非接触式红外测温仪设计
基于stm32红外非接触体温仪毕业设计
基于STM32红外非接触体温仪毕业设计一、概述随着全球疫情的爆发,人们对于体温监测的需求日益增加。
在这样的大背景下,红外非接触体温仪成为了一种非常重要的工具。
而在这个毕业设计中,我们将结合STM32芯片,设计一款红外非接触体温仪,并将其加以实践。
二、设计思路1. 红外测温原理在设计红外非接触体温仪前,我们首先需要理解红外测温的原理。
红外测温利用红外线能量与物体表面产生的热量之间的关系,通过检测物体的表面温度来确定物体的温度。
我们将通过研究这些原理,来确定我们的测温方案。
2. STM32芯片的选择在选择芯片时,我们需要考虑到性能、功耗、成本等方面的因素。
经过调研和比较,我们最终选择了STM32作为我们的芯片。
因为它具有性能强劲、低功耗等特点,非常适合用于这样的应用场景。
3. 软件设计在软件设计方面,我们将使用C语言来编写嵌入式程序。
我们需要设计一个用户界面,用于显示测量得到的温度数据,并且需要设计相应的算法,用于对红外信号进行处理,最终得到准确的温度值。
4. 硬件设计在硬件设计方面,我们将搭建红外传感器、显示屏、按钮等硬件模块,并且需要设计相应的电路进行连接。
我们也需要考虑到电源管理、EMI等问题,以确保产品的安全可靠。
三、实施步骤1. 系统框图设计先前设计的理念已经明确,我们需要通过系统框图来具体的描述各个模块之间的关系以及通信方式。
2. 红外传感器选型及连接我们需要选择适合的红外传感器,并且设计相应的电路来进行连接。
在连接的过程中,我们需要注意信号的稳定性、传输速率等问题,以保证数据的准确性。
3. 软件开发从STM32的数据手册以及相应的参考设计中,我们可以获得一些基础的代码框架来开始我们的开发工作。
我们需要编写测温算法、UI设计、以及异常处理等功能。
4. 硬件搭建在硬件搭建阶段,我们需要进行电路的焊接、模块的搭建等工作。
在这个过程中,我们需要注意安全问题,并且需要进行相应的测试。
四、成果展示在毕业设计结束后,我们获得了一款基于STM32的红外非接触体温仪。
raytek raynger 3i工作原理
"Raytek Raynger 3i"是一款非接触式红外测温仪,其工作原理基于红外线技术。
红外线是一种电磁波,它的波长介于可见光和微波之间,通常被称为“热辐射”。
Raytek Raynger 3i利用红外线技术实现了物体表面温度的精准测量,而不需要接触目标,因此具有很高的安全性和便捷性。
让我们来了解Raytek Raynger 3i是如何实现非接触式测温的。
它的工作原理主要分为三个步骤:发射红外线、接收反射信号、计算目标温度。
1. 发射红外线:Raytek Raynger 3i内部搭载了一个红外辐射源,它能够产生一束特定波长的红外线,并将其照射到目标表面。
这些红外线在目标表面被吸收后,会引起目标的热量振动。
2. 接收反射信号:目标表面吸收红外线后,会产生热量振动并重新辐射出特定频率的红外线。
Raytek Raynger 3i内置的红外接收器能够捕获这些反射信号,并将其转换成电信号。
3. 计算目标温度:得到电信号后,Raytek Raynger 3i内部的处理器会根据反射信号的强弱、频率等参数,通过预先设定的算法计算出目标表面的温度,并将结果显示在仪器的屏幕上。
通过这样的工作原理,Raytek Raynger 3i能够快速、准确地测量目标表面的温度,不仅仅局限于金属、塑料等常见材料,还可以应用于液体、粉末、涂料等特殊表面的测温工作。
在工业生产、热处理、食品加工等领域,它得到了广泛的应用。
除了工作原理以外,我们还可以从更深层次来理解Raytek Raynger 3i 的技术特点。
其核心技术包括多点测温、宽温度范围、高精度和快速响应。
多点测温是指Raytek Raynger 3i能够同时测量目标表面的多个区域温度,这对于复杂形状的目标非常实用。
宽温度范围是指它可以覆盖从-32°C到3000°C的特殊温度范围,满足了不同行业对于温度测量的需求。
高精度和快速响应则保证了测温的准确性和实时性,使用户能够及时调整生产过程。
电子信息工程非接触式测温仪的设计
设计,即应用程序是一个无限循
环程序,循环中调用相应的函数
来完成对应的功能。
实物及调试
本课题设计背景
❖ 传统的接触式测温方式已经不能满足现代一些领域的测温 需求,对非接触、远距离测温技术的需求越来越大 。
❖ 红外线的发现为非接触式测温提供了理论基础,非接触式 红外测温也叫辐射测温。
❖ 计算机及微电子技术等在测试中的应用已经十分广泛,随 着大规模集成电路及计算机技术的迅速发展,以及人工智 能在测试技术方面的广泛运用,智能仪器有了更好的发展 前景,测试仪器的智能化己是现代仪器仪表发展的主流方 向。
本设计的原理: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,通过对物体辐射的红外能量 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。本设计分硬件电路设计和软件设 计两部分。
本设计的硬件设计
❖ 硬件设计主要有:单片机、测温及显示三部分。
红外测温模块设计:用TN9传感器做温度数据的采集。
测试条件
精度(25°C) 响应时间 (90%) 发射率 波长 电源
-33~220°C / 27~428°F
+/-0.6°C 1秒
0.01~1 step.01 5um-14um
3V 或5V 可选择
测温部分设计电路:
显示部分设计
完整电路原理图
本设计的软件设计
❖
软件设计分主程序设计和测
温显示程序设计,用循环系统法
本设计的方案论证
❖ 方案一:以DS18B20温度传感器作温度数据采集装置,单 片机PIC16F876A作处理模块,通过LCD显示。
方案二:用TN9红外温度传感器做测温模块,单片机AT89S52 为处理核心,通过数码管显示。
基于红外线测温的无接触体温监测方案设计
基于红外线测温的无接触体温监测方案设计随着全球范围内新型冠状病毒肺炎疫情的爆发,人们对于体温监测的重视程度也日益增加。
而无接触式红外线测温技术由于不需要接触人体,减少了交叉感染的风险,成为当前常用的体温监测手段。
本文将基于红外线测温技术,设计一种无接触体温监测方案。
一、方案概述本方案基于红外线测温技术,采用非接触式测温方式,实现快速高效的体温监测。
方案主要包括红外线传感器、信号处理模块和显示模块。
二、红外线传感器选择红外线传感器是整个方案的核心部分,负责测量人体的红外辐射。
在选择红外线传感器时,应考虑以下几个因素:1. 精度:传感器的测温精度需达到±0.2°C以内,确保测温结果的准确性。
2. 响应时间:传感器的响应时间应尽量快,以实现快速无接触测温。
3. 反应波段:选择适合人体体温测量的红外线波段,一般在8-14μm之间。
4. 可靠性:传感器的质量和稳定性要有保证,能够长时间稳定工作。
三、信号处理模块设计信号处理模块负责将红外线传感器测得的信号转化为数字信号,并进行温度计算。
在设计信号处理模块时,需要考虑以下几个方面:1. 数据转换:将传感器输出的模拟信号转换为数字信号,一般采用模数转换芯片完成。
2. 温度计算:根据传感器输出的信号值,结合校准数据,进行温度计算。
可以采用线性关系或者多项式拟合等方式来实现。
3. 数据处理:对温度数据进行滤波平均处理,提高数据的稳定性和准确性。
4. 数据传输:将处理后的数据通过传输方式发送给显示模块或其他设备。
四、显示模块设计显示模块负责接收处理模块传输过来的数据,并进行显示。
显示模块应具备以下特点:1. 实时性:显示模块能够实时显示体温结果,降低误差和延迟。
2. 易读性:显示模块应设计简洁明了的界面,提供清晰可读的体温数据。
3. 警报功能:当体温超过预设阈值时,显示模块能够及时发出警报,提醒操作人员。
4. 数据存储:显示模块可选添加存储功能,将测量数据保存,以便后续分析和追溯。
非接触式红外测温仪的原理与应用研究
非接触式红外测温仪的原理与应用研究引言非接触式红外测温仪是一种广泛应用于工业、医疗和安全领域的测温设备。
它通过红外线技术,可以准确、快速地测量目标物体的表面温度,而无需直接接触。
本文将介绍非接触式红外测温仪的工作原理,并探讨其在不同领域的应用研究。
一、工作原理非接触式红外测温仪利用了红外线辐射的特性进行温度测量。
所有物体都会发射一定强度的红外线辐射,其强度和物体的温度成正比。
测温仪通过测量目标物体所发射的红外线辐射,并转换为相应的温度值。
1. 红外传感器红外传感器是非接触式红外测温仪的核心部件。
它能够接收目标物体发射的红外线辐射,并将其转换为电信号。
传感器通过红外探测器和光电效应实现对红外辐射的测量。
红外探测器包括热电偶和热电阻两种类型,它们能够将红外线辐射转化为电压或电阻信号。
2. 激光对准系统非接触式红外测温仪通常配备了激光对准系统,用于辅助操作者准确定位目标物体。
激光束可以帮助操作者精确瞄准测温区域,提高测量的准确性。
3. 信号处理测温仪接收到红外传感器的电信号后,需要进行信号处理,将电信号转化为温度显示。
信号处理包括滤波、放大和解码等步骤。
通过外部计算机或内部处理器,可以对信号进行进一步处理和分析,实现温度的报警、记录和打印等功能。
二、应用研究非接触式红外测温仪具有广泛的应用领域,下面将介绍其在工业、医疗和安全领域的具体应用研究。
1. 工业领域在工业生产过程中,温度是一个重要的参数,对产品的质量和安全性具有重要影响。
非接触式红外测温仪可以实时监测设备、机械和产品的温度,帮助提前发现潜在的故障和生产异常。
它广泛应用于钢铁、汽车、化工、电子等行业。
例如,在钢铁冶炼过程中,非接触式红外测温仪可以测量炉内的温度分布,帮助优化炉内过程,提高炉温控制的精度和稳定性。
2. 医疗领域非接触式红外测温仪在医疗领域的应用越来越广泛。
它可以实现快速、无接触的体温测量,减少交叉感染的风险。
特别是在传染病暴发期间,非接触式红外测温仪可以大大提高体温检测的效率,并及时发现患者是否存在发热症状。
非接触式测温仪的设计与制造
非接触式测温仪的设计与制造近年来,随着全球新冠疫情的爆发,人们对于温度检测的需求不断增加。
