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红外传测温感器在非接触耳温计上的应用

  • 产品时间:2021-11-15 23:32
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简要描述:本文讲解了一种基于医用数字红外传感器MLX90615的红外耳温计设计。基于红外测温原理,耳温计主要由数字红外传感器、低功耗CPU、液晶显示屏和其他外围电路构成。CPU通过I2C总线加载MLX90615收集的红外电磁辐射信号,将其切换为对应的人体耳腔温度值并表明在液晶屏上。 实验结果回应,该耳温计分辨率超过了0.02℃,准确度超过了0.1℃,构建了耳温的精确、较慢测量。...

详细介绍
本文摘要:本文讲解了一种基于医用数字红外传感器MLX90615的红外耳温计设计。基于红外测温原理,耳温计主要由数字红外传感器、低功耗CPU、液晶显示屏和其他外围电路构成。CPU通过I2C总线加载MLX90615收集的红外电磁辐射信号,将其切换为对应的人体耳腔温度值并表明在液晶屏上。 实验结果回应,该耳温计分辨率超过了0.02℃,准确度超过了0.1℃,构建了耳温的精确、较慢测量。

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本文讲解了一种基于医用数字红外传感器MLX90615的红外耳温计设计。基于红外测温原理,耳温计主要由数字红外传感器、低功耗CPU、液晶显示屏和其他外围电路构成。CPU通过I2C总线加载MLX90615收集的红外电磁辐射信号,将其切换为对应的人体耳腔温度值并表明在液晶屏上。

实验结果回应,该耳温计分辨率超过了0.02℃,准确度超过了0.1℃,构建了耳温的精确、较慢测量。  红外耳温计的优点  传统体温测量是用于水银温度计展开接触式测量,具备性能平稳、误差小等优点,但不存在测量时间宽、交叉传染风险大、玻璃碎裂不易引发汞中毒等缺点。据世强市场经理余彪讲解,红外耳温计是通过红外传感器收集耳腔和鼓膜的红外电磁辐射并转化成为数字信号,主控CPU单元将数字信号切换为温度值并表明在液晶屏上。

与水银温度计比起,红外耳温计具备高精度、高分辨率、测量速度快、操作者简单、安全性舒适度等优点。  红外耳温计的基本原理  下视丘是大脑掌控体温的最重要器官,与耳朵最相似。机体深部平均温度发生变化,耳朵的温度也很快发生变化,并且耳朵内部为堵塞区域,不受外界因素影响小,因此耳温与体温最相似。

红外耳温计通过测量人体耳道和鼓膜的红外电磁辐射来测量人体温度,其电磁辐射能量密度与温度的关系合乎斯蒂芬-波尔兹曼电磁辐射定律:  E=T4(1)  其中,E为电磁辐射出射度,即单位面积所升空的辐射功率,单位为W/m3;为物体的辐射率;为斯蒂芬-波尔兹曼常数;T为物体的热力学温度,单位为K。  式(1)指出,物体的温度越高,辐射功率越大。

只要未知物体的温度和它的辐射率,才可计算出来出有它所升空的辐射功率。反之,如果测量出有物体的辐射功率,才可确认物体的温度。因此,应用于红外传感器吸取红外电磁辐射的原理测量耳腔温度的仪器,称作红外耳温计。

红外传感器使用串联的热电偶,冻连接器摆放在薄的芯片衬底上,热连接器摆放在薄膜上,薄膜吸取红外电磁辐射,从而产生黯淡电信号。根据式(1)的原理,红外传感器的输入信号为:  Vir(Ta,To)=A(T4o-T4a)(2)  其中,A为总体的敏感度,和传感器的结构设计有关;To为目标物体的热力学温度,单位为K,由红外温度传感器测得;Ta为环境的热力学温度,单位为K,必须可选的传感器测量目标物体的环境温度。  硬件设计  红外耳温计依据红外电磁辐射原理展开体温测量。

世强讲解的这款设计,主要由数字红外传感器、主控CPU单元、液晶显示器和其他外围电路构成,其设计框图如图1右图。当按键按下时,数字红外传感器将收集到的红外电磁辐射转换成数字信号。主控CPU收集的数字信号经过运算后,在液晶屏表明出有耳腔温度值,并预示蜂鸣器叫声。

  图1红外耳温计设计框图  1、传感器部分  传感器部分使用数字红外传感器MLX90615,主要由红外热电堆传感器、低噪声放大器、16位模数转换器和功能强大的DSP单元等构成,其结构框图如图2右图。红外热电堆传感器将收集到的红外电磁辐射转化成为电信号,并经过低噪声放大器缩放后赠送给模数转换器。

模数转换器输入的数字信号经FIR/IIR低通滤波器调理后送到数字信号处理器,数字信号处理器对数字信号运算处置后输入测量结果并留存在MLX90615内部RAM中,可以通过SMBus或PWM方式可供主控CPU单元加载。  图2MLX90615的结构框图  MLX90615具备长温度范围的高精度、高分辨率、发射率可调节、SMBus相容的数字模块等优点,而作为医用的MLX90615ESG-DAA在36~39℃的人体温度范围内的精确度超过了0.1℃。MLX90615普遍应用于高精度非认识温度测量、家用温度控制、卫生保健、多重温度区域掌控等领域。  2、主控CPU  CPU使用基于ARMCortex-M3的32位微控制器EFM32G842F64。

该控制器具备高速可信、资源非常丰富、低功耗、长温度范围等优点,普遍应用于电机掌控、医疗保健、手执设备等场合。


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