非接触式红外测温仪的设计
摘要
利用温度测量技术是很常见的，而且在当前问题的检测设备类仍然是一个非常重要的技术。但在某些应用中，需要使用测量与被测物体接触式温度传感器，它需要一个非接触式温度测量来满足测量要求,本文是红外测温仪的设计的实际需要。
红外测温仪是利用黑体辐射定律为基础，是光学理论和微电子学综合发展的现象。与基本的测温方式相比，具有反应时段短、非触碰、不干扰被测温场、使用寿命长、操做简便等一系列优点。
本文阐述了红外测温仪的基本原理和显示方式，指出红外测温系统的中心控制单元以STC89C51单片机。具体列举了该系统的组成和制作方法，给出了硬件理论图和软件的设计流程图。该系统基本由光学系统、光电探测器、显示输出等部份构成。光学系统的红外辐射能量采集物体的红外能量收集在光电探测器转换成相应的电信号的视野。STC89C51单片机担当节制驱动温度量取、接受量取的数据、并按照单片机中的温度值统计算法算出目的温度值再经过LCD把温度显示出来。
关键词: STC89C51单片机；红外测温；LCD显示屏
ABSTRACT
The use of temperature measurement technique is common, but in the current issue of the detection device class is still a very important technology. It requires the use of measurement and the object contact temperature sensor, This is the actual need infrared thermometer designed.
Infrared thermometer is the use of blackbody radiation law, based on the phenomenon of optical theory and integrated development of microelectronics. Compared with the basic temperature measurement mode, with a short response time, non-touch, no interference is temperature field, long life, easy operation to do a series of advantages.
This paper describes the basic principles and display infrared thermometer, noting that the center of the infrared temperature measurement system control unit STC89C51 microcontroller. accepted amount,and calculates the temperature in accordance with the purpose of single-chip temperature values through statistical algorithms and then the temperature LCD display.
Keywords: STC89C51 microcontroller；infrared temperature measurement； LCD display
目录
摘要_____________________________________________________________ I ABSTRACT ________________________________________________________ II 第1章绪论_______________________________________________________ 1课题背景______________________________________________________ 1国内外研究状况_______________________________________________ 2国际现状__________________________________________________ 2
国内现状_________________________________________________ 3红外测温的展望_______________________________________________ 4第2章设计方案拟定_______________________________________________ 6温度测温技术的概述____________________________________________ 6红外测温原理及方法____________________________________________ 7红外测温原理_____________________________________________ 7
斯蒂芬-玻尔兹曼定律_______________________________________ 8
实际物体温度的计算_______________________________________ 8
红外测温的方法___________________________________________ 9红外测温系统的方案介绍______________________________________ 10红外测温仪系统的技术指标及主要功能______________________ 10
红外测温仪的硬件系统方案设计____________________________ 11
红外测温仪的应用软件系统的方案设计_______________________ 11方案设计____________________________________________________ 12方案论证____________________________________________________ 14第3章系统的硬件设计____________________________________________ 16系统整机设计________________________________________________ 16单片机处理模块______________________________________________ 16红外测温模块_________________________________________________ 18红外测温传感器的引脚介绍________________________________ 19
