红外人体温度测量系统毕业论文.doc

《红外人体温度测量系统毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《红外人体温度测量系统毕业论文.doc（67页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、毕业论文设计任务书院(系) 机械工程学院 专业班级 测控092班 学生姓名 石涛 一、毕业论文设计题目 红外人体温度测量系统的设计 二、毕业论文设计工作自 2012 年 11 月 19 日 起至 2013 年 6 月 20 日止三、毕业论文设计进行地点: 校内 四、毕业论文设计的内容要求：1、设计课题简介： 人体温度是表征人正常生理活动的重要指标之一，也是临床上诊断疾病需要检测的生理指标之一。普通的体温计虽然可以准确测量人体温度，但测量时间较长，红外温度测量可以实现非接触、短时间准确测量人体温度，尤其适合在人流密度高、流行病高发区使用。本次设计要求在熟悉目前红外人体温度测量原理基础之上，完成红

2、外人体温度测量系统方案设计，要求方案能够实现连续测量、数据保存、清零、数据检索、测量前校准、超限报警、系统复位等功能，方案整体简便可行；针对制订出的设计方案，完成硬件电路部分设计（包括数据采集部分、信号调理、数字显示部分设计、元器件选型等），并完成相应的图纸和设计说明书（论文），完成专业外文资料翻译任务。 2、设计内容及要求： 1).搜集有关资料，撰写毕业设计开题报告。 2).根据现有条件，在充分了解目前红外温度测量原理的基础上提出合理的系统总体设计方案。 3).拟定红外人体温度测量系统方案，完成相应的设计计算，绘制方案原理图，硬件接线图，软件设计，硬件搭接、系统联调及标定，要求能够正确实现测

3、量功能。 4）设计说明书：1份。3、设计说明书格式要求： 设计说明书应包括：序言、目录、摘要（中英文）、关键词（中英文）、中图分类号、正文（含设计方案论证、设计及其它说明等）、结束语和参考文献等内容，并按照封页、设计任务书、序言、目录、摘要、关键词、正文、结束语、参考文献和封底的顺序装订。指 导 教 师 张士勇 系(教 研 室) 系(教研室)主任签名 批准日期 接受论文 (设计)任务开始执行日期 学生签名 石涛 红外人体温度测量系统的设计石涛（陕西理工学院机械工程学院测控092班， 陕西 汉中 723003）指导教师：张士勇摘要 传统的体温测量仪器大多是采用物理原理，大多数是根据水银等随温度升

4、降的热胀冷缩的性质原理设计的，通过读取刻度值来判断温度值，这种方法操作起来不太方便，使用范围比较局限，而且测量所需要的时间较长【1】。为了解决快速测量和高精度的问题，本设计提供了一种新的温度测量方案，本系统是由TS118-3红外线温度传感器、16位双信道串行A/D高精度放大器AD7705、STC89C52单片机、LCD1602液晶显示器、DS1302时钟电路和报警电路等构成，从而实现了非接触式红外快速测温的目的，它能够在较短的时间内准确测量出人体的温度，当测得的温度超出设定范围时即自动启用报警电路进行超标报警，并且还能显示当前测温的时间。运用比较方便，功能较多。本文对该系统提出了具体的设计方案

5、，讨论了红外线非接触式体温测量的基本原理，进行了方案的可行性论证。同时设计出了电路图和程序流程图并编写有程序控制。由于利用了单片机及数字控制系统的优点，使得系统的各个方面的性能得到了显著的提高。 关键词 红外线温度传感器；非接触测量；A/D转换器；STC89C52单片机 A Design Of IR-style Temperature measuring systemShi tao（Grade09,class2,Mechanical Engineering，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723003， Shaanxi ）Tutor：zhan

6、g shi yongAbstract:Most of the conventional temperature measuring instruments is the use of physical principles, most of the mercury with the temperature according to thermal expansion and contraction movements of the nature of the design principles, by reading the scale value to determine the tempe

7、rature, this method is not very convenient to operate, use of more limited, and the longer time required to measure【1】. In order to solve the problem of rapid measurement and high precision, the design of a new temperature measurement program, the system is composed of infrared temperature sensors T

