红外测温传感器)课程.docVIP

? 成绩评定： ?? 传感器技术课程设计 ? 题 目 红外测温传感器 ?? 摘要 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中，都是必不可少的医用计量器具。传统的水银体温计是根据液体热胀冷缩的性质来测量人体的温度，虽然它价格便宜、性能稳定，但是也存在许多弊端。? 随着科学技术的发展和现代医疗技术的需求，体温测量技术也在不断地改进和提高，随后人们研究出了红外线人体测温仪。它是利用人体发出特定波段的红外线来测量出人体的温度。 ? 本人根据红外辐射测温的原理设计并制作了一个红外体温测量系统，其中红外温度传感器采用了Melexis公司设计生产的非接触测量红外温度传感器—MLX90615（DAA型号）。它是一个数字传感器，片上已经集成了温度测量的传感器和相关处理电路，可以通过SMBus协议把测量得到的温度数据直接传送给AVR单片机（ATmega32A）进行处理，然后通过LCD模块显示相应的体温值。 ? 关键词：?红外温度测量，MLX90615，SMBus，AVR单片机 目 录 一 、设计目的 4 二、设计任务与要求 5 2.1设计任务 5 2.2设计要求 5 三、设计步骤及原理分析 6 3.1设计方法 6 3.2设计步骤 6 3.3设计原理分析 6 四、课程设计小结与体会 7 五、参考文献 11 1红外测温传感器结构? ???????? 图1 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。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。? 图2 2红外测温传感器工作原理? 在自然界中，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量。根放大器?温度补偿?加法器?滤波器?遮光器?传感器?慢速点机?温度补偿二极管?红外测温仪电路图?光学成像扫描系统红外探测路前置放大显示记录信号处理主放同步目标制冷器据基尔霍夫定律、普朗克定律、维恩公式这三大辐射定律，物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布与其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。? 三大辐射定律均是以“黑体”作为研究对象分析得出的。但是，自然界中存在的实际物体都不是黑体，所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材料种类、制备方法以及表面状态和环境条件等因素有关。因此，为了使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，即发射率。该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在0-1之间。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。物体表面发射率主要决定于材料性质和表面状态（?如表面氧化情况，涂层材料，粗糙程度及污秽状态等）。? ????当物体的温度高于绝对零度时，由于它内部热运动的存在，就会不断的向四周辐射电磁波，其中的红外线在给定的温度和波长下，物体发射的辐射能有一个最大值，这种物质成为黑体，其他的波段的最大值成为灰体。事实上，自然界中并不存在黑体，只是为了获得红外线的分布规律才提出的，从而导出了普朗克黑体辐射定律。? ????普朗克黑体辐射定律是用于描述在任意温度下从一个黑体中发射的电磁辐射的辐射率与电磁辐射的频率的关系公式。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用公式可表达为：??????? E=δε（T-To）?????????E是辐射出射度．单位是W／m3；? δ是斯蒂芬一波尔兹曼常数，5．67x10-8W／（m2·K4）；?ε是物体的辐射率：?T是物体的温度（K）；?? To是物体周围的环境温度（K）。? 红外测温仪电路比较复杂,?包括前置放大,?选频放大,?温度补偿,?线性化,?发射率ε?（比辐射率?）调节