【正文】 表 21 不同環(huán)境溫度下的標(biāo)定系數(shù) 人體紅外線測(cè)溫儀的特點(diǎn) 人體 紅外測(cè)溫儀是通過接收 人體發(fā)射的紅外線的能量的大小 來測(cè)量其 體溫的儀器 。而當(dāng)物體表面溫度較高時(shí)，則修正系數(shù)基本由物體表面溫度決定，這樣系數(shù)就不必再依環(huán)境溫度進(jìn)行校正。 分析表 21 可知，當(dāng)物體表面溫度較低時(shí) （ 78℃ 以下 ） ，環(huán)境溫度對(duì)修正系數(shù)的影響較大。實(shí)際應(yīng)用中每隔 5~10℃ 就必須標(biāo)定一個(gè) 系數(shù)，當(dāng)采樣電壓峰值落在此區(qū)間時(shí)就選擇該系數(shù)。 （ 2） 多項(xiàng)式 ， 即 1/440 aVTTS?? （ ） 令 201 aaS a a T aT? ? ? ? （ ） S 取三項(xiàng)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，要使測(cè)溫儀滿足一定的精度， 測(cè)溫時(shí)的 環(huán)境溫度 和 物體表面溫度要在一定的范圍內(nèi)，如環(huán)境溫度 aT =30℃ ，物體表面溫度 在 180℃ 以上時(shí)，讀數(shù)誤差較大。 由 節(jié)輻射公式可得出熱釋電傳感器的響應(yīng)公式為： 440()aV S T T?? () 式中： S 為與熱釋電響應(yīng)特性及物體表面發(fā)射率有關(guān)的常數(shù)， 0T 為物體表面溫度，aT 為環(huán)境溫度。高報(bào)警：在高報(bào)警設(shè)置打開的情況下，當(dāng)溫度高于高報(bào)警值，相應(yīng)的 LED 燈閃爍，蜂鳴器響，并有 AH常開繼電器接通。 溫度輸出功能： 首先 模擬信號(hào)輸出 ： 0～ 5V， 1～ 5V， 0～ 10V， 0/4～ 20 毫安，可以加入閉環(huán)控制中。本設(shè)計(jì)中正是利用了 PM611 熱釋電紅外線傳感器可以補(bǔ)償溫度起伏的作用，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)溫。物質(zhì)發(fā)射率可從《輻射測(cè)溫中有關(guān)物體發(fā)射率的數(shù)據(jù)》中查得。 選擇被測(cè)物質(zhì)發(fā)射率： 人體 紅外測(cè)溫儀一般都是按黑體（發(fā)射率 ? =）分度的，而實(shí)際上，物質(zhì)的發(fā)射率都小于 。 測(cè)溫目標(biāo)大小與測(cè)溫距離的關(guān)系：在不同距離處，可測(cè)的目標(biāo)的有效直徑 D 是不同的，因而在測(cè)量小目標(biāo)時(shí)要注意目標(biāo)距離。 紅外輻射測(cè)溫儀的標(biāo)定：紅外測(cè)溫儀必須經(jīng)過標(biāo)定才能使它 正確地顯示出被測(cè)目標(biāo)的溫度。 信號(hào)處理功能：鑒于離散過程（如零件生產(chǎn)）和連續(xù)過程不同，所以要求紅外測(cè)溫儀具有多信號(hào)處理功能（如峰值保持、谷值保持、平均值） 。 確定波長(zhǎng)范圍 ：目標(biāo)材料的發(fā)射率和表面特性決定測(cè)溫儀的光譜相應(yīng)波長(zhǎng)對(duì) 于高反射率合金材料，有低的或變化的發(fā)射率。如果測(cè)溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠(yuǎn)離目標(biāo)之處，而又要測(cè)量小的目標(biāo)，就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的測(cè)溫儀。對(duì)于雙色測(cè)溫儀，其溫度是由兩個(gè)獨(dú)立的波長(zhǎng)帶內(nèi)輻射能量的比值來確定的。對(duì)于單色測(cè)溫儀，在進(jìn)行測(cè)溫時(shí)，被測(cè)目標(biāo)面積應(yīng)充滿測(cè)溫儀視場(chǎng)。每種型號(hào)的測(cè)溫儀都有自己特定的測(cè)溫范圍 。 人體紅外測(cè)溫儀的性能指標(biāo)及作用 總 體上 來說，測(cè)溫范圍、顯示 分辨率 、精度、工作環(huán)境溫度范圍、重復(fù)性、相對(duì)濕度、響應(yīng)時(shí)間、電源、響應(yīng)光譜、尺寸、最大值顯示、重量、發(fā)射率等都是紅外線測(cè)溫儀的性能指標(biāo)。當(dāng)用紅外輻射測(cè)溫儀測(cè)量目標(biāo)的溫度時(shí) 首先要測(cè)量出目標(biāo)在其波段范圍內(nèi)的紅外輻射量，然后由測(cè)溫儀計(jì)算出被測(cè)目標(biāo)的溫度。紅外能量聚焦在光電探測(cè)器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)。 