红外测温模块的时序______________________________________ 19 RS232A电平转换模块__________________________________________ 20 MAX232C芯片介绍_____________________________________________ 21电源模块____________________________________________________ 22键盘模块____________________________________________________ 22 LCD显示模块_________________________________________________ 23音频输出模块_______________________________________________ 26第4章系统的软件设计____________________________________________ 28主程序流程设计______________________________________________ 28红外测温程序模块____________________________________________ 29
键盘扫描程序模块____________________________________________ 31第5章安装与调试________________________________________________ 33硬件的安装与调试____________________________________________ 33单片机程序的烧录____________________________________________ 35结论____________________________________________________________ 37参考文献________________________________________________________ 39致谢____________________________________________________________ 41附录 1
附录 2
第1章绪论
课题背景
普通温度测量技术经过相当长时间的发展已近于成熟。目前，随着经济的发展日益需要的是特殊条件（如高温、强腐蚀、强电磁场条件下或较远距离）下的温度测量技术。因此，当前研究的重点也在于此。
非接触红外测温仪采用最新红外技术可快速方便地测量物体的表面温度。不需要机械的接触被测物体而快速测得温度读数。只需瞄准被测物体，按动触发器，在LCD显示屏上读出温度数据。红外测温仪的优点：重量轻、体积小、使用方便，方便携带并能准确地测量热的、危险的或难以接触的物体，而不会污染或损坏被测物体。红外测温仪每秒可测若干个读数""而接触测温仪每秒测量就需要若干分钟的时间。
非接触式红外测温也叫辐射测温，一般使用热电型或光电探测器作为检测元件。此温度测量系统比较简单，可以实现大面积的测温，也可以是被测物体上某一点的温度测量；可以是便携式也可以是固定式，并且使用方便；他的制造工艺简单，成本较低，测温是不接触被测物体，具有响应时间短，不干扰被测温场、使用寿命长、操作简单等一系列优点，但利用红外辐射测量温度，也必然受到物体反射率、测温距离、烟尘和水蒸气等外界因素的影响，起测量误差较大。红外测温仪可以接收多种物体自身发射出的不可见红外能量，红外辐射是电磁频谱的一部分，它包括无线电波、微波、可见光、紫外、Ｒ射线和Ｘ射线。红外线位于可见光和无线电波之间，红外波长常用微米表示，波长范围为微米－1000微米，实际上，微米－14微米波带用于红外测温仪。红外技术及其原理的无异议的理解为其精确的测温。当由红外测温仪测温时，被测物体发射出的红外能量，通过红外测温仪的光学系统在探测器上转换为电信
号，该信号的温度读数显示出来，有几个决定精确测温的重要因素，最重要的因素是发射率、视场、到光斑的距离和光斑的位置。发射率，所有物体会反射、透过和发射能量，只有发射的能量能指示物体的温度。当红外测温仪测量表面温度时，仪器能接收到所有这三种能量。因此，所有红外测温仪必须调节为只读出发射的能量。测量误差通常由其它光源反射的红外能量引起的。有些红外测温仪可改变发射率，多种材料的发射率值可从出版的发射率表中找到。其它仪器为固定的予置为的发射率。该发射率值是对于多数有机材料、油漆或氧化表面的表面温度，就要用一种胶带或平光黑漆涂于被测表面加以补偿。使胶带或漆达到与基底材料相同温度时，测量胶带或漆表面的温度，即为其真实温度。距离与光斑之比，红外测温仪的光学系统从圆形测量光斑收集能量并聚焦在探测器上，光学分辨率定义为红外测温仪到物体的距离与被测光斑尺寸之比（Ｄ:Ｓ）。比值越大，红外测温仪的分辨率越好，且被测光斑尺寸也就越小。激光瞄准，只有用以帮助瞄准在测量点上。红外光学的最新改进是增加了近焦特性""可对小目标区域提供精确测量，还可防止背景温度的影响。视场，确保目标大于红外测温仪测量时的光斑尺寸，目标越小，就应离它越近。当精度非凡重要时，要确保目标至少２倍于光斑尺寸。
在这种温度测量技术中红外温度传感器的选择很是重要，而且不仅在点温度测量中要使用红外温度传感器，大面积温度测量也可以使用红外温度传感器。本设计正是采用红外温度传感器这种温度测量技术，它具有温度分辨率高、响应速度快、不干扰被测目标温度分布场、测量精度高和稳定性好等优点；另外红外温度传感器的种类较多，发展非常快，技术比较成熟，这也是本设计采用红外温度传感器设计非接触式红外测温仪的主要原因之一。
国内外研究状况
国际现状
经过对非接触式红外测温仪资料的搜集，我们可以看到，近年来重要的发展趋势是：非制冷红外自动测温仪有了很大的进步。红外阵列传感器应用在过去，量子型红外探测装置液氮冷却，现在是非致冷红外阵列传感器的使用，非制冷红外传感器的研究进展，红外自动温度记录仪可以实现小，重量轻，价格低。国内外近来成功地研发了具有杰出抵抗干扰的等效温差传感器,温度记录精度在℃～℃的元器件,这是一个衡量毫米阵列式主动红外温度记录仪的热辐射。近年来，对红外自动温度记录仪的快速发展，高分辨率的温度检测，高精度、高速度的可能。
1672，人们意识到太阳光（白光）是一个组合的各种颜色的光，同时，牛顿做了一个单色光在性质上更著名的白光判断的实验。棱镜对太阳光的利用（白光）分解为红，黄，绿，橙，绿，蓝，紫等颜色的单色光。1800，英国物理学家F. W. hashel从热点来看研究各种颜色，红外线的发现。他研究了大量的光和热，故意暗室只有一个黑板堵塞，以及板上的矩形孔的开口，用棱镜孔。当太阳光穿过棱镜，它被分解成光的彩色带，并使用温度计测量的光的热与不同颜色包括在内。为了与环境温度进行比较，光的颜色在附近放几块用温度计测量环境温度与赫胥汉城相比。在试验中，他偶然发现了一个奇怪的现象：在淡红色的温度计，室内温度比其他高数值说明。经过反复测试，所谓的高温面积最大，位于外面的光线的边缘是红色的。他宣布，辐射在可见光的太阳，有一个人类的眼睛看不到的"热线”，这种看不见的"热线”在外面的红光，红外线。红外线是一种电磁波，具备与无线电波及可见光同样的性质，红外线的出现是人类对大自然认知的一次跨跃，对考察和使用和发觉红外技术领域开拓了一条崭新的通途。
