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额温枪方案设计开发


额温枪(红外线测温仪)针对量测人体额温基准设计,使用非常简单、方便。1秒可准确测温,无镭射点,免除对眼睛之潜在伤害,不需接触人体皮肤,避免交叉感染,一键测温,排查流感。适合家庭用户、宾馆、图书馆、大型企事业单位,也可以用于医院、学校、海关、机场等综合性场所,还可以提供给医务人员在诊所使用。

一、额温枪用途

(1)人体体温测量:准确的测量人体体温,替代传统的水银体温计。准备想要孩子的女性可以随时利用红外线测温仪(额温枪)来监测基础体温,记录排卵期的体温,并选择合适的时机受孕,还能测温判断怀孕等等。当然,还有最重要的,随时观察自己体温是否存在异常,避免感染流感,防范猪流感等。

(2)皮肤温度测量:测量人体的皮肤的表面温度,比如可用于断肢再植入手术时需要测量皮肤的表面温度。

(3)物体温度测量:测量物体的表面温度,比如可用于茶杯外表的温度的测量。

(4)液体温度测量:测量液体的温度,如婴儿洗澡水的温度,宝宝洗澡的时候测一下水温,不再担心凉了或者烫着;还可以测量牛奶瓶的水温,方便冲调Baby的奶粉。

(5)可以测量室温。

深圳额温枪方案公司

二、额温枪工作原理

任何物体在高于绝对零度(-273℃)以上时都会向外发出红外线,额温枪通过传感器接收红外线,得出感应温度数据。额温枪的原理就是将热释电传感器输出的电压信号准确转换成温度值显示出来,其中的关键器件就是热释电传感器,也被成为人体红外传感器。虽然测量原理不算复杂,但成品额温枪依然有五大技术难点。

(1)传感器输出信号幅度小,实测电压低至2μV。 (2)传感器输出信号幅度会受到环境温度的影响,需要做环境温度补偿。 (3)传统额温枪方案不对外开放,有相关经验的工程师少。 (4)做好额温枪需要电子、光学、热学的综合知识。 (5)设计和生产需要精密的实验测试环境(恒温环境)和仪器设备(恒温槽)。

2.1红外测温原理

物体处于绝对零度以上时,因为其内部带电粒子的运动,以不同波长的电磁波形式,向外辐射能量,波长涉及紫外、可见、红外光区,但主要处于0.76~3μm的近红外、3~6μm中红外、6~15μm远红外区。物体的红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关系。因此,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所依据的客观。

2.2红外测温仪的工作过程

红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇集其视场内的目标红外辐射能量,视场的大小由测温仪的光学零件以及位置决定。被测物体辐射的红外线首先进入测温仪的光学系统,再由光学系统汇聚射入的红外线,使能量更加集中;聚集后的红外线输入到光电探测器中,探测器的关键部件是红外线传感器,它的任务是把光信号转化为电信号;从光电探测器输出的电信号经过放大器和信号处理电路按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。

三、额温枪使用方法

将测温探头置于鼻梁之上,两眼中间部位相对测体表温度来说是最接近正常体温的放射源,把额温枪放于距此5-6cm处测温。精度为±0.3,不建议做医用,但可做流感快速,非接触安全排查用.报警者可经医院及时确诊而进行防治。

人体正常体温平均在36~37℃之间),超出37.1℃就是发热,37.3-38℃是低烧,38.1-40℃是高烧。40℃以上随时有生命危险。

额温枪电路板设计

四、额温枪的正常体温是多少?

额温的正常值是35.8到37.8摄氏度。额温枪是通过内置的传感器,对额头辐射的红外能量进行测量后,便能准确的测定出额头表面温度。额温枪因具有简、单快速并且无交叉感染的优势,更适合机场、车站及商场等人流量较大的场所使用。

在测量体温时为了保证结果的准确性,应避开头发并用酒精清理掉皮肤的油脂和污垢。选择额头正中部,并且保持3至5厘米的距离操作,建议多次测量并选择其中最高的一次作为结果。但是由于额头是暴露在外的皮肤,受外界气温的影响较大。可以选择手腕和脖子等部位,结果会更加真实准确。

五、额温枪方案设计

体温是人体最基本的生理参数,对于日常护理和病情检测都是非常重要的,有许多疾病都能通过体温的变化来预测。红外测温为测量人体体温提供了快速、非接触测量手段,解决了传统测温中需要接触的问题,具有回应速度快、测量精度高、测量范围广以及可同时测量目标温度和环境温度的特点。非接触红外测温计针对特定人群,比如儿童或老年人,有很好的效果。因此额温枪的设计有重要的实用意义。

5.1额温枪整体方案思路

SPCE061A精简开发板作为整个系统的控制中心,负责控制启动温度测量,接收测量数据,计算温度值,并根据取得键值控制播放显示过程,同时通过音频输出通道播放温度值;红外测温模块负责温度的测量、采集,并将采集数据通过数据端口传送到SPCE061A单片机;LED键盘模组中的键盘控制温度显示和播放,数码管显示温度值。SPCE061A根据LED键盘模组输入的键值判断是否进行温度测量,如果要进行温度测量,通过IOA13启动红外测温模块进行温度测量,通过IOA14读取红外测温模块的时钟,判断时钟的负跳沿,通过IOA15读取测量数据。额温枪系统框图如图1所示。

图 1 额温枪系统框图

5.2额温枪系统软件设计

主程序流程图如图2所示,初始化红外测温模块,初始化键盘;进入主程序循环,调用键盘扫描程序扫描键盘,根据键值判断执行哪一个程序分支。如果第一个键(K1)按下,调用测量温度程序测量,判断是否正确测到目标温度,否则继续测量,直到测到正确数据;是则播放并显示目标温度值。然后再调用测量温度程序测量,判断是否正确测到环境温度,否则继续测量,直到测到正确数据;是则播放并显示环境温度值。如果第二个键(K2)按下,调用测量温度程序测量,判断是否正确测到目标温度,否则继续测量,直到测到正确数据;是则播放并显示温度值。如果第三个键(K3)按下,调用测量温度程序测量,判断是否正确测到环境温度,否则继续测量,直到测到正确数据;是则播放并显示温度值;如果没有键盘按下,则返回重新扫描键盘。

图 2 额温枪主程序流程图

5.3额温枪系统整体测试

首先确认S5上的短路套已经拔掉,检查电路各部分的连接是否正确,确认无误后打开电池盒的电源。将红外测温模组的探头对准测量目标,由LED键盘模组的K1~K3控制测量,其中K1为测量并播报目标温度和环境温度,K2为测量并播报目标温度,K3为测量并播报环境温度。经测试,该额温枪系统的测量精度可以达到小数点后两位数字,符合设计要求,语音播报功能也可以正常工作。测量距离上,由于测量时人工对准测量目标会有一定偏差,所以远距离测量的准确性会有所降低,但是降低程度在允许范围内。

总结

本系统的操作非常简单,虽然取名为“额温枪”,事实上并不是指只能从额部测量温度,还可以测量任何有红外发射的物体表面温度,只是对准头测温主要是测量人体的体温,作了个形象的比喻。该系统以SPCE061A精简开发板作为整个系统的控制中心,结合红外测温模块和键盘及LED显示模组,实现了对温度的非接触红外测量和语音播报,测量精度可以达到小数点后两位数字,符合设计要求,具有一定的实用价值。

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