红外测温系统资料
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8/22/2019
积分显示电路
测量部分电路
R13
B
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
V+ D1 C1 B1 A1 F1 G1 E1 D2 C2 B2 A2 F2 E2 D3 B3 F3 E3 AB4 POL
OSC1 OSC2 OSC3 IES1 UMF+ UMFCMF+ CMFCOM
ε(λ)= P(T)/ Pb(T) 考虑到物体的单色黑度ε(λ)是不随波长变化的常数，即ε (λ)=ε，称此物体为灰 体。它是随不同物质而值不同，即使是同一种物质因其结构不同值也不同， 只有黑体ε=1，而一般灰体0<ε<1，由式(2)可得： 所测物体的温度为：
1
式(4)正是物体的热辐射测T 温的 P数学T 描 述4 。
8/22/2019
4.红外测温仪的光学系统
滤光片ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 红外测温仪的光学系统由菲涅 尔光学透镜和滤光片组成。将 该光学透镜置于红外热释电传 感器上。
• 菲涅尔透镜利用透镜的特殊光 学原理，在探测器前方产生一 个交替变化的“盲区”和“高 灵敏区”，以提高它的探测接 收灵敏度。当被测物从透镜前 经过时，发出的红外线就不断 地交替从“盲区”进入“高灵 敏区”，这样就使接收到的红 外信号以忽强忽弱的脉冲形式 输入，从而强其能量幅度。
IN+ INCOS BUF INI VG2 C3 A3 G3 BP
40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21
100K C7 100pF
R12
C8
1K
0.1uF
R15
C11 1M 0.02uF
R14 24K
IN+ IN+
+12
C9 0.1uF
C10 10uF
C12 0.47uF
R16
220V
47K ICL7106
C13
0.22uF
A
显示部分由多位液晶显示驱LC动D显器示IC电L7路106和标准段式液晶显示屏EDS801及其他一些元
器件组成。经过测量电路处理过的信号，经过输入端口进入A/D转换电路，ICL7106进
行A/D转换，再与标准段的EDS801显示屏显示出被测物的温度。
Pb T T 4
根据斯特藩—玻耳兹曼定理黑体的辐出度 Pb(Τ)与温度Τ 的四次方成正比， 即：
Pb T T 4
式中，Pb(T)—温度为T 时，单位时间从黑体单位面积上辐射出的总辐射能， 称为总辐射度； σ—斯特藩—玻耳兹曼常量； T—物体温度。 式（2）中黑体的热辐射定律正是红外测温技术的理论基础。如果在条件相同 情况下，物体在同一波长范围内辐射的功率总是小于黑体的功率，即物体的 单色辐出度 Pb(Τ)小于黑体的单色黑度ε(λ)，即实际物体接近黑体的程度。
• 1. 引言 • 2. 红外测温仪测温原理介绍 • 3.红外测温仪的工作原理 • 4.红外测温仪的光学系统 • 5.红外测温仪的电路设计 • 6.总结 • 致谢
8/22/2019
1. 引言
• 温度是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参 数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和 控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中， 温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能 。
1
2
3
8/22/2019
测量部分电路
T
220V～
TRANS1
电源电路
S +12
1
VD5
B
U
IN4001
4
2
2A/50V
C10
C11
470uF/25V 0.1uF
C9 47uF/16V E 12V
BRIDGE1
3
电源电路
该系统电源电路如图所示。该系统采用12V 直流电源供电。将220V交流电通过 变压器T 降压，全桥U 整流，C10 滤波，为系统提供12V直流电压。
8/22/2019
谢谢各位评委老师！
8/22/2019
A
Title
8/22/2019
Size
Num be r
B
Date: 23-Aug-2012
Revision Sheet of
6. 总结
红外测温技术随着现代技术的发展日 趋完善,以其非接触和快速测温的优点，在 工业、农业、医疗和科学研究方面都有着 广泛的用途。开发更新型的红外测温技术， 完善红外测温仪的性能是时代发展的要求。
5. 红外测温仪的电路设计
热释电传感器与温度仪的连接框图：
D
被 测 物
RE
放大器
200
