非接触型快速温度测量仪论文

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1、1绪论1.1课题背景意义随着科学技术的进步，单片机及相关电子技术飞速发展，应用领域不断拓展。利用单片机和温度传感器实现的非接触型快速温度测量仪，因成本低廉，并且能提高生产的自动化程度，已被广泛应用到工业、农业、家庭、医学等各种领域。温度测量仪的核心是温度传感器，红外温度传感器是通过热辐射原理来测量温度的,是一种非接触式温度测量方式。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。与接触式温度测量相比，不会干扰测量对象的温度场、响应速度快、精度

2、高、测量范围广、使用安全及使用寿命长等优点。近年来在航空、军事、医疗等方面的应用越来越广泛。本设计是利用Melexis公司生产的MLX90614红外温度传感器,直接输出完全线性化的并已对环境温度进行补偿的数字温度。再利用单片机的实时控制和数据处理功能，由数码管实时显示温度数据。该器件具有2种温度输出方式：数字PWM输出及SMBus接口输出,采用罐(TO-39)封装，体积小巧、使用方便。MLX90614的温度测量范围为-40～+125℃，温度分辨率为0.02℃。在温度范围为+32～+42℃时，测量的绝对精度为±0.2℃，因此非

3、常适用于对人体温度进行初步测量。1.2设计目的及意义人和动物都有一定的体温。体温的产生是机体不断地进行新陈代谢的结果，同时体温又是机体功能活动正常进行的重要条件。在健康状态时，如饮食正常，农着适宜，人体的体温一般是比较恒定的，即保持在37℃上下(大致介于36．2。C～373℃)，而不因外界环境温度的改变而变化。但是当人体内的某些机能发生改变或某些部位发生病变时，恒定的体温将产生变化。在临床医学中，体温是一个重要的生理参数。病人的体温为医生提供了生理状态的重要信思。因此，对人体温度进行测量不仅可以确诊疾病的发生，还可以对某些重

4、大疾病或隐藏于身体内部的健康隐患起着积极的预防与警示作用。例如在“猪流感”时期，我们可以通过对人体温度的监测来隔离那些可能患病的人群，从而达到了预防“44猪流感”传播的作用。另外，工业和农业生产中的许多场合对温度有严格要求，如粮仓、温室、养殖场和冷冻室等。在粮食储存、加工过程中，粮食加工企业或粮食收储部门都会储存一定的高水分粮食。将高水分粮食堆积在一起极易升温发霉，因此粮仓温度的监测与控制非常重要。因此，利用红外温度传感器实现对温度的实时监测，对超出已设定温度范围的温度数据实行报警提示，在生活和生产过程中有着十分重要的意义。

5、本设计采用MLX90614红外温度传感器对样体检测温度，并将采集到的温度数据转换成相应的电信号传给单片机分析处理，由数码管实现对温度的实时显示。通过键盘手动设置温度的上下限，当检测到温度超出设定温度的范围，启动报警系统。图1-1系统框架图1.3课题设计任务本设计用单片机控制的、基于红外温度传感器MLX90614的温度测量和控制系统，其关键是将对被测体采样得到的相对温度数据转换成相应的电信号，再利用单片机的实时控制和数据处理功能，完成系统对样体温度的检测，由数码管实现对温度实时显示。通过键盘手动设置温度的上下限，当检测到温度超

6、出设定温度的范围，启动报警系统。44整个设计结构灵活，可靠性高，具有一定的通用性和推广性，在设计过程中熟悉各种温度传感器的原理和优缺点，熟练掌握了C语言的程序编写和51单片机的各管脚的功用。将各模块合理地连接起来，方便快捷地实现了对样体非接触式快速测温。在硬件设计上完成了温度传感器，驱动电路，计数、译码、显示电路和接收发送电路。在单片机程序设计中，用C51进行编程完成系统主控制电路。程序方面给出了整个系统软件流程图和部分子程序流程图。442红外温度传感器概述2.1红外辐射测温原理任何物体只要其温度高于绝对零度，随着原子或分子

7、的热运动，物体都在不停地以电磁波形式向周围空间发出红外辐射能量——热辐射能。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。通过对物体自身辐射的红外能量的测量，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。一般理解红外测量的是物体的温度，其实测的是目标物与传感器或者说是物体与环境温度之间的差值。物体辐射能量的大小直接与该物体的温度有关。具体地说，是与该物体热力学温度的4次方成正比。用公式可表达为：E=δε(T-To)4 （1）     式中，E是辐射出射度。单位是W／m3；   δ

8、是斯蒂芬—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）；红外温度传感器利用热电偶原理，测量目标物与传感器或者物体与环境温度之间的差值。热电偶的原理是二种不同的金属A和B构成一个闭