其中 紅外測(cè)溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理、顯示輸出等部分組成。根據(jù)式（ 26）的原理，儀器所測(cè)得的紅外輻射為： E = Aσε1ε2（ TO 4 –TA 4） （ 27） 式中： A 為光學(xué)常數(shù)，與儀器的具體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有關(guān)； ε1為被測(cè)對(duì)象的輻射率； ε2為紅外溫度計(jì)的 輻射率； TO為被測(cè)對(duì)象的溫度（ K）； TA 為紅外溫度計(jì)的溫度（ K）；它由一個(gè)內(nèi)置的溫度檢測(cè)元件測(cè)出。C ）范圍，能量主要集中在中紅外和遠(yuǎn)紅外波長(zhǎng)。這種測(cè)量不需要與被測(cè)對(duì)象接觸，因此屬于非接觸式測(cè)溫。 K4)； ε為物體的輻射率； TO為物體的溫度，單位 K； TA 為物體周圍的環(huán)境溫度，單位 K；只要測(cè)量出所發(fā)射的 E 的值，就可計(jì)算出對(duì)應(yīng)的溫度?？梢杂靡韵鹿奖磉_(dá)： ε = α （ 25） 由此可 以看出，任何處于 熱平衡下物體的吸收率等于發(fā)射率，即物體的輻射本領(lǐng)越大其吸收本領(lǐng)也越大。 數(shù)學(xué)表示為： ε = M / Mo （ 24） 式中： M 為實(shí)際物體的輻射出度， Mo 為相同條件下黑體的輻射出度。影響發(fā)射率的主要因 素有 ：材料種類、表面粗糙度、理化結(jié)構(gòu)和材料厚度 等。 該系數(shù)表示實(shí)際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度，其值 在大于 0 和小于 1 的數(shù)值 區(qū)間中 。這里，我們引入一個(gè)隨材料性質(zhì)及表面狀態(tài)變化的輻射系數(shù)，即可把黑體的基本定律應(yīng)用于實(shí)際物體的紅外溫度測(cè)量。因此，實(shí)際做紅外檢測(cè)時(shí)，應(yīng)盡可能選擇在被測(cè)表面法線方向最大值的 cosθ 倍。 Stefan— Boltzmann 定律是所有紅外測(cè)溫的基礎(chǔ)。而且，只要當(dāng)溫度有較小變化時(shí)，都會(huì)使物體發(fā)射的輻射功率發(fā)生很大的變化。1879 年斯忒藩從實(shí)驗(yàn)上總結(jié)得到該公式， 1884 年波爾茲曼從理論上證明了它。其數(shù)學(xué)表示如下： W =σεT4 （ 22） 其中： σ= 108w/m2 普朗克輻射定律是所有定量計(jì)算紅外輻射的基礎(chǔ)。但是，自然界中存在的實(shí)際物體，幾乎都不是黑體，為了弄清和獲得紅外輻射分布規(guī)律，在理論研究中必須選擇合適的模型，這就是普朗克提出的體腔輻射的量子化振子模型，從而導(dǎo)出了普朗克黑體輻射的定律，即以波長(zhǎng)表示的黑體光譜輻 射度，這是一切紅外輻射理論的出發(fā)點(diǎn)，故稱 “ 黑體輻射定律 ” 。m），人體皮膚輻射的峰值波長(zhǎng)同樣約為 。m 紅外波段范圍內(nèi)，根據(jù) Wien定律 λm經(jīng)科學(xué)檢測(cè)，不管人體的膚色如何，干燥皮膚的紅外輻射率均為 ，近似為黑體。m 波段內(nèi)，峰值波長(zhǎng)約為 。一般活體皮膚光譜陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 共 38 頁(yè) 范圍約為 3 ~ 50181。 圖 電磁波波譜圖 J 近年來，紅外輻射技術(shù)已成為一門發(fā)展迅速的新興學(xué)科。m）和遠(yuǎn) 紅外區(qū)（ 10181。m 的電 磁波稱為紅外波段。根據(jù)普朗克輻射定律，凡是絕對(duì)溫度大于零度的物體都會(huì)向外輻射電磁波，物體的輻射強(qiáng)度與溫度及表面輻射能力有關(guān)，輻射的電磁波譜分布與物體溫度密切相關(guān)。因此，通過對(duì)物體自身輻射的紅外能量的測(cè)量，便能準(zhǔn)確地測(cè)定它的表面溫度，這就是紅外輻射測(cè)溫所依據(jù)的客觀基礎(chǔ)。C ）的物體，由于分子的熱運(yùn)動(dòng)，都在不停地向周圍空間輻射包括紅外波段在內(nèi)的電磁波，其輻射能量密度與物體本身的溫度關(guān)系符合輻射定律。 還要用到 protues 軟件來模擬電路。 除此之外還要用單片機(jī)處理采集的信息及處 理數(shù)據(jù)。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長(zhǎng)的分布與它的表面溫度有這十分密切的關(guān)系，其陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 38 頁(yè) 輻射能量密度與物體本身的溫度關(guān)系符合輻射定律。