1簡(jiǎn)介
紅外溫度傳感器的原理:在自然界中,任何溫度高于0K的物體,由于它內(nèi)部熱運(yùn)動(dòng)的存在,都會(huì)不斷地向四周輻射電磁波,其中就包含了波段位于0.75~100μm 的紅外線,紅外溫度傳感器就是利用這一原理來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的一種紅外測(cè)溫傳感器。
溫度是度量物體冷熱程度的一個(gè)物理量,是工業(yè)生產(chǎn)中很普遍、很重要的一個(gè)熱工參數(shù),許多生產(chǎn)工藝過(guò)程均要求對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)視和控制,特別是在化工、食品等行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,溫度的測(cè)量和控制直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。
2原理
紅外線
紅外溫度傳感器
紅外線是一種人眼看不見(jiàn)的光線,但時(shí)間上它和其它任何光線一樣,也是一種客觀存在的物質(zhì)。任何物體只要它的溫度高于熱力學(xué)零度,就會(huì)有紅外線向周?chē)椛?。紅外線是位于可見(jiàn)光中紅色光以外的光線,故稱紅外線。它的波長(zhǎng)范圍大致在0.75~100μm的頻譜范圍之內(nèi)。
紅外輻射
紅外輻射的物理本質(zhì)是熱輻射。物體的溫度越高,輻射出來(lái)的紅外線越多,紅外輻射的能量就越強(qiáng)。研究發(fā)現(xiàn),太陽(yáng)光譜的各種單色光的熱效應(yīng)從紫色光到紅色光是逐漸增大的,而且更大的熱效應(yīng)出現(xiàn)在紅外輻射的頻率范圍之內(nèi),因此人們又將紅外輻射稱為熱輻射或者熱射線。
傳感原理
熱傳感器是利用輻射熱效應(yīng),使探測(cè)器件接收輻射能后引起溫度升高,進(jìn)而使傳感器中一欄與溫度的性能發(fā)生變化。檢測(cè)其中某一性能的變化,便可探測(cè)出輻射。多數(shù)情況下是通過(guò)賽貝克效應(yīng)來(lái)探測(cè)輻射的,當(dāng)器件接收輻射后,引起一非電量的物理變化,也可通過(guò)適當(dāng)變化變?yōu)殡娏亢筮M(jìn)行測(cè)量。[1]
3舉例介紹
紅外溫度傳感器SMTIR9901/02/02sil
概述
SMTIR99XX系列是基于熱電堆的硅基紅外傳感器。大量的熱電偶堆集在底層的硅基上,底層上的高溫接點(diǎn)和低溫接點(diǎn)通過(guò)一層薄膜隔離它們的熱量,高溫接點(diǎn)上面的黑色吸收層將入射的放射線轉(zhuǎn)化為熱能,由熱電效應(yīng)可知,輸出電壓與放射線是成比例的,通常熱電堆是使用BiSb和NiCr作為熱電偶。
結(jié)構(gòu)圖
因?yàn)榧t外輻射特性與溫度相關(guān),可以使用不同的濾鏡來(lái)測(cè)量不同的溫度范圍。成熟的半導(dǎo)體工藝是產(chǎn)品小型化,低成本化。為了滿足某些應(yīng)用,紅外傳感器開(kāi)口視角可以設(shè)計(jì)成小至7°。
特點(diǎn)
高精度
高靈敏度(110V/W)高信噪比(Rs~50kΩ)
反應(yīng)時(shí)間(40ms)
高通紅外濾波(>5.5μm)
標(biāo)準(zhǔn)TO05封裝
內(nèi)置Ni溫度傳感器(02/02sil)
7.27的小視角硅鏡片(02sil)
全球代理商
德國(guó):HY-LINE SENSOR-TEC GmbH
中國(guó):深圳市華儒科技有限公司
瑞士:Sibalco, W. Siegrist & Co. AG
4選型要點(diǎn)
主要從性能指標(biāo)和環(huán)境和工作條件兩方面來(lái)加以考慮。
性能指標(biāo):首先就是量程也就是測(cè)溫范圍,選擇紅外溫度傳感器時(shí)一定要注意到它的量程,只有選擇了適合的量程才能更好的測(cè)量。用戶的被測(cè)溫度范圍一定要考慮準(zhǔn)確、周全,既不要過(guò)窄,也不要過(guò)寬。其次是要注意傳感器的尺寸,不能選擇過(guò)大也不能太小,必須選擇適合自己的尺寸才能更好的方便測(cè)量,量程和尺寸是選擇傳感器都要注意的,但是選擇紅外溫度傳感器還要確定光學(xué)分辨率、確定波長(zhǎng)范圍、確定響應(yīng)時(shí)間、信號(hào)處理功能等。
工作條件:紅外溫度傳感器所處的環(huán)境條件對(duì)測(cè)量結(jié)果有很大影響,應(yīng)加以考慮、并適當(dāng)解決,否則會(huì)影響測(cè)溫精度甚至引起測(cè)溫儀的損壞。當(dāng)環(huán)境溫度過(guò)高、存在灰塵、煙霧和蒸汽的條件下,可選用廠商提供的保護(hù)套、水冷卻、空氣冷卻系統(tǒng)、空氣吹掃器等附件。這些附件可有效地解決環(huán)境影響并保護(hù)測(cè)溫儀,實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)溫。[2]
5測(cè)溫模塊
SMTIRMOD09Sil/Std/Micro
寬供電選擇:09Sil/Std:4~16V;09Micro:2.2~2.3V
低功耗<2mA
可達(dá)到0.5%的精度
I2C的數(shù)字輸出
視角:09sil:14° ;09std:70° ;09Micro:120°
可測(cè)溫度范圍:09Sil:<300℃ ; 09Std:70° ; 09Micro:120°
SMTIRIN06
快速原型設(shè)計(jì)評(píng)估板
免費(fèi)PC軟件
紅外傳感器輸入接口
6應(yīng)用
非接觸式溫度測(cè)量
紅外輻射探測(cè)
移動(dòng)物體溫度測(cè)量
連續(xù)溫度控制
熱預(yù)警系統(tǒng)
氣溫控制
醫(yī)療器械
長(zhǎng)距離測(cè)量