8、S118-3, 16-bit dual-channel serial A / D precision amplifier AD7705, STC89C52 microcontroller、 LCD1602 LCD monitor, DS1302 clock circuit and alarm circuits, etc., in order to achieve a rapid non-contact infrared temperature measurement purposes, it can be accurate in a short period of time to measur

9、e the body temperature, when the measured temperature exceeds the setting range enabled automatically when the alarm circuit excessive alarm, and also displays the current temperature of the time. The use of more convenient, more functions. This article made specific to the system design discussed n

10、on-contact infrared temperature measurement principle, carried out the feasibility demonstration. Also designed the circuit and program flow chart and to prepare a program control. The use of the MCU and the advantages of digital control system makes all aspects of system performance is significantl

11、y improved.Key words: infrared temperature sensor; non-contact measurement; A/D converter; STC89C52 MCU 目录1 绪 论11.1 引言11.2 选题目的和研究意义11.3 发展历史和应用领域及发展现状21.4 发展趋势和研究方向及研究方法32. 红外测温原理42.1 红外测温的基础理论42.2 人体红外测温仪的性能指标及作用82.3 影响温度测量的主要因素及修正方法82.4 人体红外线测温仪的特点103. 总体设计113.1 设计方案与论证113.1.1 传感器的选择113.1.2 放大器的选

12、择113.1.3 显示部分的选择113.1.4 控制部分的选择113.2 测量原理124 硬件电路的设计124.1 设计思路124.2 传感器134.2.1 红外传感器结构134.2.2 红外传感器的输出特性144.2.3 环境温度补偿154.3 测量电路154.3.1 AD7705简介和应用154.3.2信号处理电路194.4 时钟电路194.4.1 DS1302芯片介绍194.4.2 DS1302时钟信号设置模式204.4.3 DS1302与单片机之间的接口214.5 控制电路214.5.1 STC89C52主要性能介绍224.5.2 最小系统电路234.5.3 外界时钟源电路244.5.

13、4 复位电路244.6 LCD1602液晶介绍254.6.1 端口的定义254.6.2 操作时序图264.6.3指令说明274.7 报警电路295. 软件设计295.1 设计思路295.2 测量原理305.2.1 环境温度Tamb的计算305.2.2 目标温度Tobj的计算305.2.3 滤波程序的设计315.2.4 数据格式转换325.2.5 时钟子程序335.3 程序流程图356. 测试方法和数据分析366.1 测试方法366.2.1 硬件测试366.1.2 软件测试366.2 数据分析377. 结 论371 绪 论1.1 引言 在临床医学中，体温是一个及其重要的生理参数。病人的体温为医生

14、提供了极为重要的生理状态的各种信息。传统的水银式体温计和电子式体温计是通过口腔、腋窝、直肠等直接接触体表来测量人体的平均温度。其缺点是测量时间比较长，受测量位置的影响较大，给使用者带来诸多不便。2003年“非典”疫情的爆发，对人体体温测量技术提出了更高的要求，急需一种更加安全、方便、卫生的非接触测量工具进行测量人体温度。红外辐射式体温仪应用红外线辐射测量原理实现了人体体温的非接触测量，非接触式人体体温测量是一种理想的解决方法，该测量装置不会对人体构成任何威胁。现在市场上普遍应用德国TS118-3表面温度测量传感器，用其进行非接触式测量的体温仪具有精度高、成本低、安全的特点，市场应用前景广泛。在

15、2003年全国防“非典”斗争中，中科院上海技术物理研究所在863计划高技术成果的基础上对红外技术应用于非接触式测温进行了深入研究，在短时间内开发成功了“非接触式红外测温仪”，打开了国内“非接触式测量”的新篇章，但这种装置受一定因素影响，测量结果还有待进一步进行校正。在国外，非接触式红外测温仪已经非常先进了，自1999年就有很多国家致力于这方面的开发研究。到现在为止，很多国家的产品已经达到国际先进水平，并已广泛应用于各个领域。比如，美国早在2001年就颁布了有关红外测温仪的计量标准，美国雷泰公司生产的ST系列红外测温仪已达到了世界领先水平。由于红外测温仪测温范围宽，除了用于人体温度检测外，还可用

