红外温度传感器及红外温度计的设计与研究
温度传感器的设计与研究
温度传感器的设计与研究温度传感器的设计与研究引言：随着科技的飞速发展，温度传感器在日常生活以及工业领域扮演着越来越重要的角色。
温度传感器是一种用来测量环境温度的设备，其设计和研究对于准确监测和控制温度具有至关重要的意义。
本文将介绍温度传感器的基本原理、常见设计和研究方法，并探讨其在不同领域中的应用。
一、温度传感器的基本原理1.1 热敏电阻（RTD）传感器热敏电阻利用材料的电阻随温度的变化而变化的特性进行温度的测量。
常见的材料有铂、镍等，其电阻随温度的变化呈现出一定的线性规律。
通过测量电阻的变化，便能够得知环境温度。
1.2 热电偶传感器热电偶是利用两种不同金属的热电效应原理来测量温度的传感器。
原理是两种金属在不同温度下形成电势差，利用该电势差可以计算出温度差，从而测量温度。
热电偶具有较高的测量精度和较广的测量范围，而且具有抗干扰能力强等特点，在工业领域得到广泛应用。
1.3 半导体温度传感器半导体温度传感器是利用半导体材料的电阻、电压或电流随温度的变化而变化来测量温度的传感器。
由于半导体材料的导电性与温度呈线性关系，因此可以利用半导体温度传感器来进行温度的测量。
二、温度传感器的设计与研究方法2.1 传感元件的选择在温度传感器的设计与研究中，首先需要选择适合的传感元件。
根据实际应用需求和测量范围等因素，选择合适的传感元件，如热敏电阻、热电偶或半导体温度传感器。
2.2 电路设计温度传感器常常需要与电路进行配合使用，因此需要进行电路设计。
电路设计的目的是将传感元件的输出信号转化为可读取和处理的电压或电流信号。
根据传感元件的特性和具体要求，设计相应的放大、滤波和线性化电路等，以确保测量结果的准确性和稳定性。
2.3 系统校准在温度传感器的设计和研究中，系统校准是不可或缺的步骤。
校准的目的是消除传感器本身和测量系统的误差，提高测量的准确性和可靠性。
常见的校准方法包括通过比较标准温度传感器进行修正、使用温度标准设备进行校准和定期检验等。
5红外体温计研究资料
研究资料（一）产品性能研究1.产品概述产品名称：红外体温计产品型号：红外体温计是通过红外测温传感器感知人体发出的红外热辐射，经过微处理芯片处理后，由显示屏显示出数值。
产品主要由红外测温传感器、主控电路、显示屏和外壳组件组成。
产品适用于测量人体额头的热辐射来显示被测对象的体温。
此红外体温计的操作简单卫生，测量快速准确；用户只需将探测头对准额头按测量键，1秒钟就能够快速精确测量出人体体温，供家庭和医疗机构测量人体体温使用。
2.产品性能研究及技术要求的编制说明鉴于红外体温计是市场成熟的产品，国内有许多厂家在生产和制造，因此我们对技术的研究，借鉴了市场上其他企业的红外体温计作为性能参考，做到同等于甚至更优。
我司在产品安全性、有效性方面，依照《医疗器械监督管理条例》、《医疗器械注册管理办法》和医疗器械及体温计相关的国标、行标要求进行设计开发的各项功能性能，以满足实际使用。
并根据《关于发布医疗器械产品技术要求编写指导原则的通告》（第9号通告）要求的格式编写制定了红外体温计的产品技术要求。
GB/T 14710—20093.产品指标符合性验证红外体温计（）经____________ 检验公司进行检验，各指标项目均符合，检测结果详见检验报告（报告编号：）□（二）生物相容性评价研究本产品为非接触测量,无接触人体的应用部分,不需做生物相容性评价研究。
（三）生物安全性研究产品属于含有同种异体材料、动物源性材料或生物活性物质等具有生物安全风险类的产品，不需进行生物安全性研究。
（四）灭菌/消毒工艺研究产品不属于灭菌产品，只需按照用户手册的说明用干净软布或棉棒粘少许医用洒精或水擦拭表面的脏污处即可。
（五）产品有效期和包装研究1.有效期的确定本产品的使用有效期确定为5年，对 ___________ 红外体温计的有效期验证情况见2.1《红外体温计（）有效期验证报告》。
2.包装研究本产品运输和储存的环境条件确定为：环境温度：-20〜+55°C；相对湿度：W95%；大气压力：70kPa〜106kPa°按GB/T 14710-2009《医用电器环境要求及试验方法》中的规定，选取上述环境条件进行运输试验，并在环境温度-20°C. +55°C.相对湿度95%的条件进行贮存试验，完成试验后对产品包装进行目视检查。
基于红外线测温技术的体温检测方案的设计与实现
基于红外线测温技术的体温检测方案的设计与实现体温检测是当前疫情防控的一项重要措施，基于红外线测温技术的体温检测方案具有快速、非接触、准确等优势，能够提高体温检测的效率和安全性。
本文将探讨基于红外线测温技术的体温检测方案的设计与实现。
一、设计方案1.硬件选型：选用高精度的红外传感器和温度计，确保测温准确度。
同时，考虑到使用场景的特殊性，需要选择适合的封装形式和材质，保证设备的耐用性和易读性。
2.测温算法：研究并选择合适的测温算法，包括红外温度补偿、热辐射差异补偿、环境噪声过滤等，以提高准确性和稳定性。
可以结合机器学习算法对测温数据进行分析和优化，进一步提升测温的精度。
3.设备布置：根据使用场景的需求，设计合理的设备布置方案。
考虑到人员流动性，建议在通道入口或出口处设置检测设备，以便对人群进行高效的体温检测。
4.用户交互界面：设计友好的用户交互界面，包括显示屏幕和报警装置。