国内现状
在国内发展的红外测温仪的起步还是比国外晚一点,而且发展的方向也有些不同的方式,红外波长 ~ 100 m之间，按波长的限制，可分为近红外，红外，
远红外，超远红外四种，它是无线电波，在最后的位置，在电磁波频谱的可见位置之间。红外辐射是最常见的一种是电磁辐射的性质，它通常是基于环境中的任意对象将改变分子的元素和子元素的原子不规则活动，不断辐射红外线能量，分子元素和原子元素的活动愈强烈，辐射的能量愈大，反之，辐射的能量愈小。
在红外探测设备的研究和开发起步较晚，虽然目前生产厂家众多，但技术水平参差不齐，对规模较小的强度，研究和开发能力相对不足，热辐射采集设备技术在国内外存在以下主要问题：
(1)必须准确确定被测物体的发射率；
(2)避免高温物体的周围环境的影响；
(3)非模块化设计，产品安装维护复杂；
红外测温的展望
使用红外辐射的方法开始温度检测的仪器是从单一到繁杂渐渐的研发而成的。红外测温仪是在一个点的温度限制为对象的早期检测，然后对检测线的温度，并不能显示物体的形状和表面的温度。直到第二十世纪五十或六十，由于红外探测器的光子探测器的迅速提高和有效出来，导致实验，热成像系统的理论基础。
SARS爆发后，人们越来越重视公共卫生和安全。非接触、高精度医用红外温度计的研发，能够让在公共场合、大流量人群的迅速检测具备首要的意义。它不但具备强大的商业价值，并且又具有重要的社会价值。
由于红外资源及传感器范畴创新的开发，新式测温仪器正逐渐替换传统的检测手法。如今美、英等国正悉力于增强前视红外系统信息处理本领(如智能人工目标分类)，便携式个人电脑机可以实时生成高分辨率的图像，以解决缺
陷方面的研究和产业化。世界上除少许大型军工企业公司(如美国Honeuwell 公司、休斯飞机公司)除外，极多大商业公司(如三菱电气、日本横河(株)、瑞典AGA公司、法国Pyro公司、Sofradier公司、HGH红外系统工程公司等)也正在积极地从事红外测温、热成像能力的科研及产品研发。在中国，近年来，随着中国工业的快速发展加速、产品升级的需求，越来越多的温度计，虽然热电偶（热电阻）一类的接触感温元件仍然具有很大的优势，但非接触红外测温仪已被业界关注。
第2章设计方案拟定
温度测温技术的概述
红外测温是一种新技术和新方法，这是根据红外技术的发展，红外方式是追寻红外辐射的发生、传输、转化、探测并付诸实用的一门科学技术。温度是人类生活的一个基本特征，对人体的观察是正常的，重要的指标标准化，强测量生理信号方便。随着当代电子技术的进展，电子设备慢慢的显示出其向高集成化和小型化的发展趋势。传统的水银体温计尽管是价格便宜但也有不少弊病，例如要经过刻度值来判断温度高低，偶尔由于光亮较暗使观察者难以正确判别及测量等待时间长等。甚至某些威胁人类康健的流行病，其特点是体温的改变，但是在公共场合，辟如车站，商店，栈房和娱乐场所等检测人体体温并非一件容易的事，而采用非接触式的红外测温计就可以减少交叉感染。
在该温度检测方法来选择一个红外线温度传感器要使用红外线温度传感器，非接触式温度测量技术也被称为辐射测温是非常重要的，但不是紧在点温度测量。根据史蒂芬-玻尔兹曼公式，与黑体辐射的温度和温度，这是整个辐射温度和辐射温度的测量方法。另一个在光学高温计的提高，光电高温计，红外温度计等。
红外测温仪能够准确更加快速的测得物体温度。由于红外辐射测温属于非触碰式测温,因此它在检测物体表面温度时不会造成物体温度的改变,也不会在测量前受周围气体或环境温度(热)变动的干扰,在一些不容易用传统的接触式温度测量场合，红外辐射温度计是特别重要的。例如：传统的温度计主要有两种，水银温度计，电子温度计，平均温度是口腔，腋窝，直肠测量体。显然，这两种温度计为我国非典期间的快速检测是不适合大量的人。热电型红外线温度计可以通过挖掘耳膜被收集红外辐射能量检测体温，因为下丘脑可执行调度
的温度，通过内部颈动脉的下部丘脑，结果反映体温调节，包括颈动脉附近的温度，和鼓膜附近的下丘脑，所以它的温度更精确。危险温度测量的对象，然后使用红外辐射温度计是一种安全，有效的方法。例如:如用传统接触式测量则对测量人员来说存在不便,而此时若采用非接触式的红外辐射式测温仪则不存在这样的问题。在温度测量仪表的设计是便携式的，可以进行近距离的物体可以直接用于温度测量。
红外测温原理及方法
红外测温原理
红外测温仪的温度测量是基于黑体辐射定律，所有高于绝对零度的物体的性质已辐射能量，物体的向外辐射能量的改变与按波长的排布与它的表面温度有着相对贴切的因质，物体的温度越高，所发出的红外辐射能力越强。黑体光谱辐射亮度的普朗克公式，即：
21/51
1
C C M e λλλ=?- (1-1)
式中
—第一辐射常数:
)(10741833.322621m hc c ??==-ωπ —第二辐射常数:
)(101043883222k m k hc c ??==-
其中： K-波尔兹曼常数；
h-普朗克常数；
c-电磁在真空中的传播速度。
斯蒂芬-玻尔兹曼定律
将普朗克公式1-1对其波长积分，阐明单元面积可以取到黑体辐射和空间半球总辐射功率,即:
?∞T T ==04
σλλτd m m （1-2）
式中，）（428-10670.5-K ???=m ωσ，成为斯蒂芬-玻尔兹曼常数。
实际物体温度的计算
式（1-1），（1-2）T 是绝对温度。只计算在实际对象类型的辐射出射度（1-1），（1-2）在三角级可以乘以排放率。物体的辐射出射度与辐射的温度T 和发射率δ有关。只要被测物体辐射，并知道三角级发射率可以计算温度。事实上，测量对象是通过测量得到的辐射量。
图2-1不同温度下的黑体光谱辐射波
从上图中曲线能够看出黑体辐射具备几个特点:
(1)任何温度下，黑体的光谱辐射强度与波长的变化，每个弧只有一个最大值；
(2)随着温度的升高，与光谱辐射度极大值对应的波长减小。这阐明跟随温度的涨高，黑体辐射中的短波长辐射所占比例变大；
(3)随着温度的升高，黑体辐射曲线的改善，这是在任何给定的波长，和高温后光谱辐射度大，反之亦然。
红外测温的方法
基于原占空比是不一样的温度，红外测温仪被设计成三种方式，经由辐射被测物体，以确定该物体的辐射温度所有波长的热辐射被称为总辐射测温;经过测量对象对一定波长的单色辐射率，以确定它的亮度温度称为亮度温度的方法;随着温度的变化在单色辐射率来恒定温度下的两种波长的比率的目的是，如果由于温度的方法被称为比色测量。
无温度补偿的亮度温度的测量方法，计算误差小，测温精度高，但在短波区域，只适用于高温测量。比色测温法的光学系统可局部遮盖，受烟雾尘埃干扰小，测温差异小，但务必选取适当波段，使波段的放射率出入不大。待检测该选择的全辐射的方式来计算的物体的温度，在整个辐射测温是所有基于在波长范围和温度的总辐射，从而获得物体的辐射温度。这是因为生产在波长较大的低温物体，辐射信号很弱，并且结构简便，低损耗，但其温度测量精度稍差，通过辐射率的效应。
依照普朗克公式可推导出辐射体温度与检测电压之间的关系式：
44KT T Ra V =???=σε
式中K 为σε??Ra ，由实验确定，1?ε校准
即，能够经过检测电压而判别被测物体的温度，上式指出探测器输出信号
与被检温度呈非线性关联，V 与T 的四次方成正比，于是要让线性化改良。线性化后，得到的表面温度，辐射率校正所需的真实温度。
