紅外測溫系統(tǒng)

1、苗周立功單片機紅外測溫系統(tǒng)專注的力成就夢?苗周立功單片機本章學習重點1. 紅外測溫原理；2. 紅外測溫糸統(tǒng)傳感器opt-538u介紹；3. 紅外測溫糸統(tǒng)的放犬色路分析4 .紅外測溫糸統(tǒng)的總體設(shè)計思路5.紅外測溫糸統(tǒng)的軟硬件設(shè)計1紅外測溫原理溫度測量分為接紈扎和非搖觸式I兩大類。測溫元件直接與菠測對象相接觸，兩者之間進行充分 的熱交換達到熱平衡，這肘感溫元件的禁一煬理參數(shù) 的量值就代獲了菠測對象的溫度值。優(yōu)點：直觀可靠。缺點：扁溫元件影響彼測溫度場的分布;接觸不良等帶來測量誤差;當溫和庸飩性介質(zhì)影響扁溫元件的性能和壽命。1紅外測溫原理感廈元件不與菠測對象相接羅，而通過熱輻射進行熱交換；具有較富的

2、測浜上限;熱慣性小，可達千分之一多S故便于測量運動腸體的 鍛度和快速麥化的鍛度。紅外測溫原理簡介1800年，絲胥余首先發(fā)現(xiàn)了紅外輻射，經(jīng)過幾代科學家 100多年的探索.賣驗與研克，總結(jié)出了正確的輻射定律，為成 功地硏制紅外輻射測溫儀奠定了理論基礎(chǔ)。20世紀60年代以 后，由于各種嘉靈斂度紅外探測器、干莎濾光片以及數(shù)字行號 戲理技術(shù)的發(fā)畏，犬犬促進了紅外技術(shù)應(yīng)用的進程。近幾十年 來,比色測溫儀.光纖測溫儀、掃描測溫儀等滿足各種需要的 紅外測溫儀相繼出現(xiàn)和不斷歡進,使紅外技術(shù)的硏克與應(yīng)用有 了新的飛更。雖然紅外測溫技術(shù)問世的肘間并不很長,但是它 安全.可靠、非接觸、快速、準確、方便、壽命長等不可巻

3、 代的優(yōu)勢，己彼越來越多的企業(yè)與廠家所認識和接受，在冶金、 石化.色力、交通、水泥、橡膠等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，成 為企業(yè)故障檢測.產(chǎn)品質(zhì)量控制和提嘉經(jīng)濟效益的重要手段。熱輻射基本定律（-）基爾霍夫定律（二）斯忒潘一玻耳茲曼定律（三）普朗克定律 （四）維恩位移定律（一）基爾霍夫定律1-出射輻射能與吸收輻射能的一致性輻通量：單位時間內(nèi)通過某一截面的輻射能,又稱輻射功率，SI單位為瓦。光譜吸收率勺（門:""表示物體對輻射到其上的輻通量可吸收的比例OUJ式中,切（入門為被物體吸收的輻通量；d（/）W 為照射到物體單位面積上的輻通量。基爾霍夫定律aA（T） = l:黑體能全部吸收輻

4、射到其上 能量的物體（理想）。色Ct）y1：非黑體只能部分吸收輻射到其L上能量的物體（實際）O基爾霍夫證明了:輻射出射度：從輻射源表面單位面積發(fā)射出的輻通量, 某一特定波長的輻射出射度稱為單色輻射出射度。物體的單色輻射出射度Ma(T)與單色吸收比色(:T) 的比值為一普適函數(shù)龍(門MQ)辦(T)與溫度及波長有關(guān)。熱平衡時物體向四周的輻射功率等于它能吸收的功率。其中，（門為黑體在溫度T時的光譜輻射出射度；M,（門為非黑體在溫度T時的光譜輻射出射度o基爾霍夫定律：在同樣的溫度下，各種不同物體對相同波 長的單色輻射出射度與單色吸收比之比值都相等，并等于 該溫度下黑體對同一波長的單色輻射出射度。光譜發(fā)

