编号：
桂林电子科技大学信息科技学院
毕业设计(论文)说明书
题目：便携式红外测温系统的设计
系（部）：电子工程系
专业：电子信息工程
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题目类型：?理论研究?实验研究?工程设计?工程技术研究?软件开发?应用研究
2014年6月1日
独创性声明
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在许多疾病预防检测中，测量温度的人数众多，时间紧迫。传统的体温计多采用物理原理，根据水银随温度升降的热胀冷缩的性质，通过读取刻度上的数值来判断温度。这种方法由于测量时间比较长，读数不方便，容易受环境和人为因素的干扰等缺点，已经不能满足人们的测温需求。红外测温系统为人们体检测温提供了快速有效的非接触式手段，可广泛应用于医院、机场、海关、车站等人口密集地区的体温检测。
本课题针对目前国内外医用测温仪器的现状，在查看了大批文献资料的基础上，提供了一种新的温度测量方案，其以热释电红外测温技术作为参考，是一种基于单片机的热释电红外测温系统，采用具有SPI（series peripheral interface 串行外围接口）接口的TN系列红外温度传感器来测量温度信号，并且将测量的目标温度数据送给单片机处理，之后送给液晶屏显示，同时将测量出的数据通过无线蓝牙传输到手机客户端，并且利用单片机的蜂鸣器，当温度超过某一个设定的温度值时，就会发出警报声。
本文对系统设计中的每个硬件部分的功能和设计思路做出了详细地说明，并给出了系统的软件设计。方案以流程图的方式介绍了各个功能的具体实现，软件采用了C语言来编写。红外测温技术与传统的测温方式相比，其具有响应时间短、可靠性比较强、测量温度范围广、不易被其他环境与人为因素干扰、读数方便、使用简单、非接触式测量、不易损坏等一系列优点。另外对测温误差因素进行分析，探讨相应的抗干扰措施，最后对系统的进一步研究工作进行展望。
关键词：红外测温系统；单片机；热释电传感器
In a lot of diseases prevention and detection , the number of measuring the temperature is numerous ,and time is pressing. Traditional thermometers are always using physical principles , which are based on the nature of mercury with temperature thermal expansion and contraction , by reading the value on the scale to determine the temperature . This method can no longer meet the needs of the people of temperature , because it spends a long time measuring temperature , and it is not convenient to read the results of measuring . Infrared temperature measurement system for people to provide a fast and effective examination of non-contact methods, can be widely used to detect temperature hospitals, airports, customs, railway stations and other densely populated areas.
The topic for the current status of medical thermometer at home and abroad , and in view of the large literature on the basis of providing a new temperature measurement program, which in pyroelectric infrared temperature measurement technology as a reference and is based on SCM pyroelectric infrared temperature measurement system that uses TN series infrared temperature sensors with SPI (series peripheral interface serial Peripheral Interface ) interface to measure the temperature signal and the measured data to the target temperature of single treatment, given after LCD display, while the measured data transmission via wireless Bluetooth to a mobile client , and use single-chip buzzer , when the temperature exceeds a certain temperature value is set , it will sound an alarm .
In this paper, function and design ideas for each hardware system have made the detailed specification, and the software design of the system is given. Solution in the form of flow chart introduces the concrete realization of each function, the software uses the C language to write . Infrared temperature measurement technology is compared with the traditional way of measuring temperature, which has a series of advantages, for example , it has a short response time , reliability is strong , wide temperature measurement range , it can not easily be disturbed by other environmental factors and human, easy to read , easy to use, non-contact measurement , not easy damage. In addition, the measurement error factors were analyzed to explore the appropriate anti-jamming measures, the further research of the system was discussed in the end.