通过可视化的界面，显示测温结果，并设置合理的警戒温度范围。
当检测到异常体温时，及时发出声音或光提示，以便进行进一步的筛查和处理。
5.数据存储与传输：考虑到数据的隐私性和保密性，设计合理的数据存储和传输方案。
可选择本地存储或云端存储方式，同时，确保数据的安全性，加密传输，防止数据泄露和篡改。
二、实现过程1.采购设备：根据设计方案，选购所需的红外传感器、温度计、显示屏幕和报警装置等硬件设备。
确保设备的质量和稳定性，以提高测温的准确性和可靠性。
2.软件开发：根据测温算法的选择，进行相应的软件开发和编码工作。
通过编程语言，实现测温数据的采集、处理和分析，以及交互界面的设计和开发。
3.设备组装：将所采购的硬件设备按照设计方案进行组装。
确保设备的外观整洁、结构稳固，并测试设备的正常工作状态。
4.设备调试：对已组装的设备进行调试工作，包括传感器的校准、温度计的测试、测温算法的验证等。
确保设备的准确性和稳定性，提高测温的精度。
5.设备安装：根据设备布置方案，将已调试的设备安装到指定的位置。
红外温度计的设计
红外温度计的设计1.红外的发现红外光也叫红外线，它是一位英国科学家发现的。
1800年，赫胥尔在研究太阳光时，让光通过棱镜分解为彩色光带，他用温度计去测量光带中不同颜色所含的热量。
试验中。
他偶然发现一个奇怪的现象：放在光带洪广外的一支温度计，比室内其他温度的指示数值高。
经过反复试验。
这个所谓热量最多的高温区，总是位于光带最边缘处红光的外面。
于是他宣布太阳发出的辐射中除可见光线外，还有一种人眼看不见的“热线”，这种人的肉眼看不见的“热线”位于红色光外侧，叫做红外线。
(不过，要说明的是，事实上太阳发出的能量以波长580nm 的绿光最强。
)红外线是一种电磁波，具有与无线电波及可见光一样的本质。
红外线的波长在0.76～100μm 之间，位于无线电波与可见光之间。
任何物体，只要它的温度比零下273度高，就无一例外地发射出红外线。
2.红外测温的原理红外测温系统是利用物体的辐射能量与温度有关的原理而组成测温的系统。
将普朗克公式在探测器工作波长范围内积分可以得出目标辐射率的大小与目标温度间存在着固定的对应关系，用红外探测器测出目标的热辐射功率，就能计算出目标的表面温度，这就为红外测温奠定了理论基础。
2.1普朗克定律黑体的光谱辐射出射度是波长和黑体温度的函数，即：()()51,2e x p /1T c M c T λλλ-=- （1—1） 式中：1c —第一辐射常数，()216212 3.74183310c h c W m π-==⨯ ； 2c —第二辐射常数，()22 1.43883210h c c m K K -==⨯ ；其中：K —玻耳兹曼常数；h —普朗克常数；c —电磁波在真空中的传播速度。
图1-1表示了不同温度下黑体辐射的频谱分布，从图中可以看出:黑体总的辐射能量随温度的增高而增加，这是单波段测温仪的依据。
随着温度升高辐射峰所在的波长向短波方向移动，其规律符合维恩位移定律。
显然高温测温仪适用于较短的工作波长，低温测温仪宜选用较长的工作波段；短波长处辐射能量随温度增加比长波长处快，这意味着短波长处比长波长处测温灵敏度高。
基于红外线测温技术的体温监测方案设计与实施
基于红外线测温技术的体温监测方案设计与实施体温监测是当前公共卫生领域中至关重要的一环，而基于红外线测温技术的体温监测方案则成为了一种被广泛应用的方法。
本文将会针对基于红外线测温技术的体温监测方案进行设计与实施，并提供一些实用建议和注意事项。
1. 方案设计1.1 选择合适的红外线测温设备在选择红外线测温设备时，应考虑以下几个因素：- 准确性：确保设备具备高准确性的测量功能，能够精确测量人体温度。
- 快速性：设备应具备较短的测量时间，以方便大规模测温。
- 距离要求：根据使用场景的不同，选择测温距离适当的设备，以确保安全和准确性。
1.2 制定体温监测流程制定体温监测流程是确保整个体温监测方案顺利进行的关键步骤。
以下是一个典型的体温监测流程示例：- 确保所有参与体温监测的人员都处于适当的测量距离范围内。
- 操作人员准备好红外线测温设备，并确保设备正常工作。
- 操作人员将红外线测温设备对准被测者的额头，并触发测量。
- 设备显示体温结果，并存储数据（如需要）。
- 清洁设备，以备下次使用。
2. 实施方案2.1 提供良好的测温环境为确保测温结果的准确性，需要提供一个稳定的测温环境。
以下是几个关键因素：- 温度稳定：确保测温环境的温度相对稳定，避免温度波动对测量结果的影响。
- 光线控制：创造一个较为暗淡的环境，以减少外界光线对测温结果的干扰。
- 距离合适：对于不同设备，需要了解其适宜的测温距离，确保测量的准确性和安全性。
2.2 基于红外线测温技术的体温监测操作培训确保操作人员对红外线测温设备的正确操作非常重要。
应进行相关操作培训，培养操作人员的操作技能和观察判断能力，包括以下内容：- 设备操作：向操作人员介绍设备的使用方法、开机和关机步骤以及测温时应注意的事项。
- 数据记录：指导操作人员记录测温结果，并妥善保存和管理这些数据。
- 设备维护：培训操作人员定期检查和清洁设备，确保设备长期稳定运行。
2.3 数据分析和管理体温监测方案的设计不仅仅是测量体温，还需要对测得的数据进行分析和管理，以便更好地掌握整体情况。