其校正式为：
4T
T Γ=εT
式中TR 型——辐射温度（温度）
ε（t ）——辐射率，从到
红外测温系统的方案介绍
红外测温方式在生产进程当中，在产品把控和监测，元件网上故障诊断和节约能源等方面发挥了重要效果。它是一种非接触式测量设备运行的，拍摄的温度分布，任何部分的温度场测量，并进行内部和外部故障的实时、遥感、视觉和定量测量等，对电厂的检测，在变电站和输电线路和电气设备操作非常方便，有效。用红外测温仪，端点收敛方法和电子搜索连接收敛性诊断，检查设备的运行状况，还可以检查电池组件、配电屏终端，开关或熔断器，防止能源消耗。
红外测温仪系统的技术指标及主要功能
1：温度测量精度±1℃ ；
2：温度测量的分辨率℃：
2：LCD 显示；
3：电源：DC 5V ±10%；
4：工作环境温度≤60℃工作环境湿度≤90%；
红外测温仪的硬件系统方案设计
本红外测温仪选用模块化的方式，它的硬件构造由STC89C51单片机模块，红外测温模块,RS232转化电路模块，电源模块，键盘模块和LCD显示模块组成。
STC89C51单片机是本系统的控制中心，它把运行温度检测、收取检测数据、查算温度值、并依据得到的键值节制显示进程；红外测温模块是温度数据的采集、测量，并将采集到的数据经由数据端口传送给STC89C51单片机；RS232转换电路模块可以很方便地与PC机进行串行通讯，还可以发送或接收数据外发；通过键盘模块可以很容易地和不同工作温度的LCD显示模块；直观显示测量的温度值的观察；电源模块负责红外测温仪的电源。
红外测温仪的应用软件系统的方案设计
这个红外线温度计模块化软件设计或研究思路，它是整个系统被分成小模块在其精加工，它涵盖了主程序模块，红外测温模块，键盘扫描模块和屏幕的模块。
程序模块相对于主要达到系统初始化，温度检测，串行通信，键盘和其他功能。该系统包括：初始化，中断初始化，外部中断源的初始化，串口通信中断初始化，初始化显示LCD。
红外测温模块包括：温度数据，计算温度。
键盘扫描模块：访问关键信息的处理，关键的要求等。
显示模块：对应的温度数据采集与处理。
该红外测温仪的软件设计，时钟设置是非常重要的，通过时钟设置好时钟频率，时钟频率是整个系统能够正常、有序运行的关键。
图2-2 红外测温系统设计框图
方案设计
方案一使用分立元件的模拟电路和单独的振荡单元，电源管理数字电路，并联驱动电路的大规模集成电路设计，只有一个控制电路是这样复杂，此外，如果温度传感器，显示电路和其他电路，系统更复杂，因此，使用该设备，造成故障率高，调试困难，且电路复杂，维修不便，生产试验；虽然容易实现，但控制和性能方面都很差，硬件设计任务比较麻烦，而且设计的产品实际操作也不方便。
非接触式测温仪的设计与制作 田云，黑龙江农业经济职业学院 本文介绍一种采用凌阳公司生产的TN9红外测温传感器来实现红外测温，控制器采用大家熟悉的51单片机。所有物体都会发出红外线能量。物体越热，其分子就愈加活跃，它所发出的红外线能量也就越多。红外线温度仪包括有光学装置，可以收集来自物体的辐射红外线能量，并把该能量聚焦在探测器上。能量经探测器转化为电信号，并被放大、显示出来。红外测温打破了传统的接触式测温模式，它根据被测物体的红外辐射能量来确定物体的温度，不与被测物体接触，具有不扰动被测物体温度分布场，温度分辨率高、响应速度快、测温范围广，稳定性好、可同时测量环境温度和目标温度的特点。近年来在汽车电子、航空和军事上得到越来越广泛的应用。 一、红外测温传感器TN9 红外测温传感器选用凌阳科技公司生产的TN9红外测温传感器，可测量目标温度和环境温度。它采用非接触测温手段，解决了传统测温中需要接触的问题，具有回应速度快、测量精度高、测量范围广以及可同时测量目标温度和环境温度的特点。红外测温模块根据大气状况最远测温距离约 30m，测量回应时间大约为 0.5s，而且，它具备 SPI接口，可以很方便地与单片机传输数据。外型如图1所示，它的基本特性如表1所示。 量程-33-220℃/-27-428℉ 工作温度-10-50℃/14-122℉ 精度±0.6℃ 反应时间1sec 重量8g 电压范围3V- 5V 图1 TN9红外测量传感器外型
1、红外测温传感器引脚 红外测温模块的引脚如图2所示。其中V为电源电压引脚VCC，VCC一般为 3V到 5V之间的电压；D为数据接收引脚，没有数据接收时D为高电平；C为 2KHz Clock输出引脚（这里需要注意，只有为TN9供上电源，C脚就有2KHz的方波信号输出）；G为接地引脚；A为测温启动信号引脚，低电平有效。 图2 TN9红外测温传感器引脚 2、红外测温模块的工作时序 TN9红外模块的工作SPI时序如图3所示。 从时序图可以看出： TN9红外传感器向单片机发送一帧数据共有5个BYTE组成，每个BYTE位的含义如下： Item ：如果为4CH代表此帧测量为目标温度，为66H代表此帧测量为环境温度。 MSB ：数据高八位 LSB ：数据低八位 SUM ：校验位 SUM=Item+MSB+LSB CR ：0DH为结束码 单片机在CLOCK的下降沿接收数据，一次温度测量需接收 5 个字节的数据，这五个字节中：Item为 0x4c表示测量目标温度，为 0x66 表示测量环境温度；MSB为接收温度的高八位数据；LSB为接收温度的低八位数据；Sum为验证码，接收正确时Sum=Item+MSB+LSB；CR 为结束标志，当CR为 0x0dH时表示完成一次温度数据接收。
红外测温原理简介 红外测温仪分类 红外测温仪通过物体发出的红外辐射能量大小来确定物体的温度。理论上讲，任何高于绝对零度的物体都能发出红外辐射能量。红外测温仪按测量波长的多少可分为单色测温仪、双色测温仪、多色测温仪。 单色红外测温仪原理 目前市场上的单色测温仪，多为窄波段测温仪。它的测温原理是通过物体某一狭窄波长范围内发生的辐射能量，来决定温度的大小。测温仪测量的是一个区域内的平均温度，测量值受发射率、镜头的污染以及背景辐射的影响。 物体发出辐射能量的大小与发射率有一定关系。发射率越大，物体发出的红外线能量越大。物体的发射率与物体表面的状态有一定关系，表面的粗糙度、亮暗程度、不同材质都会影响发射率。所以在使用单色测温仪时，常会有一张不同材质的发射率表。 （2）双色测温仪原理 不同大气窗口下，选用的探测器类型 窗口1 Si （硅） 窗口2 Ge （锗）InGaAs （铟镓砷） 窗口3 PbS(硫化铅) ExInGaAs （扩展型铟镓砷） 窗口4 PbSe(硒化铅) Thermopile （热电堆） 窗口5 Thermopile （热电堆） 窗口6 发射率变化、镜头的污染以及背景辐射的影响，与波长的选择有关系。选择特殊波长范围 的测温仪，能够使单色测温仪尽量克服传输介质的干扰。比如水蒸汽、各种气体等其它物质的影响。选择短波长测温，可以使红外测温仪受发射率的影响降到最低。长波长测温仪通常用来测量 低于200℃的目标或特殊介质的测量。
