紅外測溫儀是什么

紅外測溫儀是一種利用紅外輻射原理進(jìn)行非接觸式溫度測量的高科技儀器。它通過接收被測物體發(fā)出的紅外輻射，并將其轉(zhuǎn)換為電信號，進(jìn)而計(jì)算出物體的表面溫度。紅外測溫儀因其非接觸、快速、準(zhǔn)確、安全等優(yōu)點(diǎn)，在醫(yī)療、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科研等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

紅外測溫儀的結(jié)構(gòu)

紅外測溫儀主要由以下幾個(gè)部分組成：

1. 光學(xué)系統(tǒng) ：負(fù)責(zé)接收被測物體發(fā)出的紅外輻射，并將其聚焦到紅外光電傳感器上。光學(xué)系統(tǒng)的性能直接影響到紅外測溫儀的測量精度和范圍。
2. 紅外光電傳感器 ：將接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)換為電信號。這是紅外測溫儀的核心部件，其靈敏度和響應(yīng)速度決定了儀器的測量性能。
3. 電子電路 ：對光電傳感器輸出的電信號進(jìn)行放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理，以便后續(xù)的數(shù)字處理和分析。
4. 微處理器 ：對電子電路處理后的信號進(jìn)行進(jìn)一步的計(jì)算和分析，最終得出被測物體的溫度值。微處理器還負(fù)責(zé)控制儀器的整個(gè)測量過程，包括啟動、測量、數(shù)據(jù)處理、顯示等。
5. 顯示器 ：將測量結(jié)果顯示給用戶。現(xiàn)代紅外測溫儀通常配備有液晶顯示屏，可以直觀地顯示溫度值和其他相關(guān)信息。
6. 電源系統(tǒng) ：為紅外測溫儀提供電力支持。根據(jù)儀器的不同類型和用途，電源系統(tǒng)可以是電池、交流電源或可充電電池等。

紅外測溫儀的特點(diǎn)

紅外測溫儀因其獨(dú)特的測量原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)：

1. 非接觸式測量 ：紅外測溫儀可以在不接觸被測物體的情況下進(jìn)行溫度測量，避免了傳統(tǒng)接觸式測溫方法可能帶來的污染、損壞或交叉感染等問題。這一特點(diǎn)使得紅外測溫儀在醫(yī)療、食品加工、化工等需要高度衛(wèi)生和安全性的領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢。
2. 快速響應(yīng) ：紅外測溫儀的響應(yīng)時(shí)間通常非常短，可以在幾秒鐘甚至更短的時(shí)間內(nèi)完成溫度測量。這使得紅外測溫儀在需要快速篩查體溫異?；?qū)崟r(shí)監(jiān)測溫度變化的應(yīng)用場景中非常有用。
3. 高精度和高靈敏度 ：現(xiàn)代紅外測溫儀通常采用先進(jìn)的傳感器和信號處理技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的溫度測量。同時(shí)，由于其非接觸式測量的特點(diǎn)，紅外測溫儀還可以測量難以接近或移動的物體的溫度，提高了測量的靈活性和準(zhǔn)確性。
4. 廣泛的應(yīng)用范圍 ：紅外測溫儀適用于各種材料的溫度測量，包括金屬、非金屬、液體、氣體等。此外，它還可以在各種環(huán)境條件下進(jìn)行工作，如高溫、低溫、潮濕、腐蝕等惡劣環(huán)境。這使得紅外測溫儀在工業(yè)生產(chǎn)、科研實(shí)驗(yàn)、環(huán)境監(jiān)測等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
5. 便攜性和易用性 ：紅外測溫儀通常體積小巧、重量輕、攜帶方便。同時(shí)，其操作界面簡單直觀，用戶可以通過按鍵或觸摸屏輕松完成測量操作。這使得紅外測溫儀成為了一種非常實(shí)用的便攜式測量工具。
6. 安全性高 ：由于紅外測溫儀采用非接觸式測量方式，避免了直接接觸被測物體可能帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。此外，一些高級的紅外測溫儀還具備過熱保護(hù)、過載保護(hù)等安全功能，進(jìn)一步提高了儀器的使用安全性。

紅外測溫儀的應(yīng)用

紅外測溫儀在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，以下是一些典型的應(yīng)用場景：

1. 醫(yī)療領(lǐng)域 ：在醫(yī)療領(lǐng)域，紅外測溫儀被廣泛應(yīng)用于體溫測量。通過測量人體額頭、手腕等部位的表面溫度，可以快速篩查出發(fā)熱患者，為疫情防控提供有力支持。此外，紅外測溫儀還可以用于手術(shù)室、ICU等需要高精度溫度監(jiān)測的場所。
2. 工業(yè)領(lǐng)域 ：在工業(yè)領(lǐng)域，紅外測溫儀被用于監(jiān)測機(jī)器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和溫度分布情況。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備的溫度變化，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的故障和安全隱患，提高生產(chǎn)效率和安全性。此外，紅外測溫儀還可以用于測量高溫爐窯、熔融金屬等難以接近的物體的溫度。
3. 農(nóng)業(yè)領(lǐng)域 ：在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，紅外測溫儀被用于監(jiān)測農(nóng)作物的生長狀態(tài)和溫度環(huán)境。通過測量土壤、葉片等部位的表面溫度，可以了解作物的生長情況和環(huán)境適應(yīng)性，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。
4. 科研領(lǐng)域 ：在科研領(lǐng)域，紅外測溫儀被用于各種物理、化學(xué)和生物實(shí)驗(yàn)中的溫度測量。其高精度和高靈敏度的特點(diǎn)使得它成為科研實(shí)驗(yàn)中不可或缺的工具之一。