這可以說是醫(yī)學(xué)測(cè)量的一個(gè)重大進(jìn)步。其中紅外線人體測(cè)溫儀是紅外測(cè)溫技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用，它是利用人體發(fā)出的紅外線來測(cè)量出人體的溫度。比如用在食品烘烤機(jī)、理發(fā)吹風(fēng)機(jī)上，紅外傳感器檢測(cè)溫度是否過熱，以便系統(tǒng)決定是否進(jìn)行下一步操作，如停止加熱，或是將食品從烤箱中自動(dòng)取出，或是使吹風(fēng)機(jī)冷卻等。當(dāng)前，各傳感器用戶紛紛升級(jí)其控制系統(tǒng)，智能紅外傳感器的需求量將會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)短期內(nèi)市場(chǎng)還不會(huì)達(dá)到 飽和。 發(fā)展趨勢(shì) 和研究方向及研究方法 隨著紅外測(cè)溫技術(shù)的普遍應(yīng)用，一種新型的紅外技術(shù) — 智能數(shù)字紅外傳感技術(shù)正在悄然興起。當(dāng)前，紅外夜視設(shè)各已廣泛應(yīng)用于陸、海、空三軍，如用作坦克、車 輛、飛機(jī)、艦船等 的夜間駕駛用的觀察設(shè)備，輕武器的夜瞄儀，戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈和火炮的火控 系統(tǒng)．戰(zhàn)場(chǎng)前沿的監(jiān)視和觀察設(shè)備．單兵偵察設(shè)備等?，F(xiàn)代紅外夜視設(shè)備主要有紅外熱像儀， 紅外電視和改進(jìn)的主動(dòng)紅外夜視 儀等。但隨著現(xiàn)代科技技術(shù)的進(jìn)步，和我國(guó)綜合國(guó)力的增強(qiáng)，這部分技術(shù)也在逐步趕超西方國(guó)家！目前比較先進(jìn)的有：計(jì)算機(jī)輔助紅外熱圖像診斷技術(shù)，紅外激光內(nèi)窺鏡治療技術(shù)等。 醫(yī)學(xué)上：從傳統(tǒng)的水銀測(cè)溫計(jì)到紅外溫度測(cè)溫儀，再到紅外成像儀等。在產(chǎn)品加工行業(yè)，特別是需要對(duì)溫度進(jìn)行遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)的場(chǎng)合，都是溫度傳感器大顯身手的地方。 其中紅外測(cè)溫技術(shù)也形成了完整的理論并成功地應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)和工業(yè)等領(lǐng)域。這種體溫計(jì)體積為 158ram55mm18mm，包括電池在內(nèi)的總 重量?jī)H 75克，其優(yōu)點(diǎn)是直觀、快速（每秒可測(cè)定 85次）。半個(gè)世紀(jì)以來隨著光學(xué)技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，紅外檢測(cè)技術(shù)也日趨完善。特別是美國(guó)，大 力研究紅外技術(shù)在軍事方面的應(yīng)用。其中有些達(dá)到實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)階段，有些已小批量生產(chǎn)，但都未來得及實(shí)際使用。從那時(shí)開始，紅外輻射和紅外元件、部件的科學(xué)研究逐步發(fā)展，但發(fā)展比較緩慢，直到 1940年前后才真正出現(xiàn)現(xiàn)代的紅外技術(shù)。紅外線是一種電磁波，具有與無線電波及可見光一樣的本質(zhì)，紅外線的發(fā)現(xiàn)是人類對(duì)自然認(rèn)識(shí)的一次飛躍，對(duì)研究、利用 和發(fā)展紅外技術(shù)領(lǐng)域開辟了一條全新的廣闊道路。 W目前，我國(guó)也在研發(fā)一種體積小，成本較低，又不受外界環(huán)境溫度干擾的人體紅外測(cè)溫儀，對(duì)醫(yī)學(xué)的發(fā)展有很重大的意義。目前應(yīng)用紅外診斷技術(shù)的測(cè)試設(shè)備比較多，如紅外測(cè)溫儀、紅外熱電視、紅外熱像儀等等。 紅外檢測(cè)技術(shù)是 “ 九五 ” 國(guó)家科技成果重點(diǎn)推廣項(xiàng)目，紅外檢測(cè)是一種在線監(jiān)測(cè) (不停電 )式高科技檢測(cè)技術(shù)，它集光電成像技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像處理技術(shù)于一身，通過接收物體發(fā)出的紅外線 (紅外輻射 )，將其熱像顯示在熒光屏上，從而準(zhǔn)確判斷物體表面的溫度分布情況，具有準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、快速等優(yōu)點(diǎn)。