在这个背景下,非接触式测温仪的应用越来越广泛。
无接触温度计适用于环境温度检测、体温测量和红外热成像等应用领域。
本文将介绍非接触式测温仪的设计与制造。
一、基本原理非接触式测温仪主要采用的是红外线辐射测温的原理。
其实质是利用温度物体发出的红外辐射能量和其表面温度成正比的特性,将可以测量红外辐射的热敏探头置于被测温体附近,通过收集热辐射能量量来计算出被测体表面的温度。
二、器材准备制作非接触式测温仪过程中,所需的基本器材主要包括热敏元件、红外传感器模块、微控制器和液晶显示器等电子元件。
此外,还需要进行外壳设计,以便能够对测温仪进行加工和组装。
以及开发相关的软件程序和调试工具。
三、设计和制造1.硬件设计硬件设计是制作非接触式测温仪最重要的一步。
我们可以根据自己的需求,在PCB电路板上完成各种器件的连接,包括红外传感器模块、热敏元件、无线模块和液晶屏等。
这些元件的连接需要通过相应的引脚实现,这些引脚会接收到控制信号并将其传递到微控制器,乃至整个系统。
2.软件程序设计软件程序是非接触式测温仪实现功能的关键,它将作为程序控制器给出要采取何种操作指令。
针对不同的器件和需求,可以采取不同的编程语言和开发工具。
当然,在编写程序时应遵循先定义变量、初始化参数等基础方法,并在确定完成程序功能后对其进行测试和调试。
3.外壳设计在硬件设计完成后,需要进行外壳设计。
这需要充分考虑到非接触式测温仪需要用到的外部元素,如针脚、LCD紫外线传感器和母口接口,以确保其功能的顺畅。
4.测试和调试在外壳设计完成后,就可以对整个系统进行测试和调试。
这一阶段非常重要,因为需要确认测量数据的可靠性。
需要注意的是,外界环境对温度测量有很大的影响,因此测试时如何避免干扰是非常重要的。
四、使用注意事项使用非接触式测温仪时,需要注意以下几个方面:1. 应选择合适的测量位置,避免表面遮挡物干扰测量。
非接触式红外遥感体温计的设计
非接触式红外遥感体温计的设计摘要针对传统水银体温计和电子体温计的种种缺陷和不便,本文设计了一种非接触测量体温计。
该体温计利用GE公司的红外热电堆温度传感器ZTP-101L实现对温度信号的非接触测量。
微弱的电压信号放大采用低失调、低漂移、高精度的集成仪用运算放大器AD620。
模数转换用自带ADC的16位单片机MSP430F149。
本文从硬件技术和软件方法上详细阐述了该仪器的实现手段。
系统具有报警选择和长时间无人操作自动待机的功能,具有智能化的特点。
关键词热电堆温度传感器体温 AD620DESIGN OF NON-CONTACT INFRARED REMOTETHERMOMETERABSTRACTThe paper designs of a non-contact measurement thermometer to solve the traditional mercury thermometer and electronic thermometer of deficiencies and inconveniences. The infrared thermopile temperature sensor ZTP-101L produced by GE achieves the untouched measuring of body temperature. The weak electric voltage signal is amplified by the extremely low offset voltage、low drift、high precision of integrated instrument operational amplifier AD620. A/D is realized by 16 bits MCU MSP430F149, which has ADC function. The paper explains the realization of the instrument from the two aspects-hardware techniques and software methods. The system has functions such as selectable alarm feature and auto-standy if there is no operation for long time, the design has intelligentized feature.KEY WORDS the thermopile temperature sensor body temperature AD620目录中文摘要 (I)英文摘要 (II)1 前言 (1)2 系统总体方案 (1)3 硬件电路设计 (2)3.1 电源电路 (2)3.1.1 概述 (2)3.1.2 TL431简介 (3)3.2 单片机最小系统 (4)3.2.1 MSP430F149简介 (4)3.2.2 最小系统 (4)3.3 键盘系统 (5)3.4 显示系统 (6)3.4.1 系统概述 (6)3.4.2 YM12864简介 (6)3.4.3 显示系统电路 (7)3.5 报警系统 (8)3.6 电池电压监控系统 (8)3.6.1 系统概述 (8)3.6.2 LM393概述 (9)3.7 ADC系统 (10)3.8 ZTP101L简介 (11)3.9 信号调理系统 (11)3.9.1 系统概述 (11)3.9.2 AD620简介 (12)3.9.3 热电堆信号调理 (12)3.9.4 环境补偿信号调理 (13)4 软件设计 (13)4.1 环境温度补偿算法 (13)4.1.1 黑体辐射定律 (14)4.1.2 算法概述 (14)4.2 主程序流程图 (15)4.3 子程序流程图 (16)4.3.1 初始化子程序流程图 (16)4.3.2 键盘扫描子程序流程图 (16)4.3.3 显示子程序流程图 (17)4.3.4 测温子程序流程图 (18)4.3.5 温度值存储子程序流程图 (19)5 结束语 (20)致谢 (22)参考文献 (23)附录一 (24)附录二 (26)1 前言人体体温是鉴别人体健康状况的重要参数,所以体温计在医疗领域中占有十分重要的地位。
非接触式红外体温计的设计
非接触式红外体温计的设计本文针对传统的测温仪器自身存在的诸多缺点以及在现实生活中所暴露的使用不便,缺少安全性等缺陷,提出了一种非接触式红外测温系统设计方案。
该系统是以STC89C52作为红外测温传感器数据传输和控制核心。
此外,还设计了报警模块、显示电路、功能按键等外围模块。
本系统实现了对实时温度的显示,以及对后者过限时报警,同时还能对温度测量报警的上下限进行调节。
它的最大的创新不仅仅是因为可以测量基本的温度,更在于它可以控制继电器电路使温度在测量范围内。
它的安全性,方便性更有利于普通百姓的使用。
本次红外测温系统的设计简化了电路结构,提高了测温的稳定性及可靠性。
该系统具有反应速度快、传输效率高、测量精度高、可靠性高等优点。
目录摘要............................................................................................... 错误!未定义书签。
Abstract ..................................................................................... 错误!未定义书签。
引言 (1)第一章系统主要芯片介绍 (2)1.1 STC89C52芯片简介 (2)1.2 红外温度模块简介 (3)1.2.1 TN901红外测温模块 (3)1.2.2 红外测温原理 (4)1.2.3 红外测温模块的工作时序 (4)1.3 LCD1602显示器简介 (4)第二章系统硬件设计 (6)2.1 系统总体结构图 (6)2.2 单片机的主控电路设计 (6)2.3 红外温度传感器模块电路的设计 (7)2.4 LCD1602设计原理图 (8)2.5 按键电路的设计 (8)2.6 系统其它硬件电路 (9)2.6.1 系统的电源电路 (9)2.6.2 系统晶振电路 (9)2.6.3 报警电路的设计 (11)第三章系统软件设计 (12)3.1软件编译KeilC51开发环境 (12)3.2系统软件设计要求及任务 (12)3.3 系统主程序流程图 (12)3.4红外测温流程图 (132)第四章制作与调试 (13)4.1 软件调试 (13)4.2 硬件调试 (13)4.3 系统误差分析及处理 (13)4.4 系统的制作与调试 (13)结论 (18)附录 (21)引言随着经济的发展,社会生活水平的提高,人们对自身身体情况愈来愈重视。
基于热释电效应的非接触式红外测温仪的设计
被测人员向外辐射出的红外线经过光学系 统的菲涅尔透镜进行汇聚,由于透镜的作用产生 的电压信号呈脉冲的形式,热释电红外传感器产 生微弱的交变电压信号,该信号要先经过一个 RC 滤波电路,由于输出的信号微弱,一般情况下 大概为 1mV 左右,并且是一个变化的脉冲电压信 号,脉冲电压信号的频率则取决于被测物体的移 动速度,一般情况下在 0.1Hz 到 10Hz 之间,所以
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红外线是频率介于微波与可见光之间的电磁波,波长的范 围在 0.75μm 到 1000μm 之间,根据波长可分为以下四个波段, 如表 1 所示。
表 1 红外辐射光谱区划分
波段
近红外
中红外
远红外
极远红外
波长(/ μm)
0.75-3
3-6
6-15
15-1000
根据黑体辐射定律可知自然界中的物体只要温度大于绝
发展趋势的要求。通过整合、集成与共享,力争打造分公司内 部统一的信息资源集成与管理的平台,实现分公司综合管理工 作的网络化、自动化和智能化,达到全面提升分公司各项管理 工作效率和工作质量的管理目标要求。
参考文献:
[1] 彭宇 . 云计算在企业信息系统整合的应用[J]. 电子技术与软 件工程,2018(14):183.
