紅外快速檢測(cè)人體溫度裝置的設(shè)計(jì)開題報(bào)告文獻(xiàn)綜述DOC

1、附5：本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）文獻(xiàn)綜述（學(xué)生用表）學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 題目紅外快速檢測(cè)人體溫度裝置的設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述前言隨著科學(xué)的發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步以及人民生活水平的提高，對(duì)非接觸式紅外測(cè)溫儀的需求越來(lái)越大，特別是在 2003 年的非典期間，這種需求達(dá)到了高峰。非接觸式紅外測(cè)溫儀不需要接觸物體即可測(cè)得物體的溫度，它的這個(gè)特點(diǎn)使得在一些比較危險(xiǎn)的行業(yè)進(jìn)行測(cè)溫成為最好的選擇。2003年的非典也使對(duì)非接觸式紅外測(cè)溫儀的研制開發(fā)達(dá)到了頂峰。由于需求量的增大，使得人們希望能有測(cè)溫性能穩(wěn)定，測(cè)溫距離較遠(yuǎn)而價(jià)格又很便宜的非接觸式紅外測(cè)溫儀投入市場(chǎng)以滿足社會(huì)的需求。1.紅外測(cè)溫的原理 紅外測(cè)溫系統(tǒng)是利用物體的輻射能量與溫度

2、有關(guān)的原理而組成測(cè)溫的系統(tǒng)。將普朗克公式在探測(cè)器工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)積分可以得出目標(biāo)輻射率的大小與目標(biāo)溫度間存在著固定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，用紅外探測(cè)器測(cè)出目標(biāo)的熱輻射功率，就能計(jì)算出目標(biāo)的表面溫度，這就為紅外測(cè)溫奠定了理論基礎(chǔ)。1.1普朗克定律黑體的光譜輻射出射度是波長(zhǎng)和黑體溫度的函數(shù)，即： （11）式中：第一輻射常數(shù)，；第二輻射常數(shù)， ；其中：K玻耳茲曼常數(shù)；h普朗克常數(shù)；c電磁波在真空中的傳播速度。黑體總的輻射能量隨溫度的增高而增加，這是單波段測(cè)溫儀的依據(jù)。隨著溫度升高輻射峰所在的波長(zhǎng)向短波方向移動(dòng)，其規(guī)律符合維恩位移定律。顯然高溫測(cè)溫儀適用于較短的工作波長(zhǎng)，低溫測(cè)溫儀宜選用較長(zhǎng)的工作波段；短波長(zhǎng)處輻射

3、能量隨溫度增加比長(zhǎng)波長(zhǎng)處快，這意味著短波長(zhǎng)處比長(zhǎng)波長(zhǎng)處測(cè)溫靈敏度高。1.2斯蒂芬一玻耳茲曼定律將普朗克公式1-1對(duì)所有波長(zhǎng)積分，便可得到描述單位面積黑體輻射到半球空間的總輻射功率，即 （12）式中，稱為斯蒂芬一玻耳茲曼常數(shù)。1.3實(shí)際物體溫度的計(jì)算式（11）,（12）中的T均為絕對(duì)溫度。計(jì)算實(shí)際物體的輻射出射度只需在式（11）,（12）中乘以發(fā)射率即可。物體的輻射出射度與輻射的溫度T和發(fā)射率有關(guān)。只要測(cè)出物體的輻射出射度又以知物體的發(fā)射率即可求出溫度T。實(shí)際上物體的測(cè)量是通過(guò)輻射量的測(cè)量得到的。2.紅外測(cè)溫技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r紅外輻射測(cè)溫技術(shù)的發(fā)展主要從兩方面來(lái)看：一是紅外輻射測(cè)溫儀器的發(fā)展；二是紅

