紅外溫度傳感器及紅外溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與研究.ppt

1、物理實(shí)驗(yàn)競賽設(shè)計(jì)題目：溫度傳感器及非接觸式體溫計(jì),實(shí)驗(yàn)?zāi)康?研究一種溫度傳感器的特性，并通過自主設(shè)計(jì)一種非接觸式體溫計(jì)，了解市場上一些非接觸式體溫計(jì)的基本原理，豐富知識(shí)。 經(jīng)由實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)和掌握單片機(jī)知識(shí)和軟件的操作，鍛煉自己的動(dòng)手和動(dòng)腦的能力。 試圖在能完成實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上尋找創(chuàng)新點(diǎn)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。,傳感器的選擇及研究,基本原理： 我們選擇研究型號(hào)為HEIMANN3872熱電堆紅外溫度傳感器。 熱電堆紅外傳感器原理是將多個(gè)熱電偶串聯(lián)起來, 使其具有較高靈敏度。傳感器內(nèi)還集成了一個(gè)熱敏電阻, 以利于溫度補(bǔ)償使用，可以減小環(huán)境溫度帶來的誤差,以傳感器制作的非接觸體溫計(jì),HEIMANN3872熱釋電紅外

2、線傳感器能在非接觸的條件下檢測出人體輻射的紅外線能量的變化, 并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。 將這個(gè)電壓信號(hào)加以補(bǔ)償并放大, 通過數(shù)模轉(zhuǎn)化，將信號(hào)以數(shù)字信號(hào)的形式傳遞給單片機(jī)。單片機(jī)處理運(yùn)算，通過液晶模塊輸出溫度數(shù)值。,以HEIMANN3872制作的紅外體溫計(jì),1.信號(hào)采集與放大部分 整個(gè)過程概括為: 紅外傳感器HEIMANN3872采集外界信號(hào)引起輸出電壓的變化, 電壓經(jīng)過ICL7650 和TL082的處理放大輸出。,2.數(shù)模轉(zhuǎn)換部分 將處理并放大后的模擬電壓信號(hào)通過ADC0804轉(zhuǎn)換為數(shù)字型號(hào)（此處暫時(shí)由其他型號(hào)模塊代替）,以HEIMANN3872制作的紅外體溫計(jì),3.單片機(jī)接收處理部分 單片

3、機(jī)接收數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行事先寫好的函數(shù)，將所得信號(hào)轉(zhuǎn)化成溫度數(shù)字輸出,以HEIMANN3872制作的紅外體溫計(jì),4.顯示部分 單片機(jī)輸出的溫度值通過液晶模塊輸出顯示出來,以HEIMANN3872制作的紅外體溫計(jì),主要實(shí)驗(yàn)器材： 熱釋電紅外溫度傳感器HEIMANN3872 STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng) ADC0804， ICL7650 ，TL082 若干電阻和電容 液晶顯示模塊等,以HEIMANN3872制作的紅外體溫計(jì),物理特性研究,環(huán)境溫度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響 距離對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響 角度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響 物體大小對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測量過程中發(fā)現(xiàn) 轉(zhuǎn)化所得數(shù)對應(yīng)溫度的精確度在不同溫度段不同

4、，范圍在0.2到1.5度左右。 在室內(nèi)，無陽光直接照射傳感器的條件下，傳感器正對亮出與背對亮處的示數(shù)相差不超過1?？梢曰菊J(rèn)為，在室內(nèi)，光線對傳感器影響不大。 介于外界會(huì)產(chǎn)生干擾，環(huán)境溫度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定影響。我們利用該型號(hào)傳感器的特點(diǎn)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，使其影響降至最低。實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們在早晚和中午對同一溫度的水經(jīng)行對比測量，測距為4cm,發(fā)現(xiàn)晝夜溫差的影響可以接受。,物理特性研究,試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及圖像擬合,1.5cm處所有數(shù)據(jù)的圖像擬合(origin),試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及圖像擬合,6cm處所有數(shù)據(jù)的擬合圖像,試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及圖像擬合,4cm處所有數(shù)據(jù)的圖像擬合,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及圖像擬合,數(shù)據(jù)斜率對比,1.5c

5、m,數(shù)據(jù)斜率對比,2cm,數(shù)據(jù)斜率對比,2.5cm,數(shù)據(jù)斜率對比,3cm,數(shù)據(jù)斜率對比,3.5cm,數(shù)據(jù)斜率對比,4cm,數(shù)據(jù)斜率對比,5cm,數(shù)據(jù)斜率對比,6cm,距離對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,數(shù)據(jù)整體呈一次線性變化，且隨著距離的增加，斜率逐漸減小。 實(shí)驗(yàn)在2.5cm到5cm內(nèi)，測量數(shù)據(jù)可重復(fù)性最高，擬合后偏差最小 在人體溫度范圍（35至43度）內(nèi)，我們?nèi)∑钶^小的4cm為主要研究距離。,物理特性研究,角度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,1cm，42C,角度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,2cm，水溫43C,角度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,3cm，43C,角度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,4cm，42C,角度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,5cm,角度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,6cm，41C,角度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中我們可以看出 在小距離范圍內(nèi)，角度變化對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響很小 在4cm處左右圖像比較明顯的呈現(xiàn)二次型變化，且隨著距離的增大，圖像彎曲程度越大。,物體大小對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,4cm,改變物體直徑，55C（改變紙杯的圓扁）,定標(biāo)后數(shù)據(jù)及圖像,4cm距離處在人體體溫范圍（3642）內(nèi)的圖像擬合,預(yù)期效果,該紅外溫度計(jì)分為3個(gè)模式 能測各種物體-20度至200度以內(nèi)的表面溫度； 能測人體額頭溫度，并進(jìn)行一定轉(zhuǎn)化，換算成體溫值； 能測口腔溫度，并轉(zhuǎn)化成體溫值。,目前已完成,1.完成電路