高精度红外测温系统设计
发布时间：2023-04-12 03:43
人类的体温是非常重要的一种基本生理体征,能够反应一个人的健康状况。很多疾病的发生都会伴随体温的升高,如2003年的SARS,2009年的甲型H1N1以及今年年初席卷全球的“新型肺炎”等等,温度的测量从测量方式上可以分为接触式和非接触式两大类,非接触式测温在进行体温的测量时,不容易造成交叉感染,测温速度快,不影响物体本身的温度场等等优点,尤其在今年年初用于排查“新冠肺炎”起到了很大作用。本文通过研究大量文献和红外线测温的基础理论,旨在设计一款具有误差补偿功能的非接触式红外测温系统,主要进行了以下工作和研究:首先,本文详细介绍了测温技术的国内外发展和研究现状,分析了接触式测温和非接触式测温的优缺点,描述了红外测温技术的应用领域和发展方向。按照红外测温系统的功能需求进行分析,给出了技术指标和总体技术方案。其次,在硬件设计方面首先,选用STM32F103RCT6作为微控制器,选用Bestow Mascot公司的BM43THA作为红外温度传感器,采用AD8551作为放大器,ADS1255作为模数转换器,同时引入VL53L0X激光测距模块、DS18B20环境温度测量模块以及DHT11环境湿度测量模...
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和目的
1.2 测温技术国内外研究进展
1.2.1 测温技术国内外研究进展及趋势
1.2.2 非接触式测温国内外研究进展
1.2.3 红外测温技术国内外研究进展
1.3 论文的主要贡献和创新
1.4 本论文的结构安排
第二章 红外测温的理论基础
2.1 黑体辐射理论
2.1.1 基尔霍夫定律
2.1.2 普朗克定律
2.1.3 斯蒂芬-玻尔兹曼定律
2.1.4 维恩位移定律
2.2 红外探测理论
2.2.1 热探测器
2.2.2 光子探测器
2.3 红外测温原理
2.3.1 全辐射测温法
2.3.2 亮度测温法
2.3.3 比色测温法
2.4 红外测温误差分析
2.4.1 红外测温模型分析
2.4.2 发射率
2.4.3 环境温度
2.4.4 环境湿度
2.4.5 测温距离
2.5 本章小结
第三章 高精度红外测温系统方案设计
3.1 红外测温系统功能与技术指标需求分析
3.1.1 红外测温系统功能需求分析
3.1.2 红外测温系统技术指标
3.2 高精度红外测温系统方案设计
3.3 本章小结
第四章 高精度红外测温系统硬件设计
4.1 封装结构设计
4.2 电路设计
4.2.1 微控制器电路设计
4.2.2 红外传感器电路设计
4.2.3 放大电路设计
4.2.4 模数转换器电路设计
4.2.5 激光测距模块电路设计
4.2.6 环境湿度传感器电路设计
4.2.7 环境温度传感器电路设计
4.2.8 显示模块电路设计
4.2.9 无线通信模块电路设计
4.2.10 蜂鸣器报警电路设计
4.2.11 电源电路设计
4.2.12 USB 通信电路设计
4.2.13 状态灯电路设计
4.3 本章小结
第五章 高精度红外测温系统软件设计与算法研究
5.1 总体程序设计
5.2 温度信号采集程序设计及处理算法
5.2.1 模数转换模块程序设计
5.2.2 多项式拟合算法
5.3 激光测距模块程序设计
5.4 环境湿度模块程序设计
5.5 环境温度模块程序设计
5.6 显示程序设计
5.7 无线通信模块程序设计
5.8 上位机程序设计
5.8.1 软件设计所用环境以及语言
5.8.2 软件设计
5.9 数据预处理算法
5.9.1 卡尔曼滤波的基本原理
5.9.2 数据预处理的实现
5.10 误差补偿算法研究
5.10.1 GA-BP网络
5.10.2 基于主成分分析的广义回归神经网络算法
5.11 本章小结
第六章 高精度红外测温系统性能测试和实验研究
6.1 测试平台及特性
6.2 实验测试方案以及实验研究
6.2.1 距离实验及其数据分析
