CN110044493A - 一种红外测温方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外测温方法及装置，所述红外测温方法包括：调用红外传感器采集待检测物体的红外线，并将采集到的红外线转换为电信号；调用放大器对采集到的电信号进行放大处理，获取放大后的电信号的强度值；将获取到的电信号的强度值输入至微处理器，通过微处理器按照预先存储的映射关系计算出所述待检测物体的温度，并输出。本发明通过将近距离采集物体的红外线转换成的电信号进行低倍数放大后得到的电信号值与温度的关系计算得到温度值，取消了传统红外测温方法中使用的光学透镜，构造简单、降低了红外测温的成本，实现了近距离准确测温。

Description

一种红外测温方法及装置

技术领域

本发明涉及温度测定技术领域，尤其涉及一种红外测温方法及装置。

背景技术

红外测温技术是一种常见的温度测定技术，该技术已发展到可对有热变化表面进行扫描测温，确定其温度分布图像，迅速检测出隐藏的温差，这就是现有的红外热像仪。

但是，现有的测温方法，在测量时，需要红外传感器到目标物体的距离都较大，基本都大于40mm，对距离要求高，而对一些结构小或者结构复杂的目标物体无法实现准确测温。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种红外测温方法及装置，旨在解决现有技术中的测温方法对小结构或复杂结构的目标物体无法实现准确测温的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种红外测温方法，包括步骤：

调用红外传感器采集待检测物体的红外线，并将采集到的红外线转换为电信号；

调用放大器对采集到的电信号进行放大处理，获取放大后的电信号的强度值；

将获取到的电信号的强度值输入至微处理器，通过微处理器按照预先存储的映射关系计算出所述待检测物体的温度，并输出。

所述的红外测温方法，其中，所述调用红外传感器采集待检测物体的红外线，并将采集到的红外线转换为电信号具体包括：

预设一距离范围并存储；

当检测到所述红外传感器与所述待检测的物体的距离在所述距离范围内时，采集所述待检测物体的红外线；

将采集到的红外线转换为电信号。

所述的红外测温方法，其中，所述距离范围为0-40mm。

所述的红外测温方法，其中，所述调用放大器对采集到的电信号进行放大处理，获取放大后的电信号的强度值具体包括：

预先设置一具有预设放大倍数的放大器；

当采集到的红外线转换为电信号时，获取当前电信号，并对所述放大器进行调用；

通过所述放大器对当前电信号进行放大处理，并获取经放大处理后的电信号的强度值。

所述的红外测温方法，其中，所述放大器的预设放大倍数为30倍。

所述的红外测温方法，其中，所述将获取到的电信号的强度值输入至微处理器，通过微处理器按照预先存储的映射关系计算出所述待检测物体的温度，并输出具体包括：

获取预先构建的电信号强度值与温度的映射关系；

将获取到的电信号的强度值输入至微处理器，微处理器按照所述映射关系计算出所述待检测物体的温度；

将计算出的所述待检测物体的温度输出。

所述的红外测温方法，其中，所述预先构建电信号强度值与温度的映射关系具体包括：

采用红外传感器采集标准发热物体的红外线，并转换为电信号；

采用放大器将采集到的电信号放大30倍，获取放大后的电信号强度值；

获取所述标准发热物体的当前温度，并将所述标准发热物体的当前温度与获取的电信号强度值进行对应；

利用线性回归方法构建所述电信号强度值与温度的映射关系；

将所述映射关系存储至微处理器。

所述的红外测温方法，其中，所述电信号强度值与温度的映射关系为：电信号强度值=温度*0.0337-0.928。

一种红外测温装置，包括：红外传感器，与所述红外传感器连接的放大器，与所述放大器连接的微处理器；

所述红外传感器用于采集待检测物体的红外线并转换为电信号；

所述放大器用于对采集到的电信号进行放大处理并获取放大后的电信号强度值；

所述微处理器用于接收所述电信号强度值，按照预先存储的映射关系计算出所述待检测物体的温度。

所述红外测温装置，其中，所述放大器的放大倍数为30倍。

本发明的有益效果：本发明通过将近距离采集物体的红外线转换成的电信号进行低倍数放大后得到的电信号值与温度的关系计算得到温度值，取消了传统红外测温方法中使用的光学透镜，将放大器的放大倍数降低，构造简单、降低了红外测温的成本，并实现了近距离准确测温。

