【光电工程实训】红外测温枪 红外辐射原理 测量影响因素探究标定
实验报告
实验名称：红外测温枪实验
课程名称：光电工程实训
实验一 红外测温枪装调实践训练
一． 实验目的
1.学习红外测温的原理，了解红外光谱
2. 熟悉了解红外测温枪的组成以及工作原理，能对其进行复原
二.具体实验原理与所需装置器件
实验原理：红外辐射原理：一切温度高于绝对零度的物体每时每刻都在以分子热运动的形式向外辐射能量
实验装置与器件：光学系统，光电探测器，信号采集电路，显示输出电路，显示屏
三．实验步骤
实验步骤：
准备工作：
1.清理工作台面，使台面整洁无杂物
2.摆放好工具箱与收纳盒，清点实验用具
安装工作：
1.顺序安装显示屏：将LCD屏与成像玻璃组合，放进显示屏外壳，暂时不安装显示屏保护罩
2.将测温枪（主控板）显示输出电路与LCD显示屏用四个小黑螺丝钉固定好，放在一边待用
3.将弹簧安装到位
4.将红外探测器安装进红外探测机壳体
5.将红外探测器，电池底座，按键控制板及主控板通过连接线正确连接
6.将两侧壳体进行拼装，在拼装过程中注意同时将电源底板固定到外壳底部以及安装好显示屏保护罩
7.安装测温枪探头保护套并用银色小螺丝固定两侧外壳，安装电池
8.校准
实验二 红外测温枪温度测量影响因素的探究及标定
一．实验目的
1.了解红外测温枪原理，学习红外测温枪使用
2.对红外测温枪的温度精度进行估算
3. 对红外测温枪测量的影响因素进行探索
4. 了解红外测温枪标定方法，对红外测温枪进行简单的温度标定。
二．实验原理
（1）测温原理
根据热力学中的斯特藩-玻尔兹曼定律，辐射体表面单位面积在单位时间内辐射出的总功率与其本身的四次方成正比，即其辐射度J＊可表示为J*=εσT4,斯特藩-玻尔兹曼定律是红外测温的理论依据，基于该定律，可以通过辐射体表面辐射功率得到辐射体的表面温度。
（2）红外测温枪的标定
本次实验对拟合曲线法进行了简化，简化为两点变换法。将标准黑体辐射源的温度先后设为35℃和42℃，使用红外测温枪测量这两个温度下标准黑体辐射源辐射面的温度，测得真实温度下红外测温枪得到的温度。分别将35℃和42℃真实温度和红外测温枪测得温度连成直线，对红外测温枪测得温度直线进行斜率截距变换，使其和真实温度线重合，得到此时的斜率和截距变换因数a和b，则若红外测温枪测得温度为x，目标真实温度y＝ax＋b。
（3）红外测温枪测温度精度的影响因素
黑体的标定可以在生产环节进行，也可以设置在现场环境中在线标定。但这仅仅是理论上，在实际环节中，有多方面原因会影响到温度测量的精确度。
影响测温精确度的主要因素如下：
i. 物体热辐射：物体温度，表面材质，物体发射率等；
ii. 传输：大气，阳光等；
iii. 探测器：镜头，内部温度，传感器噪声等。
红外测温枪实际测试的是人体的体表温度，与相对稳定的体内温度相比，人的体表温度往往会因为其他因素的变化而产生变化。影响体表温度测量精度的因素有：
环境温度：寒风凌厉的室外，在温暖如春的室内，你的体表温度会有较大变化
运动状态：刚刚进行过跑步后，整个人也会跟着“火热”起来，这时你的体表温度也会出现变化
生理差异：人与人之间的体温本身就是不同的。人的体温会因为性别、年龄、一天中的时间而产生较大的变化。
测温点的选择：目前大多数人会选择将人的前额作为红外测温的测温点，因为在人体皮肤表面，额头的表面无遮挡、毛细血管分布密集、温度分布比较均匀，是较好的测温点。
测量距离的影响：红外测温枪接收到物体辐射功率还会受到其与物体距离的影响。相同的温度的物体，当其与红外测温枪的距离越远时，红外测温枪接收到该物体的辐射功率也越小。事实上，红外测温枪接收到的物体辐射能量与距离的平方成反比。