Key words: infrared temperature measurement system ; The SCM ; pyroelectric sensor
目录
引言 (1)
1 便携式红外测温系统的设计背景 (1)
1.1体温计的发展历程 (1)
1.2本课题研究的目的与意义 (2)
1.3本论文的研究内容 (2)
2 设计任务和要求 (3)
2.1设计任务 (3)
2.2设计要求 (3)
3 红外测温系统的总体方案选择 (3)
3.1 重要模块的方案对比和选择 (3)
3.1.1显示模块的选择 (3)
3.1.2温度传感器模块的选择 (4)
3.2系统硬件总体设计方案 (4)
3.3系统软件设计方案 (5)
3.4芯片介绍 (5)
3.4.1主从控制器AT89S52 (5)
3.4.2红外模块组TN_9 (7)
3.4.3液晶显示屏LCD1602 (9)
3.4.4稳压芯片LM7805 (11)
3.4.5BLK-MD-HC-05蓝牙模块 (11)
4 红外测温系统技术简介 (12)
4.1温度测量技术的概述 (12)
4.2红外测温原理 (13)
4.3红外测温方法 (13)
4.4热释电传感器工作原理 (15)
4.4.1热释电效应 (15)
4.4.2探测器的选择 (16)
5 便携式红外测温系统的硬件设计 (17)
5.1主从AT89S52单片机处理模块 (17)
5.2TN_9红外测温模块接口设计 (18)
5.3液晶显示模块和声光报警模块 (18)
5.4 按键模块 (19)
5.5蓝牙通信模块和稳压电路模块 (20)
6 便携式红外系统的软件设计 (21)
6.1主程序的设计 (21)
6.2TN_9红外测温模块 (22)
6.3按键扫描模块 (22)
6.4 无线蓝牙通信模块 (23)
7 系统调试与测试分析 (24)
7.1所用仪器 (24)
7.2焊接过程 (24)
7.3系统调试 (25)
7.4误差分析与抗干扰设计 (26)
7.4.1系统误差分析 (26)
7.4.2系统抗干扰设计 (27)
7.5系统性能测试 (27)
7.6减小误差措施 (28)
8 结论 (28)
谢辞 (29)
参考文献 (30)
附录 (31)
引言
便携式红外测温系统是一种全新的测温系统，其将红外技术、传感器技术与微电子技术等相结合。这类温度测量系统是非接触式测量体温系统，它主要是通过采集被测物体表面的辐射能量，并通过光学系统将其汇聚到红外测温探头上，将物体的辐射能量转换成为一个电压信号，该电压信号经过放大、滤波、A/D转换等处理后，送到单片机中进行数据处理。通过单片机处理得到目标物体的温度值，并让温度值以方便直观的方式(例如数字)显示在液晶屏上。
以下各章节将会详细的介绍便携式红外测温系统的设计背景、总体软硬件方案、设计过程中所用到芯片、系统的调试和性能分析等等。
1 便携式红外测温系统的设计背景
1.1 体温计的发展历程
温度计也被称为“医疗温度计”，目前日常使用的是工作材料为水银的温度计。由于温度的影响，水银液泡中会产生微妙的变化，而温度计中的水银体积会膨胀，所以管内汞柱长度增长。由于人体的温度在35℃到42℃之间，人体的生命机能可以正常工作，所以水银体温计的测温范围是以此为根据的，即水银温度计的测温范围是35到42摄氏度，并且又把每一度各自分为10个小等份，因此体温计的精确度为1/10度。因为水银温度计能够记录测温过程中管内汞柱的长度不再产生任何微妙变化时的温度，所以这类最高温度计在测温结束后，需要“回表”，即使管内的水银重新回到液泡之中，这就需要拿着体温计的上部用力地向下猛甩。这是其它一些温度计所没有的特色，这也是水银体温计和其它液体温度计之间最明显的区别。
在第十六世纪时，历史以来第一支温度计诞生了，它是出自于伽利略之手。然而，操作方便、性能有效的温度计的设计，出现在300年后。在温度计成功研制出之后，在它的基础上体温计也成功的诞生了。德国物理学家华伦海特在借鉴温度计的研制经验的基础上，在1714年的时候，他成功研制出了水银体温计，这款水银体温计的测温范围是在水的冰点和人的体温之间。水银体温计末端的水银球内储存着水银，当水银受热时，根据水银热胀冷缩的性质，它会发生膨胀，并且水银顺着非常狭窄的玻璃管上升，形成水银柱。所以即使小的温度变化，也会引起玻璃管中水银柱快速的上升。1742年，华伦海特又发明了测温范围为0～100的摄氏温标，这使体温计的刻度实现了标准化。德国教授Wunderlich在1868年，他发表了“疾病与体温”一书，其中对25000例患者的温度变化进行了详细的记录，由于Wunderlich所用的体温计的体积较大，所以每一次记录温度要花费20分钟。
被人们称为“会说话”的温度计，诞生于1980年左右，即膜状液晶温度计。用其测量体温，在人体体温正常时，将会呈现绿色；若是温度偏低，则会呈现黄色；若是温度偏高，则会呈现红色。1865年，出现了细管内有一狭道的测温计，这类温度计是将水银贮存在细管内，当它彻底接触人体肌肤，由于水银受热扩张，汞柱快速升高到人体
实际体温的地方，体温计被拿出后，水银柱的长度是不会因为热胀冷缩的性质而下降，而水银柱是在狭道处夹断裂开，这样就使狭道以上的水银部分一直持续不变，因此体温度数也不发生任何改变，这种有实际使用价值的温度计是由英国的阿尔伯特发明的。由于这类温度计的现实意义，很快成为广泛的临床应用。1988年，电子呼吸脉搏体温计的问世，让人们可以通过遥测进行测量体温。到目前为止，电子体温计是最为广泛流行使用的，这种广受欢迎的体温计可以概括的分为两大种类，即实测式和预测式，并且它们都是可以通过读取数字得出温度值，这种温度计使用比较方便。
红外测温仪在“非典”疫情期间得到广泛使用，其可以分为两类：耳式和前额，它们测量温度的时间大约是1-3秒，其测量结果快速、可靠、安全、有效。利用液晶制成的温度计，即液晶体温计，用来测量体温等待时间很短，如测腋窝，其用的时间仅仅是4-5秒，准确、安全，但是价钱昂贵。