收稿日期:2021-02-25 基金项目:南京师范大学中北学院大创项目,编号 2020YJ85015 作者简介:张少华(1991—),男,江苏丹阳人,助教,硕士,主要研究方向为光电检测等,姚国瑞(1999—),男,河南内黄人,本科在读;
陈大鹏(2000—),男,江苏盐城人,本科在读;钱麒麟(1997—),男,江苏泰兴人,本科在读;堵若瑜(2000—),女,江苏无锡 人,本科在读。
[4] 李贞昊 . 微服务架构的发展与影响分析[J]. 信息系统工程, 2017(1):154-155. 【通联编辑:唐一东】
(完整版)非接触式红外测温仪设计
(完整版)非接触式红外测温仪设计非接触式红外测温仪设计刘成(西北工业大学,理学院,陕西西安)摘要:温度测量技术应用十分广泛,而且在现代设备故障检测领域中也是一项非常重要的技术。
但在某些应用领域中,要求测量温度用的传感器不能与被测物体相接触,这就需要一种非接触的测温方式来满足上述测温需求.本论文正是应上述实际需求而设计的红外测温仪。
红外测温仪是以黑体辐射定律作为理论基础,是光学理论和微电子学综合发展的产物.与传统的测温方式相比,具有响应时间短、非接触、不干扰被测温场、使用寿命长、操作方便等一系列优点。
本文介绍了红外测温仪测温的基本原理和实现方法,提出了以STC89C51单片机为其核心控制部件的红外测温系统。
详细介绍了该系统的构成和实现方式,给出了硬件原理图和软件的设计流程图。
该系统主要由光学系统、光电探测器、显示输出等部分组成。
光学系统汇集其视场内目标的红外辐射能量,红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号.STC89C51单片机负责控制启动温度测量、接收测量数据、并按照单片机中的温度值计算算法计算出目标的温度值再通过LED把结果显示出来.关键词: STC89C51单片机,红外测温,LED 显示前言温度是确定物质状态的重要参数之一,它的测量与控制在国防、军事、科学研究以及工农业生产中占有十分重要的地位.在工业生产中,我们通常通过测量设备表面的温度来监测设备的运行状况,而现代的工业设备往往是在高电压、大电流等危险情况下运行的,传统依靠人工接触式检测的方法既浪费时间、人力,又带有一定的危险性,同时对测温仪所采用的材质也有严格的限制。
因此有必要去应用一种新的方式去检测目标系统的温度,确保设备的平稳运行。
针对现代故障检测非接触技术指标的要求,本文讨论了这种非接触红外辐射温度测量技术,这种技术通过测量物体的红外辐射而达到测量物体温度的目的。
本测温仪是基于STC89C51单片机的红外测温仪,首先它是根据实际需要制定的红外测温的性能指标和功能要求,然后由此具体设计出了硬件电路原理图及其相关软件.本论文的第一章简要地介绍了现代测温技术的发展背景、红外辐射测温原理以及本测温仪的总体设计方案;第二章系统地介绍了红外测温仪的硬件设计及其各硬(完整版)非接触式红外测温仪设计件模块的功能与原理图;第三章则概述性的介绍了本红外测温仪的软件设计,以流程图的方式介绍了各个功能的具体实现。
非接触式红外温度测试仪设计
1 引 夸
温度的测量 ,在工业生产 、医疗、科学研究等中,有着非常 重要 的地位 。通常我们对于温度的测量一般用的最多的就是接触 式测温 ,因为最直接 、精度也最高;但接触式测温需要将测量元 件与被测物紧密接触 ,本身热传递需要一定的时间,才 能达到热 平衡 ,再加上在一些特殊条件下,如超高温下,检测元件也将至 于 高温环境下,这将加剧测量元件 的老化 ;也有些场合更不适合 接触式测温 ,例 如在 医疗 中,特别是在发生重大传 染性疫情时 , 希望能对人流密集 的场所设关卡进 行疫情筛查,通 过测体温 的方 式 识 别 出有 疫情 的病 人 。这 些 场合 使 得 接 触 式 测温 不再 那 么 方 便 可 行 了 ,相 反 非 接 触 式 测 温可 以弥 补 这 些不 足 。
2 系统设计方案
本 系 统 设 计 思路 是 采 用 基 于STC12C5201AD型 单片 机 作 为 控 制核心,为 了能提高系统检测温度 的精确度,以及减少测量误差 等外在 因素对测量数据准确性 的影响 ,我们采 用高精密数字型红 外 测温 模 块 MLX90614进行 温 度 采 集 ,单 片 机 直 接 通 过I2C通 讯 方 式将红外测温传 感器MLX90614的温度数据读取 出来 ,最终转化 成温度信 息在LCD显示屏上显示 出来 。本次设计的非接触式测温 装置,为了能提高它的实用性和更广的使用场 合,本系统设计技 术 指标 定 为 :测 温 宽 范 围.50"C~350"C,精度 士1℃ :并 可 设置 报 警 温 度 , 当温 度 达 到 预 设 温度 时使 用 声 光 报 警 , 为 了提 高 测 试 仪 的 功能拓展,预 留串 IS1485接 口可传输报警温度信息。以下将根据技 术指 标 ,介 绍 具体 器 件选 型 、硬 件 电路 设计 、软件 设 计 等方 案 。 2.1 硬 件 电路 设 计 2.1.1 STC12C5201AD芯 片 简介 【2J
基于红外线测温技术的无接触体温检测方案设计与优化
基于红外线测温技术的无接触体温检测方案设计与优化随着全球疫情的不断蔓延,体温检测变得尤为重要。
从传统的接触式体温计发展到现在的无接触体温检测技术,红外线测温技术成为了最常用的无接触式体温检测方案。
本文将围绕基于红外线测温技术的无接触体温检测方案进行设计与优化。
一、方案设计1. 仪器选型在设计无接触体温检测方案时,首先需要选用合适的红外线测温仪器。
理想的仪器应具备以下特点:高精度、快速测量、稳定性好、操作简单、价格合理。
应根据实际使用环境和需求选择合适的仪器。
2. 测量距离与视场大小在选择仪器时,要考虑测量距离和视场大小的适宜范围。
较远的测量距离能确保安全性,较大的视场大小则能提高工作效率。
根据具体使用场景,权衡这两个因素的关系,选择适合的参数。
3. 测温环境控制在使用无接触体温检测技术进行测温时,要确保测温环境的稳定性和一致性。
避免在强光、强风、高温或低温等干扰因素下进行测量,以确保测温的准确性和可靠性。
二、方案优化1. 测温距离的调整根据实际情况对测温距离进行优化调整,以获得更准确的测温结果。
一般来说,距离测温距离较近可以提高测温精度,但可能会受到测量视场范围的限制。
因此,在确定测温距离时,需要综合考虑测温精度和视场大小的平衡。
2. 测温算法的优化针对不同的测温对象和环境条件,可以采用不同的温度校正算法进行优化,以提高测温精度。
例如,对于有较大温度梯度的物体,可以采用多点测温算法,并结合热成像技术进行校正,以获得更准确的测温结果。
3. 温度补偿由于红外线测温技术对环境温度的敏感性,需要进行温度补偿来提高测温精度。
可以通过引入环境温度传感器,结合测温仪器自身的温度补偿功能,来校正测温结果。
4. 数据分析与处理无接触体温检测方案通过红外线测温仪器获取温度数据,为了更好地分析和处理这些数据,可以利用计算机视觉技术、机器学习算法等进行数据分析和处理,以提高体温检测的准确度和效率。
5. 用户体验优化针对不同人群和使用场景,考虑用户的使用习惯和需求,对体温检测方案进行用户体验的优化。
非接触式人体红外温度计的设计与测试
S T C 8 9 C 5 2是 S T C公 何物体 高。 。 绝 对零度而发出的特定波段的红外线米测 最 物体 的温 度, 选 用高精度 的红外传 感器米
强抗干扰、高速、低功耗 的单片机 , 其工作 电
压在 2 . 4 V到 5 . 5 V之间 , 具有特 殊的看门狗功 能 , 执行速度快 , 可 擦写次数多 , 低功耗 高
算处理后通过显示器件输 出温度数值。如今 ,
红外检测技术的精准度不断升高 , 已由原来的
元件 , 测温 范围在 一 5 5 。 c N 1 2 5 。 C 之间 , 精度 工业级精确至 能够测量人体温度 且技术上也 可以达 到 ± O . 5 。 C, 可以通过电池供电 , 也可 以 相对比较成熟 ] 。 通过型号为 F 5 4 6 1 B H的四位数码 管 永温 通过数据线进行供 电 , 电压范围在 3 0 V ~ 5 . 5 V 红外 线在地 球 上属于 一种 非 常丰富 的资 度值。 系统冗件的测墨精度理论值 可以达到 之间 , 同时可以设置报警 装置 , 近年来广泛用 源 , 一切 温度 高于绝对零度的物体都能够 向外 ±0 . 5 C, 可在大规模的检疫和日常生活中发 于粮库等需要测量和控制温度自 9 地 方。 界辐射电磁波 ( 包括红外线 ) 。物体辐射红外 挥 重要 的 作用 。 3 l 3其他 模块 线的能 量符 合普朗 克分布 定律 :M = 【 C 】 / 显 示 模 块 采 用 四位 数 码 管 F S 4 6 1 B H显 【 e x p( C 2 T) 一 1 】 ,其 中 M 为 黑 体 的 辐 射 l 关键词l 示 , 有助于清晰显示 温度 , 与液晶显示屏相 比 出射度 , 为 波 长 , T为 绝 对 温 度 c 、 温度传感 器 D S 1 8 B 2 0 : 单片机 S T C 8 9 C 5 2 较能够有效地降低 生产成本 键盘模块 用于 设 C 为辐射 常数。 由此推导 出维恩位 移定律 : 四位 数码管 F 5 4 6 1 B H 置温 度上 限以 及测量 温度 蜂呜 器在 设计 中 T = 2 8 9 8 u m・ k 】 可用来计算物体辐射电 起到预警作用 , 当测量物体 的实际温度高于我 引言 磁波的波长。人体的正常体温为 3 6  ̄ 3 7 . 5 。 C, 们 自身初始设置 的温 度上限时 , 蜂鸣器立即工 体温是—个重要的人体生理参数 , 体温计 即 3 0 9  ̄ 3 1 0 . 5 K, 其辐 射出最强红 外线的 中心 作 , 同时趣 0 报警作 用。 无论是在 日常保健 中还是在 临床诊 断中都是 必 波长约 为 9 . 4 u m。 不可少的 医用计 量器 具 … 。传统的测温技 术通 2 . 系统 整体设计 4 ・ 系统软件设计部分 运用单片机 S T C 8 9 C 5 2 进行运算处理, 最后 过测温元件与测 量对 象直接接 触进 行充分的热
非接触式的红外测温系统设计方案