5、射率乙（T）:實際物體與黑體在溫度T時的光譜輻射岀射度之比oMg結(jié)論：£A(T)=aA(T)則：物體的光譜發(fā)射率等于其光譜吸收率。吸收輻射能力強的物體，受熱后向外輻射的能力也強;專注的力成就夢?周立(空)普朗克定律(單色輻射強度定律)物體輻射出射度與溫度間的關(guān)系溫度為T的絕對黑體，單位面積元在半球方向上 所發(fā)射的全部波長的輻射岀射W°(r)與溫度T的 四次方成正比。M°(T) =(tT4對于非黑體的一般物體：M(T) = st(tT4式中：虧為溫度為丁時全波長范圍的材料發(fā)射率，也稱為黑度系數(shù); b為斯忒潘一玻耳茲曼常數(shù)；cr=5. 67032xlO_8W-m-24

6、 廠為物體的熱力學溫度描述輻射能量在各波長上的分布關(guān)系溫度為T的單位面積元的絕對黑體，在半球面方向所輻射的波長為入的輻射出射度為M(T) = 2加cF(嚴 _i)-i = cxZeT _1)-式中，c_光速；h普朗克常數(shù)，6.626176X10 34Js；k波爾茲曼常數(shù)，1.38066244 X10-23J/K； G第一輻射常數(shù)，3.7418 X1016W-m2；C2第二輻射常數(shù)，1.4388 X 1012m-K；T絕對溫度。M°(T也可以用輻射亮度來表示：C(T)= 丄專注的力成就夢想苗周立功單片機（四）維恩位移定律最大輻射波長與溫度的關(guān)系熱輻射光譜中包含著各種波長，從實驗 可知，

7、物體峰值輻射波長幾與物體自身的 絕對溫度T成以下關(guān)系人/ = 2897/ K專注的力成就夢想苗周立功單片機專注的力成就夢想苗周立功單片機(一 E-S-UE 多二>:二234 5 6 7 H9102030川J1IT110090溫度升高:單色輻射強度隨溫度升高而增加;總輻射能量增加;峰值波長減小O每一條曲線下的面積表示該溫度下物體輻射能量的總和，與溫圖9-11物體輻射曲線度的四次方成正比。專注的力成就夢想苗周立功單片機從圖9J1曲線中可以看出: 隨著溫度升高,輻射能量增加，這是紅外輻射理 論的出發(fā)點，也是單波段紅外測溫儀的設(shè)計依據(jù)。 (2)瞰著溫度升壽，輻射蜂值疫長向短疫方向移動,其規(guī)律符合

8、維思住移之律，即：T入m = 2897. 8 (fim-K),其中T為熱力學溫度，入m為蜂值響應(yīng)疫長。這個公式 告訴我們?yōu)槭裁锤邷販y溫儀多工作在短疫處，低溫測溫 儀多工作在長疫致。 (3)輻射能量隨溫度的吏化率，短冰處此長冰處大，即短冰處工作的測溫儀相對信噪此壽(靈斂度當)，抗干擾性強。測溫儀應(yīng)盡量選擇工作在蜂值冰長處,特別是低溫小目標的情況下，這一點顯得尤為重要。紅外測溫儀的性能特點及分類紅外測溫儀的種類很多，可分為便攜式、在線式、描式，并有光纖、玖色等測溫儀。專注的力成就夢想苗周立功單片機便攜式（手持式）：體積小、重量輕、削池供電，迨合 隨身攜帶，可酸時進行溫度的檢測和記錄，有光學臘準或激