4、外輻射測(cè)溫技術(shù)的發(fā)展。2.1紅外輻射測(cè)溫儀器的分類及發(fā)展利用紅外輻射的原理進(jìn)行溫度測(cè)量的儀器是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜逐漸發(fā)展而成的。早期的紅外測(cè)溫儀僅限于檢測(cè)物體的某一點(diǎn)的溫度，而后可以測(cè)量一條線的溫度，而不能顯示物體的形狀和表面上的溫度分布。直到了20世紀(jì)五六十年代，由于紅外探測(cè)器的改進(jìn)和快速靈敏的光子探測(cè)器的問(wèn)世，才導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)性、原理性熱成像系統(tǒng)的誕生。發(fā)展到目前的熱成像系統(tǒng)，它己經(jīng)是窄禁帶半導(dǎo)體技術(shù)、精密光學(xué)、精密機(jī)械、微電子學(xué)、特殊紅外工藝、新型紅外光學(xué)材料與系統(tǒng)工程學(xué)的產(chǎn)物。根據(jù)紅外測(cè)溫的方式，紅外測(cè)溫儀器可以分為全場(chǎng)分析探測(cè)系統(tǒng)和逐點(diǎn)分析探測(cè)系統(tǒng)兩種。全場(chǎng)分析是用紅外成像鏡頭把物體的溫度分布

5、圖像成像在傳感器陣列上，從而獲得物體空間溫度場(chǎng)的全場(chǎng)分布，全場(chǎng)分布探測(cè)系統(tǒng)稱為紅外熱像儀。逐點(diǎn)分析是把物體一個(gè)局部區(qū)域的熱輻射聚焦到單個(gè)探測(cè)器上，并通過(guò)己知物體的發(fā)射率，將輻射功率轉(zhuǎn)化為溫度，逐點(diǎn)分析系統(tǒng)常稱為紅外測(cè)溫儀。紅外測(cè)溫儀包括紅外點(diǎn)溫儀、紅外熱電視、紅外行掃儀。六十年代我國(guó)研制成功第一臺(tái)紅外測(cè)溫儀。我國(guó)最早開發(fā)應(yīng)用的是紅外光電測(cè)溫儀，它相當(dāng)于一個(gè)自動(dòng)光學(xué)高溫計(jì)，響應(yīng)時(shí)間不快，測(cè)溫精度不高，己經(jīng)被淘汰。進(jìn)入九十年代，我國(guó)的紅外測(cè)溫儀采用當(dāng)今國(guó)際上通用的工作原理，由反射式、折射式或干涉式光學(xué)系統(tǒng)收集被測(cè)物發(fā)出的紅外輻射，經(jīng)濾光片選取一定波長(zhǎng)范圍的輻射，射入紅外探測(cè)器，探測(cè)器輸出的電信號(hào)經(jīng)

6、過(guò)放大，線性化處理后送入數(shù)字電壓表顯示被測(cè)物體的溫度。并且陸續(xù)生產(chǎn)了小目標(biāo)、遠(yuǎn)距離、適合工業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)的測(cè)溫儀器，如西光IRT-1200D型、HCW-III型、HCW- V型；YHCW-9400型；WHD4015型(雙瞄準(zhǔn)，目標(biāo)直徑為40mm時(shí)，測(cè)距可達(dá)15m)、WFHX330型(光學(xué)瞄準(zhǔn)，目標(biāo)直徑為50mm，測(cè)距可達(dá)30m )。九十年代末期，我國(guó)也產(chǎn)生了用光纖束作為光學(xué)系統(tǒng)的測(cè)溫儀，用單板機(jī)或單片機(jī)作信號(hào)處理和線性化及數(shù)字顯示的測(cè)溫儀。2.2紅外輻射測(cè)溫技術(shù)的分類及發(fā)展到二十世紀(jì)初，輻射法測(cè)溫的理論準(zhǔn)備已基本完善。又經(jīng)過(guò)了幾十年的努力，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的紅外測(cè)溫儀，已有了三種類型的傳統(tǒng)形式。即全

