红外温度传感器及红外温度计的设计与研究

物理实验竞赛设计

题目：温度传感器及非接触式体温计

实验目的研究一种温度传感器的特性，并通过自主设计一种非接触式体温计，了解市场上一些非接触式体温计的基本原理，丰富知识。经由实验，学习和掌握单片机知识和软件的操作，锻炼自己的动手和动脑的能力。试图在能完成实验的基础上寻找创新点，培养创新意识。传感器的选择及研究基本原理：

我们选择研究型号为HEIMANN3872热电堆红外温度传感器。

热电堆红外传感器原理是将多个热电偶串联起来,使其具有较高灵敏度。传感器内还集成了一个热敏电阻,以利于温度补偿使用，可以减小环境温度带来的误差以传感器制作的非接触体温计HEIMANN3872热释电红外线传感器能在非接触的条件下检测出人体辐射的红外线能量的变化,并将其转换成电压信号输出。

将这个电压信号加以补偿并放大,通过数模转化，将信号以数字信号的形式传递给单片机。单片机处理运算，通过液晶模块输出温度数值。以HEIMANN3872制作的红外体温计1.信号采集与放大部分整个过程概括为:红外传感器HEIMANN3872采集外界信号引起输出电压的变化,电压经过ICL7650

和TL082的处理放大输出。2.数模转换部分

将处理并放大后的模拟电压信号通过ADC0804转换为数字型号（此处暂时由其他型号模块代替）以HEIMANN3872制作的红外体温计3.单片机接收处理部分

单片机接收数字信号，并进行事先写好的函数，将所得信号转化成温度数字输出以HEIMANN3872制作的红外体温计4.显示部分

单片机输出的温度值通过液晶模块输出显示出来以HEIMANN3872制作的红外体温计主要实验器材：热释电红外温度传感器HEIMANN3872STC89C52单片机最小系统ADC0804，

ICL7650，TL082若干电阻和电容液晶显示模块等以HEIMANN3872制作的红外体温计物理特性研究环境温度对实验结果的影响距离对实验结果的影响角度对实验结果的影响物体大小对实验结果的影响实验数据测量过程中发现转化所得数对应温度的精确度在不同温度段不同，范围在0.2到1.5度左右。在室内，无阳光直接照射传感器的条件下，传感器正对亮出与背对亮处的示数相差不超过1。可以基本认为，在室内，光线对传感器影响不大。介于外界会产生干扰，环境温度对实验结果有一定影响。我们利用该型号传感器的特点进行温度补偿，使其影响降至最低。实验时，我们在早晚和中午对同一温度的水经行对比测量，测距为4cm,发现昼夜温差的影响可以接受。物理特性研究试验数据处理及图像拟合1.5cm处所有数据的图像拟合(origin)试验数据处理及图像拟合6cm处所有数据的拟合图像试验数据处理及图像拟合4cm处所有数据的图像拟合实验数据处理及图像拟合数据斜率对比1.5cm数据斜率对比2cm数据斜率对比2.5cm数据斜率对比3cm数据斜率对比3.5cm数据斜率对比4cm数据斜率对比5cm数据斜率对比6cm距离对实验结果的影响数据整体呈一次线性变化，且随着距离的增加，斜率逐渐减小。实验在2.5cm到5cm内，测量数据可重复性最高，拟合后偏差最小在人体温度范围（35至43度）内，我们取偏差较小的4cm为主要研究距离。物理特性研究角度对实验结果的影响1cm，42C角度对实验结果的影响2cm，水温43C角度对实验结果的影响3cm，43C角度对实验结果的影响4cm，42C角度对实验结果的影响5cm角度对实验结果的影响6cm，41C角度对实验结果的影响从实验数据中我们可以看出在小距离范围内，角度变化对实验结果的影响很小在4cm处左右图像比较明显的呈现二次型变化，且随着距离的增大，图像弯曲程度越大。物体大小对实验结果的影响4cm,改变物体直径，55C（改变纸杯的圆扁）定标后数据及图像53.811653.211552.7114511114310842.8111421094110840.210839.51073910738.210637.5105371043610335.210334.81023410133.910033.510132.810031.8994cm距离处在人体体温范围（36~42）内的图像拟