双色红外测温原理 比色测温仪又称双色测温仪。它是利用邻近通道两个波段红外辐射能量的比值来决定温度的大小。比值与温度的关系是线性的，这是由探测器的性能决定的。 双色测温仪能够消除水汽、灰尘、检测目标大小变化、部分被遮挡、发射率变化等的影响，双色测温仪测量绝大数灰体材料时不需要修正双色系数，双色测温仪测量一个区域内最高温度的平均值。 思捷光电的双色红外测温仪可以克服严重水汽、灰尘、检测目标大小变化、部分被遮挡、发射率变化等的影响，即使检测信号衰减95%，也不会对测温结果有任何影响。软、硬件设计适用于一百万倍信号动态范围的可靠检测，满足用户对仪器的精度和分辨率等要求。 双色测温仪与单色测温仪比较的优势 双色测温不会随物体表面的状态而变化（表面粗糙度不一样、或表面的化学状态不一样），不会影响测温的准确性，而单色测温仪就会有影响。
红外线测温仪原理及应用 摘要：测量温度的方法有很多种，温度计大致可以分为接触式测温仪表和非接触式测温仪表两类。其中接触式的有我们熟悉的液体式温度计，热电偶式温度计和 热电阻式温度计等等。 关键词：红外线测温辐射光纤 众所周知，温度是供热，供燃气，通风及空调系统中最重要的参数之一。尤其在热工测量过程中，温度的精准程度往往是决定实验成败的关键。因此，一个精确度高的测温仪器在工程中是必不可少的。因此本文就温度测量工具中的红外线测温仪的原理及应用进行一些介绍。 一，红外测温的理论原理 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，就会不断的向四周辐射电磁波，其中就包含了波段位于0.75μm~100μm的红外线。他最大的特点是在给定的温度和波长下，物体发射的辐射能有一个最大值，这种物质称为黑体，并设定他的反射系数为1，其他的物质反射系数小于1，称为灰体，由于黑体的光谱辐射功率P(λＴ)与绝对温度T之间满足普朗克定。说明在绝对温度T下，波长λ处单位面积上黑体的辐射功率为P(λＴ)。根据这个关系可以得到图1的关系曲线，从图中可以看出： （1)随着温度的升高，物体的辐射能量越强。这是红外辐射理论的出发点，也是单波段红外测温仪的设计依据。 （2)随着温度升高，辐射峰值向短波方向移动（向左)，并且满足维恩位移定理，峰值处的波长与绝对温度T成反比，虚线为处峰值连线。这个公式告诉我们为什么高温测温仪多工作在短波处，低温测温仪多工作在长波处。 （3)辐射能量随温度的变化率，短波处比长波处大，即短波处工作的测温仪相对信噪比高（灵敏度高），抗干扰性强，测温仪应尽量选择工作在峰值波长处，特别是低温小目标的情况下，这一点显得尤为重要。 二，红外线测温仪的原理
红外测温仪设计方案 红外测温仪已被证实是检测和诊断电子设备故障的工具。可节省大量开支，用红外测温仪，你可连续诊断电子连接问题和通过查找在DC电池上的输出滤波器连接处的热点，以检测不间断电源（UPS）的功能状态，你可检验电池组件和功率配电盘接线端子，开关齿轮或保险丝连接，防止能源消耗；由于松的连接器和组合会产生热，红外测温仪有助于识别回路中断器的绝缘故障。或监视电子压缩机；日常扫描变压器的热点可探测开裂的绕组和接线端子。 目录 1.红外测温仪的原理构造 2.红外测温仪的分类 3.红外测温仪的技术参数 1.红外测温仪的原理构造 红外测温仪是把从被测物接收的红外线，由透镜经过滤波器聚焦
在检波器上，检波器通过被测物辐射密度的积分，产生一个与温度成比例的电流或电压信号，在此后相连接的电器部件中，把此温度信号线性化，发射率区域的修正，及转换成一个标准的输出信号。原理上有便携式测温仪和固定式测温仪两种，因此，在选择合适的红外测温仪用于不同的测量点时，以下的特征将是主要的：1、瞄准器瞄准器有此作用，测温仪所指的测量块或测量点可以看见，大面积的被测物可以经常不要瞄准器。在小的被测物和较远的测量距离时，瞄准器以透光镜形式带有仪表板刻度或激光指向点是值得推荐的。2、透镜透镜确定测温仪的被测点，对大面积的物体来说，一般带有固定焦距的测温仪足够可以。但在测量距离远离聚焦点时，测量点边缘的图像将不清楚。为此，采用变焦镜更好，在所给予的变焦范围内，测温仪可调整测量距离，新的测温仪带有变焦的可替换镜头，近透镜和远透镜可不需校准复检进行更换。
2.红外测温仪的分类 红外线测温仪三大分类：（1）人用红外线测温仪：额温型红外线体温计（以下简称额温计）是一种利用红外接收原理测量人体的测温计。使用时，只须方便的将探测窗口对准额头位置，就能快速、准确的测得人体温度。（2）工业红外测温仪：工业红外测温仪测量物体的表面温度，其光传感器辐射、反射并传输能量，然后能量由探头进行收集、聚焦，再由其它的电路将信息转化为读书显示在机上，本机配备的激光灯更能对准被测物及提高测量精度。（3）畜牧业动物红外测温仪测温仪：兽用红外线非接触体温计根据普朗克原理，通过准确测定动物体表特定部位的体表温度，修正体表温度与实际温度的温差，便能准确显示出动物的个体体温。
被测物体的红外线转换成电信号，电信号被放大后再经A/D转换器转换为数字信号，并将数字信号送入单片机，单片机将接受到的信号送到显示电路显示。此外，本设计还增加了超温报警功能，当被测物体温超过40度，蜂鸣器蜂鸣报警。 工作进度安排：第一、二周查阅资料，撰写开题报告，文献综述，英文翻译；三、四周系统详细方案设计、元器件选型；五六七周优化系统设计方案，完成硬件电路；八九十周系统软件设计及软硬件联调；十一、十二、十三周系统完善，撰写毕业论文；十四周毕业答辩。 四、主要参考文献 孙鹏，红外测温物理模型的建立及论证[D].吉林大学.2006. 晏敏,彭楚武,颜永红,曾云,曾健平.红外测温原理及误差分析[J].湖南大学学报2004,5(10):110-112. 张友德赵志英涂时亮.单片微型机原理、应用与实验.第五版.上海：复旦大学出版社.2006 张洪润刘秀英张亚凡.单片机应用设计200例（上册）.第一版.北京:北京航空航天大学出版社.2006 [1]何志彪，黄光，易新建.热释电红外测温方程的研究[J].红外技术，1999. [2]陈继述.红外探测器[M].北京：国防工业出版社，1986. 王为青程国钢.单片机 Keil Cx51 应用开发技术.第一版.北京：人民邮电大学出版社.2007 [3]柳刚，黄竹邻，周昊，王双保，易新建.非接触式红外研制[M].光电子科技与信息， 2005. CAO Xi-zheng,GUO Li-hong,and LI Zhuo. Infrared radiation measurement of the aerial target based 0ntemperature Calibration and target Images[J]. Optoelectronics Letters,2006,6:0465-0467. Mark1.Montrose.PRINTED Circuit Board Design Techniques for EMC compliance[J].IEE Press series.2000 [4]陈永甫.红外探测与控制电路[M].北京：人民邮电出版社，2004：290-320. [5]何希才.传感器及其应用电路[M].北京：电子工业出版社，2001：7—46，177—191. [6]马殿阁.多路红外温度监测仪[J].电子测量技术，1993(3)：55—56. [14] 肖看等. 单片机原理、接口及应用:嵌入式系统技术基础[M].北京：国防工业出版社,2011.