1.2 本课题研究的目的与意义
人体的体温是人体生命活动最基本的指标，人体体温也是判断人体机能是否正常工作的重要标志之一。目前，日常水银温度计使用比较普及，水银温度计测量体温的依据是：水银受温度影响而热胀冷缩。用这种温度计测温，主要是利用读取细管内水银所对应的数值，进一步确定被测物体的温度。这类温度计有许多的弊端：在使用时，需要和被测者接触，并且常常需要较长时间，让温度计与人体皮肤充分接触，当温度测量结束后必须让水银重新回到液泡中，整个温度计都是由玻璃包裹着，水银在重新回到液泡中的过程极易破碎，而且水银是有毒物品，对人体的负面影响是非常强的，所以普通的温度计有非常严重的安全漏洞。
随着现代医疗技术的飞跃发展，人们对完全非接触、高效率而有效的测量体温技术的需求越来越迫切，传统的接触式水银测温计已经不能满足人们的需求。非接触式的温度计具备许多不能代替的优势，例如：安全、有效性高、使用方便等，已经受到大多数的医疗行业的欢迎。
在2003年，全球爆发了非典肺炎传染性疾病（SARS），在六年之后，全球又遭到甲型H1N1流感的袭击，这些令人恐慌的疾病的爆发，使全球人民提高了对公共卫生安全的要求。对于人口过于集中的场合来说，温度快速测量是非常重要的，因此快速温度测量和公众的非接触式医用红外测温系统的研究不仅具有利益丰厚的商业价值，而且它也具有重大的社会意义。
1.3 本论文的研究内容
本课题便携式红外测温系统属于工程设计，其研究的主要目的在于设计一种操作简便、快速测温的红外测温系统。查找了许多关于红外测温的材料后，决定把热释电红外测温技能作为整个系统的重点，开发以AT89S52单片机为基础的便携式非接触的红外温系统，并且通过无线蓝牙的传送，同时实现手机客户端的温度数据的显示和指令的发送。AT89S52是此次设计所用的主处理芯片，这款芯片是美国ATMEL公司生产的。整
个测温系统必须具有结构简单、携带方便、操作简单、可靠性高等优点，主要研究工作如下：
(1)基于对红外知识的分析、对红外传感器的选择比较和测温方案的红外测温原理认识的基础上，然后再设计红外测温系统的总体方案；
(2)对硬件部分进行设计，完成测量目标温度、蓝牙传输数据和指令、液晶显示屏显示实时温度、声光报警等部分的电路设计；
(3)对软件部分进行设计，完成模块的初始化、目标温度处理单元、蓝牙传送、按键与液晶屏显示部分的流程图设计和相关部分软件的编写；
(4)对系统进行整机调试；
(5)对系统进行误差分析。
2设计任务和要求
2.1 设计任务
适当的利用专业基本知识，例如模拟电子技术、非电量检测技术、C语言、数字逻辑电路、单片机原理及应用等，设计一个完整的便携式红外测温系统，实现目标物体的温度测量，并能够显示实时温度。
2.2 设计要求
要求所设计的便携式红外测温系统具有以下功能：
(1)完成对便携式红外测温系统方案的确定及器件选择；
(2)通过控制按钮开始测温，并能显示被测对象的实时温度；
(3)红外测温系统的测量温度范围：0℃~85℃，测量精度≤±0.8℃，分辨率≤0.02℃；
(4)通过LCD液晶显示相应的体温值。
3红外测温系统的总体方案选择
本课题的设计是综合应用了硬软件知识的结合，每一个模块如何设计，选择什么芯片处理，代码如何编写，这些都会对整个系统产生至关重要的影响，尤其是硬件模块的选择决定了整个系统运行所能达到的高度，所以对每个模块的设计都必须要慎重，多考虑几种方案，通过相互对比后才能选择，这样才能确定设计的高度，才能扬长避短。
3.1 重要模块的方案对比和选择
3.1.1显示模块的选择
方案一：用传统的数码管显示。由以往的实训经历可知，数码管具有低功耗、价格便宜、低电压、使用寿命长、坚固耐用等优点。如果用数码管显示需要自己搭建数码管之间的电路，而且电路复杂，因为一个数码管只能显示一个符号，不能一次性显示大量信息。如果显示的信息量大，就需要许多数码管，会造成占用许多资源。
方案二：用液晶LCD1602显示。液晶LCD1602的优点：字符型液晶屏，表示字母和数字比较方便，功耗低，控制方便，体积小、薄、轻，显示内容丰富，字迹美观，成
本低、视觉舒适。
由于考虑到本次设计需要显示的信息比较直观，方便查看，所以应选用显示信息量大，人机界面友好，显示信息的可读性比较高，读取数据更方便的显示屏。经过对两个方案的对比，所以选择方案二，选用LCD1602作为本次设计的显示屏。
3.1.2温度传感器模块的选择
方案一：采用D203S。这种热释电红外线传感器属于开关型的传感器，只能输出高低两种状态。早在上个世纪，热释电红外线传感器已经被普遍的使用，而且成为了一种新式的灵敏度高的探测元件。这种传感器的特点就是不用去接触人体，就可以测得人体的温度。它是通过监控人体辐射的能量的变化，并将辐射能量的改变量转变成电压信号输出，由于电压信号不稳定，就需要电压信号被放大和加驱动控制电路。如果采用传感器D203S，会导致硬件会很复杂，电路容易出现故障，稳定性不好。
方案二：使用红外线测温探头(IRTP)。这一系列的红外测温系统的测温范围是-20℃~300℃，IRTP的特点就是：它本身集成了信号处理电路和环境温度补偿电路；属于多用途紧凑型的红外线测温探头；不容易受环境干扰。它经常应用于工业测温仪，例如轴承温度测量、微波炉、燃气灶具等,不能用来测人体温度。
方案三：采用TN_9红外温度传感器，TN_9是凌阳公司生产的一款温度传感器，传感器本身内部已经集成了线性处理电路、光学系统电路和温度补偿电路，它是一种集成的红外探测器，可以在采集完数据后，直接向单片机输出数字信号，只需要1秒时间去响应、精度达到了+/-0.6℃、稳定性好。
由于本次设计的系统主要是用于测量体温，并且要求测量精度比较高，电路尽可能简单，尽可能的达到医用要求，因此此次的设计选择TN_9红外温度传感器。
3.2 系统硬件总体设计方案
在对各种不同的方案进行了比较，了解了各种设计方法的优缺点后，最后选择AT89S52单片机为主处理器，TN_9作为红外测温模块，LM7805作为稳压芯片，BLK-MD-HC-05作为无线蓝牙模块，LCD1602用作本系统的显示部分。
本课题便携式红外测温系统的系统组成如图3.1所示，主要是有单片机主控模块、TN_9红外模块、液晶屏显示输出、声光报警模块、按键模块、电源模块组成的。硬件的流程是单片机主控制器通过不断的扫描按键，当扫描到按键值要求开始测温时，然后调用相应的指令给TN_9，在完成相应的指令后，TN_9就把测量结果送往单片机，单片机主控制器处理信号后，将会把测量数值显示到LCD1602模块上，并且同时也将测得的实时温度值传送到手机客户端，以方便进行观测，手机客户端可以通过蓝牙向单片机发送指令，控制测温系统的启动。单片机将把实时温度值与之前已经设定好的温度值比较，若满足报警条件，则开启声光报警。
图3.1 便携式红外测温系统功能模块框图
