基于TS118-3红外传感器的非接触式体温计设计.pdfVIP

V01．26 第26卷增刊 大学物理实验 No．增刊 2013年9月 PHYSICALEXPERIMENTOFCOLLEGE Sep．2013 文章编号：1007—2934(2013)增刊一0008—03 1 1 基于TS8—3红外传感器的非接触式体温计设计 何毅，刘 涛，董爱国’ (中国地质大学，北京100083) 摘 要：主要介绍红外传感器TSll8—3的物理特性及其测温原理研究。依据红外传感器TSll8—3 的工作原理设计易于操作的红外测温系统，并实现非接触式体温计的制作。 关键词：红外温度传感器TSll8—3，菲涅尔透镜，环境检测补偿电路，A／D转换模块。 811 中图分类号：TH 文献标志码：A 人体体温是鉴别人体健康状况的重要参数， 所以体温在医疗领域中占有十分重要的地位。水 式表面温度测量传感器。TSll8—3应用微结构薄 银体温计虽然价格便宜但是有诸多弊端：容易破 膜技术在硅底板上集成了许多个基于热电效应的 裂，人体接触后会中毒，对人体造成极大伤害．电 热电偶(图1RTD)。热电偶的热端和冷端之间用 子体温计是采用热敏电阻测量温度，测温时间长， 隔热的SiNx隔膜隔开，热端的吸收区把引入的红 使用不便。红外非接触式体温计是根据黑体辐射 外线转换成热量，而热电偶把热量成比例地转换 原理通过测量人体辐射的红外线而测量温度的。 成电压输出。在TSll8—1内还集成了一个热敏电 它使用的红外传感器只是吸收人体辐射的红外线 阻，见图1，用于测量环境温度[3]。 而不向人体发射任何射线，采用的是被动式且非 接触式的测量方式，因此红外体温计不会对人体 体5cm范围内红外线吸收效率接近100％，即有 产生辐射伤害。三种体温计比较之，红外非接触 效测量。 式体温计的性能最好，具有成本较低、使用方便、 测量时间短、精度较高、可重复性好的特点。 1基本原理 1．1黑体辐射定律 红外体温计的测温原理是基于黑体辐射定 律。黑体是在任何温度下都能全部的吸收投射到 其表面的任何波长的辐射能量，既没有反射，也没 有透射的物体，同时它也向外界辐射能量。 黑体的单色辐射出度是描述在某一波长辐射 图1 TSll8-3结构图 源单位面积上发出的辐射通量，经推算温度为了、 的辐射出度M之间的关系[1]： 1．2．2TSIl8—3测温原理 M—kT4愚为波尔曼常数 (1) TSll8—3测量的原理是：所有的物体都会向 由于人体皮肤不是理想的黑体，只有在大于 外发射红外线，而发射功率正比于物体的表面温度。 5um的波长范围才可以近似看成是黑体，所以在 那么精确测量物体的红外线发射功率就能确定物体 红外传感器上要装有滤波器，滤波范围至少大于 的表面温度[4]。TSll8-1输出的物理量有两个。 5um[2|。 1．2 红外传感器的结构与原理 定的函数关系(在人体测温范围35～45℃为线 1．2．1TSll8—3结构 性关系)，测量Rrtd就可以确定当前的环境温度。 本设计中人体体温测量的重要部件是德国 关系式： 收稿日期2013—06一t3 *通讯联系人 基于TSl18—3红外传感器的非接触式体