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出的紅外輻射，并將其轉換為電信號，進而計算出物體的表面溫度。紅外測溫儀因其非接觸、快速、準確、安全等優點，在醫療、工業、農業、科研等多個領域得到了廣泛應用。

紅外測溫儀的結構

紅外測溫儀主要由以下幾個部分組成：

1. 光學系統 ：負責接收被測物體發出的紅外輻射，并將其聚焦到紅外光電傳感器上。光學系統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換為電信號。這是紅外測溫儀的核心部件，其靈敏度和響應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行放大、濾波、模數轉換等處理，以便后續的數字處理和分析。
4. 微處理器 ：對電子電路處理后的信號進行進一步的計算和分析，最終得出被測物體的溫度值。微處理器還負責控制儀器的整個測量過程，包括啟動、測量、數據處理、顯示等。
5. 顯示器 ：將測量結果顯示給用戶。現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信息。
6. 電源系統 ：為紅外測溫儀提供電力支持。根據儀器的不同類型和用途，電源系統可以是電池、交流電源或可充電電池等。

紅外測溫儀的特點

紅外測溫儀因其獨特的測量原理和結構設計，具有以下幾個顯著特點：

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行溫度測量，避免了傳統接觸式測溫方法可能帶來的污染、損壞或交叉感染等問題。這一特點使得紅外測溫儀在醫療、食品加工、化工等需要高度衛生和安全性的領域具有獨特的優勢。
2. 快速響應 ：紅外測溫儀的響應時間通常非常短，可以在幾秒鐘甚至更短的時間內完成溫度測量。這使得紅外測溫儀在需要快速篩查體溫異常或實時監測溫度變化的應用場景中非常有用。
3. 高精度和高靈敏度 ：現代紅外測溫儀通常采用先進的傳感器和信號處理技術，能夠實現高精度的溫度測量。同時，由于其非接觸式測量的特點，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確性。
4. 廣泛的應用范圍 ：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，它還可以在各種環境條件下進行工作，如高溫、低溫、潮濕、腐蝕等惡劣環境。這使得紅外測溫儀在工業生產、科研實驗、環境監測等多個領域得到了廣泛應用。
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，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險。此外，一些高級的紅外測溫儀還具備過熱保護、過載保護等安全功能，進一步提高了儀器的使用安全性。

紅外測溫儀的應用

紅外測溫儀在多個領域得到了廣泛應用，以下是一些典型的應用場景：

1. 醫療領域 ：在醫療領域，紅外測溫儀被廣泛應用于體溫測量。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室、ICU等需要高精度溫度監測的場所。
2. 工業領域 ：在工業領域，紅外測溫儀被用于監測機器設備的運行狀態和溫度分布情況。通過實時監測設備的溫度變化，可以及時發現潛在的故障和安全隱患，提高生產效率和安全性。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. 農業領域 ：在農業領域，紅外測溫儀被用于監測農作物的生長狀態和溫度環境。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境適應性，為農業生產提供科學依據。
4. 科研領域 ：在科研領域，紅外測溫儀被用于各種物理、化學和生物實驗中的溫度測量。其高精度和高靈敏度的特點使得它成為科研實驗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、高精度和高靈敏度等特點的高科技測量儀器。它在醫療、工業、農業、科研等多個領域得到了廣泛應用，并為相關領域的發展提供了有力支持。隨著科技的不斷進步和應用領域的不斷拓展，紅外測溫儀的性能和應用范圍還將不斷提高和擴大。

帶Arduino的紅外測溫儀設計

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 紅外溫度計是一款非接觸式溫度傳感設備。

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

該傳感器內部包含 17 位ADC和強大的 DSP，有助于實現高精度和分辨率，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 在寬溫度范圍內進行了工廠校準，環境溫度為 -40 ℃ 至 85 ℃，物體溫度為 -70 ℃ 至 382.2 ℃。

紅外測溫儀如何工作？

我們知道每個物體都會發出紅外線，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 溫度計傳感器也可以工作。

該傳感器有兩個部分，即 1. 熱電堆檢測器（負責將熱能轉換為電能），2. 信號調節部分（處理來自熱電堆檢測器的信號并使其成為外部外圍設備可讀的信號）。

信號調節部分具有 17 位 ADC 模塊，用于轉換熱電堆檢測到的信號，校準 DSP（數字信號處理）模塊在輸出信號通過 PWM 和 I2C/TWI 端子后對整個信號進行量化。

應用電路

MLX 90614 溫度計傳感器是即插即用設備，因此我們可以直接連接警報設備并輕松制作熱報警設備。

接口 MLX90614

微控制器具有 I2C 通信方式來與外部外圍設備連接，MLX90614 溫度計還具有 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

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);
}