S
A1
B
滤光片
滤波器 A2滤光 片
积分器 A3
E
A/D 转换器
LCD 显示器
将传感器的D、S、E分别 与测量电路中标的D、S、 E连接起来即可。
8/22/2019
测量电路
D、S、E端分别对应了热释电探测器的D、S、G，其中D为场效应管漏极接 +12V的电源，S为经过热释电探测器转换后的电信号输出，E为场效应管的负极 接地。由S端输入的信号经过A1放大电路，A2滤波电路，A3积分电路，通过输 出端口输入后续的积分显示电路。
8/22/2019
3.红外测温仪工作原理
热
光
调
热释
辐
学
制
电红
电子放
射 体
系
盘
统
外探 测器
大器
显 示 器
调制盘
工作原理为辐射体发出的红外辐射，进入光学系统，经调制器 把红外辐射调制成交变辐射，由探测器转变成为相应的电信号。该 信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内的算法和目标发射 率校正后转变为被测目标的温度值，并显示在液晶屏上。
• 传统的接触式测温仪表如热电偶、热电阻等，因 要与被测物质进行充分的热交换，需经过一定的 时间后才能达到热平衡，存在着测温的延迟现象， 故在使用过程中存在一定的使用局限 。红外测温 仪属于非接触的实时测温装置。
8/22/2019
8/22/2019
2. 红外测温仪的原理
• 一切温度高于绝对零度的 物体都在不停地向周围空 间发出红外辐射能量。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。
8/22/2019
8/22/2019
热释电探测器
热释电红外探测器的结构通常由热释电晶 体、氧化膜、滤光镜片、结型场效应管 FET和电阻等部分组成。 当交变的红外线照射到晶体表面时，晶体 温度迅速变化，这时才发生电荷的变化， 从而形成一个明显的外电场，这种现象称 为热释电效应。
采用双探测元热释电红外传感器，其结构 如图所示。该传感器将两个特性相同的热 释电晶体逆向串联，用来防止其他红外光 引起传感器误动作。另外，当环境温度改 变时，两个晶体的参数会同时发生变化， 这样可以相互抵消，避免出现检测误差。 该传感器使用时，D端（漏极）接电源正 极，G端（栅极）接电源负极，s端（源极） 为信号输出。
积分显示电路
测量部分电路
R13
B
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
V+ D1 C1 B1 A1 F1 G1 E1 D2 C2 B2 A2 F2 E2 D3 B3 F3 E3 AB4 POL
OSC1 OSC2 OSC3 IES1 UMF+ UMFCMF+ CMFCOM
ε(λ)= P(T)/ Pb(T) 考虑到物体的单色黑度ε(λ)是不随波长变化的常数，即ε (λ)=ε，称此物体为灰 体。它是随不同物质而值不同，即使是同一种物质因其结构不同值也不同， 只有黑体ε=1，而一般灰体0<ε<1，由式(2)可得： 所测物体的温度为：
1
式(4)正是物体的热辐射测T 温的 P数学T 描 述4 。
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4.红外测温仪的光学系统
滤光片ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 红外测温仪的光学系统由菲涅 尔光学透镜和滤光片组成。将 该光学透镜置于红外热释电传 感器上。
• 菲涅尔透镜利用透镜的特殊光 学原理，在探测器前方产生一 个交替变化的“盲区”和“高 灵敏区”，以提高它的探测接 收灵敏度。当被测物从透镜前 经过时，发出的红外线就不断 地交替从“盲区”进入“高灵 敏区”，这样就使接收到的红 外信号以忽强忽弱的脉冲形式 输入，从而强其能量幅度。
IN+ INCOS BUF INI VG2 C3 A3 G3 BP
40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21
100K C7 100pF
R12
C8
1K
0.1uF
R15
C11 1M 0.02uF
R14 24K
IN+ IN+
+12
C9 0.1uF
C10 10uF
C12 0.47uF
R16
220V
47K ICL7106
C13
0.22uF
A
显示部分由多位液晶显示驱LC动D显器示IC电L7路106和标准段式液晶显示屏EDS801及其他一些元
器件组成。经过测量电路处理过的信号，经过输入端口进入A/D转换电路，ICL7106进
行A/D转换，再与标准段的EDS801显示屏显示出被测物的温度。
Pb T T 4
根据斯特藩—玻耳兹曼定理黑体的辐出度 Pb(Τ)与温度Τ 的四次方成正比， 即：
Pb T T 4
