種紅外透射材料，利用這些元、部件制成一些軍用紅外系統(tǒng)，如高射炮用導(dǎo)向儀、海岸用船舶偵察儀、船舶探測和跟蹤系統(tǒng)，機(jī)載轟炸機(jī)探測儀和火控系統(tǒng)等等。 赫胥爾從熱的觀點(diǎn)來研究各種色光時(shí)，發(fā)現(xiàn)了紅外線。像紅外熱電視、紅外熱像儀等設(shè)備利用 熱成像技術(shù)將這種看不見的 “ 熱像 ” 轉(zhuǎn)變成可見光圖像，使測試效果直觀，靈敏度高，能檢測出設(shè)備細(xì)微的熱狀態(tài)變化，準(zhǔn)確反映設(shè)備內(nèi)部、外部的發(fā)熱情況，可靠性高，對(duì)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患非常有效。針對(duì)一般的工業(yè)使用的紅外測溫儀的精確度不夠高，我們根據(jù)這種紅外線測溫的原理，通過關(guān)鍵器件的選擇、瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及溫度補(bǔ)償?shù)淖詣?dòng)調(diào)節(jié)來提高紅外線測溫儀的精確度，從而設(shè)計(jì)了一種用紅外線測溫系統(tǒng)，用于對(duì)于人員密集且流量大的場 合進(jìn)行快速的人體溫度測量 。水銀體溫計(jì)雖然價(jià)格便宜，性能穩(wěn)定，但也有許多弊端：其一，水銀體溫計(jì)遇熱或放置不當(dāng)，容易破裂使水銀泄露，從而造成人體陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 共 38 頁 接觸中毒、污染環(huán)境；其二，水銀體溫計(jì)是根據(jù)水銀隨溫度升降的熱脹冷縮的性質(zhì)，通過讀取刻度值來判斷溫度的高低，有時(shí)由于光線較暗或其它因素的影響，使觀察者難以準(zhǔn)確判斷體溫值；其三，采用水銀體溫計(jì)測量體溫時(shí)，往往要等待較長的時(shí)間，使其能夠充分受熱。 在臨床醫(yī)學(xué)中，體溫是一個(gè)重要的人體生理參數(shù)。由于 紅 外 測溫儀測溫 范 圍寬，除 了用于人體 溫 度 檢測 外 ，還 可用于 電 器的 紅外 測 量、供暖的 紅 外 測 量、 運(yùn)輸 汽 車維 修 時(shí) 的 紅 外 測 溫 等各 個(gè)領(lǐng) 域。 在 2020 年全 國 防“非典 ” 斗爭中 ，中科院上海技 術(shù) 物理研究所在 863 計(jì) 劃高技 術(shù)成果的基 礎(chǔ) 上 對(duì)紅 外技 術(shù)應(yīng) 用于非接觸式 測溫進(jìn) 行了深入研究，在短 時(shí)間內(nèi)開發(fā) 成功了“非接觸式 紅 外 測溫儀 ”，打 開 了 國內(nèi) “非接觸式 測 量”的新篇章，但 這 種 裝 置受一定因素影 響，測 量 結(jié)果還 有待 進(jìn) 一步 進(jìn) 行校正。其缺 點(diǎn) 是 測 量 時(shí)間 比 較長 ，受 測 量位置的影響 較 大 ， 給 使用者 帶來諸 多不便。 數(shù) 據(jù)分析 ...............................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 程序流程圖 .............................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 目標(biāo)溫度 Tobj 的計(jì)算 ................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 DS1302 時(shí)鐘信號(hào)設(shè)置模式 ............錯(cuò)誤 !未定義書簽。 noncontact measurement。 本文對(duì)該系統(tǒng)提出了