任务五 非接触式体温检测

任务提出任务五非接触式体温检测

在日常生活中，人们一般用水银柱口腔表来测量体温，属于接触测量，方便、使用、准确。但若测量婴幼儿体温，会有很大麻烦（如宝宝玩温度计不慎吞下水银，不慎碰断体温计水银插进宝宝手），需要采用非接触式体温测量，可用红外测温仪。相关知识非接触式温度检测在冶金、铸造、热处理、陶瓷等工业生产中的高温检测中应用比较广泛，在民用、医疗等方面也得到了应用。任何物体只要在绝对零度以上时，因其内部带电粒子的运动，会以一定波长电磁波的形式向外辐射能量，只是在低温段的辐射能量很弱。相关知识例如，人体温度37℃，红外辐射波长为9~10μm（属远红外区）；400～700℃物体的红外辐射波长为3~5μm（属中红外区）。

非接触式测温传感器就是利用物体的辐射能量随温度而变化的原理制成的。红外传感器是将物体红外辐射的能量转换成电能的光敏器件。红外检测器可以在短时间内远距离测量温度，在某些情况下非常实用。

一、红外辐射

俗称红外线或红外光，属于不可见光谱范畴，是一种客观存在的物质。任何物体，只要其温度高于绝对零度就有红外线向周围空间辐射。

红外线是位于可见光中红光以外的光线，波长范围大致为0.75~1000μm，频率大概在4x1014~3x1011Hz之间。红外辐射的物理本质是热辐射。一个灼热物体向外辐射的能量大部分是通过红外线辐射出的。物体的温度越高，辐射出的红外线越多，红外辐射的能量就越强。

太阳光谱中单色光的热效应从紫色到红色是逐渐增大的，且最大热效应出现在红外辐射的频率范围内。红外辐射又称热辐射。

红外辐射和所有电磁波一样，是以波的形式在空间直线传播的。它在真空中的传播速度与光在真空中的传播速度相同为3×108m/s。传播时，由于大气中的气体分子、水蒸气以及固体微粒、尘埃等物质的散射、吸收作用，辐射在传输过程中逐渐衰减。仅在2~2.6μm、3~5μm和8~14μm三个波段能较好地穿透大气层。因此这三个波段称为“大气窗口”，一般红外传感器都工作在这三个波段。二、红外探测器

红外探测系统一般由光学系统、红外传感器、信号调理电路和显示单元等组成。

红外传感器又称红外探测器，是红外探测系统的核心，用于将接收到的红外辐射转换为便于测量或观察的电能、热能等其他形式的能量，是一种辐射能转换装置。根据能量转换方式红外光电探测器红外热敏探测器红外防盗报警器工作原理演示（一）红外热探测器红外热探测器工作原理：利用红外辐射的热效应制成的，探测器的敏感元件为热敏元件，它吸收辐射后引起温度升高，进而使有关物理参数发生相应变化，通过测量物理参数的变化，便可确定探测器所吸收的红外辐射。红热敏探测器热释电型（应用最广）热敏电阻型热电阻型气体型1.热释电型红外热探测器

