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1、红外测温仪能接收多种物体自身发射出的不可见红外辐射能量。红外辐射是电磁频谱的一部分,红外位于可见光和无线电波之间。当仪器测温时,被测物体发射出的红外辐射能量,通过测温仪的光学系统在探测器上转为电信号,并通过红外测温仪的显示部分显示出被测物体的表面温度。红外测温仪特点:非接触式测量,测温范围广,响应速度快,灵敏度高。但由于受被测对象的发射率影响,几乎不可能测到被测对象的真实温度,测量的是表面温度。2 红外测温仪的系统组成红外测温采用逐点分析的方式，即把物体一个局部区域的热辐射聚焦在单个探测器上，并通过已知物体的发射率，将辐射功率转化为温度。由于被检测的对象、测量范围和使用场合不同，红外测温仪的外

2、观设计和内部结构不尽相同，但基本结构大体相似，主要包括光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成，其基本结构如图2 所示。辐射体发出的红外辐射，进入光学系统，经调制器把红外辐射调制成交变辐射，由探测器转变成为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。如图2所示红外测温仪是根据物体的红外辐射特性,依靠其内部光学系统将物体的红外辐射能量汇聚到探测器（传感器） ,并转换成电信号,再通过放大电路、补偿电路及线性处理后,在显示终端显示被测物体的温度。系统由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成,其

3、核心是红外探测器,将入射辐射能转换成可测量的电信号（见3图） 。3 红外测温误差分析由于红外测温是非接触式的，这样会存在着各种误差，影响误差的因素很多，除了仪器本身的因素外，主要表现在以下几个方面：1、 辐射率辐射率是一个物体相对于黑体辐射能力大小的物理量，它除了与物体的材料形状、表面粗糙度、凹凸度等有关，还与测试的方向有关。若物体为光洁表面时，其方向性更为敏感。不同物质的辐射率是不同的，红外测温仪从物体上接收到辐射能量大小正比于它的辐射率。 （1） 辐射率的设定根据基尔霍夫定理：物体表面的半球单色发射率（）等于它的半球单色吸收率（），=。在热平衡条件下，物体辐射功率等于它的吸收功率，即吸收率

4、（）、反射率（）、透射率（）总和为1，即+=1，图4 解释了上述规律。对于不透明的（或具有一定厚度）的物体透射率可视=0，只有辐射和反射（+=1），当物体的辐射率越高，反射率就越小，背景和反射的影响就会越小，测试的准确性也就越高；反之，背景温度越高或反射率越高，对测试的影响就越大。由此可以看出，在实际的检测过程中必须注意不同物体和测温仪相对应的辐射率，对辐射率的设定要尽量准确，以减小所测温度的误差。（2） 测试角度辐射率与测试方向有关，测试角度越大，测试误差越大，在用红外进行测温时，这一点很容易被忽视。一般来说，测试角最好在30C 之内，一般不宜大于45C，如果不得不大于45C 进行测试，可以

5、适当地调低辐射率进行修正。如果两个相同物体的测温数据要进行判断分析，那么在测试时测试角一定要相同，这样才更具有可比性。2、 距离系数距离系数（K=S:D）是测温仪到目标的距离S 与测温目标直径D 的比值，它对红外测温的精确度有很大影响，K 值越大，分辨率越高。因此，如果测温仪由于环境条件限制必须安装在远离目标之处，而又要测量小的目标，就应选择高光学分辨率的测温仪，以减小测量误差。在实际使用中，许多人忽略了测温仪的光学分辨率。不管被测目标点直径D 大小，打开激光束对准测量目标就测试。实际上他们忽略了该测温仪的S:D 值的要求，这样测出的温度会有一定的误差。比如，用测量距离与目标直径S:D=8:1

6、 的测温仪，测量距离应满足表2 的要求。表2 S 值应满足的要求被测物体和测温仪视场决定了仪器测量的精度。使用红外测温仪测温时，一般只能测定被测目标表面上确定面积的平均值。一般测试时有以下三种情况：（1）当被测目标大于测试视场时，测温仪就不会受到测量区域外面的背景影响，就能显示被测物体位于光学目标内确定面积的真实温度，这时的测试效果最好。（2）当被测目标等于测试视场时，背景温度已受到影响，但还比较小，测试效果一般。 （3）当被测目标小于测试视场时，背景辐射能量就会进入测温仪的视声符支干扰测温读数，造成误差。仪器仅显示被测物体和背景温度的加权平均值。因此建议在实际测温时，被测目标尺寸超过视场大小

7、的50%为好，具体情况如图5 所示。4、 响应时间响应时间表示红外测温仪对被测温度变化的反应速度，定义为到达最后读数的95%能量所需要时间，它与光电探测器、信号处理电路及显示系统的时间常数有关。如果目标的运动速度很快或者测量快速加热的目标时，要选用快速响应红外测温仪，否则达不到足够的信号响应，会降低测量精度。但并不是所有应用都要求快速响应的红外测温仪。对于静止的或目标热过程存在热惯性时，测温仪的响应时间可放宽要求。因此，红外测温仪响应时间的选择要和被测目标的情况相适应。5、 环境因素被测物体所处的环境条件对测量的结果有很大的影响，它主要体现在两个方面，即环境的温度和精晰度。 （1）环境温度的影