7、輻射測(cè)溫儀、單色測(cè)溫儀和比色測(cè)溫儀。全輻射測(cè)溫儀是通過(guò)測(cè)量波長(zhǎng)從零到無(wú)窮大的整個(gè)光譜范圍內(nèi)的輻射功率來(lái)確定物體的輻射溫度。單色測(cè)溫儀是通過(guò)測(cè)量目標(biāo)發(fā)射的某一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射功率來(lái)確定目標(biāo)亮溫的儀器。比色測(cè)溫儀是根據(jù)兩個(gè)波段輻射能量的比值與物體溫度的函數(shù)關(guān)系來(lái)測(cè)定物體色溫的。1954年P(guān)yatt建議使用3個(gè)波長(zhǎng)的比色溫度計(jì)，以得到發(fā)射率與波長(zhǎng)的關(guān)系。到70年代末80年代初興起了多光譜輻射測(cè)溫技術(shù)的熱潮。1979年Cashdolla研制成功了3波長(zhǎng)高溫計(jì)，在1.8，1.9及1.0三種波長(zhǎng)下測(cè)量火焰及爆炸粉塵的溫度，測(cè)量上限可至2000K，同時(shí)可換用濾光片方法形成4波長(zhǎng)及6波長(zhǎng)高溫計(jì)。同年Svet等

8、研制成4波長(zhǎng)高溫計(jì)用以測(cè)量物體表面真實(shí)溫度，測(cè)溫范圍為：3003000K。Lyzenga和Ahrens于同年推出了6波長(zhǎng)的溫度測(cè)量裝置，采用硅光電二極管作和0.480.8波長(zhǎng)范圍內(nèi)的檢測(cè)元件，用以測(cè)量沖擊波后的物體的真實(shí)溫度，測(cè)溫范圍為:40008000K，精度可至20%。1981年，Gardner及Jones等研制成了6波長(zhǎng)高溫計(jì)，工作波長(zhǎng)為0.751.65，測(cè)溫范圍為10001600K，精度為1%。1982年歐共體Babelot及美國(guó)Hoch等人繼續(xù)研究多波長(zhǎng)高溫計(jì)，并研制成6波長(zhǎng)高溫計(jì)，采用光導(dǎo)纖維束分光，硅光電二極管，用于材料熱物性的快速動(dòng)態(tài)測(cè)量，在 5000K時(shí)分辨率為5K，并擬向1

9、0000K方向繼續(xù)發(fā)展。同年Cashdollar在3色高溫計(jì)基礎(chǔ)上推出了6波長(zhǎng)高溫計(jì)，用于測(cè)量粉塵爆炸過(guò)程中粉塵粒子及氣體的溫度，使用PbSe探測(cè)器，6個(gè)工作波長(zhǎng)分別為：1.57，2.30，3.84，4.42，4.57，5。1986年歐共體及美國(guó)聯(lián)合課題組的Hiernaut等人研制成功了亞毫秒級(jí)6波長(zhǎng)高溫計(jì)，用于20005000K溫區(qū)內(nèi)真溫和光譜發(fā)射率的同時(shí)測(cè)量，溫度測(cè)量精度為0.5%，發(fā)射率測(cè)量精度為15%。1992年Levendis等人研制成了3色輻射溫度計(jì)，工作波長(zhǎng)分別為0.65，0.8和0.95，并用于燃燒粒子瞬態(tài)響應(yīng)測(cè)量，在數(shù)據(jù)處理上，采用比色思想，3個(gè)比色結(jié)果在2500K時(shí)相差小于

10、100K。1992年Cezairliyan等人亦報(bào)導(dǎo)了亞毫秒級(jí)6波長(zhǎng)高溫計(jì)的研制情況，采用光導(dǎo)纖維束分光方法，6個(gè)工作波長(zhǎng)分別為0.5，0.6，0.65，0.7，0.8和0.9，在脈沖加熱下測(cè)量了鈮金屬試樣的亮度溫度。1984年北京武漢光學(xué)技術(shù)研究所研制成功3波長(zhǎng)HDW-1型紅外測(cè)溫儀。1988年北京聯(lián)大提出了多光潛溫度自動(dòng)檢測(cè)法。1989年王瑞才研制成功4波長(zhǎng)高溫計(jì)并應(yīng)用于電弧加熱下燒蝕材料的溫度測(cè)量。但都沒(méi)有應(yīng)用多波長(zhǎng)測(cè)溫理論中的數(shù)據(jù)擬合法，而還只是停留在比色、單色高溫計(jì)處理思想上，多個(gè)通道數(shù)據(jù)只是為了相互校驗(yàn)。1991年戴景民與羅馬大學(xué)G.Ruffino教授合作研制成功國(guó)際首創(chuàng)的棱鏡分光