16、于电器的红外测量、供暖的红外测量、运输汽车维修时的红外测温等各个领域。因此，它具有广泛的开发前景。本文设计的红外快速测量人体温度的装置，是由TS118-3红外温度传感器、双信道A/D转换器AD7705、STC89C52单片机、LCD1602液晶显示屏、报警和时钟电路等电路组成，从原理的设计到方案的论证，最后到实际制作和调试，都达到了预期的效果。1.2 选题目的和研究意义 改进传统的测温方式，让测温变的更加简便快速准确。 在临床医学中，体温是一个重要的人体生理参数。它是人体生命活动的基本特征，也是观测人体机能是否正常的重要指标之一。所以体温计无论是在日常保健和还是临床诊断上，都是必不可少的医用计

17、量器具。传统的体温计主要是水银式体温计。水银体温计虽然价格便宜，性能稳定，但也有许多弊端：其一，水银体温计遇热或放置不当，容易破裂使水银泄露，从而造成人体接触中毒、污染环境；其二，水银体温计是根据水银随温度升降的热胀冷缩的性质，通过读取刻度值来判断温度的高低，有时由于光线较暗或其它因素的影响，使观察者难以准确判断体温值；其三，采用水银体温计测量体温时，往往要等待较长的时间，使其能够充分受热。由于医学发展的需要，在很多情况下，传统的温度计己经满足不了快速而又准确的测温要求，例如车站和机场等人口密度较大的地方进行人体温度测量。虽然现在国外这种测温的技术都比较成熟，但是国内这方面的技术还处于发展阶段

18、。因此，为了适应医学发展的需要，有效地进行特殊环境下的温度测量，从而有力地控制和预防诸如甲流、非典之类型的特殊疾病的传播，急需设计一种测温速度快，准确率高的测温仪。针对一般的工业使用的红外测温仪的精确度不够高，我们根据这种红外线测温的原理，通过关键器件的选择、瞄准系统的设计以及温度补偿的自动调节来提高红外线测温仪的精确度，从而设计了一种用红外线测温系统，用于对于人员密集且流量大的场合进行快速的人体温度测量。红外检测技术是“九五”国家科技成果重点推广项目，红外检测是一种在线监测(不停电)式高科技检测技术，它集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身，通过接收物体发出的红外线(红外辐射)，将其

19、热像显示在荧光屏上，从而准确判断物体表面的温度分布情况，具有准确、实时、快速等优点。红外诊断技术是通过吸收这种红外辐射能量，测出设备表面的温度及温度场的分布，从而判断设备发热情况。目前应用红外诊断技术的测试设备比较多，如红外测温仪、红外热电视、红外热像仪等等。像红外热电视、红外热像仪等设备利用热成像技术将这种看不见的“热像”转变成可见光图像，使测试效果直观，灵敏度高，能检测出设备细微的热状态变化，准确反映设备内部、外部的发热情况，可靠性高，对发现设备隐患非常有效。目前，我国也在研发一种体积小，成本较低，又不受外界环境温度干扰的人体红外测温仪，对医学的发展有很重大的意义。1.3 发展历史和应用领

20、域及发展现状1800年，英国物理学家F W赫胥尔从热的观点来研究各种色光时，发现了红外线。红外线是一种电磁波，具有与无线电波及可见光一样的本质，红外线的发现是人类对自然认识的一次飞跃，对研究、利用和发展红外技术领域开辟了一条全新的广阔道路。 自从赫歇尔发现红外辐射至今，红外技术的发展经历了将近两个世纪。从那时开始，红外辐射和红外元件、部件的科学研究逐步发展，但发展比较缓慢，直到1940年前后才真正出现现代的红外技术。当时，德国研制成硫化铅和几种红外透射材料，利用这些元、部件制成一些军用红外系统，如高射炮用导向仪、海岸用船舶侦察仪、船舶探测和跟踪系统，机载轰炸机探测仪和火控系统等等。其中有些达到