8、响设被测目标的温度为T1，环境温度为T2 时，该目标单位面积表面发射的辐射能为AT14，而相应地被它所吸收辐射能为AT24，则该物体发出的净辐射能Q 为:Q=AT1-AT2 （5）式中，A单位面积；4物体的辐射率； 吸收率。设被测物体的 和两者相等，由式（5）可得：QAT14T24（6）表3 提供了感受波长在（912m）的测温仪在环境温度为270K330K 范围，对从300K1000K 目标温度进行测量时产生的能量误差（%）。由表中可以看出，随着环境温度的升高，产生的附加辐射影响就越大，测温的误差也就越大。表 3 能量误差随目标温度计环境温度的变化曲线（2） 大气吸收的影响红外线在辐射的传输过

9、程中，由于大气的吸收作用，能量总要受到一定的衰减。大气吸收是指在传输过程中使一部分红外线辐射能量变成其它形式的能量，或以另一种光谱分布。大气吸收程度随空气温温变化而变化，被测物体距离越远，大气透射对温度测量的影响就越大。所以，在室外进行红外测温时，应尽量在无雨、无雾、空气比较清晰的环境下进行。在室内进行红外测温时，应在没有水蒸气的环境下进行，这样就可以在误差最小的情况下测得较准确的数值。4 红外测温的几种方法41 全辐射测温法它是根据测量波长从零到无限大整个光谱范围物体的总辐射功率用黑体定标的仪器来确定物体的温度。其总辐射功率的大小与被测对象温度之间的关系是由斯蒂芬- 玻尔兹曼定篇二：由于黑体

10、的光谱辐射功率Pb（）与绝对温度 之间满足普朗克定理：c15（1）PbTexpc2T1其中，Pb（）黑体的辐射出射度；波长； T绝对温度； c1、c2辐射常数。式（1）说明在绝对温度 下，波长处单位面积上黑体的辐射功率为Pb（）。根据这个关系可以得到下图1的关系曲线：（1）随着温度的升高，物体的辐射能量越强。这是红外辐射理论的出发点，也是单波段红外测温仪的设计依据。（2）随着温度升高，辐射峰值向短波方向移动（向左），并满足维恩位移定理T *m = m*K，峰值处的波长m与绝对温度 成反比，虚线为m 处峰值连线。这个公式告诉我们为什么高温测温仪多工作在短波处，低温测温仪多工作在长波处。（3）辐射

11、能量随温度的变化率，短波处比长波处大，即短波处工作的测温仪相对信噪比高（灵敏度高），抗干扰性强，测温仪应尽量选择工作在峰值波长处，特别是低温小目标的情况下，这一点显得尤为重要。根据斯特藩玻耳兹曼定理黑体的辐出度 Pb（）与温度 的四次方成正比， 即：PbTT4 （2）式中，Pb（T）温度为T 时，单位时间从黑体单位面积上辐射出的总辐射能，称为总辐射度；斯特藩玻耳兹曼常量； T物体温度。式（2）中黑体的热辐射定律正是红外测温技术的理论基础。如果在条件相同情况下，物体在同一波长范围内辐射的功率总是小于黑体的功率，即物体的单色辐出度 Pb（）小于黑体的单色黑度（），即实际物体接近黑体的程度。（）=

12、P（T）/ Pb（T） （3）考虑到物体的单色黑度（）是不随波长变化的常数，即 （）=，称此物体为灰体。它是随不同物质而值不同，即使是同一种物质因其结构不同值也不同，只有黑体=1，而一般灰体0篇三：（北京化工大学信息科学与技术学院）摘要：本文从黑体辐射原理出发分析了红外测温的工作原理，从发射率、距离系数、环境等几个方面，探讨和分析了测温误差的原因，以及基于红外测温技术的测温仪的简单的概述,并对红外测温仪的分类、性能、选择及应用简要的说明。关键词：黑体辐射、红外测温仪、温度测量Infrared Thermometer and the working principle of Infrared T

13、emperaturemeasurement（College of Science and Technology， Beijing University of Chemical Technology）Abstract: In this paper, the theory of infra-red temperature measurement was analyzed according to the principleof blackbody radiation. We discussed the main factors for measurement accuracy, such as r

14、eflectance, distance coefficient and environment. Based on infrared temperature measurement technology, we make a simple overview of infrared thermometer, and a brief description of its classification, performance, selection and application.Key words: Blackbody radiation; infrared thermometer; tempe

15、rature measurement0 引言c15（1）expc2T1（2）随着温度升高，辐射峰值向短波方向移动（向左），并满足维恩位移定理T *m = m*K，峰值处的波长m与绝对温度 成反比，虚线为m 处峰值连线。这个公式告诉我们为什么高温测温仪多工作在短波处，低温测温仪多工作在长波处。PbTT （2）T物体温度。它是随不同物质而值不同，即使是同一种物质因其结构不同值也不同，只有黑体=1，而一般灰体0篇四：红外测温仪毕业设计总结由于医学发展的需要，在很多情况下，一般的温度计己经满足不了快速而又准确的测温要求，例如车站和机场等人口密度较大的地方进行人体温度测量。虽然现在国外这种测温的技术都比