11、式35波長(zhǎng)高溫計(jì)，并成功地用于燒蝕材料真溫及發(fā)射率測(cè)量。1999年他又研制成功6目標(biāo)8波長(zhǎng)高溫計(jì)并應(yīng)用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)羽焰溫度和發(fā)射率的同時(shí)測(cè)量。2001年又成功地研究紅外多波長(zhǎng)輻射溫度計(jì)用于導(dǎo)彈發(fā)射車的隱身測(cè)量。近年來(lái)，多波長(zhǎng)輻射測(cè)溫理論亦有了相應(yīng)的發(fā)展。3.紅外測(cè)溫的展望在大量的科研與工業(yè)中，離不開測(cè)溫，紅外溫度計(jì)有快速、準(zhǔn)確、便捷、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，正被越來(lái)越多的人們所認(rèn)識(shí)，在冶金、電子、石化、交通、能源、橡膠、食品等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，成為企業(yè)故障檢測(cè)，產(chǎn)品質(zhì)量控制和提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。利用紅外測(cè)溫的遠(yuǎn)距離、不接觸、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、快速等特點(diǎn)發(fā)展起來(lái)的紅外檢測(cè)技術(shù)由于在不停電、不取樣、

12、不解體的情況下能快速實(shí)時(shí)地在線監(jiān)測(cè)和診斷大多數(shù)故障，所以倍受國(guó)內(nèi)外的重視，并得到快速發(fā)展。非典疫情過(guò)后，人們?cè)絹?lái)越注重公共衛(wèi)生安全。非接觸、高精度醫(yī)用紅外溫度計(jì)的研究，對(duì)于在公共場(chǎng)合、大流量人群的快速檢測(cè)具有重要的意義。它不僅具有巨大的商業(yè)價(jià)值，而且具有重大的社會(huì)價(jià)值。隨著紅外材料及傳感器類型的不斷開發(fā)研究，新型測(cè)溫儀器正逐步替代傳統(tǒng)的測(cè)試手段。目前美、英等國(guó)正致力于加強(qiáng)前視紅外系統(tǒng)信息處理能力(如自動(dòng)人工目標(biāo)分類)，便攜式整機(jī)配個(gè)人計(jì)算機(jī)可產(chǎn)生實(shí)時(shí)、高分辨力圖像來(lái)解決研究領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域中的問(wèn)題。世界上除了一些大軍工企業(yè)公司(如美國(guó)的Honeuwell公司、休斯飛機(jī)公司)之外，許多大商業(yè)公司(

13、如三菱電氣、日本橫河電機(jī)(株)、瑞典AGA公司、法國(guó)Pyro公司、Sofradier公司、HGH紅外系統(tǒng)工程公司等)也正在積極從事紅外測(cè)溫、熱成像技術(shù)的研究及產(chǎn)品開發(fā)。在國(guó)內(nèi)，近年來(lái)隨著我國(guó)工業(yè)迅速發(fā)展和產(chǎn)品更新?lián)Q代的加速，對(duì)測(cè)溫儀器的需求量越來(lái)越大，盡管熱電偶(熱電阻)一類接觸性測(cè)溫傳感器件仍然具有很大的優(yōu)勢(shì)，但非接觸性的紅外測(cè)溫儀器正日益受到各行業(yè)的關(guān)注。4.結(jié)論隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，先進(jìn)的紅外傳感器的出現(xiàn)以及高性能單片機(jī)的不斷推出，使得紅外測(cè)溫技術(shù)迅速發(fā)展并且得到了廣泛的應(yīng)用。利用紅外測(cè)溫技術(shù)制作的紅外體溫計(jì)具有非接觸、響應(yīng)速度快、利于環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),在人民生活水平不斷提高的現(xiàn)代社會(huì)，必然