式中，Pb(T)—温度为T 时，单位时间从黑体单位面积上辐射出的总辐射能， 称为总辐射度； σ—斯特藩—玻耳兹曼常量； T—物体温度。 式（2）中黑体的热辐射定律正是红外测温技术的理论基础。如果在条件相同 情况下，物体在同一波长范围内辐射的功率总是小于黑体的功率，即物体的 单色辐出度 Pb(Τ)小于黑体的单色黑度ε(λ)，即实际物体接近黑体的程度。
• 1. 引言 • 2. 红外测温仪测温原理介绍 • 3.红外测温仪的工作原理 • 4.红外测温仪的光学系统 • 5.红外测温仪的电路设计 • 6.总结 • 致谢
8/22/2019
1. 引言
• 温度是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参 数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和 控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中， 温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能 。
1
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测量部分电路
T
220V～
TRANS1
电源电路
S +12
1
VD5
B
U
IN4001
4
2
2A/50V
C10
C11
470uF/25V 0.1uF
C9 47uF/16V E 12V
BRIDGE1
3
电源电路
该系统电源电路如图所示。该系统采用12V 直流电源供电。将220V交流电通过 变压器T 降压，全桥U 整流，C10 滤波，为系统提供12V直流电压。
8/22/2019
谢谢各位评委老师！
8/22/2019
A
Title
8/22/2019
Size
Num be r
B
Date: 23-Aug-2012
Revision Sheet of
6. 总结
红外测温技术随着现代技术的发展日 趋完善,以其非接触和快速测温的优点，在 工业、农业、医疗和科学研究方面都有着 广泛的用途。开发更新型的红外测温技术， 完善红外测温仪的性能是时代发展的要求。
5. 红外测温仪的电路设计
热释电传感器与温度仪的连接框图：
D
被 测 物
RE
放大器
200
S
A1
B
滤光片
滤波器 A2滤光 片
积分器 A3
E
A/D 转换器
LCD 显示器
将传感器的D、S、E分别 与测量电路中标的D、S、 E连接起来即可。
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测量电路
D、S、E端分别对应了热释电探测器的D、S、G，其中D为场效应管漏极接 +12V的电源，S为经过热释电探测器转换后的电信号输出，E为场效应管的负极 接地。由S端输入的信号经过A1放大电路，A2滤波电路，A3积分电路，通过输 出端口输入后续的积分显示电路。
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3.红外测温仪工作原理
热
光
调
热释
辐
学
制
电红
电子放
射 体
系
盘
统
外探 测器
大器
显 示 器
调制盘
工作原理为辐射体发出的红外辐射，进入光学系统，经调制器 把红外辐射调制成交变辐射，由探测器转变成为相应的电信号。该 信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内的算法和目标发射 率校正后转变为被测目标的温度值，并显示在液晶屏上。
• 传统的接触式测温仪表如热电偶、热电阻等，因 要与被测物质进行充分的热交换，需经过一定的 时间后才能达到热平衡，存在着测温的延迟现象， 故在使用过程中存在一定的使用局限 。红外测温 仪属于非接触的实时测温装置。
8/22/2019
8/22/2019
2. 红外测温仪的原理
• 一切温度高于绝对零度的 物体都在不停地向周围空 间发出红外辐射能量。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。
8/22/2019
8/22/2019
热释电探测器
热释电红外探测器的结构通常由热释电晶 体、氧化膜、滤光镜片、结型场效应管 FET和电阻等部分组成。 当交变的红外线照射到晶体表面时，晶体 温度迅速变化，这时才发生电荷的变化， 从而形成一个明显的外电场，这种现象称 为热释电效应。
采用双探测元热释电红外传感器，其结构 如图所示。该传感器将两个特性相同的热 释电晶体逆向串联，用来防止其他红外光 引起传感器误动作。另外，当环境温度改 变时，两个晶体的参数会同时发生变化， 这样可以相互抵消，避免出现检测误差。 该传感器使用时，D端（漏极）接电源正 极，G端（栅极）接电源负极，s端（源极） 为信号输出。