非接触式的红外测温系统设计方案1 红外测温系统的设计背景随着现代科学技术的发展,传统的接触式测温方式以不能满足现代一些领域的测温需求,对非接触、远距离测温技术的需求越来越大。
本红外测温系统设计的出发点也正是基于此。
1.1 单片机发展历程单片机也被称为微控制器(Microcontroller),是因为它最早被用在工业控制领域。
单片机由芯片仅有CPU的专用处理器发展而来。
最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。
INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器,从此以后,单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
早期的单片机都是8位或4位的。
其中最成功的是INTEL的8031,因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。
此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。
基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。
随着工业控制领域要求的提高,开始出现了16位单片机,但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。
90年代后随着消费电子产品大发展,单片机技术得到了巨大提高。
随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用,32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位,并且进入主流市场。
而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高,处理能力比起80年代提高了数百倍。
目前,高端的32位单片机主频已经超过300MHz,性能直追90年代中期的专用处理器,而普通的型号出厂价格跌落至1美元,最高端的型号也只有10美元。
当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用,大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。
而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。
单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统,因此它得到了最多的应用。
事实上单片机是世界上数量最多的计算机。
现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。
非接触红外温度测试器设计说明书
2017 International Conference Advanced Engineering and Technology Research (AETR 2017)Development of a Non-contact Infrared ThermometerJing ZhangSchool of Energy Engineering, Yulin University, Yulin,719000, China********************Keywords: Infrared temperature sensor; Thermometer; SCM; AlarmAbstract. Due to the disadvantages of traditional mercury thermometers, such as longer measurement time and necessity of contact with the human body, a thermometer that uses infrared sensors to detect temperature without contact is designed. The Infrared temperature sensor MLX90614 is designed to collect human or object temperature by the SCM to process the temperature into the LCD display and alarm when over-temperature. Using software design to complete the control of the system. The smart thermometer can achieve non-contact measurement, place the thermometer in the forehead for a few seconds to get the body temperature, to alarm once the set value is exceeded. The design temperature range is 0-55 ℃, and temperature resolution is 0.1 ℃.IntroductionBody temperature is the most basic and vital indicator of life. Measuring body temperature plays an important role in daily care. However, in the face of people's pursuit of a fast and safe lifestyle nowadays, the traditional mercury thermometer needs to measure about 5 minutes under the armpits and needs to be read by human eyes. Therefore, there are many drawbacks. With the development of infrared technology, infrared thermometers have also been recognized by the public due to their safety and rapidity. Infrared thermometer is mainly based on the principles of black body radiation to measure the human body's infrared radiation wavelength, followed by the measurement of body temperature, infrared sensors used by it only to absorb the infrared radiation of human body without any emission, which uses a passive non-contact measurement methods and can effectively prevent cross-infection of the human body, it is safe and convenient, so the infrared thermometer does not cause harm to the human body [1,2]. Compared with the traditional thermometer, the infrared thermometer is safe to use and has convenient measurement and short measuring time. Therefore, the research on infrared thermometer design has important theoretical and practical significance. Analysis of System StructureThe design of the microcontroller-based controller, the Infrared temperature sensor directly to the collected signal for internal amplification and data processing and send it into the microcontroller, the microcontroller is to achieve LCD display and over-temperature alarm. The system diagram is shown in Fig. 1.Figure 1. Block diagram of systemHardware Circuit DesignTemperature Measurement Circuit Design. MLX90614 is a non-contact infrared temperature measurement device, it uses low-noise amplifier, 17 b A/D converter and powerful DSP processing unit with high temperature resolution and measurement accuracy. The thermometer temperature range is -40~+125℃, calculate and store in RAM ambient temperature and