14、會(huì)取代水銀溫度計(jì)成為人們的首選產(chǎn)品。在歐美,熱釋電耳道式測(cè)溫儀已成功用于體溫測(cè)量，1991年后基本已經(jīng)普及。但是，我國(guó)在這方面起步較晚。2003年，由中科院物理研究所王樹鐸教授研制的“非接觸、口腔式紅外線電子體溫儀”才獲得專利授權(quán)。在此之前，完全不與人體接觸、又滿足醫(yī)療測(cè)量精度的要求的體溫計(jì)，還沒(méi)有面世。因此，對(duì)測(cè)量溫度范圍在24.0到45.0，精度要求為0.1的紅外體溫計(jì)的設(shè)計(jì)具有一定商業(yè)與社會(huì)價(jià)值。參考文獻(xiàn)1.范書彥.紅外輻射測(cè)量精度與誤差分析.長(zhǎng)春理工大學(xué)2.苗玉杰.醫(yī)用紅外測(cè)溫儀及溫度補(bǔ)償技術(shù)的研究.燕山大學(xué)3.陳宏起.全輻射反射式紅外測(cè)溫技術(shù)研究.吉林大學(xué).20054.毛志毅.蘇東明

15、.李開元.王衛(wèi)東.陳廣飛.非接觸式紅外遙感體溫計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).醫(yī)療衛(wèi)生裝備.2003.09 16-195.曾亦可.劉梅冬.姜?jiǎng)倭?李軍.周東祥.熱釋電紅外測(cè)溫系統(tǒng).系統(tǒng)工程與電子技術(shù)2004.02.273-2766.曾凡軍.紅外雙色測(cè)溫儀的設(shè)計(jì)研究.江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)2004.S1 7.劉福杰.王浩靜.范立東.紅外測(cè)溫儀原理及其在應(yīng)用中注意的問(wèn)題.現(xiàn)代儀器2007.04 50-518.曾強(qiáng).舒芳譽(yù).李清華.紅外測(cè)溫儀的工作原理及應(yīng)用.電子質(zhì)量2007.01 25-269.曾強(qiáng).舒芳譽(yù).李清華.紅外測(cè)溫儀工作原理及誤差分析.傳感器世界2007.02 32-3510.侯關(guān)士 李縉海 基于因特網(wǎng)數(shù)據(jù)管

16、理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 微機(jī)應(yīng)用 2011，22（3）；13413711.李志強(qiáng).黃順.張衛(wèi)華.杜秀偉.基于TPS434的紅外傳感測(cè)溫儀的設(shè)計(jì).現(xiàn)代電子技術(shù)2007.12 6-7 12.聶紹龍.大距離系數(shù)紅外測(cè)溫理論及應(yīng)用研究.浙江大學(xué).200313.邢向華.非制冷紅外熱成像測(cè)溫技術(shù)與系統(tǒng)研究.南京理工大學(xué).200414.李松林.非接觸人體表面溫度測(cè)量方法的研究.天津大學(xué).200515.TN9紅外模塊說(shuō)明書。本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告書（學(xué)生用表）學(xué)生姓名王建業(yè)學(xué)號(hào)200909130101題目紅外快速檢測(cè)人體溫度裝置的設(shè)計(jì)選題意義、研究現(xiàn)狀及可行性分析課題的來(lái)源、目的意義（包括應(yīng)用前景）、國(guó)內(nèi)外

17、現(xiàn)狀及水平課題來(lái)源： 2003年，一場(chǎng)沒(méi)有硝煙的戰(zhàn)爭(zhēng)無(wú)情地席卷了整個(gè)中華大地，這就是令人聽了都心驚膽戰(zhàn)的“非典”。在國(guó)家各部門投入大量人力，物力，財(cái)力搶救“非典”病人的同時(shí)，各地也積極響應(yīng)黨中央的號(hào)召，全力以赴做好“非典”的防控工作，尤其是在機(jī)場(chǎng)、海關(guān)、車站、賓館、商場(chǎng)、影院、寫字樓、學(xué)校等人流量較大的公共場(chǎng)所，對(duì)“非典”病人體溫的檢查尤為重要。目前，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的體溫測(cè)量是用醫(yī)用玻璃液體溫度計(jì)（俗稱體溫表）、醫(yī)用電子接觸式溫度計(jì)（常用熱敏電阻作為它的感溫元件）等插入人體內(nèi)部（舌下、直腸）或置于腋下，通過(guò)接觸使溫度計(jì)的溫度等于被測(cè)處的溫度。但這些體溫計(jì)的缺點(diǎn)是測(cè)量的速度慢（約2分鐘以上）。玻璃液體