红外温度传感器及红外温度计的设计与研究
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
•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
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
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。
红外线温度传感器的设计与实现
红外线温度传感器的设计与实现1、引言在物理实验和生产实际中。
往往需要高精度的测量。
环境温度对测量的影响是一个重要的因素。
因此要求我们必须对环境温度进行精密的测量。
对测量仪器也应有如下的要求，即制造成本低。
测量精度高。
线形度好，应用范围广。
便于安装和调试。
目前市场上有多种传感器可以用来实现温度的测量。
常用的有石英温度计、光纤传感温度计、热敏电阻温度计等在上述几种器件中，石英温度计灵敏度最高，目前可达到℃数量级然而，这些传感器的价格一般都比较贵。
线性度难以达到精密测量的要求。
本文即是要开发一种红外线式高精度的温度测量仪器。
我们所知道红外光的特性：单色性好，抗干扰，比较适合高精度的测量。
我们所要设计的仪器结构简单．容易制作，便于安装，可进行高精度的温度测量，该温度测量可直接输出到微机或pc 机进行后期的数据处理，十分方便易行。
2、仪器的原理和用途我们采用北京东林松工贸有限公司生产的微品玻璃陶瓷材料制成一个圆筒，这种微晶玻璃陶瓷材料具有真空性好、耐高低温、绝缘和耐酸碱腐蚀等性能，其基本性能指标如下：使用温度-273℃～1000℃体积电阻率1.08 x 1014Ω·cm，热膨胀系数为αl= 8.6 x 10- 6/℃，微品玻璃陶瓷抗热冲击性能非常好，从800℃急冷至0℃不破碎，200℃急冷到0℃强度不变化。
在筒内的一端固定一根长L=10cm 的薄有机玻璃圆筒，在筒内另一端固定一个红外位移传感器，并且让有机玻璃棒的自由端将红外接收管的接收面遮住一半，使其工作在线性度最好的区域。
由于有机玻璃的热膨胀系数为α2＝1.7 x 10-4/℃，两者相差达2 个数量级，所以当温度变化时，我们可以认为有机玻璃在陶瓷卡材料上的相对位移可以忽略，故有机玻璃的自由端同红外位移传感器之间的相对位置变化将改变红外接收管的有效接收面积。
从而使位移传感器输出电压也随之改变。
这种新型温度传感器的测量灵敏度为：。
红外体温计 毕业论文
题目：红外体温计2013年 6 月 9日红外体温计1、前言在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0. 75～100μm 的红外线.红外测温仪就是利用这一原理制作而成的,温度是度量物体冷热程度的一个物理量，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。
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，故在连续生产质量检验中存在一定的使用局限。
目前，红外温度仪因具有使用方便，反应速度快，灵敏度高，测温范围广，可实现在线非接触连续测量等众多优点，正在逐步地得以推广应用。
2、黑体辐射与红外测温原理与特点2.1 黑体辐射与红外测温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。
黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1，其它的物质反射系数小于1，称为灰体。
应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。
由于黑体的光谱辐射功率Pb(λΤ)与绝对温度Τ 之间满足普朗克定理：()1ex p 251-=-T c c T P b λλλ (1)其中，Pb(λΤ)—黑体的辐射出射度；λ—波长；T —绝对温度； c 1、c 2—辐射常数。
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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
B
35
B
2
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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
补偿使用，可以减小
环境温度带来的误差
B
3
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
6cm，41C
B
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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。
B
31
物体大小对实验结果的影响
4cm,改变物体直径，55C（改变纸杯的圆扁）
B
32
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