如硫酸三甘肽等晶体当收到红外辐射时，温度升高，在某一晶轴方向上产生电压，电压大小与吸收红外辐射的功率成正比。

热释电红外传感器在热辐射能力发生改变时，会产生电荷变化（热释电效应）。

热释电红外传感器主要应用于人体移动探测、被动红外防盗报警、自动开关等。人体的红外线和红外热释传感器菲涅尔透镜设定按钮高分贝喇叭吸顶式热释电报警器

热释电传感器用于自动亮灯，当然也可以用于防盗热释电传感器的感应范围热释电传感器自动感应灯

（参考施特朗公司资料）

智能空调能检测出屋内是否有人，微处理器据此自动调节空调的出风量，以达到节能的目的。

空调中，热释电传感器的菲涅尔透镜做成球形状，从而能感受到屋内一定空间角范围里是否有人，以及人是静止着还是走动着。上下范围左右范围（二）红外光子探测器又称光子探测器，它利用入射红外辐射的光子流与探测器材料中的电子相互作用，改变电子的能量状态，引起各种电学现象（这一过程也称为光子效应）。常用的光子效应有光电效应、光生伏特效应、光电磁效应和光导效应。通过测量材料电子性质的变化，可以知道红外辐射的强弱。1.Pbs红外光敏元件对近红外光~3μm红外光有较高灵敏度，可在室温下工作。当红外光照射在Pbs元件上时，因光导效应，Pbs光敏元件的组织发生变化，电阻的变化引起Pbs光敏元件两电极间电压的变化。光照射到不均匀的半导体中，由于光能被P区和N区的电子吸收，摆脱了共价键的束缚，产生电子空穴对，由于电阻的定义可知，当光越强所产生的电子空穴对的数量越多，电子越多，使得在一定的电压条件下流过半导体的电流越大，电阻越小的效应叫做光导效应。2.ZnSb红外光敏元件把杂质Zn等用扩散法渗入N型半导体中形成P层构成PN结，在引出引线制成的。当红外光照射在ZnSb元件的PN结上时，因光生伏特效应，在ZnSb元件两端产生电动势，此电动势大小与光照强度成比例。半导体在受到光照射时产生电动势的现象（三）热探测器与光子探测器对比热探测器对各种波长都能响应；热敏探测器不需要冷却；热敏探测器响应时间长。光子探测器只对一段波长区间有响应；光子探测器需要冷却；光子探测器易实现规格化。任务实施非接触红外耳温仪是通过人耳内热量来测量体温的。因此选用热探测器。一、合理选择红外传感器的类型其他案例红外线遥控以红外线作为载体来传送遥控信息，实现对控制对象的远距离控制。不能够穿过遮挡物去控制被控对象，遥控距离一般为几米到几十米的距离。其他案例红外传感器用于监视红外线是不见的，可以在需要的地方设置红外光和红外探测器，一旦有人越过，马上遮挡光束，探测器立即发出报警信号，实现自动监视。其他案例红外传感器用于检测电力输电线上有许多接头，年长日久，造成接触不良，引起发热发烫，不仅损失能源，也易发生事故。用红外线测温仪检测750千伏电网运行状况若采用接触测温很不方便，而采用红外探测器，在地面上就可以测得接头处的温度，既省力，又可不停电。其他案例红外无损探伤两块金属板焊接在一起，要检测焊接是否良好，可将某一面均匀加热，当温度升高时就向另一面传去。若焊接良好，内部无缺陷，则在另一面用红外探测器测得的温度是均匀的，若某处温度异常，说明内有缺陷。其他案例红外辐射测温在锻造厂里,工件在锻造之前需要在加热炉内加温到900℃,其误差不得超过±5℃,否则会影响锻件的质量,所以控制锻件的温度是一关键问题.以往的办法是由工人目测温度,看到差不多了,把烧红的锻件取出放锻锤之下进行锻压。采用红外辐射测温计,通过加热炉口可以直接对准工件的表面,可以测量出工件的温度。

当锻件加热到900℃时,红外探测器便输出电信号,启动电动机将锻件从加热炉中由传送带送到锻锤之下进行锻压加工.这样利用红外探测器就可以对整个工作过程实现生产自动化。红外辐射测控锻件温度其他案例LED红外线感应灯管地下车库智能照明其他案例防控猪流感机场红外测温仪显身手其他案例响尾蛇导弹（红外线仿生）其他案例红外纸张监控器印刷机在印刷书刊时，纸张是一张张通过印刷机进行印刷的，如果一次通过两张或更多张，不仅造成浪费，而且影响装订质量。红外发光二极管VD1和光敏三极管VT1构成红外线纸张监控电路。单纸张比两张纸或多张纸透光更好，当单纸张通过VD1和VT1纸件时，VT1受光强而导通，UA为低电平