object temperature can achieve data with 0.01˚C resolution. In addition, the sensor outputs digital signals that are accurate and linearly correlated with temperature, which simplifies the design. For the MLX90614, the accuracy is shown in Fig. 2 within the range of 10ºC-40ºC ambient temperature and 32ºC-42ºC tested object temperature [3,4]. Ta is the ambient temperature and To is the measured temperature. Since the thermometer is generally used indoors, the temperature usually ranges from 20 to 30 °C and the human body temperature ranges from 35 to 42 °C. As shown in the Fig. 2, the accuracy of the MLX90614 is 0.1℃~ 0.2℃, so the design uses MLX90614 infrared temperature sensor to meet the design requirements.Figure 2. The accuracy of MLX90614 medicineThe working principle of infrared sensor MLX90614 is to transform the infrared radiation signal collected from objects and bodies into electrical signals, send the electrical signal into converter after noise amplification processing by amplifier, then the electrical signal is converted to digital signals and store the processed signals into the internal memory, finally send the signals into the SCM control system for further processing [5].MLX90614 infrared temperature sensor uses the SPI bus, when connected to the microcontroller, SCL termination microcontroller serial input port RXD, serial output pulse signals of sensor are provided by the microcontroller, it is used to transmit temperature information, SDA serial output port TXD is used to provide temperature information for the microcontroller, in the specific operation, the microcontroller transfer data through the serial port mode 0. Infrared temperature measurement circuit is shown in Fig. 3.Figure 3. Infrared temperature measurement circuit Figure 4. Alarm circuit SCM.STC89C52RC microcontroller is adopted because it is a low-power, high-performance microcontroller. With flexible 8-bit CPU and in-system programmable Flash, it provides a highly flexible and efficient solution for a wide range of embedded control applications. The downloadspeed is faster, at the same time in the download process, it can be downloaded directly at the serial port [6].Alarm Circuit. Alarm circuit will make alarm when the body temperature exceeds the set value. The design uses active buzzer DC5V. When the system is powered on, the current drives the transistor T1 8550 to amplify to trigger the buzzer alarm through the current limiting resistor R2. The circuit is shown in Fig. 4.Design of Display Circuit. The commonly used LCD1602 is adopted in this design, it can display two lines, there are 16 characters in each line, using a single +5 V power supply, and its peripheral circuit configuration is simple, cheap, with a high cost performance[7]. The display circuit is shown in Fig. 5.Figure 5. Display circuit Figure 6. Main program flow chartSoftware DesignThe design of software program uses Keil uVsion4 compiler software, and the programming has four main parts, namely the main program, infrared temperature measurement program, the display program and alarm program. The main program work process is that the system is normally powered, start the initialization, when a key is pressed, the sensor will detect the signal transmitted to the microcontroller, the microcontroller is to process the data, send to the display and alarm, if there is no key press, the liquid crystal display is clear. The main program flow chart is shown in Fig. 6.Production and CommissioningThe main design temperature measurement circuit, clock circuit, power circuit, reset circuit, display circuit, alarm circuit. Therefore, before the production of its overall layout of the first circuit layout, wiring, reduce cross-connection, the production is carefully carried out, after the completion of the production, with a multimeter to detect the connectivity of welding circuit. When circuit check is completed, debug the object, supply the power, press the start button to observe and record the ambient temperature value on LCD display, and then repeatedly measure the body temperature in different parts to compare and analyze the error. Fig. 7 is a figure of welded object.Finally, to test different parts of the human body using the design of the infrared thermometer and the traditional thermometer, the