3.3 系统软件设计方案
根据系统功能的设计要求，本测温系统的设计可以通过单片机实现，利用单片机编写相应的软件部分，例如实现扫描按键，温度的检测、显示、声光报警、数据传输等功能，所以软件部分的设计仍旧选用模块化的设计思想。主要包括单片机模块、显示模块、测温模块、按键扫描模块、声光报警模块、无线蓝牙传输模块，把各个模块分别予以解决，就可以达到整体的效果,模块划分如图3.2所示。
图3.2 红外测温系统的软件方案设计框图 在图3.2红外测温系统的软件方案设计框图中，主程序模块主要完成系统初始化；TN_9模块主要负责数据的采集和测量；按键模块主要负责输入按键信号，处理按键请求等；液晶屏显示模块主要负责获取被测目标相应温度数据；无线蓝牙传输模块主要负责将TN_9采集到的温度数据，经过蓝牙将其传送到手机客户端，进行实时观察。
3.4 芯片介绍
由于本系统的设计用到了一些比较重要的芯片，本节将会对它们进行详细地介绍。
3.4.1主从控制器AT89S52
主从控制器单片机作为红外测温系统的主要处理器件和传输纽带，整个测温系统的性能指标由单片机决定。本温度测温系统的选择是AT89S52单片机，此类单片机是一 AT89S51 液晶屏显示 单元 报警电路 按键电 路
电源电 路
TN_9
主程序模块
红外测 温 按键模 块 声光报警
液晶屏显示
无线蓝牙传输 无线蓝牙传输
手机客户端
个CMOS8位微控制器。
由于用户可以通过A VR_fighter软件就可以下载/烧录用户程序到单片机中，根本不需要将单片机从产品上拆下，因此对于一边设计一边探索的设计，可以随时加以完善，这样同时保证了设计速度，而且也降低了软件缺陷风险。由于用户可以直接将程序下载到单片机，观察的运行效果，所以可以不用仿真器，图3.3为此单片机的引脚图。
图3.3AT89S52单片机引脚图
AT89S52单片机的特点：
(1)与MCS-51单片机产品兼容；
(2)8K字节在系统可编程Flash存储器；
(3)1000次擦写周期；
(4)全静态操作：0Hz-33MHz；
(5)三级加密程序存储器；
(6)32个可编程I/O口线；
(7)三个16位定时器/计数器；
(8)8个中断源；
(9)全双工UART串行通道；
(10)低功耗空闲和掉电模式；
(11)掉电后中断可唤醒；
(12)看门狗定时器；
(13)双数据指针。
AT89S52各引脚的功能描述如下：
(1)电源和晶振：VCC：芯片正常运行的电压，+5V；GND：地线；XTAL1和XTAL2：
外部钟频信号引入引脚；
(2)RST/VPD:复位引脚或者备用电源接入引脚。当VCC电源正常时，此引脚作为复位引脚，当VCC电源断电时，此时引脚作为备用电源接入，在低功耗的情况下，使片内RAM中的数据得到保护。单片机的复位操作是由RST/VPD脚上出现的高电平引起的，并且高电平至少要持续2个机器周期；
(3)ALE/__________
PROG:地址锁存/
__
__________
EPROM编程。作为控制信号（ALE）时为输出信号，
频率为始终振荡频率的1/6；作____
P R O G用时为输入引脚，在EPROM编程输入编程脉冲；
(4)________
PSEN:允许程序存储在存储器中，是用于输出的。频率为时钟振荡频率的1/6，
用来选择通片外程序存储器。若产生了寻访片外数据存储器的指令，那么在则在12个
振荡周期内不会产生________ PSEN；
(5)VDD/____
EA:片外程序ROM有效/编程电源。作
____
EA用时为输出信号，
____
EA为低电平
时，片外程序ROM有效，____
EA为高电平时，片内程序ROM有效。作VDD用时为电源
输入，输入21V编程电源VPP。
3.4.2红外模块组TN_9
在本模块的设计电路中，选择一个性能合适的红外测温模块器件十分重要。在设计过程中的红外测温模块装置的选取问题上，首先必须考虑的是元器件的下列性能因素：元器件的尺寸、测温响应速度和时间、视场有效检测面积、信号处理功能、元件数量、确定波长范围、制冷方式、确定光学分辨率、光谱响应的范围和被检测目标物体的温度。
凌阳公司生产的TN_9是本次红外测温模块的不二选择，它属于集成的红外探测器，其自身内部结构有温度补偿电路、光学系统处理电路和线性处理电路，这样我们就不需要自己去搭建温度补偿等电路，从而简化了本系统的设计。
TN_9能够测量的最远距离大约为30米，测试范围为-33℃~220℃，测量回应时间大约为0.5秒，分辨率为1/16℃，刷新频率为1.4HZ，而且它具备SPI接口，可以进行串行传输数据，其引脚如图3.4所示。
V
D
C
G
A
图3.4红外测温传感器引脚图
TN_9红外测温模块
在图3.4中，V为电源引脚，电源一般引入3V或者5V电压，一般取5V；D为数据接收引脚；C为时钟输出引脚，一般为2KHz；G为接地引脚；A为测试引脚，低电平有效。
图3.5是TN_9的SPI时序图。当CLOCK为下降沿时，就表示data pin要接收数据。例如，在一次数据采集过程中，TN_9红外测温模块需要接收5个字节的数据，TN_9红外测温模块信息格式如表3.1所示：
表3.1TN_9红外测温模块信息格式
Item MSB LSB Sum CR
(1)Item：“L”(4CH)测量目标温度；“F”(66H)测量环境温度；
(2)MSB：8位数据，最高有效位；
(3)LSB：8位数据，最低有效位；
(4)Sum：验证码，确认数据无误时Sum=Item+MSB+LSB；
(5)CR：结束标志，当CR为0x0dH时，表示成功接收完一次温度数据。
图3.5TN_9模块的时序图
红外测温模块温度值的计算：
由以上所述可知：无论红外测温模块测量环境或者目标温度，都需要满足Item为
0x4cH或者0x66H并且CR为0x0dH这三个条件。温度都按照下面的公式计算。
计算公式：
目标温度/环境温度=Temp/16-273.15 (3.1)
其中Temp是十进制数据，在数据处理时，需要将其转换成十六进制数据。例如十进制数据Temp=9034，那么当Temp转换为十六进制时就为0x234aH，则高八位有效值MSB=0x23H，低八位有效值LSB=0x4ah，则测得的温度值为9034/16-273.15=291.475℃。
3.4.3液晶显示屏LCD1602
1602LCD液晶显示屏由于体积小、显示内容丰富等优点，已经被广泛应用于各种仪器。1602LCD模块内部的存储器已经存储了不同的点阵字符图形，所以表示的信息量比较大。由表3.2LCD1602的引脚图、图3.6LCD1602的读操作时序图、图3.7LCD1602的写操作时序图可以得知，1602LCD有以下特点：
(1)读状态：输入：RS=L，RW=H，E=H；输出：D0～D7=状态字；
(2)写指令：输入：RS=L，RW=L，D0～D7=指令码，E=高脉冲；输出：无；
