紅外溫度傳感器和紅外溫度計的設(shè)計與研究

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1、物理實驗競賽設(shè)計題目：溫度傳感器及非接觸式體溫計實驗?zāi)康难芯恳环N溫度傳感器的特性，并通過自主設(shè)計一種非接觸式體溫計，了解市場上一些非接觸式體溫計的基本原理，豐富知識。經(jīng)由實驗，學(xué)習(xí)和掌握單片機知識和軟件的操作，鍛煉自己的動手和動腦的能力。試圖在能完成實驗的基礎(chǔ)上尋找創(chuàng)新點，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。傳感器的選擇及研究基本原理：我們選擇研究型號為HEIMANN3872熱電堆紅外溫度傳感器。熱電堆紅外傳感器原理是將多個熱電偶串聯(lián)起來,使其具有較高靈敏度。傳感器內(nèi)還集成了一個熱敏電阻,以利于溫度補償使用，可以減小環(huán)境溫度帶來的誤差以傳感器制作的非接觸體溫計HEIMANN3872熱釋電紅外線傳感器能在非接觸的

2、條件下檢測出人體輻射的紅外線能量的變化,并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以補償并放大,通過數(shù)模轉(zhuǎn)化，將信號以數(shù)字信號的形式傳遞給單片機。單片機處理運算，通過液晶模塊輸出溫度數(shù)值。以HEIMANN3872制作的紅外體溫計1.信號采集與放大部分整個過程概括為:紅外傳感器HEIMANN3872采集外界信號引起輸出電壓的變化,電壓經(jīng)過ICL7650和TL082的處理放大輸出。2.數(shù)模轉(zhuǎn)換部分將處理并放大后的模擬電壓信號通過ADC0804轉(zhuǎn)換為數(shù)字型號（此處暫時由其他型號模塊代替）以HEIMANN3872制作的紅外體溫計3.單片機接收處理部分單片機接收數(shù)字信號，并進行事先寫好的函數(shù)，將所得

3、信號轉(zhuǎn)化成溫度數(shù)字輸出以HEIMANN3872制作的紅外體溫計4.顯示部分單片機輸出的溫度值通過液晶模塊輸出顯示出來以HEIMANN3872制作的紅外體溫計主要實驗器材：熱釋電紅外溫度傳感器HEIMANN3872STC89C52單片機最小系統(tǒng)ADC0804，ICL7650，TL082若干電阻和電容液晶顯示模塊等以HEIMANN3872制作的紅外體溫計物理特性研究環(huán)境溫度對實驗結(jié)果的影響距離對實驗結(jié)果的影響角度對實驗結(jié)果的影響物體大小對實驗結(jié)果的影響實驗數(shù)據(jù)測量過程中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化所得數(shù)對應(yīng)溫度的精確度在不同溫度段不同，范圍在0.2到1.5度左右。在室內(nèi)，無陽光直接照射傳感器的條件下，傳感器正對亮

4、出與背對亮處的示數(shù)相差不超過1?？梢曰菊J為，在室內(nèi)，光線對傳感器影響不大。介于外界會產(chǎn)生干擾，環(huán)境溫度對實驗結(jié)果有一定影響。我們利用該型號傳感器的特點進行溫度補償，使其影響降至最低。實驗時，我們在早晚和中午對同一溫度的水經(jīng)行對比測量，測距為4cm,發(fā)現(xiàn)晝夜溫差的影響可以接受。物理特性研究試驗數(shù)據(jù)處理及圖像擬合1.5cm處所有數(shù)據(jù)的圖像擬合(origin)試驗數(shù)據(jù)處理及圖像擬合6cm處所有數(shù)據(jù)的擬合圖像試驗數(shù)據(jù)處理及圖像擬合4cm處所有數(shù)據(jù)的圖像擬合實驗數(shù)據(jù)處理及圖像擬合數(shù)據(jù)斜率對比1.5cm數(shù)據(jù)斜率對比2cm數(shù)據(jù)斜率對比2.5cm數(shù)據(jù)斜率對比3cm數(shù)據(jù)斜率對比3.5cm數(shù)據(jù)斜率對比4cm

5、數(shù)據(jù)斜率對比5cm數(shù)據(jù)斜率對比6cm距離對實驗結(jié)果的影響數(shù)據(jù)整體呈一次線性變化，且隨著距離的增加，斜率逐漸減小。實驗在2.5cm到5cm內(nèi)，測量數(shù)據(jù)可重復(fù)性最高，擬合后偏差最小在人體溫度范圍（35至43度）內(nèi)，我們?nèi)∑钶^小的4cm為主要研究距離。物理特性研究角度對實驗結(jié)果的影響1cm，42C角度對實驗結(jié)果的影響2cm，水溫43C角度對實驗結(jié)果的影響3cm，43C角度對實驗結(jié)果的影響4cm，42C角度對實驗結(jié)果的影響5cm角度對實驗結(jié)果的影響6cm，41C角度對實驗結(jié)果的影響從實驗數(shù)據(jù)中我們可以看出在小距離范圍內(nèi)，角度變化對實驗結(jié)果的影響很小在4cm處左右圖像比較明顯的呈現(xiàn)二次型變化，且隨

6、著距離的增大，圖像彎曲程度越大。物體大小對實驗結(jié)果的影響4cm,改變物體直徑，55C（改變紙杯的圓扁）定標后數(shù)據(jù)及圖像53.811653.211552.7114511114310842.8111421094110840.210839.51073910738.210637.5105371043610335.210334.81023410133.910033.510132.810031.8994cm距離處在人體體溫范圍（36~42）內(nèi)的圖像擬合預(yù)期效果該紅外溫度計分為3個模式能測各種物體-20度至200度以內(nèi)的表面溫度；能測人體額頭溫度，并進行一定轉(zhuǎn)化，換算成體溫值；能測口腔溫度，并轉(zhuǎn)化成體溫

7、值。目前已完成1.完成電路，并能顯示出溫度變化引起的示數(shù)變化。2.完成部分示數(shù)轉(zhuǎn)化成溫度值的函數(shù)關(guān)系，擬合出在人體溫度范圍內(nèi)的數(shù)值變化曲線。3.完成對所使用的溫度傳感器的物理特性進行系統(tǒng)的研究。演示如下謝謝！放映結(jié)束感謝各位觀看！讓我們共同進步