非接触红外温度测量是怎么一回事

随着生活水平的不断提高，人们逐渐开始关注个人的身体健康。近年来出现了大量的健康医疗设备。如最近比较热门的非接触式的红外温度测量，被大量使用在额温枪、耳温枪、手机、智能充电宝……

怎样才能精确的测量出被测物体的温度，这里以高精度非接触式红外温度传感器MLX90614ESF-DCC为例，介绍如何设计一款高性能的红外温度传感产品。

一、原理图设计：

MLX90614ESF-DCC与MCU的连接图非常简单，如图1，MLX90614ESF-DCC采用IIC通信方式与MCU进行数据交换。其中需要注意的地方是MLX90614ESF-DCC的供电电压为2.6 ～ 3.6V，推荐使用3V供电，如图2为典型的被测物体温度偏差与供电电压的关系。如果系统确实没有3V电源，则可以通过补偿算法来补偿：

图1 ：MLX90614与MCU的连接图

图2 ：MLX90614ESF-DCC供电电压与To的误差关系

二、软件设计

1、温度的计算

MLX90614直接输出温度信号的数字值，计算公式为: Ta, To = ReadReg x 0.02 -273.15 ℃。其中ReadReg为从MLX90614内部读出来的数字值。

2、发射率的修改

得出被测物体的温度前提是物体的发射率是正确的。MLX90614在出厂时已通过黑体校准，默认的发射击率为1，人体的发射率大约为0.95。如果是测其它物体的温度需要根据该物体的发射率进行修改。发射率的地址为EEPROM @ 0x04。

3、额温转体温算法

世界卫生组织认可的四个发烧检测部位是：直肠、腋下、口腔和耳温。没有额温，因为不同肤色，是白人还是黑人;是室内还是室外，一阵风吹过来;还有个体的差 异;温度都是不一样的，它不是一个恒定的温度，因此，用在额温测量时需要通过一定的算法计算出体温。Melexis提供一种高精度的算法，如需要获取该算 法或更多的技术支持可以与世强联系：400-887-3266。

三、结构设计

结构设计也是非常关键的，不仅决定整个系统的外观，也决定了系统的测精度。主要有两个因素：热冲击和视场角。

1、热冲击

热辐射使物体受到局部快速加热，称为受到热冲击。通俗来讲就是传感器的冷端(外壳)温度突变。例如在测量时传感器的表面接触到皮肤，会导致传感器表面温度上升，这种情况会导致测量误差增大。因此在结构设计时，尽量避开这种热冲击。

2、视场角

视 场是由温差电堆接收到50%的辐射信号来确定的，并且和传感器的主轴线相关。如图3所示。在MLX90614数据手册中有标明各个版本的视角(FOV)大 小。如果开孔太小，测量的温度就是结构上面的温度与被测物体的温度加权平均。因此在产品的结构设计时，结构上面的开孔视角必须要大于MLX90614的 FOV。

图3 ：视场角FOV的定义

如图4所示耳温枪的结构设计，如MLX90614ESF-DCC版本的FOV为35度，结构上面的开孔FOV至少需要按60度设计。

图4 ：耳温枪的结构示意图