附图说明

图1是本发明提供的红外测温方法的较佳实施例的流程图。

图2是本发明提供的红外测温方法的构建电信号强度值与温度的映射关系的数据对应图。

图3是本发明提供的红外测温方法的电信号强度值与温度的映射关系曲线图。

图4是本发明提供的红外测温装置的功能原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种红外测温方法，其较佳的实施例流程具体如图1所示，所述方法包括：

步骤S100，调用红外传感器采集待检测物体的红外线，并将采集到的红外线转换为电信号。

具体实施时，在本实施例中，预先设置一距离范围，并存储；当检测到所述红外传感器与所述待检测物体的距离在所述距离范围内时，通过所述红外传感器采集所述待检测物体的红外线。具体地，所述检测所述红外传感器与所述待检测物体的距离可以由多种方式实现，例如，通过红外传感器发出红外线，根据所发出的红外线从发出到碰到待检测物体被发射回来重新被传感器接收的时间及红外线的传播速度算出距离，当然，所述发出红外线或接收并根据发出和接收的时间计算距离也可以由其他的部件完成，并不局限于红外传感器，本领域技术人员也可以利用其他的距离传感器如超声波距离传感器等实现所述红外传感器与所述待检测物体的距离。

所述红外传感器采集到所述待检测物体的红外线后，将采集到的红外线转换为电信号。具体地，我们知道，所有温度高于绝对零度的物体都会因自身的分子运动而辐射出红外线，所述红外线能够被红外传感器采集，红外传感器采集到待检测物体的红外线后，将其转换为电信号，一般来说，红外传感器包括接收器、转换电路等部分，接收器接收采集到的红外线，红外线辐射引起转换电路中被照射材料的电导率发生改变，将红外辐射的功率信号转换成电信号将采集的红外线转换为电信号，当然，本领域技术人员可以理解，将采集到的红外线转换成电信号为现有技术，本申请并不对转换方法进行具体的限定。

优选地，所述距离范围为0-40mm，在现有技术中，在红外传感器采集待检测物体产生的红外线之前，设置一个光学透镜先对待检测物体产生的红外线进行聚焦，由于在先的聚焦步骤，现有技术中红外传感器与待检测物体的距离需要在40mm以上，对于需要测量结构小或者结构复杂的物体的温度时，有很大的限制，例如，需要测量保温瓶内的温度时，由于40mm以上的距离范围的限制，现有的红外测温方法无法实现准确的测温，而本申请提供的红外测温方法，取消了光学透镜，红外传感器直接采集待检测物体产生的红外线，在0-40mm的距离范围内即可实现采集待检测物体产生的红外线并转化为电信号。这样，本申请的红外测温方法可以实现近距离的温度测量，甚至可以直接接触待检测物体，对于小结构或复杂结构的物体测温，可以更方便地实现准确测温。

优选地，本实施例中采用的红外传感器为PXT688F55/TO-46。当然，本领域技术人员可以理解，能够实现采集红外线并转换为电信号的红外传感器有多种，并不限于上述型号，本领域普通技术人员可以通过实际情况选用不同型号的红外传感器。

S200，调用放大器对采集到的电信号进行放大处理，获取放大后的电信号的强度值。

具体实施时，本实施例预先设置一具有预设放大倍数的放大器，当采集到的红外线转换为电信号时，获取当前电信号，并对所述放大器进行调用。具体来说，一般物体产生的红外线是比较微弱的，采集带检测的物体的红外线并转换成的电信号也是很微弱的，因此，为了得到更准确的结果，需要对采集到的电信号进行放大处理。

通过所述放大器对当前电信号进行放大处理，获取到经放大处理后的电信号的强度值。优选地，本实施例中的放大器的预设放大倍数为30倍。在现有技术的红外测温方法中，也设置有放大器，与本申请不同的是，现有技术中放大器的放大倍数为300-6000倍，可以看出，本实施例中的放大器的放大倍数相比现有技术缩小到10%以下。本申请利用低倍数放大的电信号与温度的关系进行测温，只需要低倍数的放大器，更加简单，成本更低，具体的，本实施例中利用的低倍数放大的电信号与温度的关系将在下文进行详细说明。

优选地，本实施例中选用的放大器为STPAFE9661/SOT23-5，当然，本领域技术人员可以理解，能够实现获取电信号并进行放大的放大器有多种而并不限于上述型号，本领域普通技术人员可以通过实际情况选用不同型号的放大器。

