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非接触式热释电红外测温仪:人体体温精准测量技术研究
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更新于2024-06-24
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本篇优秀毕业论文深入探讨了XXX单片机驱动的红外测温仪的设计与研究。论文旨在解决传统温度计存在的近距离接触测量和不便性问题,特别是在高精度要求下,通过低成本策略研发了一种非接触式的热释电红外测温设备。文章首先对红外测温仪的整体系统架构进行了详尽设计,其核心是基于热释电原理,特别是针对人体体温的精确测量进行针对性开发。 设计过程中,作者首先提出了一个全面的解决方案,包括整体方案的设计思路,确保系统能够有效地捕捉并转换红外辐射信号为可读的温度数据。电路设计部分,重点介绍了主体电路、各单元电路的构建,这些电路共同构成了测温系统的基石,确保了信号的精确传输和处理。 在软件设计方面,利用XXX单片机作为控制核心,编写了高效且精准的算法,处理红外传感器收集的数据,实现了温度的实时计算和显示。在硬件实施阶段,作者细致地描述了如何进行焊接和组装,确保了硬件的可靠性和稳定性。 通过实际应用,作者在环境温度30℃的条件下,使用设计的红外测温仪对人体进行了测试,结果显示其测量误差小于±0.1℃,显著提升了测量精度,满足了人体体温快速无接触测量的需求。论文还特别提到了热释电红外传感器PM611,这是一种非常适合人体红外检测的传感器,具有高灵敏度和稳定性。作者详细解释了这种传感器的工作原理及其等效电路,强调了它在红外测温仪中的关键作用。 此外,论文还讨论了整个系统的适用条件,包括环境光照、红外辐射强度等因素对测量结果的影响,以及如何优化这些条件以获得更准确的测量结果。这篇论文不仅提供了红外测温仪的设计方法,还展示了在实际应用中如何通过XXX单片机实现精确、便捷的体温测量,为同类研究提供了有价值的参考。
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2 红外测温仪的原理和性能分析
本章节首先介绍红外测温的基础理论,然后针对其理论依据进行原理剖析,还简
单介绍了红外测温仪的性能指标及影响测温的主要因素,最后给出了误差的具体修正
方法。
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2.1 红外基础理论
1672 年,人们发现太阳光(白光)是由各种颜色的光复合而成,同时,牛顿做出
了单色光在性质上比白色光更简单的著名结论。使用分光棱镜就把太阳光(白光)分
解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各色单色光。1800 年,英国物理学家 F.W.赫胥尔
从热的观点来研究各种色光时,发现了红外线。他在研究各种色光的热量时,有意地
把暗室的唯一的窗户用暗板堵住,并在板上开了一个矩形孔,孔内装一个分光棱镜。
当太阳光通过棱镜时,便被分解为彩色光带,并用温度计去测量光带中不同颜色所含
的热量。为了与环境温度进行比较,赫胥尔用在彩色光带附近放几支作为比较用的温
度计来测定周围环境温度。试验中,他偶然发现一个奇怪的现象:放在光带红光外的
一支温度计,比室内其他温度的批示数值高。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”,这种看不见的“热线”位于红色光外侧,叫做
红外线。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,红外线的发现
是人类对自然认识的一次飞跃,对研究、利用和发展红外技术领域开辟了一条全新的
广阔道路。
红外线的波长在 0.76~100μm 之间,按波长的范围可分为近红外、中红外、远红
外、极远红外四类,它在电磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区
域。红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射,它是基于任何物体在常
规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动,并不停地辐射出热红外能量,分
子和原子的运动愈剧烈,辐射的能量愈大,反之,辐射的能量愈小。
温度在绝对零度以上的物体,都会因自身的分子运动而辐射出红外线。通过红外
探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号后,成像装置的输出信号就可以完全一一
对应地模拟扫描物体表面温度的空间分布,经电子系统处理,传至显示屏上,得到与
物体表面热分布相应的热像图。运用这一方法,便能实现对目标进行远距离热状态图
像成像和测温并进行分析判断。
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