三.实验装置与器材:红外测温枪、透明玻璃板、书、标定黑体
四.实验步骤：
（1）人体不同部位以及不同人之间温度差异
i.使用红外测温枪对额头、手心、手背和口腔分别进行温度测量；
ii．每个部位重复三次测试，每次间隔10秒；
iii.使用红外测温枪对另一位同学的这几个部位进行温度测量；
iv．同样每个部位重复三次测试，每次间隔10秒；
v.记录温度测试结果，分析人体不同部位以及不同人之间温度差异。
（2）测温距离对红外测温的影响
i.使用红外测温枪贴住额头进行温度测量；
ii．分别使红外测温枪和额头距离15厘米、30厘米、45厘米和60厘米处进行温度测量；
iii．每个距离重复进行三次测试，每次间隔10秒；
iv.记录温度测试结果，分析测温距离对红外测温的影响。
（3）测温角度对红外测温的影响
i.使用红外测温枪垂直于黑体表面进行温度测量；
ii．保持红外测温枪测温距离不变，分别在红外测温枪与黑体表面呈多方位45度角进行温度测量；
iii．每个角度间隔10秒；
iv.记录温度测试结果，分析测温角度对红外测温的影响。
（4）透明介质对红外测温的影响
i.使用红外测温枪对额头进行温度测量；
ii.保持红外测温枪与额头距离和角度不变，中间加入透明玻璃片，重新进行温度测量；
iii．加入玻璃片前后分别进行三次测试，每次间隔10秒；
iv.记录温度测试结果，分析透明介质对红外测温的影响。
（5）障碍物遮挡对红外测温的影响
i.使用红外测温枪对额头进行温度测量；
ii.根据通光孔角度确定额头上的有效测温区域；
iii.使用书对有效测温区域进行遮挡，分别在无遮挡、遮挡三分之一、遮挡三分之二和完全遮挡的情况下进行温度测量；
iv．每种遮挡情况重复进行三次测试，每次间隔10秒；
v.记录温度测试结果，分析障碍物遮挡对红外测温的影响。
（6）红外测温枪的简单标定
i.给标定用面源黑体供电并预热；
ii.将面源黑体温度设定为24.4℃，等待面源黑体温度稳定；
iii.使用红外测温枪对黑体辐射面进行温度测量；
iv．分别将黑体温度设为40.8℃，使用红外测温枪对黑体辐射面进行温度测量；
v．每个温度重复进行三次测试，每次间隔10秒；
vi.记录温度测试结果，分析测得温度和黑体实际温度的差别；
vii.将测试温度线的斜率和截距与黑体实际温度线相比，通过增益和偏置两点变换将测试温度线转化为和实际温度线一致；
viii.将红外测温枪测得的温度进行两点变换，则得到准确的实际温度，至此红外测温枪标定完成。
五．实验结果分析与讨论:身体不同部位的温度是不一样的，塑料薄膜和纸板自身的温度可能会影响对体温的测试，改变测量角度，可能会导致测量温度减小，距离过远，可能无法测量体温。
六．实验注意事项：对额头测温时要保证测量在同一位置，控制单一变量
七．实验建议：提高红外线测温仪的精度，注意不要用物体温度模式来测量体温
实验一思考题
(1)因为滤光片和透镜主要是对可见光进行选择和通过，而红外测温枪吸收的是红外光，属于不可见光。
(2)发现温度异常时可以发出警报。
(3)LCD使用寿命更长，也更省电。
实验二思考题
(1)能够防止交叉感染。提高测温效率，因为接触测温利用热胀冷缩原理，测量后需要重置。
(2)波长不同，中长波红外波长更长。
(3)带通滤光片对短波和长波有明显的截止，所以应使用长波通型滤光片。
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