21、实验室试验阶段，有些已小批量生产，但都未来得及实际使用。此后，美国、英国和前苏联等国竞相发展。特别是美国，大力研究红外技术在军事方面的应用。目前，美国将红外技术应用于单兵装备、装甲车辆、航空和航天的侦察监视、预警、跟踪以及武器制导等各个领域。半个世纪以来随着光学技术和半导体技术的发展，红外检测技术也日趋完善。目前世界上体积最小、重量最轻的数显体温计由日本松下电器产业公司开发，日本持田制药公司公布于众。这种体温计体积为158ram-55mm-18mm，包括电池在内的总重量仅75克，其优点是直观、快速（每秒可测定85次）。它是耳式体温计，测量体温时，将其插入耳孔内，热电式红外传感器接收了耳孔内耳膜

22、周围的红外线，热电传感器的电流经转换等，便可测得体温。其中红外测温技术也形成了完整的理论并成功地应用于医学、农业和工业等领域。 在实现远距离温度监测与控制方面，红外温度传感器以其优异的性能，满足了多方面的要求。在产品加工行业，特别是需要对温度进行远距离监测的场合，都是温度传感器大显身手的地方。在食品行业红外温度可以在不被污染的的情况下实现食品温度记录，因此备受欢迎。医学上：从传统的水银测温计到红外温度测温仪，再到红外成像仪等。我国的医用红外成像技术起步比较晚，1976年以前还是一片空白，知道上世纪80年代，我国才初步有了真正意义上的医用红外设备，但由于当时的科技条件和生产制造工艺水平，其温度分

23、辨率，空间分辨率，和医学分析软件都远远落后西方国家。但随着现代科技技术的进步，和我国综合国力的增强，这部分技术也在逐步赶超西方国家！目前比较先进的有：计算机辅助红外热图像诊断技术，红外激光内窥镜治疗技术等。军事上：50年代前期所用的红外夜视设备，是主动式红外夜视仪，一般采用红外变像管作为接收器，工作波段在1左右，在夜间可看见100米处的人，数公里内的坦克、车辆和10公里远的舰船。现代红外夜视设备主要有红外热像仪，红外电视和改进的主动红外夜视仪等。60年代后期，美国研制了一种光机扫描式红外成像系统，为飞机夜航和在恶劣气候条件下的飞行提供观察手段其工作波段是812一般采用子探测器接收，液氮致冷，它

24、的技术性能比主动式红外夜视仪提高了一个数量级，夜间可观察到10的坦克和车辆、视距内的舰船，这种红外热像仪几经改进，80年代初，许多国家已形成了标准化、组件化系统，为部队提供了一种简便、经济、互换性好的夜视设备。当前，红外夜视设各已广泛应用于陆、海、空三军，如用作坦克、车辆、飞机、舰船等的夜间驾驶用的观察设备，轻武器的夜瞄仪，战术导弹和火炮的火控系统战场前沿的监视和观察设备单兵侦察设备等。今后将发展用凝视型焦面阵列组成的热成像系统它的战术技术性能将会进一步提高。1.4 发展趋势和研究方向及研究方法随着红外测温技术的普遍应用，一种新型的红外技术智能数字红外传感技术正在悄然兴起。这种智能传感器内置微

25、处理器，能够实现传感器与控制单元的双向通信，具有小型化、数字通信、维护简单等优点。当前，各传感器用户纷纷升级其控制系统，智能红外传感器的需求量将会继续增长，预计短期内市场还不会达到饱和。另外，随着便携式红外传感器的体积越来越小，价格逐渐降低，在食品、采暖空调和汽车等领域也有了新的应用。比如用在食品烘烤机、理发吹风机上，红外传感器检测温度是否过热，以便系统决定是否进行下一步操作，如停止加热，或是将食品从烤箱中自动取出，或是使吹风机冷却等。随着更多的用户对便携式红外温度传感器的了解，其潜在用户正在增加。其中红外线人体测温仪是红外测温技术的一个重要应用，它是利用人体发出的红外线来测量出人体的温度。它

26、采用高精度的红外传感器和微电子技术，能够快速、准确、方便地测出人体的温度，解决了传统水银式温度计的容易破碎、水银染环境与不易读数等问题。这可以说是医学测量的一个重大进步。利用红外温度传感器：红外线测温仪的理论依据：一切温度高于绝对零度(-273.15)的物体，由于分子的热运动，都在不停地向周围空间辐射包括红外波段在内的电磁波。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有这十分密切的关系，其辐射能量密度与物体本身的温度关系符合辐射定律。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。 除此之外还要用单片机处理采集的信息及处理数

