非接触式红外测温仪的设计

论文总字数：12681字

摘 要

温度是确定物质状态的重要参数之一，传统依靠人工接触式检测的方法既浪费时间、人力，又带有一定的危险性，同时对测温仪采用的材质也有严格的限制。本文通过研究红外辐射测温的测量技术，通过测量物体的红外辐射从而得出物体温度。本测温仪是基于STC89C51单片机的红外测温仪，首先根据实际需要，制定红外测温的性能指标和功能要求，然后设计出了硬件电路原理图及其相关软件。这种非接触式红外测温仪充分发挥了热传感器的温度分辨率高、响应速度快、不扰动被测目标温度分布场、测量精度高和稳定性好等优点，实现了大面积测温。

关键词：温度，红外辐射，红外测温

Abstract: Temperature is one of the important parameters to determine the state of matter, depending on the traditional method of manual contact measurement is not only a waste of time, manpower, and with a certain risk, but also has a strict limit on the thermometer used materials. In this paper, through the measurement of theinfrared radiation temperature measurement, the measurement of infrared radiation of objects so that the temperature of an object. The thermometer is theinfrared temperature measuring instrument based on STC89C51 microcontroller,according to actual needs, performance index function and the formulation of infrared temperature measurement requirements, and then designs the hardwarecircuit diagram and software. This non-contact infrared thermometer and give full play to the advantages of high temperature heat sensor resolution, fast response speed, no disturbance measured target temperature distribution field, high accuracy and good stability, the large area measurement.

Keywords: temperature, infrared radiation, infrared temperature measurement

目 录

1前言 5

2 红外测温系统的设计背景 5

2.1 温度测量技术的概述 5

2.2 单片机的发展历程 6

2.3 红外测温系统的技术简介 7

3 系统硬件设计 9

3.1 单片机处理模块 9

3.2红外测温模块 12

3.3 键盘模块 14

3.4转换电路模块 14

3.5 LED显示模块 15

4 系统软件设计 17

4.1主程序模块的设计 17

4.2 红外测温程序模块 18

4.3 键盘扫描程序模块 20

4.4 显示程序模块 22

5 影响系统实验因素分析 23

总 结 24

参考文献 25

致 谢 26

1前言

温度是确认质状态的重要参数之一，它的测量与控制在国防、军事、科学研究以及工农业生产中占有十分重要的地位。在工业生产中，我们通常通过测量设备表面的温度来监测设备的运行状况，而现代的工业设备往往是在高电压、大电流等危险情况下运行的，传统依靠人工接触式检测的方法既浪费时间、人力，又带有一定的危险性，同时对测温仪所采用的材质也有严格的限制。因此有必要去应用一种新的方式去检测目标系统的温度，确保设备的平稳运行。 

针对现代故障检测非接触技术指标的要求，本文讨论了这种非接触红外辐射温度测量技术，这种技术通过测量物体的红外辐射而达到测量物体温度的目的。本测温仪是基于STC89C51单片机的红外测温仪，首先它是根据实际需要制定的红外测温的性能指标和功能要求，然后由此具体设计出了硬件电路原理图及其相关软件。

2 红外测温系统的设计背景

随着现代科学技术的发展，传统的接触式测温方式以不能满足现代一些领域的测温需求，对非接触、远距离测温技术的需求越来越大。本红外测温仪设计的出发点也正是基于此。在本章中简要介绍了温度测量技术的发展，在此基础上进一步概述了红外测温的原理与方法，并给出了本仪器的设计方案。

2.1 温度测量技术的概述

普通温度测量技术经过相当长时间的发展已近于成熟。目前，随着经济的发展日益需要的是在特殊条件(如高温、强腐蚀、强电磁场条件下或较远距离)下的温度测量技术。因此，当前研究的重点也在于此。

2.1.1 红外温度测量技术

非接触式红外测温也叫辐射测温，一般使用热电型或光电探测器作为检测元件。此温度测量系统比较简单，可以实现大面积的测温，也可以是被测物体上某一点的温度测量；可以是便携式，也可以是固定式，并且使用方便；它的制造工艺简单，成木较低，测温时不接触被测物体，具有响应时间短、不干扰被测温场、使用寿命长、操作方便等一系列优点，但利用红外辐射测量温度，也必然受到物体发射率、测温距离、烟尘和水蒸气等外界因素的影响，其测量误差较大。

在这种温度测量技术中红外温度传感器的选择是非常重要的，而且不仅在点温度测量中要使用红外温度传感器，大面积温度测量也可使用红外温度传感器。本设计正是采用红外温度传感器这种温度测量技术，它具有温度分辨率高、响应速度快、不扰动被测目标温度分布场、测量精度高和稳定性好等优点；另外红外温度传感器的种类较多，发展非常快，技术比较成熟，这也是本设计采用红外温度传感器设计非接触温度测量仪的主要原因之一。

2.1.2 红外温度传感器

红外温度传感器按照测量原理可以分为两类:光电红外温度传感器和热电红外温度传感器。本红外测温仪选用热电红外温度传感器。

热电红外温度传感器是利用红外辐射的热效应，通过温差电效应、热释电效应和热敏电阻等来测量所吸收的红外辐射，间接地测量辐射红外光物体的温度。

本设计根据现代非接触故障检测技术的需求选用了型号为凌阳的TN9温度传感器。它的测量距离大约为30米，测量回应时间大约为0.5秒。而且它具备SPI接口，可以很方便地与单片机（MCU）传输数据。

2.2 单片机的发展历程

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