发布时间 : 星期四 文章便携式红外线人体测温仪设计毕业设计论文更新完毕开始阅读fc17a4940d22590102020740be1e650e52eacf3f
现象：放在光带红光外的一支温度计，比室内其他温度的批示数值高。经过反复试验，这个所谓热量最多的高温区，总是位于光带最边缘处红光的外面。于是他宣布太阳发出的辐射中除可见光线外，还有一种人眼看不见的“热线”，这种看不见的“热线”位于红色光外侧，叫做红外线。红外线是一种电磁波，具有与无线电波及可见光一样的本质，红外线的发现是人类对自然认识的一次飞跃，对研究、利用和发展红外技术领域开辟了一条全新的广阔道路。
自从赫歇尔发现红外辐射至今，红外技术的发展经历了将近两个世纪。从那时开始，红外辐射和红外元件、部件的科学研究逐步发展，但发展比较缓慢，直到1940年前后才真正出现现代的红外技术。当时，德国研制成硫化铅和几种红外透射材料，利用这些元、部件制成一些军用红外系统，如高射炮用导向仪、海岸用船舶侦察仪、船舶探测和跟踪系统，机载轰炸机探测仪和火控系统等等。其中有些达到实验室试验阶段，有些已小批量生产，但都未来得及实际使用。此后，美国、英国和前苏联等国竞相发展。特别是美国，大力研究红外技术在军事方面的应用。目前，美国将红外技术应用于单兵装备、装甲车辆、航空和航天的侦察监视、预警、跟踪以及武器制导等各个领域。半个世纪以来随着光学技术和半导体技术的发展，红外检测技术也日趋完善，其中红外测温技术也形成了完整的理论并成功地应用于医学、农业和工业等领域。
在实现远距离温度监测与控制方面，红外温度传感器以其优异的性能，满足了多方面的要求。在产品加工行业，特别是需要对温度进行远距离监测的场合，都是温度传感器大显身手的地方。在食品行业红外温度可以在不被污染的的情况下实现食品温度记录，因此备受欢迎。
随着红外测温技术的普遍应用，一种新型的红外技术—智能数字红外传感技术正在悄然兴起。这种智能传感器内置微处理器，能够实现传感器与控制单元的双向通信，具有小型化、数字通信、维护简单等优点。当前，各传感器用户纷纷升级其控制系统，智能红外传感器的需求量将会继续增长，预计短期内市场还不会达到饱和。另外，随着便携式红外传感器的体积越来越小，价格逐渐降低，在食品、采暖空调和汽车等领域也有了新的应用。比如用在食品烘烤机、理发吹风机上，红外传感器检测温度是否过热，以便系统决定是否进行下一步操作，如停止加热，或是将食品从烤箱中自动取出，或是使吹风机冷却等。随着更多的用户对便携式红外温度传感器的了解，其潜在用户正在增加。
其中红外线人体测温仪是红外测温技术的一个重要应用，它是利用人体发出
的红外线来测量出人体的温度。它采用高精度的红外传感器和微电子技术，能够快速、准确、方便地测出人体的温度，解决了传统水银式温度计的容易破碎、水银染环境与不易读数等问题。这可以说是医学测量的一个重大进步。
第二章 红外温度传感器测温原理
2.1 红外测温的基础理论
在自然界中，一切温度高于绝对零度（-273.15°C）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辐射定律。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。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便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。
红外线是电磁波谱的一部分，这一波段位于可见光和微波之间。根据普朗克辐射定律，凡是绝对温度大于零度的物体都会向外辐射电磁波，物体的辐射强度与温度及表面辐射能力有关，辐射的电磁波谱分布与物体温度密切相关。在电磁波谱中，我们把人眼可直接感知的0.4 ~ 0.76μm波段称为可见波段，而把波长从0.76 ~ 600μm的电磁波称为红外波段。而红外区通常又可分为近红外区（0.76 ~ 1.5μm）、中红外区（1.5 ~ 10μm）和远红外区（10μm以上）。近年来，红外辐射技术已成为一门发展迅速的新兴学科。它已经广泛应用于生产、科研、军事、医
学等各个领域。
图2.1 电磁波波谱图
J·D哈里认为，人体辐射能量与皮肤表面温度及辐射率有关。一般活体皮肤光谱范围约为3 ~ 50μm，其中大部分能量集中在8~14μm波段内，峰值波长约为9.5μm。虽然人体生物波普分布范围比较宽，但在非能量集中区域的信号强度较低，尤其远端波段的数值极小。经科学检测，不管人体的肤色如何，干燥皮肤的红外辐射率均为0.98，近似为黑体。根据Planck定律，其波长主要分布在2.5 ~ 25μm红外波段范围内，根据Wien定律λm·T=2898（Kμm），人体皮肤辐射
的峰值波长同样约为9.5μm。
其中黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1。但是，自然界中存在的实际物体，几乎都不是黑体，为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，
这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称“黑体辐射定律”。
图2.2 黑体辐射曲线
（1）、辐射的光谱分布规律—普朗克辐射定律：
一个绝对温度为T（K）的黑体，单位表面积在波长λ附近单位波长间隔内向整个半球
空间发射的辐射功率（简称为光谱辐射度）Mλ，T与波长λ、温度T满足下列关系：
Mλ，T = C1（eC2/λT – 1）-1 （2-1）
式中C1、C2分别为第一、第二辐射常数。普朗克辐射定律是所有定量计算红外辐射的基础。
（2）、斯忒藩（德）— 波尔兹曼（奥）（Stefan—Boltzmann）定律：
物体的总辐射率，即单位面积发射总功率与黑体温度的四次方及材料表面的发射率成正比。其数学表示如下：