(3)读数据：输入：RS=H,RW=H,E=H；输出：D0～D7=数据；
(4)写数据：输入：RS=H,RW=L,D0～D7=数据，E=高脉冲；输出：无。
图3.6LCD1602读操作时序
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
毕业设计（论文） 题目非接触式红外测温仪 学生姓名：李林 指导教师：李宏升 理学院应用物理学专业061 班
非接触式红外测温仪 学生姓名：李林 所在专业：应用物理学班级：061 指导教师：李宏升 申请学位：学士 论文提交日期：20xx -xx-xx 论文答辩日期：20xx -xx-xx 学位授予单位：青岛理工大学
摘要：本文结合国内外红外技术的发展和应用，简绍了红外技术的基础理论，阐述了红外热像仪的工作原理、发展和分类。以及红外测温仪的原理和实现。 关键词：黑体辐射、红外测温仪、普朗克定律、热像仪。 目录 内容摘要 第一章概述 第二章红外基础理论 2.1 扫像仪原理 2.2热像仪的发展 2.3 热像仪分类 第三章红外测温仪的原理及实现 3.1红外测温仪的种类 3.2红外测温仪的工作原理 3.3红外测温仪的性能 第四章红外测温仪的选择 4.1确定测温范围 4.2确定目标尺寸 4.3确定距离系数（光学分辨率） 4.4确定波长范围 4.5确定响应时间 4.6 信号处理功能
4.7环境每件考虑 4.8 红外测温仪的优点 4.9 红外测温仪的缺点 4.10 使用注意事项 第五章结束语 参考文献 第一章概述 红外测温技术在生产过程中，在产品质量控制和监测，设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。近20年来，非接触红外测温仪在技术上得到迅速发展，性能不断完善，功能不断增强，品种不断增多，适用范围也不断扩大，市场占有率逐年增长。比起接触式测温方法，红外测温有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。非接触红外测温仪包括便携式、在线式和扫描式三大系列，并备有各种选件和计算机软件，每一系列中又有各种型号及规格。在不同规格的各种型号测温仪中，正确选择红外测温仪型号对用户来说是十分重要的。 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
便携式红外热像仪与在线式红外热像仪的区别_ 根据不同的使用形式，可以将红外热像仪分为在线式红外热像仪跟便携式红外热像仪。今天我们就来说说这两款热像仪以及它们之间的区别所在。 一、不同点 1、供电方式不同 便携式红外热像仪都带有电池，而在线式红外热像仪则需要外部实时供电； 2、使用方式不同 便携式红外热像仪带有手柄，使用灵活，开机即可使用，走到哪用到哪。而在线式红外热像仪需要固定安装使用，一般只能看到固定区域内的红外热图像。当然了，如果选配武汉永盛科技的云台和手动或电动调焦镜头，会观测到更大的区域。 3、应用领域不同 便携式红外热像仪一般用于不需要每天24小时连续使用的场合，如日常巡检、故障排查、品质检测、执法巡逻等等。而在线式红外热像仪一般用在需要24小时连续监测的场合，如石油炼制、化工生产、安防等等。 4、PC机数据处理软件不同 与便携式红外热像仪不同，一般在线式红外热像仪的PC软件功能更强大、
更丰富，如在线式红外热像仪不仅能实时显示红外热图，还能实时显示热图中高或低温度点变化曲线。 便携式红外热像仪是一款外形比较小巧，结构紧凑、轻巧便携的红外热像仪器，而且配有电池，可以很大程度的满足不同工作场合的使用。是建筑围护、改修和修缮、检查以及屋面应用的好工具。便携式红外热像仪这款高性能、全辐射成像仪是专门用来针对恶劣的工作环境而优化设计的，适用于电气安装、机电设备、过程设备、HVAC/R设备及其它更多应用的排障工作。能提供快速发现故障所需的清晰、锐利图像的热灵敏度可用于发现很多细微的可能预示着故障问题的温度差异。而且便携式红外热像仪的使用简单，操作直观，用一个大拇指即可轻松的实现导览，无需携带纸笔仅需讲话即可记录发现的所有细节，大大方便我们的试验操作。 在线式红外热像仪在线式热像仪不同于手持式热像仪的一点就是，在线式的要固定在被监测对象的周围，好的的在线式红外热像仪几乎可以安装在任何地方，监控关键设备或其他重要资产。它可帮助您保护生产现场，监测现场状况，使您提前发现异常情况，从而避免财产损失、停工，并保障工人的安危。在线式红外热像仪主要应用于：石油炼制及开采，石化工厂: 甲烷的处理、运输和储存、储存区域防火、监控耐火材料衬里、检查火焰、生产过程质量控制。
手持式测温仪操作规程 编制: 审核: 批准:
目的 二、手持式测振仪是常见的一种设备温度检测工具，也可以辅助检修进行设备故 障判断，目前，包化公司主要用于泵、压缩机、风机、电机等设备的检测，具有方便、快捷、便携等特点，为使设备处于良好的工作状态，特制订本使用规程。 二、工作原理 红外测温仪是一种专业型的手持式非接触红外线测温仪，有使用简易，设计坚实，测量准确度高，测温量程范围宽等特点。它具有激光瞄准、带背光灯的LCD 最大值、最小值、差值、平均值、数据保持、高低温报警、发射率可调及自动关机等功能，该手持式红外测温仪可以用来测量传统的接触式红外测温仪很难测量的物体表面温度。（如：移动的物体、带电的物体、不易接触的物体等）测量物体表面温度，测温仪的光学元件将发射的、反射的以及透射的能量会聚到探测器上。测温仪的电子元件将此信息转换成温度读数，并显示在测湿仪的显示面板上。测温仪的激光仅作瞄准之用。 三、仪器功能（外形如图1） 该测温仪具有以下功能。 1. 环形激光瞄准 2. 发射率可调 3. 咼、低温报警 4 .最大值/最小值/平均值/差值显示 5. 数据存储 6. 扳机锁定 图1 7. 背景光显示 8. 接触探针插孔 9. 硬盒和腕带 四、操作使用方法 握住仪表手柄将红外线感温器对准被测物体。仪表能自动补偿环境温度变化时引起的误差，但当测量环境温度变化太大或者先测量过一个高温再去测一个低温的物体时，仪表需要在一个稳定的环境中进行30分钟的热平衡，才能进行下一次的测量扣动扳机以开机测量。如果电量充足显示器会亮，若不亮或电池能量不足显示则请
