1 红外线测温的原理 自然界一切温度高于绝对零度(-273.15℃)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 温度关系符合辐射定律。 组外辐射原理——辐射定律： 式中：E 为辐射出射度，W／m3；σ为斯蒂芬—波尔兹曼常数，5.67×10-8W／(m 2·K4)；ε为物体的辐射率；T 为物体的温度，单位 K；T0 为物体周围的环境温 度，单位 K。 测量出所发射的 E，就可得出温度。 利用这个原理制成的温度测量仪表叫红外温度仪表。这种测量不需要与被测对象 接触，因此属于非接触式测量。红外温度仪表测温范围很宽，从-50℃直至高于 3 000℃。在不同的温度范围，对象发出的电磁波能量的波长分布不同，在常温 (0～100℃)范围，能量主要集中在中红外和远红外波长。用于不同温度范围和用 于不同测量对象的仪表，其具体的设计也不同。 根据式(1)的原理，仪表所测得的红外辐射为： 式中：A 为光学常数，与仪表的具体设计结构有关；ε1 为被测对象的辐射率； ε2 为红外温度计的辐射率；T1 为被测对象的温度(K)；T2 为红外温度计的温度 (K)；他由一个内置的温度检测元件测出。 辐射率ε是一个用以表达物体发射电磁波能力的系数，数值由 0 至 1.0。最理想 的辐射物体是辐射率 1.0 的物体，物理上叫做黑体。这是一个理论上的概念，实 际上并没有一种物体的辐射率能达到 1.0。但可以制造出极为接近于ε=1.0 的实 际黑体，用于温度计的校准。所有真实的物体，包括人体各部位的表面，其ε值 都是某个低于 1.0 的数值。由于ε值极难测量而又不确定，所以在仪表测出 E 后，按式(2)计算出的 T1 就会有误差。在实际工作中，仪表是在ε=1.0 的黑体 上校准好出厂的，只有测量ε=1 的对象，其示值才代表对象的实际温度，如果 对象ε不等于 1，则仪表读数不代表对象的实际温度，要进行修正。 人体主要辐射波长在 9～10μm 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他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 s 以内可测试完毕。由于他只接收人体对外发射的红 外辐射，没有任何其他物理和化学因素作用于人体，所以对人体无任何害处。 2 结构框图及电路设计 2.1 结构框图设计 如图 1 所示为设计系统的总体结构框图。 2.2 温度传感器 本测温装置使用红外线传感器，他能接收物体发射出的红外线并使之转换成电压 信号。我选用的是 PM611 单元热释电传感器，这种传感器虽是单灵敏元，由于他 采用一个接收元和二个并联的补偿元串接的结构，故也能有效地补偿环境温度起 伏，振动等于扰影响。他的工作温度是-20～+70℃，特别适合测量人体的温度。 而且 PM611 各项指数都比较好，因此选用了他做温度仪的探头。 如图 3 所示：将传感器的 D，S，E 分别与电路图中标记的 D，S，E 连接即可。 

2.3 测量电路 测量电路如图 4 所示。 2.4 积分电路 在将模拟信号转变成数字信号中，选择了 ICL7106 积分式 A／D 转换器。他主要 有以下的优点： 积分式 A／D 转换器的转换精度高，成本低；他的精度与积分电阻，积分电容的 精度无关，故可降低对元件质量的要求；抗于扰能力强；他的外围电路简单。 但是，ICL7106 也有一些缺点：基准电源的变化直接影响转换精度，当芯片内部 的基准电压源一般受温度影响比较大，当精度要求高时，应该采用外接基准电压 源；工作速度较低，一般在 1～20 次／s。 

所以综合 ICL7106 的主要特点，尤其是为了提高精度，设计中采用了外接基准电 压源。另外，因为用来测温的速度最快也是 1 次／s，ICL7106 工作速度较低的 缺点对我们的设计没有影响，可他的优点非常适合设计的需要，因而 ICL7106 是 A／D 转换的首选。 2.5 LCD 显示电路 显示部分由多位液晶显示驱动器 ICL7106 和标准段式液晶显示屏 EDS801 及其他 一些元器件组成。 3 调 试 在实验中通过调节 A1 输出端的 10 kΩ变阻器，使 A3 输出信号的大小发生改变， 当 A3 的输出小于 2.0 V 时，可以适应 ICL7106 的量程为 2.0 V 的工作特性，因 此 A3 的两个电位器用来调节 A3 输出的大小，确保在高温时不超过 2.0 V。 调试时，用一已知温度(20～70℃)的物体放置在探头前，调节 ICL7106 部分中的 R12，使 LCD 显示出正确温度，再换一个已知温度，继续调节这个电位器，使显 示值准确等于已知温度值，反复调整几次即可。注意不要超过 PM611 传感器和 I CL7106 A／D 积分器的温度上限。