1、物理實驗競賽設計題目：溫度傳感器及非接觸式體溫計,實驗目的,研究一種溫度傳感器的特性，并通過自主設計一種非接觸式體溫計，了解市場上一些非接觸式體溫計的基本原理，豐富知識。 經由實驗，學習和掌握單片機知識和軟件的操作，鍛煉自己的動手和動腦的能力。 試圖在能完成實驗的基礎上尋找創(chuàng)新點，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。,傳感器的選擇及研究,基本原理： 我們選擇研究型號為HEIMANN3872熱電堆紅外溫度傳感器。 熱電堆紅外傳感器原理是將多個熱電偶串聯起來, 使其具有較高靈敏度。傳感器內還集成了一個熱敏電阻, 以利于溫度補償使用，可以減小環(huán)境溫度帶來的誤差,以傳感器制作的非接觸體溫計,HEIMANN3872熱釋電紅外

2、線傳感器能在非接觸的條件下檢測出人體輻射的紅外線能量的變化, 并將其轉換成電壓信號輸出。 將這個電壓信號加以補償并放大, 通過數模轉化，將信號以數字信號的形式傳遞給單片機。單片機處理運算，通過液晶模塊輸出溫度數值。,以HEIMANN3872制作的紅外體溫計,1.信號采集與放大部分 整個過程概括為: 紅外傳感器HEIMANN3872采集外界信號引起輸出電壓的變化, 電壓經過ICL7650 和TL082的處理放大輸出。,2.數模轉換部分 將處理并放大后的模擬電壓信號通過ADC0804轉換為數字型號（此處暫時由其他型號模塊代替）,以HEIMANN3872制作的紅外體溫計,3.單片機接收處理部分 單片

3、機接收數字信號，并進行事先寫好的函數，將所得信號轉化成溫度數字輸出,以HEIMANN3872制作的紅外體溫計,4.顯示部分 單片機輸出的溫度值通過液晶模塊輸出顯示出來,以HEIMANN3872制作的紅外體溫計,主要實驗器材： 熱釋電紅外溫度傳感器HEIMANN3872 STC89C52單片機最小系統(tǒng) ADC0804， ICL7650 ，TL082 若干電阻和電容 液晶顯示模塊等,以HEIMANN3872制作的紅外體溫計,物理特性研究,環(huán)境溫度對實驗結果的影響 距離對實驗結果的影響 角度對實驗結果的影響 物體大小對實驗結果的影響,實驗數據測量過程中發(fā)現 轉化所得數對應溫度的精確度在不同溫度段不同

4、，范圍在0.2到1.5度左右。 在室內，無陽光直接照射傳感器的條件下，傳感器正對亮出與背對亮處的示數相差不超過1?？梢曰菊J為，在室內，光線對傳感器影響不大。 介于外界會產生干擾，環(huán)境溫度對實驗結果有一定影響。我們利用該型號傳感器的特點進行溫度補償，使其影響降至最低。實驗時，我們在早晚和中午對同一溫度的水經行對比測量，測距為4cm,發(fā)現晝夜溫差的影響可以接受。,物理特性研究,試驗數據處理及圖像擬合,1.5cm處所有數據的圖像擬合(origin),試驗數據處理及圖像擬合,6cm處所有數據的擬合圖像,試驗數據處理及圖像擬合,4cm處所有數據的圖像擬合,實驗數據處理及圖像擬合,數據斜率對比,1.5c

5、m,數據斜率對比,2cm,數據斜率對比,2.5cm,數據斜率對比,3cm,數據斜率對比,3.5cm,數據斜率對比,4cm,數據斜率對比,5cm,數據斜率對比,6cm,距離對實驗結果的影響,數據整體呈一次線性變化，且隨著距離的增加，斜率逐漸減小。 實驗在2.5cm到5cm內，測量數據可重復性最高，擬合后偏差最小 在人體溫度范圍（35至43度）內，我們取偏差較小的4cm為主要研究距離。,物理特性研究,角度對實驗結果的影響,1cm，42C,角度對實驗結果的影響,2cm，水溫43C,角度對實驗結果的影響,3cm，43C,角度對實驗結果的影響,4cm，42C,角度對實驗結果的影響,5cm,角度對實驗結果的影響,6cm，41C,角度對實驗結果的影響,從實驗數據中我們可以看出 在小距離范圍內，角度變化對實驗結果的影響很小 在4cm處左右圖像比較明顯的呈現二次型變化，且隨著距離的增大，圖像彎曲程度越大。,物體大小對實驗結果的影響,4cm,改變物體直徑，55C（改變紙杯的圓扁）,定標后數據及圖像,4cm距離處在人體體溫范圍（3642）內的圖像擬合,預期效果,該紅外溫度計分為3個模式 能測各種物體-20度至200度以內的表面溫度； 能測人體額頭溫度，并進行一定轉化，換算成體溫值； 能測口腔溫度，并轉化成體溫值。,目前已完成,1.完成電路