红外测温方法的工作原理及测温仪 (北京化工大学信息科学与技术学院) 摘要：本文从黑体辐射原理出发分析了红外测温的工作原理，从发射率、距离系数、环境等几个方面，探讨和分析了测温误差的原因，以及基于红外测温技术的测温仪的简单的概述,并对红外测温仪的分类、性能、选择及应用简要的说明。 关键词：黑体辐射、红外测温仪、温度测量 Infrared Thermometer and the working principle of Infrared Temperature measurement (College of Science and Technology， Beijing University of Chemical Technology) Abstract: In this paper, the theory of infra-red temperature measurement was analyzed according to the principle of blackbody radiation. We discussed the main factors for measurement accuracy, such as reflectance, distance coefficient and environment.Based on infrared temperature measurement technology, we make a simple overview of infrared thermometer, and a brief description of its classification, performance, selection and application. Key words: Blackbody radiation; infrared thermometer; temperature measurement 0引言 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。表1列出了常用的测温方法和特点，其中红外测温作为一种常用的测温技术显示出较明显的优势。 表1常用测温方法对比 测温方法温度传感器测温范围（°C）精度（%） 接触式热电偶-200～1800 0.2～1.0 热电阻-50～3000.1～0.5非接触式红外测温-50～33001其它示温材料-35～2000<1
1、红外测温仪器的种类 红外测温仪器主要有3种类型：红外热像仪、红外热电视、红外测温仪（点温仪）。60年代我国研制成功第一台红外测温仪，八十年代初期以后又陆续生产小目标、远距离、适合电业生产特点的测温仪器，如西光IRT－1200D型、HCW －Ⅲ型、HCW－Ⅴ型；YHCW－9400型；WHD4015型（双瞄准，目标D 40mm，可达15 m）、WFHX330型（光学瞄准，目标D 50 mm，可达30 m）。美国生产的PM－20、30、40、50、HAS－201测温仪；瑞典AGA公司TPT20、30、40、50等也有较广泛的应用。DL－500 E可以应用于110～500 kV变电设备上，图像清晰，温度准确。红外热像仪，主要有日本TVS－2000、TVS－100，美国PM－250，瑞典AGA－THV510、550、570。国产红外热像仪在昆明研制成功，实现了国产化。 2、红外测温仪工作原理 了解红外测温仪的工作原理、技术指标、环境工作条件及操作和维修等是用户正确地选择和使用红外测温仪的基础。光学系统汇集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以及位置决定。红外能量聚焦在光电探测仪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按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。除此之外，还应考虑目标和测温仪所在的环境条件，如温度、气氛、污染和干扰等因素对性能指标的影响及修正方法。 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。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。 物体发射率对辐射测温的影响：自然界中存在的实际物体，几乎都不是黑体。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。
红外测温仪 技 术 案
北京市科海工业自动化仪器有限公司 2018年01月19日 一．概述 1、设备名称和型号： 1）设备名称：红外测温仪 2）设备型号：WFD-600-GZ 2、测温仪表简介： WFD-600-GZ系列红外测温仪是一种智能化、高精度、非接触式数字显示测温仪表，具有测温速度快、使用寿命长等优点。它利用被测物体的红外辐射能量精确测量物体的温度，测量距离与被测目标的大小成正比。仪表显示读数直观，可配置各种接口、性能稳定、操作简单，安装与调整便。 WFD-600-GZ型红外测温仪,是可根据用户需要定做不同温度段的测温仪，测温仪具有较高的灵敏度，测斑适中。同时根据现场需求，设备配有冷却装置，能够快捷、安全、稳定的测量被测物温度。 二．技术指标 1、供电电压：交流220V供电，50Hz，20W或24V/DC 2、测温围：900～2000℃ 3、输出信号：4-20mA和RS485标准信号 4、测量精度：±1％满量程 5、重复精度：±0.2％满量程 6、响应时间：＜1秒（根据现场条件可调整） 7、距离系数：L/D=100 8、显示式：4位LED发光数码管显示平均值、峰值、实时值（选其中一种） 9、温度分辨率：1℃
10、工作波长：0.7～1.1μm或1.1～1.7μm 11、辐射系数：0.1～1.0连续可调 12、气源压力：0.2～0.6MPa 13、气源流量：4～6m3/h 14、使用环境：见表一 15、重 三．技术特点 1、具有光学瞄准系统，采用固定焦距加分划板瞄准，可以便找到被测目标 确保测量位置准确。 2、红外测温仪探头自身耐环境温度达90℃，这就大大延长了使用寿命。 3、显示式具有实时值、平均值、峰值和自动环境温度补偿。 4、电路采用8位单片机作中央处理器并采用CMOS电路，使整机工作电流 小，工作稳定可靠。 5、输出接口：4-20mA(对应围可设定)连接到PLC或RS485信号连接大屏 幕显示器。 6、红外测温系统结构简单，由红外探头、信号处理器、信号电缆组成。 7、设计成分体结构，避开高温区，维修调试便。 8、测温探头带有气源冷却装置，减少物镜灰尘，保证测量精度。 9、红外测温探头工作在短波段，对窗口污染有较好的适应性，窗口透过率 降低36%，测温示值仅降低4%。
1 红外测温仪的工作原理及特点 1.1 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： ()1exp 2 51-=-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； c1、c2—辐射常数。
式（1）说明在绝对温度Τ 下，波长λ处单位面积上黑体的辐射功率为Pb(λΤ)。根据这个 图1 黑体辐射的光谱分析 从图1中可以看出： (1)随着温度的升高，物体的辐射能量越强。这是红外辐射理论的出发点，也是单波段红外测温仪的设计依据。 (2)随着温度升高，辐射峰值向短波方向移动(向左)，并满足维恩位移定理T *λm = 2897.8 μm *K ，峰值处的波长λm 与绝对温度Τ 成反比，虚线为λm 处峰值连线。这个公式告诉我们为什么高温测温仪多工作在短波处，低温测温仪多工作在长波处。 (3)辐射能量随温度的变化率，短波处比长波处大，即短波处工作的测温仪相对信噪比高(灵敏度高)，抗干扰性强，测温仪应尽量选择工作在峰值波长处，特别是低温小目标的情况下，这一点显得尤为重要。 根据斯特藩—玻耳兹曼定理黑体的辐出度 Pb(Τ)与温度Τ 的四次方成正比， 即： ()4 T T P b σ= (2) 式中，Pb(T)—温度为T 时，单位时间从黑体单位面积上辐射出的总辐射能，称为总辐射
非接触式红外测温仪设计 摘要 温度测量技术应用十分广泛，而且在现代设备故障检测领域中也是一项非常重要的技术。但在某些应用领域中，要求测量温度用的传感器不能与被测物体相接触，这就需要一种非接触的测温方式来满足上述测温需求。本论文正是应上述实际需求而设计的红外测温仪。 红外测温仪是以黑体辐射定律作为理论基础，是光学理论和微电子学综合发展的产物。与传统的测温方式相比，具有响应时间短、非接触、不干扰被测温场、使用寿命长、操作方便等一系列优点。 本文介绍了红外测温仪测温的基本原理和实现方法，提出了以STC89C51单片机为其核心控制部件的红外测温系统。详细介绍了该系统的构成和实现方式，给出了硬件原理图和软件的设计流程图。该系统主要由光学系统、光电探测器、显示输出等部分组成。光学系统汇集其视场内目标的红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。STC89C51单片机负责控制启动温度测量、接收测量数据、并按照单片机中的温度值计算算法计算出目标的温度值再通过LED把结果显示出来。 关键词: STC89C51单片机，红外测温，LED显示
THE DESIGN OF NON－CONTECT INFRARED THERMOMETER ABSTRACT The technology of temperature measurement is used widespread, and it also important in the modern equipment failure examination field. But in some application domains, we needn’t the sensor contact with the measured object which used in temperature measurement, this needs a kind of non-contact temperature measurement to satisfies the demand and the design of this infrared thermometer is also based on the demand. Infrared thermomter, it uses the blackbody radiation laws as the theories foundation, it is the outcome that the optical theories and micro-electronics learn a comprehensive development. Compared to the way of traditional temperature measurement, it has a series of merits, such as short in response time, non-contact, noninterference to temperature field, long useful time and convenient operation, etc. The paper introduces the basic principle of infrared thermometer and the method of realization, puts forward infrared trermometer system with the STC89C51 MCU as the CPU. The paper introduces the composing and the method of that system in detail, and gives the hardware principle diagram and the design flow chart of the software. The system formed by the optical system, photoelectron detector,display and output partially. The optical system collects the infrared radiation energy of the object in its field of view, the infrared energy focusing on the instrument and transforms to the corresponding electrical signal. The STC89C51 MCU is used to start the temperature survey, data receive, count the value of the object temperature based on the arithmetic with in MCU and the result is displayed on LED.
