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便携式红外体温计设计与温度补偿技术研究

杨清志 王玉香 徐宏

杨清志, 王玉香, 徐宏. 便携式红外体温计设计与温度补偿技术研究[J]. 红外技术, 2021, 43(6): 597-606.
引用本文: 杨清志, 王玉香, 徐宏. 便携式红外体温计设计与温度补偿技术研究[J]. 红外技术, 2021, 43(6): 597-606.
YANG Qingzhi, WANG Yuxiang, XU Hong. Design of Portable Infrared thermometer and Temperature Compensation Technology[J]. Infrared Technology , 2021, 43(6): 597-606.
Citation: YANG Qingzhi, WANG Yuxiang, XU Hong. Design of Portable Infrared thermometer and Temperature Compensation Technology[J]. Infrared Technology , 2021, 43(6): 597-606.

便携式红外体温计设计与温度补偿技术研究

基金项目: 

安徽省教育厅质量工程项目 2020kfkc335

亳州职业技术学院重点科研项目 BKY2004

详细信息
    作者简介:

    杨清志(1974-),男,副教授,硕士,主要从事自动化与传感器等方面研究。E-mail:bzyqz@126.com

  • 中图分类号: R318.6, TP212.3

Design of Portable Infrared thermometer and Temperature Compensation Technology

  • 摘要: 红外体温计因安全卫生、测量高效而备受青睐,发展迅速。但目前市场上的红外体温计存在测量误差大、成本高等缺点,应用受到限制。鉴于此,首先分析了影响红外体温计测量精度的各种因素,并给出具体影响程度的计算结果,然后利用STM32F407单片机作为控制核心,通过MLX90615红外传感器、DS18B20集成温度传感器、HC-SR04超声传感器等获取信息,设计了一种面向医院、家庭等的廉价、可靠的便携式红外体温计,并给出温度补偿方法,最后通过实验测试验证了系统设计的可靠性。测试结果表明,最大综合误差不超过0.15℃,具有一定的实用价值与参考价值。
  • 图  1  红外体温计接收辐射能量示意图

    Figure  1.  Schematic diagram of infrared thermometer receiving radiation energy

    图  2  红外式体温计架构

    Figure  2.  The structure of infrared thermometer

    图  3  单片机及其外围电路

    Figure  3.  MCU and its peripheral circuit

    图  4  MLX90615ESG-DAA基本精度

    Figure  4.  The basic accuracy of MLX90615ESG-DAA

    图  5  接口电路

    Figure  5.  The interface circuit

    图  6  LCD电路

    Figure  6.  The LCD circuit

    图  7  电源电路

    Figure  7.  The power circuit

    图  8  额温随环境温度变化关系

    Figure  8.  The relationship between forehead temperature and ambient temperature

    图  9  额温与体温对应关系

    Figure  9.  The relationship between forehead temperature and body temperature

    图  10  额温与探测距离关系

    Figure  10.  The relationship between frontal temperature and detection range

    图  11  光学分辨率示意图

    Figure  11.  Schematic diagram of optical resolution

    图  12  BP网络拓扑结构

    Figure  12.  BP network topology

    图  13  系统主程序流程

    Figure  13.  Flowchart of main program

    表  1  距离补偿测试结果

    Table  1.   The test results of distance compensation

    Distance/cm A(Standard value: 36.70℃) B(Standard value: 36.87℃) C(Standard value: 37.70℃)
    Measured value /℃ Error/℃ Measured value /℃ Error /℃ Measured value /℃ Error /℃
    0.2 36.71 0.01 36.89 0.02 37.71 0.01
    0.5 36.70 0.00 36.88 0.01 37.71 0.01
    1.0 36.70 0.00 36.87 0.00 37.69 -0.01
    2.0 36.70 0.00 36.87 0.00 37.71 0.01
    3.0 36.68 -0.02 36.88 0.01 37.70 0.00
    3.5 36.67 -0.03 36.86 -0.01 37.72 0.02
    4.0 36.64 -0.06 36.85 -0.02 37.74 0.04
    4.5 36.58 -0.12 36.83 -0.04 37.77 0.07
    5.0 36.54 -0.16 36.78 -0.09 37.81 0.11
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    表  2  环境温度补偿测试结果

    Table  2.   The test results of ambient temperature compensation  

    Ambient temperature A B C
    Error Measured value Standard value Error Measured value Standard value Error Measured value Standard value
    12(Morning) -0.02 36.41 36.51 -0.10 36.67 36.70 -0.03 37.48 37.50
    21(Noon) 0.01 36.67 36.70 -0.03 36.82 36.80 0.02 37.71 37.70
    17(Afternoon) 0.05 36.81 36.87 -0.06 37.00 36.68 0.02 37.76 37.71
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    表  3  综合测试结果

    Table  3.   Comprehensive test results

    Environmental conditions Measurement object Measured value /℃ Standard value /℃ Error /℃ Alarm or not
    In the morning, no wind, no sunshine; ambient temperature: 10℃ A 36.39 36.51 -0.13 No
    B 36.61 36.60 0.01 No
    C 37.40 37.50 -0.10 Yes
    At noon, no wind, sunny; ambient temperature: 25℃ A 36.72 36.70 0.02 No
    B 36.92 36.80 0.12 No
    C 37.85 37.70 0.15 Yes
    At noon, windy and shady; ambient temperature: 22℃ A 36.68 36.70 -0.02 No
    B 36.80 36.80 0.00 No
    C 37.69 37.70 -0.01 Yes
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-10-10
  • 修回日期:  2021-01-12
  • 刊出日期:  2021-06-20

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