27、据。初步决定使用AT89C52单片机。还要用到protues软件来模拟电路。2. 红外测温原理2.1 红外测温的基础理论 在自然界中，一切温度高于绝对零度（-273.15C）的物体，由于分子的热运动，都在不停地向周围空间辐射包括红外波段在内的电磁波，其辐射能量密度与物体本身的温度关系符合辐射定律。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。红外线是电磁波谱的一部分，这一波段位于可见光和微波之间。根据普朗克辐射定律，凡是绝对温度大于零度的物体都会向外辐射电磁波，

28、物体的辐射强度与温度及表面辐射能力有关，辐射的电磁波谱分布与物体温度密切相关。在电磁波谱中，我们把人眼可直接感知的0.4 0.76m波段称为可见波段，而把波长从0.76 600m的电磁波称为红外波段。而红外区通常又可分为近红外区（0.76 1.5m）、中红外区（1.5 10m）和远红外区（10m以上）。近年来，红外辐射技术已成为一门发展迅速的新兴学科。它已经广泛应用于生产、科研、军事、医学等各个领域。图2.1 电磁波波谱图JD哈里认为，人体辐射能量与皮肤表面温度及辐射率有关。一般活体皮肤光谱范围约为3 50m，其中大部分能量集中在814m波段内，峰值波长约为9.5m。虽然人体生物波普分布范围比

29、较宽，但在非能量集中区域的信号强度较低，尤其远端波段的数值极小。经科学检测，不管人体的肤色如何，干燥皮肤的红外辐射率均为0.98，近似为黑体。根据Planck定律，其波长主要分布在2.5 25m红外波段范围内，根据Wien定律mT=2898（Km），人体皮肤辐射的峰值波长同样约为9.5m。其中黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1。但是，自然界中存在的实际物体，几乎都不是黑体，为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射

30、度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称“黑体辐射定律”。图2.2 黑体辐射曲线（1）、辐射的光谱分布规律普朗克辐射定律：一个绝对温度为T（K）的黑体，单位表面积在波长附近单位波长间隔内向整个半球空间发射的辐射功率（简称为光谱辐射度）M，T与波长、温度T满足下列关系：M，T = C1（eC2/T 1）-1 （2-1）式中C1、C2分别为第一、第二辐射常数。普朗克辐射定律是所有定量计算红外辐射的基础。（2）、斯忒藩（德） 波尔兹曼（奥）（StefanBoltzmann）定律：物体的总辐射率，即单位面积发射总功率与黑体温度的四次方及材料表面的发射率成正比。其数学表示如下：W =T4 （2-2）其中：

31、=5.6710-8w/m2K4，为StefanBoltzmann常数，为材料表面发射率。1879年斯忒藩从实验上总结得到该公式，1884年波尔兹曼从理论上证明了它。StefanBoltzmann定律表明，凡是温度高于开氏零度的物体都会自发地向外发射红外热辐射，同时黑体单位表面积发射的总辐射功率与开氏温度的四次方成正比。而且，只要当温度有较小变化时，都会使物体发射的辐射功率发生很大的变化。因此只要能探测到黑体的单位表面积发射的总辐射功率，就可以确定黑体的温度了。StefanBoltzmann定律是所有红外测温的基础。（3）、辐射的空间分布规律朗伯余弦定律：所谓的朗伯余弦定律，就是黑体在任意方向上

32、的辐射强度与观测方向相对于辐射表面法线夹角的余弦成正比：I = Iocos （2-3）此定律表明，黑体在辐射表面法线方向的辐射最强。因此，实际做红外检测时，应尽可能选择在被测表面法线方向最大值的cos倍。（4）、基尔霍夫（Kirchhoff）辐射定律与发射率：实验表明，实际物体的辐射度除了依赖于温度和波长外，还与够成该物体的材料性质及表面状态等因素有关。这里，我们引入一个随材料性质及表面状态变化的辐射系数，即可把黑体的基本定律应用于实际物体的红外温度测量。而这个辐射系数就是常说的发射率，或称之为比辐射率，其定义为实际物体与同温度黑体辐射性能之比。该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，