6.2.2 环境温度实验及其数据分析
6.2.3 环境湿度实验及其数据分析
6.2.4 体温数据采集
6.2.5 遗传算法优化的BP神经网络误差补偿
6.2.6 基于主成分分析的广义回归神经网络算法误差补偿
6.2.7 误差分析对比
6.3 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 本文工作总结
7.2 后续工作展望
致谢
参考文献
附录一 红外测温系统电路原理图
附录二 红外测温系统PCB图
本文编号：3790358
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和目的
1.2 测温技术国内外研究进展
1.2.1 测温技术国内外研究进展及趋势
1.2.2 非接触式测温国内外研究进展
1.2.3 红外测温技术国内外研究进展
1.3 论文的主要贡献和创新
1.4 本论文的结构安排
第二章 红外测温的理论基础
2.1 黑体辐射理论
2.1.1 基尔霍夫定律
2.1.2 普朗克定律
2.1.3 斯蒂芬-玻尔兹曼定律
2.1.4 维恩位移定律
2.2 红外探测理论
2.2.1 热探测器
2.2.2 光子探测器
2.3 红外测温原理
2.3.1 全辐射测温法
2.3.2 亮度测温法
2.3.3 比色测温法
2.4 红外测温误差分析
2.4.1 红外测温模型分析
2.4.2 发射率
2.4.3 环境温度
2.4.4 环境湿度
2.4.5 测温距离
2.5 本章小结
第三章 高精度红外测温系统方案设计
3.1 红外测温系统功能与技术指标需求分析
3.1.1 红外测温系统功能需求分析
3.1.2 红外测温系统技术指标
3.2 高精度红外测温系统方案设计
3.3 本章小结
第四章 高精度红外测温系统硬件设计
4.1 封装结构设计
4.2 电路设计
4.2.1 微控制器电路设计
4.2.2 红外传感器电路设计
4.2.3 放大电路设计
4.2.4 模数转换器电路设计
4.2.5 激光测距模块电路设计
4.2.6 环境湿度传感器电路设计
4.2.7 环境温度传感器电路设计
4.2.8 显示模块电路设计
4.2.9 无线通信模块电路设计
4.2.10 蜂鸣器报警电路设计
4.2.11 电源电路设计
4.2.12 USB 通信电路设计
4.2.13 状态灯电路设计
4.3 本章小结
第五章 高精度红外测温系统软件设计与算法研究
5.1 总体程序设计
5.2 温度信号采集程序设计及处理算法
5.2.1 模数转换模块程序设计
5.2.2 多项式拟合算法
5.3 激光测距模块程序设计
5.4 环境湿度模块程序设计
5.5 环境温度模块程序设计
5.6 显示程序设计
5.7 无线通信模块程序设计
5.8 上位机程序设计
5.8.1 软件设计所用环境以及语言
5.8.2 软件设计
5.9 数据预处理算法
5.9.1 卡尔曼滤波的基本原理
5.9.2 数据预处理的实现
5.10 误差补偿算法研究
5.10.1 GA-BP网络
5.10.2 基于主成分分析的广义回归神经网络算法
5.11 本章小结
第六章 高精度红外测温系统性能测试和实验研究
6.1 测试平台及特性
6.2 实验测试方案以及实验研究
6.2.1 距离实验及其数据分析
6.2.2 环境温度实验及其数据分析
6.2.3 环境湿度实验及其数据分析
6.2.4 体温数据采集
6.2.5 遗传算法优化的BP神经网络误差补偿
6.2.6 基于主成分分析的广义回归神经网络算法误差补偿
6.2.7 误差分析对比
6.3 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 本文工作总结
7.2 后续工作展望
致谢
参考文献
附录一 红外测温系统电路原理图
附录二 红外测温系统PCB图
本文编号：3790358
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