statistical measurement results are shown in Table 1Figure 7. Infrared ThermometerAfter comparison, through the temperature tests on different parts of the body measured by infrared thermometer and mercury thermometer, we can see that the results of infrared thermometer is small different with mercury thermometer, at the same time, temperature values of different parts of body are different. The general oral temperature is close to the body's temperature [8]. As can be seen from the table, the mercury thermometer is inconvenient to measure the temperature of ear, forehead and other external temperature. At the same time, in the testing process, there is a temperature difference in the infrared thermometer measurement, so it is recommended to use multiple measurements in the specific use and to take the average value, infrared thermometer is generally used for ear measurement.Analysis and Processing of System ErrorThe developed infrared thermometer will cause some measurement error due to the following interferences, and the interferences are as follows [9,10]:Interference light. The system measures body temperature mainly by measuring the infrared radiation emitted by the object, so that all light outside the system may interfere with the system.Ambient temperature. The higher the ambient temperature, the greater the impact on the system.Measuring distance.Measuring objects and time. The design is mainly aimed at the human body, the wavelength range of body’s radiation is 7 ~ 14um, the measured wavelength of system is close to the real value, but can not rule out the interference of other light or objects.In order to avoid large errors, the following measures can be taken:Multiple measurements to take the average value;Select the best measuring distance between 2 ~ 4cm;When measuring, select the site where the temperature is closest to human body and measure it under suitable environment;ConclusionPhysiological parameter of body temperature is the most important and basic human life indicator, and infrared thermometer is a new type of non-contact thermometer. It has the fast response, safety and other characteristics compared with the mercury thermometer. At the same time, the over-temperature alarm, LCD display and other functions are designed to make it more perfect.References[1] Luo Yaping, Design of data acquisition system based on LabVIEW for infraredthermometer ,Intelligence Detection.5(2014)52-56.[2] Li Nana,Design of infrared temperature measurement system based on MLX90615 andMSP430,Journal of Sensors and Systems. 9(2011) 115-117.[3] Lei Furong, 51 SCM common module design query manual,second ed., Tsinghua UniversityPress, Beijing,2016.[4] Liang Lianwei, Intelligent home security system, Sensor World.1(2013) 31-33.[5] Li Hao, Infrared thermometer design using STM32F103 chip,World Electronics.9(2013) 45-56.[6] Li Zhaoqing. Microcontroller theory and interface technology fourth ed., Beijing AerospaceUniversity Press,Beijing, 2013.[7] Zhou Peng,Design of temperature detection system based on STC89C52microcontroller ,Electronic Technology. 22(2012):10-13.[8] Qi Lei, Design of temperature control system based on AT89C52 microcontroller,Master,InnerMongolia University, Hohhot ,China,2013.[9] Wei Tanxun,Research and implementation of comprehensive error compensation technologynon-contact temperature measurement, Master, Hangzhou University of Electronic Science and Technology ,Hangzhou,China, 2012.[10] L uo Xiaojinc The calibration method of infrared thermometers for measurement of humantemperature,Measurement and Testing Technology.7(2013)10-11.。
非接触式红外测温仪
非接触式红外测温仪摘要非接触式红外测温仪是一种先进的测量设备,它可以通过测量被测物体的红外辐射来获得物体表面的温度信息,从而实现了非接触、快速、精确的温度测量。
本文将详细介绍非接触式红外测温仪的原理、应用领域以及其优势和局限性。
第一节引言近年来,随着科技的进步,红外测温技术得到了广泛的应用。
传统的接触式温度测量方法需要物理接触被测物体,不仅操作不便,而且还可能对被测物体造成损害。
而非接触式红外测温仪的出现,则改变了这种情况,极大地提高了温度测量的效率和准确性。
第二节工作原理非接触式红外测温仪的工作原理基于黑体辐射定律和斯特腊恩-玻尔兹曼定律。
当物体的温度高于绝对零度时,物体会发出红外辐射。
非接触式红外测温仪通过感应被测物体辐射的红外光谱,然后通过转换技术将红外辐射转换为温度值。
这种工作原理使得非接触式红外测温仪能够准确地测量物体表面的温度,而无需接触物体。
第三节应用领域非接触式红外测温仪广泛应用于各个领域,例如医疗、工业、环境监测等。
在医疗领域,非接触式红外测温仪可以用于测量人体温度。
它可以在不接触人体的情况下快速、准确地测量体表温度,非常适用于疫情防控和医院的体温监测工作。
在工业领域,非接触式红外测温仪可用于监测机械设备的温度。
通过对机械设备表面温度的监测,可以实时了解设备的工作状态,及时进行维修或更换,以避免设备故障或事故发生。
在环境监测领域,非接触式红外测温仪可以用于检测空调、供暖系统和工业设备的温度。
通过监测这些设备的温度,可以提前预警可能出现的故障,避免设备过热、过冷等问题。
第四节优势和局限性非接触式红外测温仪具有许多优点,但也存在一些局限性。
