人體紅外溫度計(jì)電路的設(shè)計(jì)和工作原理由于醫(yī)療發(fā)展的需要，在很多情況下，通用溫度計(jì)不能滿足快速準(zhǔn)確測溫的要求，如車站和機(jī)場。

人體紅外溫度計(jì)的電路設(shè)計(jì)及工作原理

由于醫(yī)療發(fā)展的需要，普通型溫度計(jì)在很多情況下不能滿足快速準(zhǔn)確測溫的要求，如在車站、機(jī)場等人口密度高的地方進(jìn)行人體體溫測量。雖然目前國外的溫度測量技術(shù)相對(duì)成熟，但國內(nèi)該領(lǐng)域的技術(shù)仍處于發(fā)展階段。因此，為了適應(yīng)醫(yī)學(xué)發(fā)展的需要，在特殊環(huán)境下有效地進(jìn)行溫度測量，從而有效地控制和預(yù)防非典等特殊疾病的傳播，迫切需要設(shè)計(jì)一種測溫速度快、精度高的溫度計(jì)。針對(duì)一般工業(yè)用紅外溫度計(jì)溫度不夠高的事實(shí)，根據(jù)這種紅外溫度計(jì)的原理，通過關(guān)鍵部件的選擇、瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和溫度補(bǔ)償?shù)淖詣?dòng)調(diào)節(jié)，提高了紅外溫度計(jì)的溫度，設(shè)計(jì)了一種在擁擠和大流量場合快速測量人體溫度的紅外溫度計(jì)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(yùn)動(dòng)，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(guān)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(shù)，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(huán)境溫度，單位為k。溫度可以通過測量發(fā)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計(jì)。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(jì)的溫度測量范圍很寬，從-50℃到3000℃以上。在不同的溫度范圍內(nèi)，物體發(fā)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(nèi)，能量主要集中在中紅外和遠(yuǎn)紅外波長。不同溫度范圍和不同測量對(duì)象的儀器的具體設(shè)計(jì)也不同。根據(jù)公式(1)的原理，儀器測得的紅外輻射如下:公式中: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)；& epsilon1是被測物體的亮度；& epsilon2是紅外溫度計(jì)的發(fā)射率；T1是被測物體的溫度(k)；T2是紅外線溫度計(jì)的溫度(k)；他被內(nèi)置的溫度探測器探測到了。發(fā)射率&ε；是用來表示物體發(fā)射電磁波能力的系數(shù)，范圍從0到1.0。Zui的理想輻射物體是發(fā)射率為1.0的物體，物理上稱為黑體。這是一個(gè)理論概念。事實(shí)上，沒有物體的發(fā)射率是1.0。但是它可以做得非常接近ε；= 1.0溫度計(jì)校準(zhǔn)的實(shí)際黑體。所有真實(shí)的物體，包括人體每個(gè)部分的表面，它的ε；這些值都是低于1.0的一些值。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(jù)等式(2)計(jì)算的T1將會(huì)有誤差。在實(shí)際工作中，儀器位于ε；值為=1.0的黑體在出廠前已經(jīng)校準(zhǔn)，只有測量值ε；=1時(shí)，其指示代表物體的實(shí)際溫度。如果物體ε；如果不等于1，儀表讀數(shù)不代表物體的實(shí)際溫度，需要進(jìn)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(nèi)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(guān)。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(shù)的較大優(yōu)點(diǎn)是測試速度快，可在1秒內(nèi)完成。因?yàn)樗唤邮杖梭w發(fā)出的紅外輻射，而沒有其他物理或化學(xué)因素作用于人體，所以對(duì)人體沒有傷害。

2結(jié)構(gòu)框圖和電路設(shè)計(jì)2.1結(jié)構(gòu)框圖顯示了設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖。2.2溫度傳感器(Temperature Sensor)這種溫度測量裝置使用紅外傳感器，可以接收物體發(fā)出的紅外線，并將它們轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。我選擇了PM611單元熱釋電傳感器。雖然這種傳感器是單個(gè)敏感元件，但是它可以有效地補(bǔ)償環(huán)境溫度的波動(dòng)，并且振動(dòng)等于干擾影響，因?yàn)樗捎昧艘粋€(gè)接收元件和兩個(gè)并聯(lián)的補(bǔ)償元件串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。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(xiàng)指標(biāo)都比較好，所以他被選為溫度計(jì)的探頭。將傳感器的d、s、e分別與電路圖中標(biāo)記的d、s、e連接。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(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。他具有以下優(yōu)點(diǎn):轉(zhuǎn)換精度高，積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器成本低；其精度與積分電阻和積分電容的精度無關(guān)，因此可以降低對(duì)元器件質(zhì)量的要求。抗干擾能力強(qiáng)；他的外圍電路很簡單。然而，ICL7106也有一些缺點(diǎn):參考功率的變化直接影響轉(zhuǎn)換精度。當(dāng)芯片內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓源通常受溫度影響較大時(shí)，當(dāng)精度要求較高時(shí)，應(yīng)使用外部基準(zhǔn)電壓源。工作速度相對(duì)較低，一般為1 ~ 20倍/秒，因此，為了提高ICL7106的精度，設(shè)計(jì)中采用了外部參考電壓源。此外，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(diǎn)對(duì)我們的設(shè)計(jì)沒有影響，但其優(yōu)點(diǎn)非常適合設(shè)計(jì)需要，所以ICL7106被a/d轉(zhuǎn)換。2.5液晶顯示電路的顯示部分由多位液晶顯示驅(qū)動(dòng)器ICL7106、標(biāo)準(zhǔn)段液晶顯示器EDS801等部件組成。

3調(diào)試實(shí)驗(yàn)中，A1的輸出調(diào)整到10kω；變阻器，改變A3輸出信號(hào)的大小。A3輸出小于2.0 V時(shí)，可以適應(yīng)測量范圍為2.0V的ICL7106的工作特性，因此A3使用兩個(gè)電位計(jì)來調(diào)整A3輸出的大小，以確保在高溫下不超過2.0V。調(diào)試時(shí)，在探頭前放置一個(gè)已知溫度(20 ~ 70℃)的物體，調(diào)整ICL7106中的R12使液晶顯示器顯示正確的溫度，改變另一個(gè)已知溫度，繼續(xù)調(diào)整該電位器使顯示值與已知溫度值完全相等，并調(diào)整幾次。紅外溫度計(jì)不得超過PM611傳感器和ICL 7106A/D積分器的溫度上限。

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