任務(wù)五 非接觸式體溫檢測

任務(wù)提出任務(wù)五非接觸式體溫檢測

在日常生活中，人們一般用水銀柱口腔表來測量體溫，屬于接觸測量，方便、使用、準(zhǔn)確。但若測量嬰幼兒體溫，會(huì)有很大麻煩（如寶寶玩溫度計(jì)不慎吞下水銀，不慎碰斷體溫計(jì)水銀插進(jìn)寶寶手），需要采用非接觸式體溫測量，可用紅外測溫儀。相關(guān)知識非接觸式溫度檢測在冶金、鑄造、熱處理、陶瓷等工業(yè)生產(chǎn)中的高溫檢測中應(yīng)用比較廣泛，在民用、醫(yī)療等方面也得到了應(yīng)用。任何物體只要在絕對零度以上時(shí)，因其內(nèi)部帶電粒子的運(yùn)動(dòng)，會(huì)以一定波長電磁波的形式向外輻射能量，只是在低溫段的輻射能量很弱。相關(guān)知識例如，人體溫度37℃，紅外輻射波長為9~10μm（屬遠(yuǎn)紅外區(qū)）；400～700℃物體的紅外輻射波長為3~5μm（屬中紅外區(qū)）。

非接觸式測溫傳感器就是利用物體的輻射能量隨溫度而變化的原理制成的。紅外傳感器是將物體紅外輻射的能量轉(zhuǎn)換成電能的光敏器件。紅外檢測器可以在短時(shí)間內(nèi)遠(yuǎn)距離測量溫度，在某些情況下非常實(shí)用。

一、紅外輻射

俗稱紅外線或紅外光，屬于不可見光譜范疇，是一種客觀存在的物質(zhì)。任何物體，只要其溫度高于絕對零度就有紅外線向周圍空間輻射。

紅外線是位于可見光中紅光以外的光線，波長范圍大致為0.75~1000μm，頻率大概在4x1014~3x1011Hz之間。紅外輻射的物理本質(zhì)是熱輻射。一個(gè)灼熱物體向外輻射的能量大部分是通過紅外線輻射出的。物體的溫度越高，輻射出的紅外線越多，紅外輻射的能量就越強(qiáng)。

太陽光譜中單色光的熱效應(yīng)從紫色到紅色是逐漸增大的，且最大熱效應(yīng)出現(xiàn)在紅外輻射的頻率范圍內(nèi)。紅外輻射又稱熱輻射。

紅外輻射和所有電磁波一樣，是以波的形式在空間直線傳播的。它在真空中的傳播速度與光在真空中的傳播速度相同為3×108m/s。傳播時(shí)，由于大氣中的氣體分子、水蒸氣以及固體微粒、塵埃等物質(zhì)的散射、吸收作用，輻射在傳輸過程中逐漸衰減。僅在2~2.6μm、3~5μm和8~14μm三個(gè)波段能較好地穿透大氣層。因此這三個(gè)波段稱為“大氣窗口”，一般紅外傳感器都工作在這三個(gè)波段。二、紅外探測器

紅外探測系統(tǒng)一般由光學(xué)系統(tǒng)、紅外傳感器、信號調(diào)理電路和顯示單元等組成。

紅外傳感器又稱紅外探測器，是紅外探測系統(tǒng)的核心，用于將接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)換為便于測量或觀察的電能、熱能等其他形式的能量，是一種輻射能轉(zhuǎn)換裝置。根據(jù)能量轉(zhuǎn)換方式紅外光電探測器紅外熱敏探測器紅外防盜報(bào)警器工作原理演示（一）紅外熱探測器紅外熱探測器工作原理：利用紅外輻射的熱效應(yīng)制成的，探測器的敏感元件為熱敏元件，它吸收輻射后引起溫度升高，進(jìn)而使有關(guān)物理參數(shù)發(fā)生相應(yīng)變化，通過測量物理參數(shù)的變化，便可確定探測器所吸收的紅外輻射。紅熱敏探測器熱釋電型（應(yīng)用最廣）熱敏電阻型熱電阻型氣體型1.熱釋電型紅外熱探測器

如硫酸三甘肽等晶體當(dāng)收到紅外輻射時(shí)，溫度升高，在某一晶軸方向上產(chǎn)生電壓，電壓大小與吸收紅外輻射的功率成正比。

熱釋電紅外傳感器在熱輻射能力發(fā)生改變時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電荷變化（熱釋電效應(yīng)）。

熱釋電紅外傳感器主要應(yīng)用于人體移動(dòng)探測、被動(dòng)紅外防盜報(bào)警、自動(dòng)開關(guān)等。人體的紅外線和紅外熱釋傳感器菲涅爾透鏡設(shè)定按鈕高分貝喇叭吸頂式熱釋電報(bào)警器

熱釋電傳感器用于自動(dòng)亮燈，當(dāng)然也可以用于防盜熱釋電傳感器的感應(yīng)范圍熱釋電傳感器自動(dòng)感應(yīng)燈

（參考施特朗公司資料）

智能空調(diào)能檢測出屋內(nèi)是否有人，微處理器據(jù)此自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)的出風(fēng)量，以達(dá)到節(jié)能的目的。

