7课件七 人体温度的红外测量.pptVIP

人体温度的红外测量 导师: 李蓓　郭从良 答辩人: 　李东风 致谢 本课题是在导师李蓓老师、郭从良老师的悉心指导下完成的，在课题的进展过程中，她们倾注了大量心血，她们兢兢业业的工作作风、科学严谨的治学态度和宽以待人的优秀品质给我留下了非常深刻的印象。在本课题的研究中,我学到了很多东西,取得了很大的进步.这与郭老师在生活上、工作上和学习上给予我的关心和帮助是分不开的。在此我深表谢意。 同时我还要特别感谢万民师兄和庞健、李天睿、许东星等同学，他们在整个课题当中给予我无私的帮助和热心的支持. 本文主要从五个方面进行阐述： 一：红外理论基础 二：系统总体设计方案 三：硬件设计 四：软件设计 五：误差分析 第一章 绪论 1.1辐射测温综述 红外辐射俗称红外线，是一种人眼看不见的光线。任何物体，当其温度高于绝对零度(-273.15 度)时都将有能量向外辐射。物体的温度愈高，则辐射到周围空间的能量愈多，辐射能以波动的方式传递其中包括的波长范围很广。人们主要研究能被物体吸收的、并能重新转变为热能的波长0.8-40μm的红外线。这种射线又称为热射线，其传递过程称为辐射或红外辐射. 辐射测温的发展历史及现状 自1800年Herschel发现红外辐射以来，辐射测温学己有将近200年的发展历史。在19世纪各国科学家主要致力于发现各种热辐射定律，20世纪则主要着重于应用。本世纪60年代之前，辐射测温主要用于高温范围(800℃以上)，但随着红外技术的发展，它已逐步扩展到中温、常温甚至低温范围。辐射测温技术的另一个重要发展趋势是动态与快速测量。毫秒级、亚微秒级甚至微秒级辐射温度计的相继问世，标志着这种技术进入了一个崭新的阶段。在这方面，计算机技术的广泛应用做出了重要的贡献. 1.2 本课题研究的目的及意义 红外辐射测温技术在工业生产、科学研究等方面有着重要的意义。低温目标的温度及红外辐射特性的计量测试技术在国防、军事等领域也越来越受到重视。 现有的人体温度的测量方法多为用水银温度计,在占中国大部分人口的农村更是这样.从2003年闹非典开始,在一些大城市逐渐开始使用红外探测器进行人体温度的测量,红外温度计响应时间快,测量精度高,数字显示的方法也改掉了以往人眼观察误差较大的缺点. 但现在使用的红外温度计价格多偏高,不利于推广使用. 本课题通过对低温目标温度测量的理论与实验研究，设计和制造了人体辐射的红外测量系统，该测量系统的主要特点是测温精度高、响应时间快和成本低，从而可以大大提高该类型的测温装置的普及。 第2章 温度计的总体方案设计 2.1红外辐射测温原理 红外辐射测温技术是以普朗克定律,维恩位移定律和斯蒂芬－玻尔兹曼定律为理论基础，根据所有温度大于绝对零度的物体都向外以电磁波形式发射热辐射与物体的表面温度成一定的函数关系来实现目标温度测量的非接触测温方法。物体的温度越高，所发出的红外辐射能量越强。红外探测器经汇聚的红外光照射后产生信号，该信号传到处理电路，处理电路对其进行处理并计算出物体的温度。该红外辐射温度计是以斯蒂芬－玻尔兹曼定律为理论基础而设计的 2.2 人体温度红外探测器系统构成 人体温度红外探测器主要是由红外探测器、采样系统和处理电路三部分构成。其系统构成如图2-1所示 仪器的工作原理:目标辐射能被探测器接收后，再经过前置放大后送AD574A进行模数转换成数字信号后送89C51单片机，经过单片机数据处理后变成目标的真实温度，送数码管显示 作为辐射温度计的探测元件,可分为两大类型,第一是光电型,第二是热敏型.人体可辐射出中心波长为9-10μm的红外线. 因此,只要对这种波长9-10μm敏感的传感器,均可作为检测人体用的红外传感器.本课题选用的是TPS334温差电堆传感器. 2.3 本章小结 本课题采用全辐射测温的方法，利用热电堆吸收7-14μm波长段的红外光并转换成电信号，经过模数转换送单片机处理，再经数据处理得到目标温度。本课题所研究的红外辐射温度计具有如下的优点: ①不必接触被测人体，操作方便;②响应时间短,测量精度高. 第三章 系统硬件设计 3.1 TPS334简介 图3-1 TPS334外形图 测辐射热电偶是利用温差电效应制成的红外探测器。当把两种具有不同温差电动势率的金属丝或半导体细丝连结成一封闭环时，若用红外辐射照射一个结点(暴露结)，它因吸收入射辐射而升温，于是，与另一结点(参考结)出现温差，在环内产生温差电功势。根据温差电动势的大小(取决于辐射引起的结点温差)则可测出红外