优势:1. 非接触式:无需接触被测物体,避免了物理接触可能带来的问题。
2. 快速:测量速度快,几乎可以实时获得温度数据。
3. 精确:准确测量物体表面的温度,可达到高精度要求。
4. 多功能:可以测量不同类型的物体,包括固体、液体和气体等。
5. 易于使用:操作简单,不需要特殊的培训或技能。
基于STM32的非接触式红外体温检测系统设计
基于STM32的非接触式红外体温检测系统设计目录一、内容概括 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究目的与意义 (4)1.3 研究内容与方法 (5)二、系统设计与实现 (6)2.1 系统总体设计 (7)2.1.1 硬件设计 (8)2.1.2 软件设计 (10)2.2 系统实现与调试 (11)2.2.1 硬件实现与调试 (12)2.2.2 软件实现与调试 (14)三、系统功能测试与分析 (15)3.1 功能测试 (16)3.1.1 红外体温检测功能测试 (18)3.1.2 数据处理与存储功能测试 (19)3.2 性能分析 (19)3.2.1 系统响应时间分析 (21)3.2.2 系统精度分析 (22)四、系统总结与展望 (23)4.1 系统总结 (24)4.2 研究不足与展望 (25)一、内容概括硬件设计:详细阐述系统的硬件组成,包括STM32主控芯片的选择与配置、红外温度传感器件的选择与接口设计、外围电路(如电源电路、信号调理电路等)的设计原则和要求。
软件设计:介绍系统的软件架构,包括STM32的软件编程环境、主程序设计思路、中断服务程序的设计、数据处理与显示方法等。
红外测温原理及实现:介绍红外测温技术的基本原理,包括红外辐射定律、测温公式等,以及如何实现非接触式测温,如温度信号的采集与处理、测温精度的保证等。
系统调试与优化:阐述系统在开发过程中可能遇到的问题及解决方案,如温度测量的准确性、系统稳定性、响应速度等方面的调试与优化方法。
系统性能评估:对设计完成的系统进行性能评估,包括测温范围、测温精度、稳定性、功耗等方面的测试与分析。
实际应用及展望:介绍系统在实际应用场景中的表现,如医疗、工业等领域的体温检测应用,并展望未来的发展方向,如提高测温精度、降低成本、实现多参数检测等。
本设计旨在实现一个高性能、低成本、易于实现的红外体温检测系统,具有一定的市场应用前景。
1.1 研究背景全球气候变化和公共卫生问题日益严重,如流感、新型冠状病毒感染等传染病频繁爆发,严重威胁着人类的生命安全和身体健康。
基于红外线测温技术的温度非接触式测量方案设计与优化
基于红外线测温技术的温度非接触式测量方案设计与优化温度是一个重要的物理参数,对于工业生产、医疗诊断、环境监测等领域具有重要意义。
随着科技的不断发展,红外线测温技术在温度测量中得到了广泛应用。
本文将基于红外线测温技术,设计与优化一个温度非接触式测量方案。
1. 红外线测温原理和技术特点首先,简要介绍红外线测温的原理和技术特点。
红外线测温利用物体发射的红外辐射能量与其表面温度之间的关系进行温度测量。
红外线测温具有非接触、远距离、快速测量、无损测量等优点,适用于不同场景的温度测量需求。
2. 温度测量方案设计基于红外线测温技术,我们可以设计以下温度非接触式测量方案:2.1 硬件方案设计:选择合适的红外线测温传感器:根据所需测温范围、测量精度和响应时间等要求,选取适合的红外线测温传感器。
常见的红外线测温传感器有热电偶式和热电阻式传感器等。
设计红外线测温电路:根据传感器的信号输出特点和测温需求,设计相应的电路,包括电源电路、信号放大与滤波电路等。
确保传感器能够准确、稳定地输出温度信号。
搭建信号处理系统:使用微控制器或专用的温度测量芯片,对传感器输出的信号进行采集、处理和校准。
设计合适的接口与显示模块,将测温数据实时显示出来。
2.2 软件方案设计:软件方案设计主要包括测温算法的选择和测量误差的校正。
选择合适的测温算法:根据测温场景的特点,选择合适的测温算法。
常见的测温算法包括基于比较法、基于辐射能量计算法和基于物体表面的红外辐射率的估计法等。
测量误差校正:因为红外线测温受环境因素的影响较大,如背景辐射、湿度等,需要进行测量误差的校正。
通过对环境因素进行补偿,提高测量精度。
3. 温度非接触式测量方案的优化为了提高温度非接触式测量的准确性和可靠性,我们可以进行以下优化措施:3.1 传感器选型优化:根据测温范围、测量精度和响应时间等要求,选择更高精度的红外线测温传感器。
优质的传感器可以提供更准确的温度测量结果。
3.2 温度补偿技术:通过测量环境的温度、湿度等因素,对测量结果进行补偿,减少环境因素对测温结果的影响。
非接触式的红外测温系统设计方案
非接触式的红外测温系统设计方案1 红外测温系统的设计背景随着现代科学技术的发展,传统的接触式测温方式以不能满足现代一些领域的测温需求,对非接触、远距离测温技术的需求越来越大。
本红外测温系统设计的出发点也正是基于此。
1.1 单片机发展历程单片机也被称为微控制器(Microcontroller),是因为它最早被用在工业控制领域。
单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。
最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。
INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器,从此以后,单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
早期的单片机都是8位或4位的。
其中最成功的是INTEL的8031,因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。
此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。
基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。
随着工业控制领域要求的提高,开始出现了16位单片机,但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。
90年代后随着消费电子产品大发展,单片机技术得到了巨大提高。
随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用,32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位,并且进入主流市场。
而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高,处理能力比起80年代提高了数百倍。
目前,高端的32位单片机主频已经超过300MHz,性能直追90年代中期的专用处理器,而普通的型号出厂价格跌落至1美元,最高端的型号也只有10美元。
当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用,大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。
而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。
单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统,因此它得到了最多的应用。
事实上单片机是世界上数量最多的计算机。
现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。
非接触式红外测温仪瞄准精度光学分光模块设计
非接触式红外测温仪瞄准精度光学分光模块设计温度是工业生产中常见的工艺参数之一,任何物理变化、化学反应过程都与温度密切相关,因此温度控制是生产自动化的重要任务,要实现准确的温度控制就必须有精度相对较高的测温仪。
就测温仪形式来说,可归纳为接触式测温和非接触式测温两种。
不同的被测目标必须采用不同的测温形式。
在特定的领域中,非接触式测温有着接触式不可比拟的优越性,例如在有色冶炼、粉末冶金、中高频感应加热、铸造、焊接、锻造、热处理等领域。
目前市场上应用较多的非接触式测温工具是红外测温仪。
非接触式红外测温仪是一种结合非接触式测温方法和光纤传感技术,实现高精度、高重复性、快速响应测温仪。
现已广泛被应用在各种工业测温中。
因其使用的是双光纤传输红外光信号,有着光路不同路,测量点和瞄准点不在一条光线上,光纤使用过程中容易折断等不足。
针非接触式红外测温仪的这一缺点,结合实际应用要求,对使用双光纤传输的非接触式红外测温仪进行技术改造,将原来的双光纤传输改为用单光纤连接分光模块的信号传输形式,其核心为光学分光模块的设计,对产品重新作机械设计,用黑体炉标定采集出相应的电压信号值,得到一个新的产品,以该产品向知识产权局申请专利。
以下是该产品各部份设计详细介绍。
1 光学分光模块的设计非接触式红外光纤传感测温仪采用光纤探头与电子处理单元分离的结构,探测热源辐射的红外光密度,红外光经透镜会聚于光纤接头,通过光纤传导进入光电转换单元,输出的电信号经放大、线性化处理后,得到与被测温度信号成线性关系的电压(或电流)信号,将该信号接入智能数字显示表,即可显示对应的温度值。
可设定报警温度区间以控制所需要的生产温度;也可将测温仪的输出信号通过RS-232串口通信接入计算机,通过设定工艺曲线,进行多点多量程的温度控制。
该光纤传感测温仪的原理框图如下:图一光纤测温仪原理框图传导光纤使用的是双光纤,接红外探测器的这根光纤将光信号传输到光电转换器,然后通过电路作相应的信号处理。
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非接触式红外测温仪设计摘要温度测量技术应用十分广泛,而且在现代设备故障检测领域中也是一项非常重要的技术。
但在某些应用领域中,要求测量温度用的传感器不能与被测物体相接触,这就需要一种非接触的测温方式来满足上述测温需求。
本论文正是应上述实际需求而设计的红外测温仪。
