红外温度传感器及红外温度计的设计与研究

物理特性研究
• 环境温度对实验结果的影响 • 距离对实验结果的影响 • 角度对实验结果的影响 • 物体大小对实验结果的影响
物理特性研究
实验数据测量过程中发现
• 转化所得数对应温度的精确度在不同温度段不同， 范围在0.2到1.5度左右。
• 在室内，无阳光直接照射传感器的条件下，传感器 正对亮出与背对亮处的示数相差不超过1。可以基本 认为，在室内，光线对传感器影响不大。
传感器的选择及研究
基本原理：
我们选择研究型 号为HEIMANN3872热 电堆红外温度传感器。
热电堆红外传感 器原理是将多个热电 偶串联起来, 使其具 有较高灵敏度。传感 器内还集成了一个热 敏电阻, 以利于温度 补偿使用，可以减小 环境温度带来的误差
以传感器制作的非接触体温计
•
HEIMANN3872热释电红外线传感器能在
以HEIMANN3872制作的红外体温计
2.数模转换部分
将处理并放 大后的模拟电 压信号通过 ADC0804转换为 数字型号（此 处暂时由其他 型号模块代替）
以HEIMANN3872制作的红外体温计
3.单片机接收处 理部分
单片机接收 数字信号，并进 行事先写好的函 数，将所得信号 转化成温度数字 输出
物理实验竞赛设计
题目：温度传感器及非接触式体温计
实验目的
研究一种温度传感器的特性，并通过自主设计一 种非接触式体温计，了解市场上一些非接触式体 温计的基本原理，丰富知识。
经由实验，学习和掌握单片机知识和软件的操作， 锻炼自己的动手和动脑的能力。
试图在能完成实验的基础上寻找创新点，ห้องสมุดไป่ตู้养创 新意识。
3cm，43C
角度对实验结果的影响
4cm，42C
角度对实验结果的影响
5cm
角度对实验结果的影响
6cm，41C
角度对实验结果的影响
从实验数据中我们可以看出
•在小距离范围内，角度变化对实验结果的影 响很小 •在4cm处左右图像比较明显的呈现二次型变 化，且随着距离的增大，图像弯曲程度越大。
物体大小对实验结果的影响
以HEIMANN3872制作的红外体温计
4.显示部分
单片机输出 的温度值通过液 晶模块输出显示 出来
以HEIMANN3872制作的红外体温计
主要实验器材：
• 热释电红外温度传感器HEIMANN3872 • STC89C52单片机最小系统
• ADC0804， ICL7650 ，TL082
• 若干电阻和电容 • 液晶显示模块等
非接触的条件下检测出人体辐射的红外线能量
的变化, 并将其转换成电压信号输出。
•
将这个电压信号加以补偿并放大, 通过
数模转化，将信号以数字信号的形式传递给单
片机。单片机处理运算，通过液晶模块输出温 度数值。
以HEIMANN3872制作的红外体温计
1.信号采集与放大 部分
整个过程概 括为: 红外传感 器HEIMANN3872 采集外界信号引 起输出电压的变 化, 电压经过 ICL7650 和TL082 的处理放大输出。
•数据整体呈一次线性变化，且随着距离 的增加，斜率逐渐减小。
•实验在2.5cm到5cm内，测量数据可重 复性最高，拟合后偏差最小
•在人体温度范围（35至43度）内，我们 取偏差较小的4cm为主要研究距离。
角度对实验结果的影响
1cm，42C
角度对实验结果的影响
2cm，水温43C
角度对实验结果的影响
• 介于外界会产生干扰，环境温度对实验结果有一定 影响。我们利用该型号传感器的特点进行温度补偿， 使其影响降至最低。实验时，我们在早晚和中午对 同一温度的水经行对比测量，测距为4cm,发现昼夜 温差的影响可以接受。
试验数据处理及图像拟合
1.5cm处所有数据的图像拟合(origin)
试验数据处理及图像拟合
6cm处所有数据的拟合图像
试验数据处理及图像拟合
4cm处所有数据的图像拟合
实验数据处理及图像拟合
数据斜率对比
1.5cm
数据斜率对比
2cm
数据斜率对比
2.5cm
数据斜率对比
3cm
数据斜率对比
3.5cm
数据斜率对比
4cm
数据斜率对比
5cm
数据斜率对比
6cm
物理特性研究
距离对实验结果的影响
4cm,改变物体直径，55C（改变纸杯的圆扁）
53.8
116
53.2
115
52.7
114
51
111
43
108
42.8
111
42
109
41
108
40.2
108
39.5
107
39
107
38.2
106
37.5
105
37
104
36
103
35.2
103
34.8
102
34
101
33.9
100
33.5
101
32.8
100
31.8
99
定标后数据及图像
4cm距离处在人体体温范围（36~42）内的图像拟合
预期效果
该红外温度计分为3个模式
1.能测各种物体-20度至200度以内的表面温 度；
2.能测人体额头温度，并进行一定转化，换 算成体温值；
3.能测口腔温度，并转化成体温值。
目前已完成
1.完成电路，并能显示出温度变化引起的示 数变化。
2.完成部分示数转化成温度值的函数关系， 拟合出在人体温度范围内的数值变化曲线。
3.完成对所使用的温度传感器的物理特性进 行系统的研究。
演示如下