Question

【題目】紅外測(cè)溫儀

紅外線測(cè)溫儀（如圖所示）與傳統(tǒng)的水銀溫度計(jì)相比，具有使用方便、非接觸、可很快測(cè)出體溫的優(yōu)點(diǎn)。

在自然界中，一切溫度高于絕對(duì)零度（-273.15℃）的物體都在不停地向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量。紅外輻射又被稱為紅外線，是電磁波的一種，電磁波波速c、波長(zhǎng)λ和頻率f之間的關(guān)系是。物體的紅外輻射能量的大小按波長(zhǎng)的分布與它的表面溫度有著十分密切的關(guān)系。通過(guò)對(duì)物體自身輻射的紅外能量的測(cè)量，便能準(zhǔn)確地測(cè)定它的表面溫度。

圖是一款醫(yī)用紅外測(cè)溫儀原理圖。

圖中(1)為紅外溫度傳感器它將檢測(cè)到的人體輻射的紅外輻射能量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)被發(fā)送到主控制CPU中進(jìn)行處理。

紅外傳感器里有濾光片，主要截?cái)嗫梢?jiàn)光和近紅外的輻射，減輕了環(huán)境光和太陽(yáng)光對(duì)傳感器的干擾。

圖中(2)為超聲波傳感器，用來(lái)測(cè)量紅外溫度傳感器到人體間的距離。

圖中(3)為環(huán)境溫度傳感器，用來(lái)測(cè)量周圍背景的環(huán)境溫度，其測(cè)量結(jié)果用于超聲波傳播速度的精準(zhǔn)計(jì)算，同時(shí)其測(cè)量結(jié)果也用于對(duì)紅外溫度進(jìn)行補(bǔ)償。圖中(4)為主控芯片，可以很快處理大量的數(shù)據(jù)。

圖中(5)為PC機(jī)，它將記錄好的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)分類整理后輸入到MATLAB計(jì)算科學(xué)軟件中，進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，然后通過(guò)訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)對(duì)采集到的紅外數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到與真值更為接近的補(bǔ)償值。最終的補(bǔ)償結(jié)果將顯示在LCD屏幕上。當(dāng)顯示溫度過(guò)高或者過(guò)低時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，蜂鳴器報(bào)警。

請(qǐng)根據(jù)上述材料，回答下列問(wèn)題：

(1)有人擔(dān)心紅外測(cè)溫儀的紅外線對(duì)人體有傷害。與遙控器發(fā)出紅外線機(jī)理______（選填“相同”或“不同”），紅外測(cè)溫儀利用的是人體自身發(fā)出的紅外線，而不是體溫槍自身發(fā)出的，因此它是對(duì)人體沒(méi)有傷害的；

(2)體的正常溫度在36~37℃之間，放射的紅外波長(zhǎng)約9~13μm。在此區(qū)間人體放射的紅外線的頻率范圍約為_______________Hz；

(3)圖是紅外溫度傳感器中的部分原理示意圖，其中電源兩端電壓保持不變，R是熱敏電阻，其阻值隨可測(cè)溫度的升高而減小，定值電阻R0為保護(hù)電阻；被測(cè)溫度較高時(shí)，顯示儀的示數(shù)也會(huì)變大。關(guān)于該部分測(cè)溫原理，下列分析正確的是（______）

A.顯示儀是由電流表改裝成的

B.顯示儀是由電壓表改裝成的

C.被測(cè)溫度越高，電阻R0兩端的電壓越小

D.被測(cè)溫度越高，通過(guò)熱敏電阻的電流越小

(4)測(cè)量中誤差不可避免，根據(jù)文中所述，該款紅外測(cè)溫儀為了減小因環(huán)境干擾產(chǎn)生誤差的措施有：_________________（寫(xiě)出一條即可）。

Answer 1

【答案】不同 2.3×1013~3.3×1013 B 環(huán)境溫度傳感器用來(lái)測(cè)量周圍背景的環(huán)境溫度，其測(cè)量結(jié)果用于超聲波傳播速度的精準(zhǔn)計(jì)算，同時(shí)其測(cè)量結(jié)果也用于對(duì)紅外溫度進(jìn)行補(bǔ)償，紅外傳感器有濾光片，主要截?cái)嗫梢?jiàn)光和近紅外的輻射，減輕了環(huán)境光和太陽(yáng)光對(duì)傳感器的干擾

【解析】

(1)[1]測(cè)溫儀是通過(guò)接收身體表面輻射出來(lái)的紅外線來(lái)測(cè)溫的，遙控器是通過(guò)發(fā)出不同的紅外線來(lái)遙控的，所以紅外測(cè)溫儀與遙控器發(fā)出紅外線機(jī)理不同。

(2)[2]由可知，當(dāng)紅外波長(zhǎng)約9μm時(shí)，人體放射的紅外線的頻率為

當(dāng)紅外波長(zhǎng)約13μm時(shí)，人體放射的紅外線的頻率為

則人體放射的紅外線的頻率范圍約為2.3×1013~3.3×1013Hz。

(3)[3]由圖可知，顯示儀并聯(lián)在R0兩端，所以顯示儀是由電壓表改裝成的，因?yàn)?/span>R是熱敏電阻，其阻值隨可測(cè)溫度的升高而減小，所以被測(cè)溫度越高，R的阻值越小，電路中的總電阻越小，由歐姆定律可知，電路中電流越大，即通過(guò)熱敏電阻的電流越大，由歐姆定律可知，電流越大，電阻R0兩端的電壓越大。

故選B。

(4)[4]根據(jù)文中所述，該款紅外測(cè)溫儀為了減小因環(huán)境干擾產(chǎn)生誤差的措施有：環(huán)境溫度傳感器用來(lái)測(cè)量周圍背景的環(huán)境溫度，其測(cè)量結(jié)果用于超聲波傳播速度的精準(zhǔn)計(jì)算，同時(shí)其測(cè)量結(jié)果也用于對(duì)紅外溫度進(jìn)行補(bǔ)償，紅外傳感器有濾光片，主要截?cái)嗫梢?jiàn)光和近紅外的輻射，減輕了環(huán)境光和太陽(yáng)光對(duì)傳感器的干擾。