更换电池； 释放扳机LCD 显示屏将出现“ HOLD ”表示以示数据已经记录.在HOLD 莫式下,按UP 键可启动或者关闭激光,按DOW 键则可启动或者关闭背光； 放开扳机大约7秒后仪表将自动关机.（除非该仪表被锁定），要测量温度，请将测温 仪对准物体并扣动扳机。务必考虑距离和测量点的比例和视物。激光只作瞄准之用。 环形激光瞄准（如图2） A ）背景光标准 B) C/F 标志 C ）咼、低温报警标志 D ） 温度最大值 MAX 、最小值 MIN 、差值DIF 、平均值AVG 、高 温报警值HAL 、低温报警值LAL 0 E ） MAX 、MIN 、DI F 、AV G 、HAL 、LAL 、PRB F ） LOG 图标表示数据存储模式 G ） 当前温度值 H ） S CAN 或 HOLD 标志 I ） 发射率标志和发射率值 J ） 电池不足，锁定和激光开启标志 按钮（如图4） A ） SET 按钮（设置高温、低温报警和发射率） B ） 向上向下按钮 C ） M ODE 按钮（用于设置各种功能） D ） 激光/背景光开/闭按钮（扣动扳机按下按钮以激活激光/背 E ） LOG 按钮（用于存储数据） 环形激光为八个激光点形成的环状激光，环形区域为被测区域，在光线 较暗的条件下，会有更高的光点出现在激光环的周围，这些光点不能用于瞄 准目标，只能用激光环来瞄准。 用户界面显示（如图3） f i
毕业设计（论文）开题报告表 学生姓名学号090201042 所在学院信息学院专业、班级 指导教师指导教师单位 指导教师指导教师单位 毕业论文题目基于单片机红外测温仪的设计 开题报告内容 选题依据（选题经过，国内、国外研究现状，初步设想及突破点等）红外测温仪在工业领域广泛应用，但由于医用红外测温仪的特殊要求。1989 年以来，热释电耳道式测温仪才成功的用于体温测量，1991 年以后该产品已遍及欧美市场。我国在这方面的起步较晚。 2003 年，由中科院物理研究所王树铎教授研制的“非接触、口腔式红外线电子体温仪”才获得专利授权。在此之前，完全不与人体接触、又满足医疗测量精度要求的体温计还没有面世。 随着医疗技术的快速发展，人们对非接触、快速有效测温技术的需求越来越大，传统的接触式人体测温仪已经不能满足现代医用领域的测温需求。红外测温仪具有安全、可靠、非接触、快速、准确、方便、寿命长等方面不可替代的优势，已被越来越多的医疗行业认识和接受。 2003 年我国遭受非典型肺炎传染性疾病(SARS)，2009 年全球甲型H1N1 流感的肆虐，这些事件的发生，使人们越来越注重公共卫生安全。非接触、高精度医用红外测温仪的研究，对于公共场合、大流量人群的快速检测具有重要的意义，它不仅具有巨大的商业价值，而且具有重大的社会价值。本次设计初步设想是设计一种基于51 单片机的热释电红外测温仪。它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。红外信号经过光学系统聚焦在热释电探测器上并转变为相应的电信号，此信号经过放大、滤波、A/D 转换，再送到单片机中进行数据的处理、补偿，最后送到液晶显示单元显示。红外测温仪是一种将红外技术与微电子技术结合起来的一种新型测温仪器，它通过将被测物表面发射的红外波段辐射能量通过光学系统汇聚到红外探测器件上，使其产生一个电压信号，该信号经过放大、滤波、模/数转换后送到微控制器中进行温度补偿与数据处理，最后将目标温度值以数字形式显示在显示屏上。
TI300系列 红 外 测 温 仪 使 用 说 明 书 北京时代之峰科技有限公司
目录 一概述 (3) 1.1 工作原理 (3) 1.2 功能特性 (3) 二主要技术参数 (3) 三仪器配置 (4) 四仪器使用 (4) 4.1 用户界面 (4) 4.2 基本操作 (5) 4.3 辐射率设定 (6) 4.4 辐射率的确定 (6) 4.5 高低温报警 (7) 4.6 时间设置 (7) 4.7 日期设置 (8) 4.8 数据存储 (8) 4.9 数据查看 (8) 4.10数据删除 (9) 4.11数据清除 (9) 4.12自动关机 (9) 4.13电池电量显示 (9) 4.14报警 (10) 五故障解决 (10) 六注意事项 (10) 七仪器维护 (11) 附录1：辐射率表 (11)
一 概述 TI300系列红外测温仪是一种用途广泛的非接触式测温仪，操作简便、 测量迅速、使用安全、携带方便，测温范围从400摄氏度到1500摄氏度。 仪器体积小、重量轻、操作简单、使用可靠。可广泛应用于石油、电力、 化工、冶金、塑料、金属加工，节能等行业快速非接触地测量物体的温度。 1.1 工作原理：任何物体当它的温度高于绝对零度时，都向外辐射红外线。 红外线也是一种电磁波，具有很强的温度效应，其能量的大小与物体表面 的温度有着十分密切的关系。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，红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号，该 信号再经微处理器处理、换算转变为被测目标的温度值，液晶屏显示该温 度。 1.2 功能特性： 1) 实时值、最大值、最小值、差值、平均值显示 2) 同轴激光秒瞄准功能 6）显示保持功能 3）高/低温报警功能 7）日历显示功能 4）华氏、摄氏转换功能 8）数据存储功能 5）液晶背光功能 9）电量显示功能 二 主要技术参数 技术参数 TI300 测温范围400～1500℃ 测量精度±1% 重复精度±0.5% 距离系数50:1(95%的能量) 工作波段8～14μm 响应时间≤1000ms 显示分辨率0.1℃或0.1℉ ℃/℉转换√ 液晶背光灯√ 显示保持√ 高低温报警√ 工作温度0℃～50℃ 辐射率0.01-1.0可调 激光瞄准 同轴 最大、最小、差 √ 值和平均值显示 储存数据个数 20 相对湿度非凝结状态下， 达到40℃时为10%～90% 储存温度-20℃～+60℃ 电源AAA 1.5V电池（3节） 连续工作时间50小时（不开背光和激光） 背光功耗≤10mA 激光功耗≤30mA 尺寸192m×192mm×50mm 重量 445g
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。
红外测温仪系统 1. 引言 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。因此，实现对温度的实时测定就显的十分重要。然而，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。但是，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。因此，红外测温仪具有使用方便，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。 图1 红外测温仪的测温图 2. 红外测温仪系统原理 2.1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： ()1 ex 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；
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.