B
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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。
B
34
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。
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
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7
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
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8
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
• 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。
• 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。
• ADC0804， ICL7650 ，TL082
• 若干电阻和电容 • 液晶显示模块等
B
9
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
B
10
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。
物理实验竞赛设计
题目：温度传感器及非接触式体温计
B
1
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，培养创 新意识。
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。
B
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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
B
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试验数据处理及图像拟合
1.5cm处所有数据的图像拟合(origin)
B
12
试验数据处理及图像拟合
6cm处所有数据的拟合图像
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试验数据处理及图像拟合
4cm处所有数据的图像拟合
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14
实验数据处理及图像拟合
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数据斜率对比
1.5cm
B
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数据斜率对比
2cm
B
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数据斜率对比
2.5cm
•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。
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角度对实验结果的影响
1cm，42C
B
25
角度对实验结果的影响
2cm，水温43C
B
26
角度对实验结果的影响
3cm，43C
B
27
角度对实验结果的影响
4cm，42C
B
28
角度对实验结果的影响
5cm
B
29
角度对实验结果的影响
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数据斜率对比
3cm
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19
数据斜率对比
3.5cm
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数据斜率对比
4cm
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21
数据斜率对比
5cm
B
22
数据斜率对比
6cm
B
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物理特性研究
距离对实验结果的影响
•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
起输出电压的变
化, 电压经过 ICL7650 和TL082 的处理放大输出。
B
5
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）
B
6
以HEIMANN3872制作的红外体温计
3.单片机接收处 理部分