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红外测温仪与单片机万年历设计:应用与原理探讨
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更新于2024-08-04
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单片机万年历设计文档探讨了红外测温技术在单片机应用中的创新实践。红外测温仪的工作原理基于物理学原理,利用物体辐射的红外能量与温度之间的关系进行温度测量。非接触式红外测温仪通过红外光学系统聚集目标发出的红外辐射,将其转化为电信号,经过信号放大和处理,通过特定算法和发射率校正,最终得出被测物体的温度值。 在红外测温技术的发展历程中,红外热像仪起源于军事领域,例如美国TI公司的早期研发,后来逐渐扩展到民用,如瑞典AGA公司的产品。然而,尽管技术先进,如何实现红外测温的广泛应用仍然是一个挑战,这涉及到了实际物体的复杂性,包括发射率的测定、材料特性、制备方法、热过程、表面状态和环境因素等。 红外辐射测温的核心基础是黑体辐射定律,由普朗克提出,它描述了黑体对不同波长辐射的吸收和发射特性。实际物体的红外辐射并非完全符合黑体辐射,需要考虑发射率这一修正参数,它反映了物体热辐射与理想黑体辐射的接近程度。发射率受多种因素影响,包括材料种类、表面状态等,精确测量和了解这些参数对于提高红外测温的准确性至关重要。 在单片机万年历设计中,如果将红外测温技术集成,可能的应用场景可能包括家庭自动化设备中的恒温控制、工业生产过程中的温度监控或环境监测等。通过精确的温度测量,单片机能够实时调整工作状态,确保设备的高效运行和用户舒适度。然而,设计时需考虑到功耗、成本和精度之间的平衡,以及如何在有限的硬件资源下实现复杂的数据处理和算法优化。 单片机万年历设计文档不仅关注时间的显示,也可能将红外测温技术作为其中的一部分,提供智能化的温度感知和管理功能,展示了技术在日常生活中的实用性和创新融合。
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红外测温仪的测温原理是将物侄(如钢水)发射的红外线具有的辐射能转变成电信号, 红外线辐
射能的大小与物体(如钢水)本身的温度相对应,根据转变成电信号大小, 可以确定物体(如
非接触试红外测温仪
钢水)的温度。
红外测温技术已发展到可对有热变化表面进行扫描测温,确定其温度分布图像, 迅速检测出
隐藏的温差,这就是红外热像仪.红外热像仪最先应用于军事上,美国 TI公司19“年研制出世界上
第一台红外扫描侦察系统。以后,红外热成像技术在西方 国家陆续用于飞机、坦克、军舰和其他
武器上,作为侦察目标的热瞄系统,大大提高 了搜索、命中目标的能力。瑞典AGA公司生产的红
外热像仪在民用技术上处于领先 地位。但是,怎样使红外测温技术得到广泛应用,目前仍然是一
个值得研究的应用课 题。红外测温仪工作原理
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
内疗的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的 温度值。
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 能量。物体
的红外辐射能量的大小及其按波长的分布一一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。但是,自然界中存在的实际物体,儿乎都不是黑体,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。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、热过程以及表面状态和环境条件等因素有关。因此,为使黑体
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,其值在零和小于1的数值之 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。 影响发射率的主要因纱
在:材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度等。
当用红外辐射测温仪测量目标的温度时首先要测量出目标在其波段范围内的红 外辐射量,
然后由测温仪计算出被测目标的温度。单色测温仪与波段内的辐射量成比 例;双色测温仪与两
个波段的辐射量之比成比例。
选择红外测温仪可分为三个方面:
性能指标方面,如温度范围、光斑尺寸、工作波长、测量精度、响应时间等;环境 和工作条
件方面,如环境温度、窗口、显示和输出、保护附件等;其他选择方面,如使用 方便、维修和校
准性能以及价格等,也对测温仪的选择产生一定的影响。随着技术和 不断发展,红外测温仪最佳
设计和新进展为用户提供了各种功能和多用途的仪器,扩大 了选择余地。
确定测温范围:
测温范围是测温仪最重要的一个性能指标。如TIME (时代)、Raytek(雷泰)产 品覆盖
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xinkai1688
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