因此，為了適應(yīng)醫(yī)學(xué)發(fā)展的需要，有效地進(jìn)行特殊環(huán)境下的溫度測(cè)量，從而有力地控制和預(yù)防諸如甲流、非典之類型的特殊疾病的傳播，急需設(shè)計(jì)一種測(cè)溫速度快，準(zhǔn)確率高的測(cè)溫儀。由于醫(yī)學(xué)發(fā)展的需要，在很多情況下，傳統(tǒng)的溫度計(jì)己經(jīng)滿足不了快速而又準(zhǔn)確的測(cè)溫要 求，例如車站和機(jī)場(chǎng)等人口密度較大的地方進(jìn)行人體溫度測(cè)量。傳統(tǒng)的體溫計(jì)主要是水銀式體溫計(jì)。它是人體生命活動(dòng)的基本特征，也是觀測(cè)人體機(jī)能是否正常的重要指標(biāo)之一。 選題目的 和研究意義 改進(jìn)傳統(tǒng)的測(cè)溫方式，讓測(cè)溫變的更加簡(jiǎn)便快速準(zhǔn)確。因此，它具有 廣泛的 開發(fā) 前景。比如，美 國(guó) 早在 2020 年就 頒 布了有 關(guān)紅 外 測(cè)溫儀 的 計(jì) 量 標(biāo) 準(zhǔn)，美 國(guó) 雷泰公司生 產(chǎn) 的 ST 系列 紅 外 測(cè)溫儀 已 達(dá) 到了世界領(lǐng)先 水平。在 國(guó) 外，非接觸式 紅 外 測(cè)溫儀 已 經(jīng) 非常先進(jìn) 了，自 1999 年就有很多 國(guó) 家致力于 這方 面的 開發(fā)研 究?，F(xiàn)在市場(chǎng)上普遍 應(yīng) 用德 國(guó) TS1183表面 溫 度 測(cè)量傳 感器，用其 進(jìn) 行非接觸式 測(cè) 量的體 溫 儀具有精度高、成本低、安全的特 點(diǎn) ，市 場(chǎng)應(yīng) 用前景 廣泛 。 2020 年“非典”疫情的爆 發(fā)，對(duì) 人體體 溫 測(cè) 量技術(shù)提出了更高的要求，急需一種更加安全、方便、 衛(wèi) 生 的 非接觸 測(cè) 量工具進(jìn)行測(cè)量人體溫度。傳統(tǒng)的水 銀 式體 溫計(jì) 和 電 子式體 溫計(jì) 是通 過 口腔、腋 窩、 直腸 等直接接觸體表 來測(cè) 量人體的平均 溫 度。 7. 結(jié) 論 .................................................. 40 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 共 38 頁(yè) 1． 緒 論 引言 在臨 床 醫(yī)學(xué) 中，體 溫 是一 個(gè) 及其重要的生理 參數(shù) 。 軟件測(cè)試 ..........................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 6. 測(cè)試方法和數(shù)據(jù)分析 ..................................... 39 測(cè)試方法 ...............................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 時(shí)鐘子程序 ........................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 濾波程序的設(shè)計(jì) ....................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 5. 軟件設(shè)計(jì) ............................................... 32 設(shè)計(jì)思路 ............................................. 35 測(cè)量原理 ............................................. 37 環(huán)境溫度 Tamb 的計(jì)算 ................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 DS1302 與單片機(jī)之間的接口 .........錯(cuò)誤 !未定義書簽。 DS1302 芯片介紹 ....................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 A/D converter。 [關(guān)鍵詞 ] 紅外線溫度傳感器；非接觸測(cè)量； A/D轉(zhuǎn)換器； STC89C52單片機(jī) 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 頁(yè) 共 38 頁(yè) 3 A Design Of IRstyle Temperature measuring system Shi tao （ Gra