綜上所述，紅外測溫儀是一種具有非接觸式測量、快速響應(yīng)、高精度和高靈敏度等特點(diǎn)的高科技測量儀器。它在醫(yī)療、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科研等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供了有力支持。隨著科技的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，紅外測溫儀的性能和應(yīng)用范圍還將不斷提高和擴(kuò)大。

帶Arduino的紅外測溫儀設(shè)計(jì)

為了測量溫度，可以使用不同類型的傳感器，如果您想以非接觸方式檢測溫度，那么紅外測溫儀傳感器是首選。 Melexis 的 MLX90614 紅外溫度計(jì)是一款非接觸式溫度傳感設(shè)備。

LM35溫度傳感器的輸出取決于傳感器裝置上的熱量下降，但你無法進(jìn)入火中來檢測準(zhǔn)確的溫度值。該 MLX90614 傳感器提供非接觸式溫度傳感。

該傳感器內(nèi)部包含 17 位ADC和強(qiáng)大的 DSP，有助于實(shí)現(xiàn)高精度和分辨率，并且該傳感器提供兩種輸出方法：PWM 和 I2C，但這些輸出具有分辨率變化，就像如果將輸出作為 PWM 則采用 10 位PWM 輸出提供 0.14 ℃ 的分辨率，I2C 方法提供 0.02 ℃ 的分辨率。

MLX90614 在寬溫度范圍內(nèi)進(jìn)行了工廠校準(zhǔn)，環(huán)境溫度為 -40 ℃ 至 85 ℃，物體溫度為 -70 ℃ 至 382.2 ℃。

紅外測溫儀如何工作？

我們知道每個(gè)物體都會發(fā)出紅外線，其濃度隨溫度而變化，但這些紅外線是人眼看不見的。通過檢測紅外線，我們可以量化溫度范圍。順便說一句，MLX 90614 溫度計(jì)傳感器也可以工作。

該傳感器有兩個(gè)部分，即 1. 熱電堆檢測器（負(fù)責(zé)將熱能轉(zhuǎn)換為電能），2. 信號調(diào)節(jié)部分（處理來自熱電堆檢測器的信號并使其成為外部外圍設(shè)備可讀的信號）。

信號調(diào)節(jié)部分具有 17 位 ADC 模塊，用于轉(zhuǎn)換熱電堆檢測到的信號，校準(zhǔn) DSP（數(shù)字信號處理）模塊在輸出信號通過 PWM 和 I2C/TWI 端子后對整個(gè)信號進(jìn)行量化。

應(yīng)用電路

MLX 90614 溫度計(jì)傳感器是即插即用設(shè)備，因此我們可以直接連接警報(bào)設(shè)備并輕松制作熱報(bào)警設(shè)備。

接口 MLX90614

微控制器具有 I2C 通信方式來與外部外圍設(shè)備連接，MLX90614 溫度計(jì)還具有 I2C 通信線，因此我們可以將該傳感器與微控制器連接，而無需任何額外的電路。

傳感器使用 3.3V直流電源工作，如果微控制器使用 5V 直流電源工作，那么我們需要在 SDA 和 SCL 線路之間連接上拉電阻至 +3.3V 直流線路。

MLX90614 帶 Arduino 的溫度計(jì)

Arduino 板具有 I2C 通信線路，并且可以通過線頭文件輕松與 I2C 連接。本文以 Arduino uno 板為例，如果您使用不同的 Arduino 板并想了解 I2C 線。

如圖所示連接傳感器，并從 Arduino 板向傳感器提供 +3.3V 直流電源。這里使用 4.7KΩ 電阻器通過 I2C 線路提供上拉。

紅外測溫儀Arduino代碼

/****************************************************MLX90614 ------------- Arduino  VDD ------------------ 3.3V  VSS ------------------ GND  SDA ------------------ SDA (A4 on older boards)  SCL ------------------ SCL (A5 on older boards)*****************************************************/

#include < Wire.h > // I2C library, required for MLX90614
#include < SparkFunMLX90614.h > // SparkFunMLX90614 Arduino library

IRTherm therm; // Create an IRTherm object to interact with throughout

const byte LED_PIN = 8; // Optional LED attached to pin 8 (active low)

void setup() 
{
  Serial.begin(9600); // Initialize Serial to log output
  therm.begin(); // Initialize thermal IR sensor
  therm.setUnit(TEMP_F); // Set the library's units to Farenheit
  // Alternatively, TEMP_F can be replaced with TEMP_C for Celsius or
  // TEMP_K for Kelvin.
  
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT); // LED pin as output
  setLED(LOW); // LED OFF
}

void loop() 
{
  setLED(HIGH); //LED on
  
  // Call therm.read() to read object and ambient temperatures from the sensor.
  if (therm.read()) // On success, read() will return 1, on fail 0.
  {
    // Use the object() and ambient() functions to grab the object and ambient
	// temperatures.
	// They'll be floats, calculated out to the unit you set with setUnit().
    Serial.print("Object: " + String(therm.object(), 2));
    Serial.write('°'); // Degree Symbol
    Serial.println("F");
    Serial.print("Ambient: " + String(therm.ambient(), 2));
    Serial.write('°'); // Degree Symbol
    Serial.println("F");
    Serial.println();
  }
  setLED(LOW);
  delay(500);
}

void setLED(bool on)
{
  if (on)
    digitalWrite(LED_PIN, LOW);
  else
    digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
}