手持式红外测温仪说明 与维护 Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】
手持式红外测温仪说明与维护 一，操作面板说明 测温范围 -25℃--900℃ 测温精度读数值的±1%或±1℃ 工作温度 -10℃～60℃ 存储温度 -18℃～60℃ 重复精度读数值的±0.5%或±1℃ 响应时间小于200ms 工作波段 8um --14um 温度分辨率 1℃或1℉ 辐射率修正 0.10—1.00可调，步长0.01 1．按下仪器测温开关，通过红色同轴激光点瞄准目标，激光点应打在被测目标的中心，此时仪器显示器显示的即为被测目标的瞬时温度。 2．辐射率设置 按下仪器测温开关，仪器显示器上显示有辐射率符号“ε=”和辐射率值。按压面板上的“∧”键，显示器显示的辐射率值应增大，按压面板上的“∨”键，显示器显示的辐射率值应减小，辐射率值调整范围为0.1～1.00 。 3.上/下限温度报警的使用和报警温度的设置 按下仪器测温开关，连续按压两次面板上的MENU键，当显示器显示闪烁的“HI”符号及“on”或“oFF”时，仪器便进入上限报警设置状态，按压面板上的“∧”键可打开报警状态，此时显示器显示“on”；按压“∨”键可关闭报警状态，此时显示器显示“oFF”。在打开状态下，按住测温开关，第三次按压面板上的MENU键，此时显示器显示闪烁的“HI”符号和报警上限温度值，按压“∧”键和“∨”键可设置报警上限温度值。 在使用过程中，如上限报警处于打开状态，当目标温度超过上限温度值时，仪器的蜂鸣器将鸣叫同时显示器显示闪烁的“ HI”符号。
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
便携式红外测温仪简介及使用指引 一、仪器简介 1、仪器名称：雷泰ST60红外测温仪 2、仪器介绍 Raytek（雷泰）公司于2000年推出新ST系列测温仪，该系列使用方便，测温速度快，是一种应用最广泛的红外测温仪，共有ST20、ST30、ST60、ST80四种型号。新ST系列性能更高、价格更佳。 新ST系列测温范围扩展至-32～760°C，并且系列中所有型号都带有激光瞄准方式，测温精度为+1%，光学分辨率从12：1至50：1，ST60/80发射率可调，并具有最小、平均、差值显示。 3、技术数据 温度范围：-32℃—600℃ (-25—1100oF) 光学分辨率：30:1 精度：±1% 或±1℃ (±2oF), 两者中较大的为准 重复精度：±0.5% 或±1℃ (±2oF), 两者中较大的为准 反应时间：0.5秒 光谱灵敏度：8–14μm 发射率：数码可调，步长0.01 工作温度：0℃—50℃ (32℃—120oF) 相对湿度：10–90% RH 存放温度：-20℃—0℃ (-13oF—158oF) 重量/尺寸：320 克；200 x 160 x 55 毫米 电源：9V 碱性或镍镉电池(带) 激光类型：10小时－20小时
显示保持（7秒）：8点环束 数据记录12点 LCD 背景：是 显示温度：℃或oF 可选 显示精度：0.1℃(0.1oF) 三角架安装标准：1/4－20 UNC 其它选件：说明书、保修卡、塑料保存箱 4、雷泰ST60红外测温仪的应用 （1）诊断和预防电系统和设备故障的工具 在电系统和设备维修检查中，红外线测温仪证明是节约资金的诊断和预防工具。Raytek（雷泰）全线长红外线测温仪的精度是读数的1-4%，而且根据型号不同可以从180英尺的远处进行测量。这些仪器重量轻，表面有粗糙防滑纹，使用方便。 （2）测量电器设备 非接触红外线测温仪可以从安全的距离测量一个物体的表面温度，使其成为电器设备维修操作中不可缺少的工具。 （3）电设备方面的应用 在如下应用中，雷泰红外测温仪可以有效防止设备故障和计划外的断电事故的发生。 ◇连接器----电连接部位会逐渐放松连接器，由于反复的加热（膨胀）和冷却（收缩）产生热量、或者表面脏物、炭沉积和腐蚀。非接触测温仪可以迅速确定表明有严重问题的温升。 ◇电动机----为了保持电动机的寿命期，检查供电连接线和电路断路器（或者保险丝）温度是否一致。 ◇电动机轴承----检查发热点，在出现的问题导致设备故障之前定期维修或者更换。 ◇电动机线圈绝缘层----通过测量电动机线圈绝缘层的温度，延长它的寿命。 ◇各相之间的测量----检查感应电动机、大型计算机和其它设备的电线和连接器各相之间的温度是否相同。 ◇变压器----空冷器件的绕组可直接用红外测温仪测量以查验过高的温度，任何热点都表明变压器绕组的损坏。
基于A2TPMI的高精度红外测温系统设计 温度测量主要有两种方式：一种是传统的接触式测量，另一种是以红外测温为代表的非接触式测量。传统的温度测量不仅反应速度慢，而且必须与被测物体接触。红外测温以红外传感器为核心进行非接触式测量，特别适用于高温和危险场合的非接触测温，得到了广泛的应用。本文将详细介绍如何设计基于SOC级微处理器的高精度红外测温系统，及其在电力温度检测、设备故障诊断方面的应用。 1．红外测温仪的工作原理 自然界一切温度高于绝对零度的物体，都在不停地向外发出红外线。物体发出的红外线能量大小及其波长分布同它的表面温度有密切关系，物体的辐射能量与温度的 4 次方成正比，其辐射能量密度与物体本身的温度关系符合普朗克定律。因此我们通过测量物体辐射出的红外能量的大小就能测定物体的表面温度。微小的温度变化会引起明显的辐射能量变化，因此利用红外辐射测量温度的灵敏度很高。实际物体的辐射度除了依赖于温度和波长外，还与构成该物体的材料性质及表面状态等因素有关。只要引入一个随材料性质及表面状态变化的辐射系数，则就可把黑体的基本定律应用于实际物体。这个辐射系数，就是发射率ε，或称之为比辐射率，其定义为实际物体与同温度黑体辐射性能之比，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0和1的数值之间。 红外测温仪的工作原理 (原文件名:图1红外测温仪的工作原理.jpg) 引用图片 红外测温仪的工作原理如图 1所示：被测物体辐射出的红外能量通过空气传送到红外测 温仪的物镜，物镜把红外线汇聚到红外探测器上，探测器将辐射能转换成电信号，又通过前置放大器、主放大器将信号放大、整形、滤波后，经过A／D转换电路处理后输入微处理器。微处理器进行环境温度补偿，并对温度值进行校正后驱动显示电路显示温度值。同时，微处理器还发出相应的报警信号，并且接受
《传感器原理》课程读书报告 红外光电传感器测温仪红外测温传感器结构1 器目标制冷 前置红光学成像外
大放测探扫描系统路 同 放主处信显示号理步换录记转 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，并按照仪器内的算法和目标发射率校正后转变 红外测温传感器工作原理2 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量。 根．