引用红外线测温仪的使用方法 lao wu tong 的红外线测温仪的使用方法 红外线测温仪的理论原理和应用 摘要：测量温度的方法有很多种，温度计大致可以分为接触式测温仪表和非接触式测温仪表两类。其中接触式的有我们熟悉的液体式温度计，热电偶式温度计和热电阻式温度计等等。 关键词：红外线测温辐射光纤 众所周知，温度是供热，供燃气，通风及空调系统中最重要的参数之一。尤其在热工测量过程中，温度的精准程度往往是决定实验成败的关键。因此，一个精确度高的测温仪器在工程中是必不可少的。因此本文就温度测量工具中的红外线测温仪的原理及应用进行一些 介绍。 一，红外测温的理论原理 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，就会不断的向四周辐射电磁波，其中就包含了波段位于 0.75μm~100μm的红外线。他最大的特点是在给定的温度和波长下，物体发射的辐射能有一个最大值，这种物质称为黑体，并设定他的反射系数为1，其他的物质反射系数小于1，称为灰体，由于黑体的光
谱辐射功率P(λＴ)与绝对温度T之间满足普朗克定。说明在绝对温 度T下，波长λ处单位面积上黑体的辐射功率为P(λＴ)。根据这个 关系可以得到图1的关系曲线，从图中可以看出： （1)随着温度的升高，物体的辐射能量越强。这是红外辐射理论的出发点，也是单波段红外测温仪的设计依据。 （2)随着温度升高，辐射峰值向短波方向移动（向左)，并且满足维恩位移定理，峰值处的波长与绝对温度T成反比，虚线为处峰值连线。这个公式告诉我们为什么高温测温仪多工作在短波处，低温测温仪多工作在长波处。 （3)辐射能量随温度的变化率，短波处比长波处大，即短波处工作的测温仪相对信噪比高（灵敏度高），抗干扰性强，测温仪应尽量选择工作在峰值波长处，特别是低温小目标的情况下，这一点显得尤为重要。 二，红外线测温仪的原理 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。被测物体和反馈源的辐射线经调制器调制后输入到红外检测器。两信号的差值经反放大器放大并控制反馈源的温度，使反馈源的光谱辐射亮度和物体的光谱辐射亮度一样。显示器指出被测物体的亮度温度 三，红外线测温仪的性能指标及作用
自然教学研究 红外测温计的设计 曹润强 (攀枝花学院,四川省攀枝花 617000) 摘 要 台湾凌阳公司生产的凌阳十六位单片机,该单片机内置有2路DA 转换,8路AD 转换及在线仿真等 功能,这些都为我们实现具备语音播报功能的红外测温计提供良好条件。红外测温打破了传统的测温模式, 并且具备回应速度快、测量精度高、测量范围广和可同时测量环境温度和目标温度的特点。 关键词 红外测温;SPCE061A 单片机 作者简介 曹润强(1968-),男,四川荣县人,讲师,现代教育技术中心电教主任。主要研究方向:电子技术应用与研究。 1 引言 往年在我国局部地区流行的S AR S 前期症状是高烧38 以上(少数长期病患者除外),红外测温仪可预防SARS 的扩散和传播提供了一种快速、非接触测温手段,也可广泛用于人群的体温排查。一时红外测温在我国迅速红火起来,这里介绍一种采用SPCE061A 和TN 系列传感器实现红外测温的方法。 2 测温原理 红外传感器是接收目标辐射并转换为电信号的器件。选用哪种传感器要根据目标辐射的波段与能量等实际情况确定。温度越高,目标辐射波长越短,目标辐射能量越高。 由普朗克黑体辐射原理,E =A 1 2(T 4 1-T 42) A 光学常数 E 辐射出射度 斯蒂芬 波尔兹曼常数 1 被测对象的辐射率 2 红外温度计的辐射率T 1 被测对象热力学温度K T 2 红外温度计热力学温度K 。 据以上规律,通过传感器接收到的能量峰值信号,经PC 机算出目标温度。 3 系统总体方案 系统硬件结构图如下 : 图3.1 总体结构图 本系统包括按键部分、音频输出部分及温度显示和TN 红外测温传感器接入等四部分。 按键部分:一直键开始测温,听到声音后表示测温完毕。音频输出部分:主要是将SPCE061A 音频输出端通过L M 386放大,经喇叭播放。系统实现的功能:按住按键,听到声音,此时播报测得的环境温度和目标温度,随后显示以上2个温度。4 系统硬件设计 专用5-14微米红外测温传感器如下图 音频输出部分详细电路图如图4.2也可只用DAC1 5 系统软件设计 87 第23卷第6期 攀枝花学院学报 2006年12月V o.l 23.N o . 6 Journa l of Panzhi hua U n i versity D ec .2006
红外测温方法 1.温度测量的基本概念 温度是度量物体冷热程度的物理量。在生产生活和科学实验中占有重要的地位。是国际单位之中的基本物理量之一。从能量角度来看，温度是描述系统不同自由度的能量发布状况的物理量。从热平衡角度来看，温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量。从微观上看，温度温度标志着系统内部分子无规则运动的剧烈程度。温度高的物体分子平均动能大，温度低的无题分子平均动能小。早期人们凭感觉出发，凭感觉到的冷热程度来区别温度的高低，这样的出来的结果不准确。研究表明，几乎所有的物质性质都与温度有关。例如尺寸，体积，密度，硬度，弹性模量，破坏强度，电导率，导磁率，光辐射强度等。利用这些性质及其随温度变化规律可进行温度测量。也就是说，温度只能通过物体随温度变化的某些特征来间接测量。而用来测量温度的尺标称为温标。它规定了温度的读数起点（零点）和基本单位。目前国际上用的较多的是华氏温标，摄氏温标，热力学温标和国际实用温标。 2. 红外测温原理，方法和适用范围 2.1红外测温原理 物体处于绝对温度零度以上时，因为其内部带电粒子的运动，以不同波长的电磁波的形式向外辐射能量。波长涉及紫外，可见，红外光区。物体的红外辐射量的大小几千波长的分布与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过物体自身红外辐射能量便能准确的确定其表面温度。这就是红外辐射测温所应用的原理。 2.2红外测温仪结构 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，并按照仪器内置的算法和目标发射率校正、环境温度补偿后转变为被测目标的温度值。除此之外还应考虑目标和测温仪的环境条件，如温度，气压，污染和干扰等因素对其性能的影响和修正方法。 2.3红外测温仪器的种类 红外测温仪对于原理可分为单色测温仪和双色测温仪。对于单色测温仪，在例行测温时，检测目标面积应充满测温仪视场。建议被测目标尺寸超过视场大小的50%为好。如果目标尺寸小于视场，背景辐射能量就会进入测温仪的视场干扰测温读数，造成误差。相反，如果目
单位代码01 学号090102128 分类号 密级 文献综述 浅谈红外测温仪的设计 院（系）名称信息工程学院 专业名称电子信息工程 学生姓名 指导教师 2013年 2 月28 日
浅谈红外测温仪的设计 摘要 09年大规模爆发甲型H1N1流感,它的前期症状是高烧38℃以上（少数长期病患者除外）,大部分人口集中地区均对进出人员进行测体温来排查感染者。传统的温度计面对突如其来的流感对于测温技术的快速准确等要求明显比较乏力。红外测温仪可为防止甲型H1N1流感的扩散和传播提供了快速、非接触测量手段,可广泛、有效地用于人群的体温排查，通过非接触红外测温仪就可以很快得到体温。红外测温打破了传统的接触式测温模式,它根据被测物体的红外辐射能量来确定物体的温度,不与被测物体接触,具有不扰动被测物体温度分布场,温度分辨率高、响应速度快、测温范围广,稳定性好、可同时测量环境温度和目标温度的特点[1]。近年来在汽车电子、航空和军事上得到越来越广泛的应用。这里列举几种实现红外测温的方案并比较其优缺点。 关键词:51单片机、红外测温、非接触
