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(cè)溫的要求，如車站和機(jī)場(chǎng)。

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(cè)溫的要求，如在車站、機(jī)場(chǎng)等人口密度高的地方進(jìn)行人體體溫測(cè)量。雖然目前國(guó)外的溫度測(cè)量技術(shù)相對(duì)成熟，但國(guó)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(cè)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(cè)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(guò)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(chǎng)合快速測(cè)量人體溫度的紅外溫度計(jì)電路。

1紅外測(cè)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(guò)測(cè)量發(fā)射的e來(lái)獲得。由這一原理制成的溫度測(cè)量?jī)x稱為紅外溫度計(jì)。這種測(cè)量不需要與被測(cè)物體接觸，因此屬于非接觸測(cè)量。紅外溫度計(jì)的溫度測(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)。不同溫度范圍和不同測(cè)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(cè)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(cè)物體的亮度；& epsilon2是紅外溫度計(jì)的發(fā)射率；T1是被測(cè)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(cè)器探測(cè)到了。發(fā)射率&ε；是用來(lái)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(méi)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(cè)量且不確定，因此在儀表測(cè)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(cè)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(zhǎng)為9 ~ 10 μm；紅外線可以通過(guò)測(cè)量人體自身輻射的紅外能量來(lái)精確測(cè)量人體的表面溫度。由于該波長(zhǎng)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(lái)測(cè)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(guò)測(cè)量人體自身輻射的紅外能量來(lái)精確測(cè)量人體的表面溫度。紅外測(cè)溫技術(shù)的較大優(yōu)點(diǎn)是測(cè)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(méi)有其他物理或化學(xué)因素作用于人體，所以對(duì)人體沒(méi)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(cè)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(cè)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(cè)量電路測(cè)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(wú)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(jiǎn)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(cè)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(méi)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(cè)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(lái)調(diào)整A3輸出的大小，以確保在高溫下不超過(guò)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(guò)PM611傳感器和ICL 7106A/D積分器的溫度上限。

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