9、光臘準裝置,操作非常簡單，只需輕輕一扣扳機，就能進行測量。美國Raytek公司最新推出的MX糸列,可將菠面積用環(huán)形激光顯示出來，更為直觀、方便。在線式（固之式）：時連續(xù)監(jiān)測,和計算機相連，閉環(huán)控制，打印輸出。加裝 保護及風冷、水冷裝置，可以在惡為環(huán)境及315 °C的高溫下工作。掃描式:即行掃描測溫儀，用于測量90度視場內(nèi)一條線的溫度分布, 毎行可測256個點，利用軟件，在監(jiān)視器上形成目棟的熱圖像，它能 更直觀、更請晰、更快捷地進行溫度監(jiān)測,尤其適用于傳送帶、 轉(zhuǎn)試滾筒竽連續(xù)運動的目棟。光纖式:由于光纖直徑小.可穹曲，適合在狹小、t曲的通道及環(huán)境溫度很爲的惡劣環(huán)境中進行測量。 玖色（比

10、色）測溫儀:利用兩個很窄的相近波段測量同一物體，取較短波段傳號與較長波段傳號的比值，這 個比值隨溫度的升離而加大，這種根擔比值測溫的測溫 儀叫比色測溫儀或玖色測溫儀。由于這兩個疫段靠得非常近,多彼測物在這個很窄的波長內(nèi)，發(fā)射率沒有1 化肘，則發(fā)射率和氣氛吸收對兩個待號的衰減相同，不 會影響比值。所以，玖色測溫儀抗干擾能力強，對發(fā)射率.煙霧、灰塵.木宅不敘感，可以測量部分菠遮扌當?shù)哪繕?，測量 感應(yīng)線圈縷隙內(nèi)加熱工件的溫度，更顯其莘越 性能。美國Raytek衣司的玖色測溫儀，性能優(yōu)越，智怕目捺只占視場的5 %,也能精確測量。2紅外測溫系統(tǒng)傳感器opt-538u介紹 otp-538u是一個熱電堆傳感

11、器，具116種 熱電偶元素，傳感器芯片經(jīng)由微細加工, 可快速反應(yīng)環(huán)境里的溫度改變，導致輸 出端電壓響應(yīng)，專注的力成就夢想苗周立功單片機2紅外測溫系統(tǒng)傳感器opt-538u介紹紅外溫度傳感器：傳扁器的特性：ParameterMinTypMaxUnitConditi onsOutput Voltage0.771.44mVTamb =25 CTobj. =50 CSensitivity7085100V/W*TC of sensitivity0.100.110.12%/KTypicalSensitivity area indiameter545 Resistance of thermopile5065

12、80KQ251TC of resistance0.09%/KTypicalTime constant 16 ms*Noise voltage283236nV/Hz1/2NEP0.280.360.48nW/Hz1/2Normalized detectivity (D*)1.0*108cm*Hz1/2/W*專注的力成就夢想苗周立功單片機專注的力成就夢想苗周立功單片機溫度與勅壓曲線圖:專注的力成就夢想苗周立功單片機3.紅外測溫系統(tǒng)的放大電路分析Application Circuit:Circuit 1:1、信號獲取電路：該電路使用到的元件有otp-538u,電 阻lk910k,電容47uf47 uF

13、專注的力成就夢想酋周立功單片機2、色壓枚犬勅路：采用嘉阻抗差動放丸彖，色路放大差模傳號，抑 制共模傳號。選用元件有集成運放LM324,勒阻Rl = 10k, aRl =bR2 = 100k J/c R=10k, R= Im o 色壓的枚大得數(shù)：C= 100 , a = b = 10 , Uo = C (1+a+b) Ui =2100 Ui 色路的連接方式：10腳接地, 12腳接傳號輸入，14腳和8腳一級放犬后輸出，分別接入5腳和6腳， 最后7腳輸出。專注的酋周立功單片機專注的酋周立功單片機力二 C(1 4a + b)(總2 一科)R1-C專注的苗周立功單片機專注的力成就夢想苗周立功單片機八ccR61 kOhmWVC147uFR5IDkOhmJ>R2R3R410kOhm 1 M Ohm_ AA,_ AAR71 kOh100 k Ohm -WV-R110kOhmR2WOkOhmUoR3 10kOhm -AAAr-R41 M OhmVW專注的力成就夢想苗周立功單片機4w4i5VIMALK./3止VV十J1Uh/Rih.3、UUU2J77+、1riTC/M-it2Vk.rLz