1 红外测温系统 1.1 红外测温系统概述 一般来说，测温方式可分为接触式和非接触式，接触式测温只能测量被测物体与测温传感器达到热平衡后的温度，所以响应时间长，且极易受环境温度的影响；非接触红外测温仪采用红外技术可快速测得温度读数。只需瞄准、按动触发器，在显示屏上读出温度数据。红外测温仪重量轻、体积小、使用方便，并能可靠地测量热的，危险的或难以接触的物体，而不会污染或损坏被测物体。红外测温仪每秒可测若干个读数，而接触测温仪每秒测量就需要若干分钟的时间。 红外测温作为一门新技术和新方法，它的出现是红外技术的发展结果。红外技术是研究红外辐射的产生、传输、转换、探测并付诸应用的一门科学技术。近20年来，红外测温技术在产品质量控制和监测！设备在线故障诊断安全保护以及节约能源等方面发挥了或正在发挥着重要作用，逐渐被广泛应用于电力，食品加工。冶金、石化、医疗、科研等多种行业中[2]。 由于红外热像仪价格昂贵，这大大限制了它的推广应用，而点式红外测温仪价格相比较来说还是较低的，就测温精度来说，点式红外测温仪和红外热像仪相比精度相当，并且很多应用场合精度要求不是很高，可以采取一定措施弥补其缺点，而又不太大的增加其成本。 1.2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。物体的红外辐射特性：辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着密切的关系，因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，使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。发射率是表征物体辐射红外线的能力，它是相同温度和波长下的实际物体与黑体的单色辐射出度之比，所以亦称比辐射率，它是表征物体辐射本领的重要热物性参数，发射率越大，物体表面的辐射率越强。大部分有机物或金属氧化物表面的发射率都在0.85-0.98之间，光洁的金属表面或抛光的物体发射率很低，所以，材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度都是影响发射率的主要因素[3]。
摘要： 在当今的生活中，传统的水银温度计有着很多大大小小的缺点，虽然它价格低、性能稳定，但是它精度低、测量时间长、不安全等缺点，给我们带来了众多麻烦和不便。红外线测温仪集快速、准确、安全、方便可靠等众多优点于一身，很快便被越来越多的人们所认知和接受。 本文根据红外线测温的原理，以STC89C52单片机作为核心控制部件，控制系统运行，结合TN901红外测温模块，搭配液晶显示器实现测温。本文大致介绍了这套系统的构成和实现方式，给出硬件、软件方面的设计流程。此系统主要由光电探测部分、系统运行部分和显示输出部分等组成：由TN901进行红外辐射采集，传入单片机，经由单片机处理转换为电信号，并在液晶模块中显示出来。 关键词：红外线测温 STC89C52 TN901
Abstract In today's life, the traditional mercury thermometer has many large and small faults, although its price is low, performance is stable, but its low precision, measurement time, uneasy congruent faults, brings us many troubles and inconvenience. Infrared thermometer set rapid, accurate, safe, convenient and reliable, and many other advantages in one, soon cognitive and accepted by more and more people. This paper according to the principle of infrared temperature measurement, STC89C52 single-chip computer as core control unit, control system, combined with TN901 infrared temperature measurement module, match LCD to realize temperature measuring. This paper Outlines the composition and implementation of the system, gives the hardware and software aspects of the design process. This system is mainly composed of photoelectric detection system is running, and display output sections such as: infrared radiation by TN901 collection, introduced into single chip microcomputer, processed by single-chip microcomputer is converted to electrical signals, and displayed in the LCD module. Keywords Infrared temperature measurement STC89C52 TN901
红外测温仪原理及应用 深入了解红外测温仪原理及应用、技术指标、环境工作条件及操作和维修等是用户正确地选择和使用红外测温仪的基础。 一、概述 红外检测技术是“九五”国家科技成果重点推广项目，红外检测是一种在线监测(不停电)式高科技检测技术，它集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身，通过接收物体发出的红外线(红外辐射)，将其热像显示在荧光屏上，从而准确判断物体表面的温度分布情况，具有准确、实时、快速等优点。任何物体由于其自身分子的运动，不停地向外辐射红外热能，从而在物体表面形成一定的温度场，俗称“热像”。红外诊断技术正是通过吸收这种红外辐射能量，测出设备表面的温度及温度场的分布，从而判断设备发热情况。目前应用红外诊技术的测试设备比较多，如红外测温仪、红外热电视、红外热像仪等等。像红外热电视、红外热像仪等设备利用热成像技术将这种看不见的“热像”转变成可见光图像，使测试效果直观，灵敏度高，能检测出设备细微的热状态变化，准确反映设备内部、外部的发热情况，可靠性高，对发现设备隐患非常有效。 红外测温仪器主要有3种类型：红外热像仪、红外热电视、红外测温仪（点温仪）。60年代我国研制成功第一台红外测温仪，1990年以后又陆续生产小目标、远距离、适合电业生产特点的测温仪器，如西光IRT－1200D型、HCW－Ⅲ型、HCW－Ⅴ型；YHCW －9400型；WHD4015型（双瞄准，目标D40mm，可达15m）、WFHX330型（光学瞄准，目标D50mm，可达30m）。美国生产的PM－20、30、40、50、HAS－201测温仪；瑞典AGA公司TPT20、30、40、50等也有较广泛的应用。DL－500E可以应用于110～500kV 变电设备上，图像清晰，温度准确。红外热像仪，主要有日本TVS －2000、TVS－100，美国PM－250，瑞典AGA－THV510、550、570。近期，国产红外热像仪在昆明研制成功，实现了国产化。