热释电红外人体温度传感器LHI1148原理及应用.doc

自然界一切温度高于绝对零度(-27315)的物体。由于分子的热运动都在不停地向周围空间辐射包括红外波段在内的电磁波。其辐射能量密度与物体本身的温度关系符合普朗克(Plank)定律。红外测温的原理是一样的，都是根据普朗克原理。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：#嵌入式研究网a href=cghdddEKMGfghb5654fmMH E=(T4-T4o) (1)#嵌入式研究网a href=cghdddEKMGfghb5654fmMH式中，E是辐射出射度单位是Wm3；#嵌入式研究网a href=cghdddEKMGfghb5654fmMH是斯蒂芬一波尔兹曼常数，567x10-8W(m2K4)；#嵌入式研究网a href=cghdddEKMGfghb5654fmMH是物体的辐射率：#嵌入式研究网a href=cghdddEKMGfghb5654fmMHT是物体的温度(K)；#嵌入式研究网a href=cghdddEKMGfghb5654fmMHTo是物体周围的环境温度(K)。#嵌入式研究网a href=cghdddEKMGfghb5654fmMH#嵌入式研究网a href=cghdddEKMGfghb5654fmMH 人体主要辐射波长为9 m10 m的红外线通过对人体自身辐射红外能量的测量便能准确地测定人体表面温度。由于该波长范围内的光线不被空气所吸收，因而也可利用人体辐射的红外能量精确地测量人体表面温度。#嵌入式研究网a href=cghdddEKMGfghb5654fmMH#嵌入式研究网a href=cghdddEKMGfghb5654fmMH红外测温仪工作原理:红外测温仪由光学系统，光电探测器，信号大器及信号处理.显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转变为被测目标的温度值 红外测温模块输出的有效数据就是温度值,只需要把这些数据换算成10进制就可以了 i nclude #define uchar unsigned char#define uint unsigned int /*-工程说明-;工程名称：ZyTemp.Uv2;功能描述：测量环境温度和目标温度,并用键盘控制显示温度值，; 按K1,显示目标温度; 按K2,显示环境温度; IDE环境： Keil uVision3 V3.31;硬件连接： VCC-VCC ; P1.0-Data; P1.2-Clk; P1.4-ACK ; GND-GND;-定义接口-*/ sbit TN_Data = P10;sbit TN_Clk = P12;sbit TN_ACK = P14;sbit key_1 = P22;sbit key_2 = P23;/*-变量列表-*/unsigned char code keytab_1=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0x89;/H: 0x89;/L: 0x87;/P: 0x8a;/Q: 0X98;unsigned char code keytab_2=0xef,0xdf,0xbf,0x7f;uchar ReadData5,iShow5;/*-函数列表-*/void display_1(uchar i,uchar num); /定位显示单个字符void display_2(void); /定位显示四个字符void TN_ReadData(uchar Flag); /读数据void TN_GetData(void); /计算数据/*-主程序入口-*/void main() TN_ACK=1;while(1)if(!key_1)TN_ACK=0;TN_ReadData(0x4c); /目标温度的第一个字节为0x4celse if(!key_2)TN_ACK=0;TN_ReadData(0x66); /环境温度的第一个字节为0x66if(ReadData0=0x4c)&(ReadData4=0x0d)/每帧的最后一个字节为0x0dTN_GetData();display_2();else if(ReadData0=0x66)&(ReadData4=0x0d)/每帧的最后一个字节为0x0dTN_GetData();display_2(); /*-定位显示单个字符-*/void display_1(uchar i,uchar num) P0=keytab_1i; P2=keytab_2num; /*-定位显示四个字符-*/void display_2(void)uchar kk;display_1(iShow3&0x0f,3); /显示十位for(kk=200;kk0;kk-); /延时display_1(iShow2&0x0f,2); /显示个位for(kk=200;kk0;kk-); /延时display_1(iShow1&0x0f,1);/显示小数第一位for(kk=200;kk0;kk-); /延时display_1(iShow0&0x0f,0); /显示小数第二位for(kk=200;kk0;kk-); /延时/*-读数据-*/void TN_ReadData(uchar Flag)uchar i,j,k;bit BitState=0; for(k=0;k7;k+) /每次发七帧for(j=0;j5;j+) /每帧五个字节for(i=0;i8;i+)while(TN_Clk);BitState= TN_Data;ReadDataj=ReadDataj1;ReadDataj=ReadDataj|BitState;while(!TN_Clk); if(ReadData0=Flag) k=8;TN_ACK=1;/*-计算数据-*/void TN_GetData(void)int Temp;Temp=(ReadData1热释电红外传感器通过目标与背景的温差来探测目标，其工作原理是利用热释电效应，即在钛酸钡一类晶体的上、下表面设置电极，在上表面覆以黑色膜，若有红外线间歇地照射，其表面温度上升T，其晶体内部的原子排列将产生变化，引起自发极化电荷，在上下电极之间产生电压U。常用的热释电红外线光敏元件的材料有陶瓷氧化物和压电晶体，如钛酸钡、钽酸锂、硫酸三甘肽及钛铅酸铅等。 热释电红外传感器内部由光学滤镜、场效应管、红外感应源(热释电元件)、偏置电阻、EMI电容等元器件组成，其内部电路框图如图1所示。 光学滤镜的主要作用是只允许波长在10m左右的红外线(人体发出的红外线波长)通过，而将灯光、太阳光及其他辐射滤掉，以抑制外界的干扰。 红外感应源通常由两个串联或者并联的热释电元件组成，这两个热释电元件的电极相反，环境背景辐射对两个热释电元件几乎具有相同的作用，使其产生的热释电效应相互抵消，输出信号接近为零。一旦有人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元件接收，由于角度不同，两片热释电元件接收到的热量不同，热释电能量也不同，不能完全抵消，经处理电路处理后输出控制信号。 热释电效应同压电效应类似，是指由于温度的变化而引起晶体表面电荷的现象。热释电红外传感器由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极，在传感器监测范围内温度有T的变化时，热释电效应会在两个电极上产生电荷Q，即在两电极之间产生一微弱的电压V。由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷Q会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，T=O，传感器无输出。 在自然界，任何高于绝对温度(-273)时物体都将产生红外光谱，不同温度的物体，其释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低有关。 人体或者体积较大的动物都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10m左右的红外线，当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，人体发射的10m左右的红外线通过菲涅耳透镜滤光片增强后聚集到红外感应源(热释电元件)上，红外感应源在接收到人体红外辐射时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，进而产生T并将T向外围电路输出，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。 若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有信号输出，所以这种传感器适合检测人体或者动物的活动情况。 目前常用的热释电红外传感器型号主要有P228、LHl958、LHI954、RE200B、KDS209、PIS209、LHI