一、智能红外体温计技术原理是什么?
红外体温计又称为红外测温仪,可以在1秒内准确地测量出人体的温度。使用时只需将探头对准额头,按下按钮即可。6108方案的智能红外体温计技术原理是一切温度高于零度的物体都在不停地向周围空间发射红外能量。其辐射特性、辐射能量的大小、波长分布等都与物体表面温度密切相关。反过来,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的机理。
人体与其他生物体一样,自身也在向四周辐射释放红外能量,其波长一般为9-13μm,是处在0.76-100μm 的近红外波段。由于该波长范围内的光线不被空气所吸收,也就是说,人体向外辐射的红外大小与环境影响无关,只是与人体含存与释放能量大小有关,因此,只要通过对人体自身辐射红外能量的测量就能准确地测定人体表面温度。人体红外温度传感器就是根据这一原理,设计制作而成的。
二、红外测温传感器的红外测温原理及方法
红外测温仪的测温原理是黑体辐射定律,众所周知,自然界中一切高于绝对零度的物体都在不停向外辐射能量,物体的向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联系,物体的温度越高,所发出的红外辐射能力越强。黑体的光谱辐射出射度由普朗克公式确定,即:
下图1-1是不同温度下的黑体光谱辐射度图: 图1-1 不同温度下的黑体光谱辐射度
从上图中曲线可以看出黑体辐射具有几个特征:
① 在任何温度下,黑体的光谱辐射度都随着波长连续变化,每条曲线只有一个极大值;
② 随着温度的升高,与光谱辐射度极大值对应的波长减小。这表明随着温度的升高,黑体辐射中的短波长辐射所占比例增加;
③ 随着温度的升高,黑体辐射曲线全面提高,即在任一指定波长处,与较高温度相应的光谱辐射度也较大,反之亦然。 依据测温原理的不同,红外测温仪的设计有三种方法,通过测量辐射物体的全波长的热辐射来确定物体的辐射温度的称为全辐射测温法;通过测量物体在一定波长下的单色辐射亮度来确定它的亮度温度的称为亮度测温法;如果是通过被测物体在两个波长下的单色辐射亮度之比随温度变化来定温的称为比色测温法。
亮度测温法无需环境温度补偿,发射率误差较小,测温精度高,但工作于短波区,只适于高温测量。比色测温法的光学系统可局部遮挡,受烟雾灰尘影响小,测温误差小,但必须选择适当波段,使波段的发射率相差不大。本文选用全辐射测温法来计算被测量物体的温度,全辐射测温法是根据所有波长范围内的总辐射而定温,得到的是物体的辐射温度。选用这种方法是因为中低温物体的波长较大,辐射信号很弱,而且结构简单,成本较低,但它的测温精度稍差,受物体辐射率影响大。下面是全辐射测温法的相关方法介绍:
由普朗克公式可推导出辐射体温度与检测电压之间的关系式:
V=RaεσT4=KT4
式中K=Raεσ,由实验确定,定标时ε取1
T—被测物体的绝对温度
R——探测器的灵敏度
a——与大气衰减距离有关的常数
ε——辐射率
σ——斯蒂芬—玻耳兹曼常数
因此,可以通过检测电压而确定被测物体的温度,上式表明探测器输出信号与目标温度呈非线性关系,V与T的四次方成正比,所以要进行线性化处理。线性化处理后得到物体的表观温度,需进行辐射率修正为真实温度,
其校正式为:
式中Tr——辐射温度(表观温度)
ε(T)——辐射率,取0.1~0.9
由于调制片辐射信号的影响,辐射率修正后的真实温度为高于环境的温度,还必须作环温补偿,即真实温度加上环温才能最终得到被测物体的实际温度。
三、求红外温度传感器相关知识
自然界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普朗克(Plank)定律。人体主要辐射波长在9~10 μm的红外线,通过对人体自身辐射红外能量的测量,便能准确地测定人体表面温度。由于该波长范围内的光线不被空气所吸收,因而可利用人体辐射的红外能量精确地测量人体表面温度。人体的红外辐射特性与它的表面温度有着十分密切的关系,因此,通过对人体自身辐射的红外能量的测量,便能准确地测定人体表面温度。红外温度测量技术的最大优点是测试速度快,1秒钟以内可测试完毕。由于它只接收人体对外发射的红外辐射,没有任何其它物理和化学因素作用于人体,所以对人体无任何害处。
TH-IR101F 红外测温仪
此设备由红外传感器和显示报警系统两部分组成,它们之间通过专用的五芯电缆连接。安装时将红外传感器用支架固定在通道旁边或大门旁边等地方,使得被测人与红外传感器之间的距离相距35CM。在其旁边摆放一张桌子,放置显示报警系统。
只要被测人在指定位置站立1秒钟以上,红外快速检测仪就可准确测量出旅客体温。一旦受测者体温超过38°C,测温仪的红灯就会闪亮,同时发出蜂鸣声提醒检查人员。
红外温度快速检测仪为在人流量较大的公共场所降低非典的扩散和传播提供快速、非接触测量手段,可广泛用于机场、海关、车站、宾馆、商场、影院、写字楼、学校等人流量较大的公共场所,对体温超过38°C的人员进行有效筛选。
具有环境温度补偿功能:
红外温度快速检测仪测量的是额头表面的温度,体表温度不仅跟人体温度相关,而且受环境温度、湿度、气流、体表下血液循环和导热状况、以及表面换热条件的影响,致使现有的各种红外测温仪在测量人体温度时出现较大的测量误差。
使用特点:非接触测量,不接触人体,避免交叉感染,无需卫生消毒。 检测速度快,一般短于1秒钟。 体温超过38°C自动报警,检测仪的红灯就会闪亮,同时发出蜂鸣声提醒检查人员。 报警温度自行设置,如37.5°C。 环境温度自动补偿。 无机械运动部件,使用寿命长。