18、溫度計(jì)還易碎，在使用時(shí)容易因消毒不徹底而引起交叉感染。在SARS預(yù)防的檢測(cè)中，在需測(cè)量的人很多，時(shí)間又要短時(shí)，它們就不大適用了?；诖?，本文所介紹的一種不接觸式的紅外快速檢測(cè)人體溫度裝置應(yīng)運(yùn)而生了研究目的： 此次研究紅外快速檢測(cè)人體溫度裝置的主要目的，在于它能夠在機(jī)場(chǎng)、海關(guān)、車站、賓館、商場(chǎng)、影院、寫字樓、學(xué)校等人流量較大的公共場(chǎng)所，有效地避免國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的體溫測(cè)量的缺點(diǎn)，在快速，準(zhǔn)確，沒(méi)有交叉感染的情況下測(cè)量出人體溫度，因此不接觸式的紅外溫度測(cè)量法就被廣泛用于SARS預(yù)防的檢測(cè)工作中。正是由于紅外快速檢測(cè)人體溫度裝置的種種先進(jìn)特性，而可以廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)所，擁有很好的市場(chǎng)前景！同時(shí)通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)

19、計(jì)，提高了同學(xué)們的自學(xué)能力，熟悉產(chǎn)品設(shè)計(jì)程序，引用所學(xué)傳感電子技術(shù)的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。國(guó)內(nèi)水平： 在2003年全國(guó)防“非典”斗爭(zhēng)中，中科院上海技術(shù)物理研究所在863計(jì)劃高技術(shù)成果的基礎(chǔ)上對(duì)紅外技術(shù)應(yīng)用于非接觸式測(cè)溫進(jìn)行了深入研究，在短時(shí)間內(nèi)開發(fā)成功了“非接觸式紅外測(cè)溫儀”，打開了國(guó)內(nèi)“非接觸式測(cè)量”的新篇章. 人體體溫是鑒別人體健康狀況的重要參數(shù)，所以體溫在醫(yī)療領(lǐng)域中占有十分重要的地位?，F(xiàn)有體溫計(jì)大概分為三種類型：一種是常見的玻璃水銀體溫計(jì)；一種是電子體溫計(jì)；另一種是較高檔的耳道式紅外遙感體溫計(jì)。 水銀體溫計(jì)雖然價(jià)格便宜但是有諸多弊端：首先，水銀體溫計(jì)遇熱或安置不當(dāng)，體溫計(jì)容易破裂。其次，人體

20、接觸水后會(huì)中毒，中毒癥狀是惡心、頭痛、腹瀉、脫發(fā)等，嚴(yán)重者會(huì)造成血液凝固。因?yàn)樗y有劇毒，一旦它污染了水源或食物，可以對(duì)人的腎臟、肺等造成極大的傷害，水銀也能加速人神經(jīng)系統(tǒng)退變。最后，采用水銀體溫計(jì)測(cè)溫需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間(5min-l0min)，使用不便。美國(guó)一些城市和醫(yī)院已開始禁止使用水銀體溫計(jì)(北京青年報(bào)2001年7月10日，環(huán)球時(shí)報(bào)2001年7月13日)。研究的主要問(wèn)題和重點(diǎn)、難點(diǎn) 電子體溫計(jì)是采用熱敏電阻測(cè)量溫度的，采用電子體溫計(jì)測(cè)溫也需要較長(zhǎng)的時(shí)間，同樣使用不便。耳道式體溫計(jì)是根據(jù)黑體輻射原理通過(guò)測(cè)量人體輻射的紅外線而測(cè)量溫度的。它用的紅外傳感器只是吸收人體輻射的紅外線而不向人體發(fā)射任