16、较成熟，但是国内这方面的技术还处于发展阶段。因此，为了适应医学发展的需要，有效地进行特殊环境下的温度测量，从而有力地控制和预防诸如甲流、非典之类型的特殊疾病的传播，急需设计一种测温速度快，准确率高的测温仪。 为了克服传统温度计测量温度的主要缺点需要测量者与被测目标近距离接触和测量不方便，在顾及仪器测量高精度前提下，以追求最低成本为原则，研制了非接触式热释电红外测温仪，实现了对物体表面温度快速准确的测量。红外测温仪的设计主要为适应人体体温快速无接触测量的需要。伴随着人们生活水平的不断提高以及对生活质量要求的提高，人们对自身的健康状况越来越关注，而人体的体温、血压、脉搏和呼吸是鉴别人体健康状况的重

17、要参数，对这些生理指标的监控与测量则可以更好的体现人体自身的健康状况，所以他们在医疗领域中占有十分重要的地位，也为人民的生活带来极大的方便。本次设计主要围绕体温这一生理指标展开，以AT89S52单片机为控制核心对温度进行实时采集，开发设计红外测温仪的全过程，根据红外线测温仪的原理，通过关键器件的选择以及温度补偿的自动调节来提高红外线测温仪的精确度，设计了一种非接触式人体体温测试仪，用于人体体温的快速测量。本次设计的主要内容是利用单片机和传感器完成人体体温的非接触式测量。该系统主要应用在人们的日常生活中，对人们了解自身的健康状况至关重要。整个系统的设计简洁，准确，快速，方便。设计的核心部分选用A

18、T89S52芯片和PM611红外温度传感器。另外，软件程序的设计包括数据采集程序，A/D转换程序，显示程序等。 红外检测是一种在线监测（不停电）式高科技检测技术，它集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身，通过接收物体发出的红外线（红外辐射），将其热像显示在荧光屏上，从而准确判断物体表面的温度分布情况，具有准确、实时、快速等优点。任何物体由于其自身分子的运动，不停地向外辐射红外热能，从而在物体表面形成一定的温度场，俗称“热像”。红外诊断技术正是通过吸收这种红外辐射能量，测出设备表面的温度及温度场的分布，从而判断设备发热情况。设计的目的与意义生理参数是人体最重要、最基本的生命指标，对危重病

19、人进行生命指标参数的监测是医务工作者及时了解病情状况的重要手段之一，它有利于对有生命危险的伤病员进行及时有效的治疗和抢救处理，完善病人的医疗护理以及研究人体对环境变化的反应都有着重要的意义。 此设计的目的是在理论学习的基础上，通过完成一个涉及MCS-51单片机多种资源应用，并具有综合功能的小目标板的设计与编程应用，并在进行相关课程设计基础上进行的一次综合设计。通过查阅资料，接口设计，程序设计，安装调试，整理资料等环节，从而掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，熟悉开展科学实践的程序和办法，为今后从事生产技术工作打下必要的基础，学会灵活运用已经学过的知识，并能不断接受新的知识，大胆发明创造的设计

20、理念。 因此研制一套可应用于个人家庭、方便携带、结构简单、测量速度快、实时性好的人体体温测试仪尤为重要。人们可以足不出户，在家中可随时对自己生理指标进行测试，监测自己的身体状况，做到提前预防，提高生命质量。红外基础理论 红外线的波长在100m之间，按波长的范围可分为近红外、中红外、远红外、极远红外四类，它在电磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射，它是基于任何物体在常规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动，并不停地辐射出热红外能量，分子和原子的运动愈剧烈，辐射的能量愈大，反之，辐射的能量愈小。 而红外线测温仪的性能指标包括：

21、测温范围、显示分辨率、精度、工作环境温度范围、重复性、相对湿度、响应时间、电源、响应光谱、尺寸、最大值显示、重量、发射率等都是红外线测温仪的性能指标。 影响温度测量的主要因素影响红外人体测温仪的因素有：1）测温目标大小与测温距离的关系：在不同距离处，可测的目标的有效直径D是不同的，因而在测量小目标时要注意目标距离。人体红外测温仪距离系数K的定义为：被测目标的距离L与被测目标的直径D之比，即K=L/D。2）选择被测物质发射率：人体红外测温仪一般都是按黑体（发射率=）分度的，而实际上，物质的发射率都小于。因此，在需要测量目标的真实温度时，必须设置发射率值。物质发射率可从辐射测温中有关物体发射率的数据中查得。3）测量温度时的环境因素：测温仪所处的环境条件对测量结果有很大的影响，应予考虑并适当解决，否则会影响测温精度。本设计中正是利用了PM611热释电红外线传感器可以补偿温度起伏的作用，实现准确测温。