33、其值在大于0和小于1的数值区间中。根据辐射定律，只要知道了材料的发射率，就知道了任何物体的红外辐射特性。影响发射率的主要因素有：材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度等。因此利用在相同温度下实际物体与黑体的辐射出度之比来表示该物体的一种特性，可以称之为实际物体的发射率，也叫做全发射率，用表示。数学表示为： = M / Mo （2-4）式中：M为实际物体的辐射出度，Mo为相同条件下黑体的辐射出度。基尔霍夫定律揭示了热平衡下物体的辐射与吸收的关系，指出了一个好的吸收体也是一个好的辐射体。可以用以下公式表达： = （2-5） 由此可以看出，任何处于热平衡下物体的吸收率等于发射率，即物体的辐射本领越

34、大其吸收本领也越大。 而为了减少测量物体温度的误差，我们要去除环境温度因素的影响，所以修正的红外辐射定律如下：E = （TO4 - TA4） （2-6）式中：E为辐射出射度数，单位W/m3；为斯蒂芬波尔兹曼常数，5.6710-8W/(m2K4)；为物体的辐射率；TO为物体的温度，单位K；TA为物体周围的环境温度，单位K；只要测量出所发射的E的值，就可计算出对应的温度。利用这个原理制成的温度测量仪器叫红外测温仪。这种测量不需要与被测对象接触，因此属于非接触式测温。在不同的温度范围，对象发出的电磁波能量的波长分布不同，在常温（0100C）范围，能量主要集中在中红外和远红外波长。用于不同温度范围和用

35、于不同测量对象的仪器，其具体的设计也不同。根据式（2-6）的原理，仪器所测得的红外辐射为：E = A12（TO 4 TA 4） （2-7）式中：A为光学常数，与仪器的具体设计结构有关；1为被测对象的辐射率；2为红外温度计的辐射率；TO为被测对象的温度（K）；TA为红外温度计的温度（K）；它由一个内置的温度检测元件测出。所有的物体，包括人体各部位的表面，其值都是某个大于0并小于1.0的数值。其中红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号

36、。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器相关的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。当用红外辐射测温仪测量目标的温度时首先要测量出目标在其波段范围内的红外辐射量，然后由测温仪计算出被测目标的温度。单色测温仪与波段内的辐射量成比例；双色测温仪与两个波段的辐射量之比成比例。2.2 人体红外测温仪的性能指标及作用总体上来说，测温范围、显示分辨率、精度、工作环境温度范围、重复性、相对湿度、响应时间、电源、响应光谱、尺寸、最大值显示、重量、发射率等都是红外线测温仪的性能指标。1、确定测温范围：测温范围是测温仪最重要的一个性能指标。每种型号的测温仪都有自己特定的测温范围。2、确定目标尺寸：红外

37、测温仪根据原理可分为单色测温仪和双色测温仪（辐射比色测温仪）。对于单色测温仪，在进行测温时，被测目标面积应充满测温仪视场。否则背景会干扰测温读数，造成误差。对于双色测温仪，其温度是由两个独立的波长带内辐射能量的比值来确定的。 3、确定距离系数（光学分辨率）：距离系数由D：S之比确定，即测温仪探头到目标之间的距离D与被测目标直径之比。如果测温仪由于环境条件限制必须安装在远离目标之处，而又要测量小的目标，就应选择高光学分辨率的测温仪。光学分辨率越高，测温仪的成本也越高。4、确定波长范围 ：目标材料的发射率和表面特性决定测温仪的光谱相应波长对于高反射率合金材料，有低的或变化的发射率。5、确定响应时间

38、：响应时间表示红外测温仪对被测温度变化的反应速度，定义为到达最后读数的95%能量所需要时间，它与光电探测器、信号处理电路及显示系统的时间常数有 关。6、信号处理功能：鉴于离散过程（如零件生产）和连续过程不同，所以要求红外测温仪具有多信号处理功能（如峰值保持、谷值保持、平均值）。7、环境条件考虑：测温仪所处的环境条件对测量结果有很大影响，应予考虑并适当解决，否则会影响测温精度甚至引起损坏。8、红外辐射测温仪的标定：红外测温仪必须经过标定才能使它正确地显示出被测目标的温度。2.3 影响温度测量的主要因素及修正方法影响红外人体测温仪的因素有：测温目标大小与测温距离的关系、测量温度时的环境因素、强光背