21、何射線，它采用的是被動(dòng)式且非接觸式的測(cè)量方式，因此紅外體溫計(jì)不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生輻射傷害。三種體溫計(jì)比較之，耳式體溫計(jì)的性能最好，它不僅測(cè)量速度快(測(cè)量時(shí)間小于1s)而且精度最高(0.1)。 人體的溫度只在較小的范圍內(nèi)變化(35-42)，因此，只要進(jìn)行較細(xì)的刻度，紅外體溫計(jì)就可獲得較高的測(cè)量精度。為了排除環(huán)境溫度變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，還要采用溫度補(bǔ)償電路對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行補(bǔ)償。我們要設(shè)計(jì)的紅外體溫計(jì)其測(cè)量范圍是35-42，且精度為0.1。在該設(shè)計(jì)中，以低功耗單片機(jī)為主體，配有高精度放大器和16位ADC，測(cè)量值用LCD進(jìn)行溫度顯示，具有成本較低、使用方便、測(cè)量時(shí)間短、精度較高、可重復(fù)性好。更重要的是，通過(guò)

22、進(jìn)一步設(shè)計(jì)完善，它可以與電腦連接，因此更適用于病房和護(hù)士工作站使用。以下詳細(xì)闡述測(cè)溫基本原理和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。1 基本原理首先介紹紅外遙感體溫計(jì)的物理原理，然后介紹紅外傳感器的原理和結(jié)構(gòu)，最后介紹環(huán)境溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ捌涮岣邷y(cè)量精度的可行性。2 黑體輻射定律紅外體溫計(jì)的測(cè)溫原理是基于黑體輻射定律，黑體是在任何溫度下都能全部的吸收投射到其表面的任何波長(zhǎng)的輻射能量。既沒(méi)有反射，也沒(méi)有透射的物體。同時(shí)它也向外界輻射能量。黑體的單色輻射出度是描述在某一波長(zhǎng)輻射源單位面積上發(fā)出的輻射通量。溫度為T的黑體單色輻射出度為其中：c1是3.7418l0-16Wm2，c2是1.43810-2mk。由此可以計(jì)算出在溫度位

23、T的黑體在全部波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射出度為 其中：A是波爾茲曼常數(shù)。此外，由于人體皮膚不是理想的黑體，只有在大于5um波長(zhǎng)范圍才可以近似看成是黑體，所以在紅外傳感器上要裝有大于5.5um的波長(zhǎng)才可以通過(guò)的濾波器。 紅外傳感器是紅外體溫計(jì)的關(guān)鍵部件，它是由溫差熱電堆和熱敏電阻兩部分構(gòu)成的。熱電堆是用半導(dǎo)體集成電路(IC)工藝和微機(jī)械電子(MEMS)工藝制造的，它可以等效為多個(gè)熱電偶串聯(lián)組成的。而熱電偶是由兩種電子密度不同的導(dǎo)體相連接組成的。熱電偶有冷熱兩個(gè)端點(diǎn)。在測(cè)量物體溫度時(shí)，熱端與被測(cè)物體接觸，冷端與測(cè)量?jī)x表接觸。熱電偶的同種導(dǎo)體上會(huì)因?yàn)榇嬖跍囟忍甓榷a(chǎn)生湯姆孫電動(dòng)勢(shì)，兩種金屬的連接處會(huì)因?yàn)殡娮用芏炔疃a(chǎn)生珀而粘電動(dòng)勢(shì)，所以在熱電偶的兩端會(huì)產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)。在紅外傳感器熱電堆的熱端貼有熱量吸收器，它用來(lái)吸收被測(cè)物體輻射的紅外線并轉(zhuǎn)化為熱能。通過(guò)熱電堆把輻射紅外線的功率轉(zhuǎn)化為電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。 紅外傳感器的輸出特性 溫度為Tobj的物體，其單位面積在全部波長(zhǎng)的輻射功率可以表示為其中：K是波爾茲曼常數(shù)