《传感器原理》课程读书报告 据基尔霍夫定律、普朗克定律、维恩公式这三大辐射定律，物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布与其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。
三大辐射定律均是以“黑体”作为研究对象分析得出的。但是，自然界中存在的实际物体都不是黑体，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、制备方法以及表面状态和环境条件等因素有关。因此，为了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0-1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。物体表面发射率主要决定于材料性质和表面状态（如表面氧化情况，涂层材料，粗糙程度及污秽状态等）。 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，其中的红外线在给定的温度和波长下，物体发射的辐射能有一个最大值，这种物质成为黑体，其他的波段的最大值成为灰体。事实上，自然界中并不存在黑体，只是为了获得红外线的分布规律才提出的，从而导出了普朗克黑体辐射定律。 普朗克黑体辐射定律是用于描述在任意温度下从一个黑体中发射的电磁辐射的辐射率与电磁辐射的频率的关系公式。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用公式可表达为： E=δε（T-To） E是辐射出射度．单位是W／m3； δ是斯蒂芬一波尔兹曼常数，5．67x10-8W／（m2·K4）； ε是物体的辐射率： T是物体的温度（K）； To是物体周围的环境温度（K）。 红外测温仪电路比较复杂, 包括前置放大, 选频放大, 温度补偿, 线性化, 发射率ε （比辐射率）调节等。目前已有一种带单片机的智能红外测温仪, 利用单片机与软件的功能, 大大简化了硬件电路, 提高了仪表的稳定性、可靠性和准确性。 红外测温仪的光学系统可以是透射式, 也可以是反射式。反射式光学系统多采用凹面玻璃反射镜, 并在镜的表面镀金、铝、镍或铬等对红外辐射反射率很高的金属材料。 3红外测温理论基础 3.1红外辐射（红外线、红外光） 红外线是电磁波谱中，波长0.76μm-1000μm范围的电磁辐射，位于红外光与无线电波之间。与可见光的反射、折射、干涉、衍射和偏振等特性相同。同时具有粒子性。对人的眼睛不敏感，要用对红外敏感的探测器才能接收到。红外辐射的本质是热辐射，热辐射包括紫外光、可见光辐射，但是在0.76μm-40μm红外辐射热效应最大。 自然界中一切温度高于绝对零度的有生命和无生命的物体，时时刻刻都在不停地辐射红外线。辐射的量主要由物体的温度和材料本身的性质决定；特别热辐射的强度及光谱成份取决于辐射体的温度。 3.2黑体辐射规律 黑体红外辐射的基本规律揭示的是黑体发射的红外热辐射随温度及波长的定量
手持式红外测温仪说明与维护 一，操作面板说明 测温范围 -25℃--900℃ 测温精度读数值的±1%或±1℃ 工作温度 -10℃～60℃ 存储温度 -18℃～60℃ 重复精度读数值的±0.5%或±1℃ 响应时间小于200ms 工作波段 8um --14um 温度分辨率 1℃或1℉ 辐射率修正 0.10—1.00可调，步长0.01 二，仪器信息显示的原因及解决办法 二，仪器使用说明 1．按下仪器测温开关，通过红色同轴激光点瞄准目标，激光点应打在被测目标的中心，此
时仪器显示器显示的即为被测目标的瞬时温度。 2．辐射率设置 按下仪器测温开关，仪器显示器上显示有辐射率符号“ε=”和辐射率值。按压面板上的“∧”键，显示器显示的辐射率值应增大，按压面板上的“∨”键，显示器显示的辐射率值应减小，辐射率值调整范围为0.1～1.00 。 3.上/下限温度报警的使用和报警温度的设置 按下仪器测温开关，连续按压两次面板上的MENU键，当显示器显示闪烁的“HI”符号及“on”或“oFF”时，仪器便进入上限报警设置状态，按压面板上的“∧”键可打开报警状态，此时显示器显示“on”；按压“∨”键可关闭报警状态，此时显示器显示“oFF”。在打开状态下，按住测温开关，第三次按压面板上的MENU键，此时显示器显示闪烁的“HI”符号和报警上限温度值，按压“∧”键和“∨”键可设置报警上限温度值。 在使用过程中，如上限报警处于打开状态，当目标温度超过上限温度值时，仪器的蜂鸣器将鸣叫同时显示器显示闪烁的“ HI”符号。 按住测温开关，连续按压面板上的MENU键，当显示器显示闪烁的“LO”符号和“on”或“oFF”时，仪器便进入下限报警设置状态，按压面板上的“∧”键可打开报警状态，此时显示器显示“on”；按压“∨”键可关闭报警状态，此时显示器显示“oFF”。在打开状态下，按住测温开关，再次按压“∧”键和“∨”键可设置报警下限温度值。 在使用过程中，如下限报警处于打开状态，当目标温度低于下限温度值时，仪器的蜂鸣器将鸣叫同时显示器显示闪烁的“ LO”符号， 4.最大值功能设置 按住测温开关，按压一次面板上的MENU键后，连续按压面板上的“∧”键或“∨”键来选择功能状态，当显示闪烁的“MAX”符号时，仪器进入最大值功能状态，仪器测温时同步显示测量温度的最大值。 5.最小值功能设置 按住测温开关，按压一次面板上的MENU键后，连续按压面板上的“∧”键或“∨”键来选择功能状态，当显示闪烁的“MIN”符号时，仪器进入最小值功能状态，仪器测温时同步显示测量温度的最小值。 6.平均值功能设置 按住测温开关，按压一次面板上的MENU键后，连续按压面板上的“∧”键或“∨”键来选择功能状态，当显示闪烁的“AVE”符号时，仪器进入平均值功能状态，仪器测温时同步显示测量温度的平均值。 7.温差功能设置 按住测温开关，按压一次面板上的MENU键后，连续按压面板上的“∧”键或“∨”键来选择功能状态，当显示闪烁的仪器与目标之间允许存在一般的空气介质，如果仪器与目标之间存在玻璃、塑料、大量的水蒸汽等物质，将会影响测量精度。 8．激光辐射对人眼是有害的。使用时不要将激光束直接对着人的眼睛。 9．仪器应避免接触过热物体，带有强磁、强电的物体，脂类、酮类、乙烯及二氯化物等腐蚀性物体。 三，注意事项 1．环境温度对测温的影响： 环境温度的较大变化将影响红外测温仪的测量精度，当将仪器从一个环境拿到另一种环境温度相差较大的环境中使用时，将会导致仪器精度的暂时降低，为得到最理想的测量结果，当仪器所处的环境温度发生改变时，应将仪器与环境温度平衡一段时间再使用。 2．温度测量与目标大小和测量距离之间的关系：