空調(diào)中，熱釋電傳感器的菲涅爾透鏡做成球形狀，從而能感受到屋內(nèi)一定空間角范圍里是否有人，以及人是靜止著還是走動(dòng)著。上下范圍左右范圍（二）紅外光子探測器又稱光子探測器，它利用入射紅外輻射的光子流與探測器材料中的電子相互作用，改變電子的能量狀態(tài)，引起各種電學(xué)現(xiàn)象（這一過程也稱為光子效應(yīng)）。常用的光子效應(yīng)有光電效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)、光電磁效應(yīng)和光導(dǎo)效應(yīng)。通過測量材料電子性質(zhì)的變化，可以知道紅外輻射的強(qiáng)弱。1.Pbs紅外光敏元件對近紅外光~3μm紅外光有較高靈敏度，可在室溫下工作。當(dāng)紅外光照射在Pbs元件上時(shí)，因光導(dǎo)效應(yīng)，Pbs光敏元件的組織發(fā)生變化，電阻的變化引起Pbs光敏元件兩電極間電壓的變化。光照射到不均勻的半導(dǎo)體中，由于光能被P區(qū)和N區(qū)的電子吸收，擺脫了共價(jià)鍵的束縛，產(chǎn)生電子空穴對，由于電阻的定義可知，當(dāng)光越強(qiáng)所產(chǎn)生的電子空穴對的數(shù)量越多，電子越多，使得在一定的電壓條件下流過半導(dǎo)體的電流越大，電阻越小的效應(yīng)叫做光導(dǎo)效應(yīng)。2.ZnSb紅外光敏元件把雜質(zhì)Zn等用擴(kuò)散法滲入N型半導(dǎo)體中形成P層構(gòu)成PN結(jié)，在引出引線制成的。當(dāng)紅外光照射在ZnSb元件的PN結(jié)上時(shí)，因光生伏特效應(yīng)，在ZnSb元件兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢，此電動(dòng)勢大小與光照強(qiáng)度成比例。半導(dǎo)體在受到光照射時(shí)產(chǎn)生電動(dòng)勢的現(xiàn)象（三）熱探測器與光子探測器對比熱探測器對各種波長都能響應(yīng)；熱敏探測器不需要冷卻；熱敏探測器響應(yīng)時(shí)間長。光子探測器只對一段波長區(qū)間有響應(yīng)；光子探測器需要冷卻；光子探測器易實(shí)現(xiàn)規(guī)格化。任務(wù)實(shí)施非接觸紅外耳溫儀是通過人耳內(nèi)熱量來測量體溫的。因此選用熱探測器。一、合理選擇紅外傳感器的類型其他案例紅外線遙控以紅外線作為載體來傳送遙控信息，實(shí)現(xiàn)對控制對象的遠(yuǎn)距離控制。不能夠穿過遮擋物去控制被控對象，遙控距離一般為幾米到幾十米的距離。其他案例紅外傳感器用于監(jiān)視紅外線是不見的，可以在需要的地方設(shè)置紅外光和紅外探測器，一旦有人越過，馬上遮擋光束，探測器立即發(fā)出報(bào)警信號，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)視。其他案例紅外傳感器用于檢測電力輸電線上有許多接頭，年長日久，造成接觸不良，引起發(fā)熱發(fā)燙，不僅損失能源，也易發(fā)生事故。用紅外線測溫儀檢測750千伏電網(wǎng)運(yùn)行狀況若采用接觸測溫很不方便，而采用紅外探測器，在地面上就可以測得接頭處的溫度，既省力，又可不停電。其他案例紅外無損探傷兩塊金屬板焊接在一起，要檢測焊接是否良好，可將某一面均勻加熱，當(dāng)溫度升高時(shí)就向另一面?zhèn)魅?。若焊接良好，?nèi)部無缺陷，則在另一面用紅外探測器測得的溫度是均勻的，若某處溫度異常，說明內(nèi)有缺陷。其他案例紅外輻射測溫在鍛造廠里,工件在鍛造之前需要在加熱爐內(nèi)加溫到900℃,其誤差不得超過±5℃,否則會(huì)影響鍛件的質(zhì)量,所以控制鍛件的溫度是一關(guān)鍵問題.以往的辦法是由工人目測溫度,看到差不多了,把燒紅的鍛件取出放鍛錘之下進(jìn)行鍛壓。采用紅外輻射測溫計(jì),通過加熱爐口可以直接對準(zhǔn)工件的表面,可以測量出工件的溫度。

當(dāng)鍛件加熱到900℃時(shí),紅外探測器便輸出電信號,啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)將鍛件從加熱爐中由傳送帶送到鍛錘之下進(jìn)行鍛壓加工.這樣利用紅外探測器就可以對整個(gè)工作過程實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。紅外輻射測控鍛件溫度其他案例LED紅外線感應(yīng)燈管地下車庫智能照明其他案例防控豬流感機(jī)場紅外測溫儀顯身手其他案例響尾蛇導(dǎo)彈（紅外線仿生）其他案例紅外紙張監(jiān)控器印刷機(jī)在印刷書刊時(shí)，紙張是一張張通過印刷機(jī)進(jìn)行印刷的，如果一次通過兩張或更多張，不僅造成浪費(fèi)，而且影響裝訂質(zhì)量。紅外發(fā)光二極管VD1和光敏三極管VT1構(gòu)成紅外線紙張監(jiān)控電路。單紙張比兩張紙或多張紙透光更好，當(dāng)單紙張通過VD1和VT1紙件時(shí)，VT1受光強(qiáng)而導(dǎo)通，UA為低電平