智能红外体温计

智能红外体温计 1.体温计的发展与现状 体温计是一种测量人体温度、辅助疾病诊断的常用医疗器具，它是人类日常生活的必需品。随着现代科技的发展,新材料、新的运用,各式各样的体温计陆续出现,探测方式在不断改进。人们熟悉的传统的体温计是水银(汞)体温计,它是根据汞受热膨胀的原理制成的。由于受到体温的影响，水银体积的膨胀使管内水银柱的长度发生明显的变化。 近几年来，智能体温计越来越多地应用在各个行业:冶金、玻璃制造以及体温测量等领域。许多医院也采用了智能体温计，虽然其性能暂不能与传统的体温计相比，但因其拥有快速、无需接触被测者等的优点而被广泛采用。 体温测试是在实际生活中经常会遇到的问题，传统的体温计也就是我们的水银体温计有其很多的不足之处，如:测温时间长，读取结果不方便，体温计易被损坏并且其材料汞有毒等。针对以上问题，本文提出一种新型的测量体温仪器,它优于传统的体温计的一个很大的特点就是测温时间相对较短,并且此智能红外体温计有自动播报体温、统计人数、显示日期及环境温度等功能。解决了传统体温计读数不便、用途单一的问题，无汞害，灵敏度高，清晰播报，方便携带，寿命较长，台式设计使体温计放置时不会晃动，避免温计被损坏，尤其适用于小孩与老年人，其方便性大大超越水银式体温计。 2.红外测温技术 测量体温的方法有很多，水银、热电偶、热敏电阻、晶体管的PN结、液晶、石英晶体均可作为测温元件来制造体温计。这些测温技术均属接触式测温，容易产生交叉感染，并且当测温元件接触被测部位时，将影响其温度场的分布，对精度造成影响，而且响应时间也较长。若采用非接触式测温的方法，则可以较好地解决这些缺点。 2.1红外测温背景 随着工农业、国防事业、医学的发展 ,对温度测量越来越迫切。在某 些场合 ,温度测量逐步上升为主要矛盾 ,引起了各方面的普遍重视。例如:在不停机的情况下对机械设备、电力设备、生产设备等进行温度测量;在不能造成产品的污染或损坏的情况下对生产过程中或仓库里的产品温度进行测量;在医学领域内 ,为了了解病人的身体状况 ,需对病人身体各个部分的温度进行安全的测量。在这种背景下 ,使用方便、可快速对物体温度进行非接触、无损测量的红外测温技术得到了极大的发展。 目前，红外测温技术在已有着广泛的应用，其测量范围可从常温到达上千摄氏度。国内外非接触红外测温技术的发展极为迅速，各国均研制出了具有有较高水平的用于各类场合的红外辐射式计，例如:美国RAYTEK公司的Ranynger系列、WAHL公司的DHS系列等。国内生产红外测仪的厂家和研究所有上海自动化三厂、云南仪厂以及中国科学自动化所等。 2.2红外测温原理 红外测温法是指利用人体自身的红外辐射来测定其表面温度的一种测量温度的方法。 红外测温是非接触式测温中应用较为广泛的一种技术，它由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇集其视场内目标的红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件以及位置决定。红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号,该电信号经过放大器和信号处理电路后可以经模数转换后，由微控制器按照内部的算法来计算目标的表面温度值。 智能红外体温计的测温原理是基于黑体辐射定律的，黑体是一种理想化的辐射体，它在任何温度下都能全部地吸收投射到其表面的任何波长的辐射能量，其表面吸引率为1。为了弄清和获得红外辐射分布的规律，普朗克提出了体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射定律，其表达式为: 221,hc,,MT(,),hc5,,kT,e1 (式1-1) 式中，c为真空中的光速;k为波尔兹曼常数， 由上式可出在温度T时黑体在全部波长范围内的辐射出度为: ,4MTMTdT()(,),,,,,,0 (式1-2) 由式1-2可知:黑体总的辐射出度与黑体的绝对温度T的四次方成正比。因此，可能通过对物体辐射的测量进而求出物体的温度。 3.整体概述 本文旨在利用红外热释电温度传感器、MS51单片机以及其器件设计实现非接触式测温，使之达到响应时间最长不超过1s、温度测量范围 34—42摄氏度,精度达到0.2摄氏度，即可手动测量，也可运行在自动模式下实时显示体温数据，有温度保持和清除功能，并能够向终端(计算机)发送测量到的数据以实现数据统计、的功能扩展。 系统所采用的是红外热释电温度传感器TPS434，人体辐射出的能量由TPS434转换成微弱的电信号(只有0.7,1.5mv)。该电信号经过信号调理电路后(包括前置放大和后级放大两个功能模块)送入ADC进行模数转换，进而可以由单片机识别来计算被测物体的表面温度。 在计算完被测物体表面的温度后，有两种方式向使用者提供温度信息:第一种方式是显示在图形点阵式LCD上;第二种方式是以语音的形式播放以告知使用者温度信息。整体系统结构框图如下图所示: 总结 红外测温技术是实现非接触式测温领域应用最为广泛的一门技术，它被广泛地应用在航天、冶金、玻璃制造等行业。目前，电子体温计也越来越多地出现在平常百姓的家中，由于其方便、快速的特点而被广泛采用。 本文对利用红外热释电温度传感器TPS434和MC51单片机为核心的非接触式电子体温计设计作了详细的介绍。本文着重在系统硬件设计和系统软件设计方面作了深入的讨论，并对核心器件进行详细的介绍。 智能电子体温计以单片机为核心，在软件控制下，结合A,D转换器、LCD模块等硬件电路实现智能化的体温测量。其测温范围为34—42?(精度为0(2? ，这与传统体温计不相上下，而其不到10秒的响应时间对于传统体温计来说无疑是巨大的进步;其丰富的智能功能以及友好的中文操作界面，相对于一般的电子体温计来说，又是一大进步。