S300，将获取到的电信号的强度值输入至微处理器，通过微处理器按照预先存储的映射关系计算出所述待检测物体的温度，并输出。

具体实施时，本实施例提供的红外测温方法，先获取预先构建的电信号强度值与温度的映射关系，具体地，所述电信号强度值与温度的映射关系的构建具体包括：

采用红外传感器采集标准发热物体的红外线，并转换为电信号。具体地，所述标准发热物体为一个自身温度已知且准确的物体，所述标准发热物体的温度可以调整，例如，可以调整所述标准发热物体的温度为20℃。采用红外传感器采集标准发热物体的红外线并转换为电信号与所述S100的具体实现方式相同，即，当红外传感器与标准发热物体的距离在距离范围内时，红外传感器采集所述标准发热物体的红外线并转换为电信号。

采用放大器将采集到的电信号放大，获取放大后的电信号强度值。优选地，所述电信号强度值与温度的映射关系的构建时的红外传感器与标准发热物体的距离范围及放大器的放大倍数与本发明提供的红外测温方法中所述的红外传感器与待检测物体的距离范围及放大器的放大倍数相同。即，在本实施中，构建电信号强度值与温度的映射关系时的红外传感器与标准发热物体的距离范围为0-40mm，放大器的放大倍数为30倍。

获取所述标准发热物体的当前温度，将所述标准发热物体的当前温度与获取到的电信号强度值进行对应，具体地，所述采用红外传感器采集标准发热物体的红外线，并转换为电信号；采用放大器将采集到的电信号放大的步骤进行多次，每次将所述标准发热物体的温度调整为不同的值，并记录对应获取的电信号强度值，将获取到的多个所述标准发热物体的当前温度和获取的电信号强度值数据进行对应，如图2所示。

利用线性回归方法构建所述电信号强度值与温度的映射关系。具体地，从图2可以看出，标准发热物体的温度与对应获取的电信号强度值存在明显的线性关系，利用线性回归的方法，得到温度与电信号强度值的线性曲线，如图3所示。图3所示的线性曲线的函数式即为所述电信号强度值与温度的映射关系。

为了使得利用标准发热物体的温度与对应获取的电信号强度值得到的温度与电信号强度值的映射关系更加准确，每次调整所述标准发热物体的温度时，按照一定的步进值进行调整，当然，本领域技术人员可以理解，所述步进值越小，得到的映射关系越精确，但是，过小的步进值会影响所述映射关系的构建效率。优选地，本实施例中的温度调整步进值为0.5℃。

在本实施例中，所述曲线的函数式为：电信号强度值=温度*0.0337-0.928。

将所述电信号强度值与温度的映射关系存储至微处理器。

本实施例提供的红外测温方法，将S200中获取到的电信号的强度值输入至所述微处理器，微处理器按照所述映射关系计算出所述待检测物体的温度，并将计算出的所述待检测物体的温度输出。具体地，所述将计算出的温度输出有多种实现方法，包括但不限于通过显示屏显示、语音播报等方式将温度结果提供给用户。

优选地，本实施例中选用的微处理器为HP66F018，当然，本领域技术人员可以理解，能够实现按照预先存储的映射关系进行计算并输出结果的微处理器有多种而并不限于上述型号，本领域普通技术人员可以通过实际情况选用不同型号的微处理器。

由上述可见，本发明提供的红外测温方法，通过构建物体温度与物体产生的红外线转换的电信号小倍数放大后的强度值的映射关系，可以实现通过小倍数放大的电信号强度值计算出物体的温度，而不需要现有技术中的大倍数放大器以及将物体产生的红外线聚焦的光学透镜，也就不需要光学透镜的聚焦距离，测温时，红外传感器与待检测物体的距离为40mm以下，甚至接触待检测物体也可以准确测温，结构简单，既降低了成本，也实现了对小结构或复杂结构物体的准确测温。

应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

基于上述实施例，本发明还提供了一种红外测温装置，其原理框图可以如图4所示。该红外测温装置包括红外传感器410，与所述红外传感器410连接的放大器420，与所述放大器420连接的微处理器430。所述传感器与放大器420和微处理器430用于实现上述红外测温方法的步骤。

本领域技术人员可以理解，图4中示出的原理框图，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的红外测温装置的限定，具体的红外测温装置可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种红外测温装置，所述红外测温装置至少可以实现以下步骤：调用红外传感器410采集待检测物体的红外线，并将采集到的红外线转换为电信号；调用放大器420对采集到的电信号进行放大处理，获取放大后的电信号的强度值；将获取到的电信号的强度值输入至微处理器430，通过微处理器430按照预先存储的映射关系计算出所述待检测物体的温度，并输出。

在其中一个实施例中，所述红外测温装置还可以实现以下步骤：预设一距离范围并存储；当检测到所述红外传感器410与所述待检测的物体的距离在所述距离范围内时，启动所述红外传感器410，并采集所述待检测物体的红外线；将采集到的红外线转换为电信号。其中，所述距离范围优选为0-40mm。

