红外测温制作 制作红外线测温仪器所需要的原材料有什么？

2020-06-14 20:35:53 来源：朵拉利品网

1, 制作红外线测温仪器所需要的原材料有什么？

温度传感器DS18B20测量环境温度_红外数据传输的过程098
引言
随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。
为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了红外抄表系统。文中把传感器理论与单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用温度传感器DS18B20测量环境温度，以及实现红外数据传输的过程。 本设计应用性比较强，只要对电路部分稍加改装，就可以实现抄读其它的数字仪表设备：如数字电度表，数字水表等等。设计后的系统具有操作方便，控制灵活等优点。
其主要功能和指标如下：
1、利用温度传感器（DS18B20）测量某一点环境温度；
2、测量范围为-55℃~+99℃，精度为±0.5℃；
3、用4位数码管进行显示实际温度值显示；
4、手持端通过红外发射管发射测温信号；
5、测温端通过红外发射管发送到手持端；
6、手持端可以随时查看指定待测物体的温度值。
设计的核心是环境温度的测量以及红外数据的发射和接收，和温度的显示。文中对每个部分功能、实现过程作了详细地介绍。
1 方案选择
该系统主要由温度测量和数据采集和发送三部分组成。下面列举两种实现方案：
方案一：温度检测可以使用低温热偶或铂电阻，数据采集部分则使用带有A/D通道的单片机。考虑到一般的A/D输入通道都只能接收大信号，所以还要设计相应的放大电路。而模拟信号在长距离传输过程中，抗电磁干扰是令人伤脑筋的问题。此方案的软件简单，但硬件复杂，且检测点数追加时，各敏感元件参数的不一致性，都将会导致误差的产生，难以完全清除，而且成本会有较大增长幅度。
方案二：使用单片机和数字式单总线温度传感器构成。其具有下列特点：①具有高的测量精度和分辨率，测量范围大；②抗干扰能力强，稳定性好；③信号易于处理、传送和自动控制；④便于动态及多路测量，读数直观；⑤安装方便，维护简单，工作可靠性高。单总线温度传感器可以采用DALLAS公司生产的DS18B20系列，这类温度传感器直接输出数字信号，且多路温度传感器可以挂在1条总线上，共同占用单片机的1个I/O口即可实现。在提升单片机I/O口驱动能力的前提下，理论上可以任意扩充检测的温度点数。http://ww
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2, 怎么用热电偶制作红外测温仪

红外测温仪的测温原理是黑体辐射定律，众所周知，自然界中一切高于绝对零度的物体都在不停向外辐射能量，物体的向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联系，物体的温度越高，所发出的红外辐射能力越强。黑体的光谱辐射出射度由普朗克公式确定，即：
下图1-1是不同温度下的黑体光谱辐射度图： 图1-1 不同温度下的黑体光谱辐射度
从上图中曲线可以看出黑体辐射具有几个特征：
① 在任何温度下，黑体的光谱辐射度都随着波长连续变化，每条曲线只有一个极大值；
② 随着温度的升高，与光谱辐射度极大值对应的波长减小。这表明随着温度的升高，黑体辐射中的短波长辐射所占比例增加；
③ 随着温度的升高，黑体辐射曲线全面提高，即在任一指定波长处，与较高温度相应的光谱辐射度也较大，反之亦然。 依据测温原理的不同，红外测温仪的设计有三种方法，通过测量辐射物体的全波长的热辐射来确定物体的辐射温度的称为全辐射测温法；通过测量物体在一定波长下的单色辐射亮度来确定它的亮度温度的称为亮度测温法；如果是通过被测物体在两个波长下的单色辐射亮度之比随温度变化来定温的称为比色测温法。
亮度测温法无需环境温度补偿，发射率误差较小，测温精度高，但工作于短波区，只适于高温测量。比色测温法的光学系统可局部遮挡，受烟雾灰尘影响小，测温误差小，但必须选择适当波段，使波段的发射率相差不大。本文选用全辐射测温法来计算被测量物体的温度，全辐射测温法是根据所有波长范围内的总辐射而定温，得到的是物体的辐射温度。选用这种方法是因为中低温物体的波长较大，辐射信号很弱，而且结构简单，成本较低，但它的测温精度稍差，受物体辐射率影响大。下面是全辐射测温法的相关方法介绍：
由普朗克公式可推导出辐射体温度与检测电压之间的关系式：
V=RaεσT4=KT4
式中K=Raεσ，由实验确定，定标时ε取1
T—被测物体的绝对温度
R——探测器的灵敏度
a——与大气衰减距离有关的常数
ε——辐射率
σ——斯蒂芬—玻耳兹曼常数
因此，可以通过检测电压而确定被测物体的温度，上式表明探测器输出信号与目标温度呈非线性关系，V与T的四次方成正比，所以要进行线性化处理。线性化处理后得到物体的表观温度，需进行辐射率修正为真实温度，
其校正式为：
式中Tr——辐射温度（表观温度）
ε（T）——辐射率，取0.1~0.9
由于调制片辐射信号的影响，辐射率修正后的真实温度为高于环境的温度，还必须作环温补偿，即真实温度加上环温才能最终得到被测物体的实际温度。
名词解释

温度传感器

温度传感器（temperature transducer）是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。

单片机

单片机是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），由运算器，控制器，存储器，输入输出设备等构成，相当于一个微型的计算机。与应用在个人电脑中的通用型微处理器相比，它更强调自供应（不用外接硬件）和节约成本。它的最大优点是体积小，可放在仪表内部，但存储量小，输入输出接口简单，功能较低。由于其发展非常迅速，旧的单片机的定义已不能满足，所以在很多应用场合被称为范围更广的微控制器；从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，已经发展到32位300M的高速单片机。

传感器

传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。 传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。

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