红外测温仪是以黑体辐射定律作为理论基础,是光学理论和微电子学综合发展的产物。
与传统的测温方式相比,具有响应时间短、非接触、不干扰被测温场、使用寿命长、操作方便等一系列优点。
本文介绍了红外测温仪测温的基本原理和实现方法,提出了以STC89C51单片机为其核心控制部件的红外测温系统。
详细介绍了该系统的构成和实现方式,给出了硬件原理图和软件的设计流程图。
该系统主要由光学系统、光电探测器、显示输出等部分组成。
光学系统汇集其视场内目标的红外辐射能量,红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。
STC89C51单片机负责控制启动温度测量、接收测量数据、并按照单片机中的温度值计算算法计算出目标的温度值再通过LED把结果显示出来。
关键词: STC89C51单片机,红外测温,LED显示THE DESIGN OF NON-CONTECT INFRAREDTHERMOMETERABSTRACTThe technology of temperature measurement is used widespread, and it also important in the modern equipment failure examination field. But in some application domains, we needn’t the sensor contact with the measured object which used in temperature measurement, this needs a kind of non-contact temperature measurement to satisfies the demand and the design of this infrared thermometer is also based on the demand.Infrared thermomter, it uses the blackbody radiation laws as the theories foundation, it is the outcome that the optical theories and micro-electronics learn a comprehensive development. Compared to the way of traditional temperature measurement, it has a series of merits, such as short in response time, non-contact, noninterference to temperature field, long useful time and convenient operation, etc.The paper introduces the basic principle of infrared thermometer and the method of realization, puts forward infrared trermometer system with the STC89C51 MCU as the CPU. The paper introduces the composing and the method of that system in detail, and gives the hardware principle diagram and the design flow chart of the software. The system formed by the optical system, photoelectron detector,display and output partially. The optical system collects the infrared radiation energy of the object in its field of view, the infrared energy focusing on the instrument and transforms to the corresponding electrical signal. The STC89C51 MCU is used to start the temperature survey, data receive, count the value of the object temperature based on the arithmetic with in MCU and the result is displayed on LED.KEYWORDS: The STC89C51 MCU, infrared radiation thermometry, the LED display前言 (1)第一章红外测温系统的设计背景及方案介绍 (2)§1.1温度测量技术的概述 (2)§1.2红外测温原理及方法 (3)§1.3 红外测温系统的方案介绍 (5)第二章红外测温系统的硬件设计 (7)§2.1 单片机处理模块 (7)§2.2红外测温模块 (10)§2.4 RS232A转换电路模块 (12)§2.5 电源模块 (13)§2.6 键盘模块 (14)§2.7 LED显示模块 (14)第三章红外测温系统的软件设计 (17)§3.1 主程序模块的设计 (17)§3.2 红外测温程序模块 (18)§3.3键盘扫描程序模块 (20)§3.4 显示程序模块 (22)总结 (23)参考资料 (24)致谢 (24)附录 (24)英文翻译 (26)温度是确定物质状态的重要参数之一,它的测量与控制在国防、军事、科学研究以及工农业生产中占有十分重要的地位。
在工业生产中,我们通常通过测量设备表面的温度来监测设备的运行状况,而现代的工业设备往往是在高电压、大电流等危险情况下运行的,传统依靠人工接触式检测的方法既浪费时间、人力,又带有一定的危险性,同时对测温仪所采用的材质也有严格的限制。
因此有必要去应用一种新的方式去检测目标系统的温度,确保设备的平稳运行。
针对现代故障检测非接触技术指标的要求,本文讨论了这种非接触红外辐射温度测量技术,这种技术通过测量物体的红外辐射而达到测量物体温度的目的。
本测温仪是基于STC89C51单片机的红外测温仪,首先它是根据实际需要制定的红外测温的性能指标和功能要求,然后由此具体设计出了硬件电路原理图及其相关软件。
本论文的第一章简要地介绍了现代测温技术的发展背景、红外辐射测温原理以及本测温仪的总体设计方案;第二章系统地介绍了红外测温仪的硬件设计及其各硬件模块的功能与原理图;第三章则概述性的介绍了本红外测温仪的软件设计,以流程图的方式介绍了各个功能的具体实现。
由于时间紧迫,知识面窄等因素,该系统并非非常完善,还有一些方面需要进一步的修改与调试。
这其中的不足之处,请各位老师加以批评指正。
第一章红外测温系统的设计背景及方案介绍随着现代科学技术的发展,传统的接触式测温方式以不能满足现代一些领域的测温需求,对非接触、远距离测温技术的需求越来越大。
本红外测温仪设计的出发点也正是基于此。
在本章中简要介绍了温度测量技术的发展,在此基础上进一步概述了红外测温的原理与方法,并给出了本仪器的设计方案。
§1.1温度测量技术的概述普通温度测量技术经过相当长时间的发展已近于成熟。
目前,随着经济的发展日益需要的是在特殊条件(如高温、强腐蚀、强电磁场条件下或较远距离)下的温度测量技术。
因此,当前研究的重点也在于此。
一、红外温度测量技术非接触式红外测温也叫辐射测温,一般使用热电型或光电探测器作为检测元件。
此温度测量系统比较简单,可以实现大面积的测温,也可以是被测物体上某一点的温度测量;可以是便携式,也可以是固定式,并且使用方便;它的制造工艺简单,成木较低,测温时不接触被测物体,具有响应时间短、不干扰被测温场、使用寿命长、操作方便等一系列优点,但利用红外辐射测量温度,也必然受到物体发射率、测温距离、烟尘和水蒸气等外界因素的影响,其测量误差较大。
在这种温度测量技术中红外温度传感器的选择是非常重要的,而且不仅在点温度测量中要使用红外温度传感器,大面积温度测量也可使用红外温度传感器。
本设计正是采用红外温度传感器这种温度测量技术,它具有温度分辨率高、响应速度快、不扰动被测目标温度分布场、测量精度高和稳定性好等优点;另外红外温度传感器的种类较多,发展非常快,技术比较成熟,这也是本设计采用红外温度传感器设计非接触温度测量仪的主要原因之一。
二、红外温度传感器红外温度传感器按照测量原理可以分为两类:光电红外温度传感器和热电红外温度传感器。
本红外测温仪选用热电红外温度传感器。
热电红外温度传感器是利用红外辐射的热效应,通过温差电效应、热释电效应和热敏电阻等来测量所吸收的红外辐射,间接地测量辐射红外光物体的温度。
本设计根据现代非接触故障检测技术的需求选用了型号为凌阳的TN9温度传感器。
它的测量距离大约为30米,测量回应时间大约为0.5秒。
而且它具备SPI 接口,可以很方便地与单片机(MCU )传输数据。
§1.2红外测温原理及方法一、红外测温原理红外测温仪的测温原理是黑体辐射定律,众所周知,自然界中一切高于绝对零度的物体都在不停向外辐射能量,物体的向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联系,物体的温度越高,所发出的红外辐射能力越强。
黑体的光谱辐射出射度由普朗克公式确定,即:21/511C C M e λλλ=•-下图1-1是不同温度下的黑体光谱辐射度图:图1-1 不同温度下的黑体光谱辐射度从上图中曲线可以看出黑体辐射具有几个特征:① 在任何温度下,黑体的光谱辐射度都随着波长连续变化,每条曲线只有一个极大值;② 随着温度的升高,与光谱辐射度极大值对应的波长减小。
这表明随着温度的升高,黑体辐射中的短波长辐射所占比例增加;③ 随着温度的升高,黑体辐射曲线全面提高,即在任一指定波长处,与较高温度相应的光谱辐射度也较大,反之亦然。