在其中一个实施例中，所述红外测温装置还可以实现以下步骤：预先设置一具有预设放大倍数的放大器420；当采集到的红外线转换为电信号时，获取当前电信号，并对所述放大器420进行调用；通过所述放大器420对当前电信号进行放大处理，并获取经放大后的电信号的强度值。其中，所述放大器420的预设放大倍数优选为30倍。

在其中一个实施例中，所述红外测温装置还可以实现以下步骤：获取预先构建的电信号强度值与温度的映射关系；将获取到的电信号的强度值输入至微处理器430，微处理器430按照所述映射关系计算出所述待检测物体的温度；将计算出的所述待检测物体的温度输出。其中，所述电信号强度值与温度的映射关系优选为：电信号强度值=温度*0.0337-0.928。

综上所述，本发明公开了一种红外测温方法及装置，所述红外测温方法包括：调用红外传感器采集待检测物体的红外线，并将采集到的红外线转换为电信号；调用放大器对采集到的电信号进行放大处理，获取放大后的电信号的强度值；将获取到的电信号的强度值输入至微处理器，通过微处理器按照预先存储的映射关系计算出所述待检测物体的温度，并输出。本发明通过将近距离采集物体的红外线转换成的电信号进行低倍数放大后得到的电信号值与温度的关系计算得到温度值，取消了传统红外测温方法中使用的光学透镜，将放大器的放大倍数降低，构造简单、降低了红外测温的成本，并实现了近距离准确测温。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种红外测温方法，其特征在于，包括步骤：

调用红外传感器采集待检测物体的红外线，并将采集到的红外线转换为电信号；

调用放大器对采集到的电信号进行放大处理，获取放大后的电信号的强度值；

将获取到的电信号的强度值输入至微处理器，通过微处理器按照预先存储的映射关系计算出所述待检测物体的温度，并输出。

2.根据权利要求1所述的红外测温方法，其特征在于，所述调用红外传感器采集待检测物体的红外线，并将采集到的红外线转换为电信号具体包括：

预设一距离范围并存储；

当检测到所述红外传感器与所述待检测的物体的距离在所述距离范围内时，采集所述待检测物体的红外线；

将采集到的红外线转换为电信号。

3.根据权利要求2所述的红外测温方法，其特征在于，所述距离范围为0-40mm。

4.根据权利要求1所述的红外测温方法，其特征在于，所述调用放大器对采集到的电信号进行放大处理，获取放大后的电信号的强度值具体包括：

预设设置一具有预设放大倍数的放大器；

当采集到的红外线转换为电信号时，获取当前电信号，并对所述放大器进行调用；

通过所述放大器对当前电信号进行放大处理，并获取经放大处理后的电信号的强度值。

5.根据权利要求4所述的红外测温方法，其特征在于，所述放大器的预设放大倍数为30倍。

6.根据权利要求1所述的红外测温方法，其特征在于，所述将获取到的电信号的强度值输入至微处理器，通过微处理器按照预先存储的映射关系计算出所述待检测物体的温度，并输出具体包括：

获取预先构建的电信号强度值与温度的映射关系；

将获取到的电信号的强度值输入至微处理器，微处理器按照所述映射关系计算出所述待检测物体的温度；

将计算出的所述待检测物体的温度输出。

7.根据权利要求6所述的红外测温方法，其特征在于，所述预先构建电信号强度值与温度的映射关系具体包括：

采用红外传感器采集标准发热物体的红外线，并转换为电信号；

采用放大器将采集到的电信号放大30倍，获取放大后的电信号强度值；

获取所述标准发热物体的当前温度，并将所述标准发热物体的当前温度与获取的电信号强度值进行对应；

利用线性回归方法构建所述电信号强度值与温度的映射关系；

将所述映射关系存储至微处理器。

8.根据权利要求7所述的红外测温方法，其特征在于，所述电信号强度值与温度的映射关系为：电信号强度值=温度*0.0337-0.928。

9.一种红外测温装置，其特征在于，包括：红外传感器，与所述红外传感器连接的放大器，与所述放大器连接的微处理器；

所述红外传感器用于采集待检测物体的红外线并转换为电信号；

所述放大器用于对采集到的电信号进行放大处理并获取放大后的电信号强度值；

所述微处理器用于接收所述电信号强度值，按照预先存储的映射关系计算出所述待检测物体的温度。

10.根据权利要求9所述的红外测温装置，其特征在于，所述放大器的放大倍数为30倍。