39、景里目标的测量和温度输出功能。1、测温目标大小与测温距离的关系：在不同距离处，可测的目标的有效直径D是不同的，因而在测量小目标时要注意目标距离。人体红外测温仪距离系数K的定义为：被测目标的距离L与被测目标的直径D之比，即K=L/D。 2、选择被测物质发射率：人体红外测温仪一般都是按黑体（发射率=1.00）分度的，而实际上，物质的发射率都小于1.00。因此，在需要测量目标的真实温度时，必须设置发射率值。物质发射率可从辐射测温中有关物体发射率的数据中查得。3、测量温度时的环境因素：测温仪所处的环境条件对测量结果有很大的影响，应予考虑并适当解决，否则会影响测温精度。本设计中正是利用了PM611热释电

40、红外线传感器可以补偿温度起伏的作用，实现准确测温。 4、强光背景里目标的测量：若被测目标有较亮背景光（特别是受太阳光或强灯直射），则测量的准确性将受到影响，因此可用物体遮挡直射目标的强光以消除背景光干扰。 5、温度输出功能：首先模拟信号输出：05V，15V，010V，0/420毫安，可以加入闭环控制中。其次高报警、低报警:在生产过程中要求控制温度在某个范围里，可设置高，低报警值。高报警：在高报警设置打开的情况下，当温度高于高报警值，相应的LED灯闪烁，蜂鸣器响，并有AH常开继电器接通。由于在温度测量时是在不确定的环境中进行的，所以外界环境会对测温造成一定的影响，对测量结果产生误差，所以要对环境

41、温度有一个修正。 由2.1节辐射公式可得出热释电传感器的响应公式为： (2.3)式中：为与热释电响应特性及物体表面发射率有关的常数，为物体表面温度，为环境温度。根据表达式（2.3）可以得到不同的标定公式： （1）简单关系式，即 （2.4）式中：，应用此公式所作的标定实验结果见表1，表中数据表明， 不仅与 有关，还与 有关。 （2）多项式，即 （2.5）令 （2.6）取三项，其实验结果表明，要使测温仪满足一定的精度，测温时的环境温度和物体表面温度要在一定的范围内，如环境温度=30，物体表面温度在180以上时，读数误差较大。由下表2-1可知：首先应该对物体表面温度分段定标，因为测量范围较大，所以不

42、同段的标定系数相差很大。实际应用中每隔510就必须标定一个系数，当采样电压峰值落在此区间时就选择该系数。然后再根据环境温度的不同对已选出的标定系数进行修正，达到在不同环境温度下仍然能够准确测温的目的。 分析表2-1可知，当物体表面温度较低时（78以下），环境温度对修正系数的影响较大。所以对此温度范围的物体必须进行环境温度对标定系数的修正。而当物体表面温度较高时，则修正系数基本由物体表面温度决定，这样系数就不必再依环境温度进行校正。这就减少了标定系数的复杂性。下表为表2-1：表2-1 不同环境温度下的标定系数标准温度（）环境温度（）测量值（V）系 数 Ka（V/）34.00 26.0 2.613

43、 3.061 26.5 2.605 2.879 27.0 2.588 2.70478.00 26.0 2.960 17.57 26.5 2.948 17.47 27.0 2.925 17.44120.00 26.0 3.392 27.71 26.5 3.388 27.59 27.0 3.384 27.482.4 人体红外线测温仪的特点人体红外测温仪是通过接收人体发射的红外线的能量的大小来测量其体温的仪器。测温仪内部的灵敏探测元件将采集的能量信息输送到微处理器中进行处理，然后转换成温度读数显示。所以人体红外测温仪具有以下优点：1、非接触测量：它不需要接触到人体，只需在额头前方5厘米左右测温即可，而且红外探测器只需感应人体辐射的红外线。因此，不会干扰人体，也不会为人体带来损伤。2、测量范围广：因为人体红外测温仪是非接触式测温，所以测温仪并不处在较高或较低的温度场中，而是工作在正常的温度或测温仪允许的条件下进行测量的，所以测量范围比较广。3、测温速度快：即响应时间快。红外探测器中灵敏元非常灵敏，只要