Infrared temperature sensor

简介

Infrared temperature sensor

红外温度传感器是利用辐射热效应，使探测器件接收辐射能后引起温度升高，进而使传感器中一栏与温度的性能发生变化。

红外线是一种人眼看不见的光线，但事实上它和其它任何光线一样，也是一种客观存在的物质。

任何物体只要它的温度高于热力学零度，就会有红外线向周围辐射。红外线是位于可见光中红色光以外的光线，故称红外线。它的波长范围大致在0.75~100μm的频谱范围之内。

红外温度传感器根据原理可分为单色温度传感器和双色温度传感器。对于单色温度传感器，在进行测温时，被测目标面积应充满传感器视场。

耳温枪与额温枪采用的红外传感器

目前耳、额温枪采用的红外传感器均为热电堆式，基本物理原理是塞贝克效应。

热电堆式温度传感器参数指标：

测量范围：-50℃-100℃；

测量精度：0.1℃以内，±0.1%以内；

工作温度：-20℃-+85℃；

最大测量距离：≦0-50mm（加透镜300-500mm）

输出电压：0-10mV；

热电堆温度传感器最大量程范围可以做到-60℃到+1200℃范围

红外热电堆传感器成品图主要封装形式有两种：TO46(TO18)/TO39(TO5)；

耳温枪与额温枪传感器分类

（1）热释电型：硫酸三甘肽、钽酸锂等

（2）热电堆型：N型和P型的多晶硅

（3）二极管型：单晶或多晶PN结

（4）热电容型：双材料薄膜

（5）热敏电阻型：氧化钒、非晶硅等 其实，这些类型都只是在接收红外能量后，转换方式和材料能效比不同而已。

常见耳温枪与额温枪传感器参数

目前耳、额温枪采用的红外传感器均为热电堆式，基本物理原理是塞贝克效应。

热电堆式温度传感器参数指标：

测量范围：-50℃-100℃；

测量精度：0.1℃以内，±0.1%以内；

工作温度：-20℃-+85℃；

最大测量距离：≦0-50mm（加透镜300-500mm）

输出电压：0-10mV；

热电堆温度传感器最大量程范围可以做到-60℃到+1200℃范围

红外热电堆传感器成品图主要封装形式有两种：TO46(TO18)/TO39(TO5)；

红外温度传感器根据能量转换材料分类

目前市面上的红外温度传感器根据能量转换所用材料不同，主要有以下几种类型：

（1）热释电型：硫酸三甘肽、钽酸锂等

（2）热电堆型：N型和P型的多晶硅

（3）二极管型：单晶或多晶PN结

（4）热电容型：双材料薄膜

（5）热敏电阻型：氧化钒、非晶硅等 其实，这些类型都只是在接收红外能量后，转换方式和材料能效比不同而已。

热电堆传感器

热电堆传感器一般为4pin

（1）热电堆传感器简介 热电堆是一种能把温差和电能相互转化的元件，由两个或多个热电偶串接组成，各热电偶输出的热电势是互相叠加的，当热电堆的两边出现温差时，会产生电流，可用于测量小的温差或平均温度。使用热电堆测量温度时，可以克服单个热电偶产生的电势差太小而难以测量的缺点，避免使用昂贵的高精度运算放大器。

（2）热电堆传感器结构 结构上，热电堆由多个热电偶组成。辐射接收面分为若干块，每块接一个热电偶，把它们串联起来，就构成热电堆。按用途不同，实用的热电堆可以制成细丝型和薄膜型，亦可制成多通道型和阵列型器件。

（3）热电堆传感器应用 热电堆红外探测器可配置各种透镜和滤波器，从而实现在温度测量、气体成份的定性/定量分析、医疗设备等多种应用场景中的应用。 目前，在额温枪、耳温枪、智能家电、灯具开关、食品温度检测等领域中获得了广泛的应用！

热释电传感器

热释电传感器一般为3pin

（1）热释电传感器简介 了解热释电传感器之前，先来了解一下什么是热释电效应。 某些晶体，例如钽酸锂、硫酸三甘肽等受热时，晶体两端会产生数量相等、符号相反的电荷。1842年布鲁斯特将这种由温度变化引起的电极化现象正式命名为“pyroelectric”，即热释电效应。

红外热释电传感器就是基于热释电效应工作的热电型红外传感器

（2）热释电传感器结构 热释电人体红外线传感器由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三大部分组成。补偿型热释电传感器还带有温度补偿元件。为防止外部环境对传感器输出信号的干扰，上述元件被真空封装在—个金属营内。

（3）热释电传感器应用 热释电材料已广泛应用于人体感应、安防报警、火焰探测、有害气体分析等多个领域。 除了在楼道自动开关、防盗报警上得到应用外，在更多的领域得到应用。例如：在房间无人时会自动停机的空调机、饮水机；电视机能判断无人观看或观众已经睡觉后自动关机的电路；人靠近时自动开启监视器或自动门铃；摄影机或数码照相机自动记录动物或人的活动……

MRT115 热电堆温度传感器脚位

引脚命名和描述 Pin Function Description

• pin1 热电堆正极 输出电压正极
• pin2 NTC 正极 环境温度补偿电阻NTC正极
• pin3 热电堆负极 输出电压负极
• pin4 NTC 接地脚 环境温度补偿电阻NTC负极且接地

管脚定义

（1） 管脚 1、3 为热电堆传感器电压输出引脚，输出电压为μV 量级，该电压随被测物体温度变化而变化。

（2） 管脚 2、4 为内置 NTC（热敏电阻）的引脚，2、4 脚之间为电阻值，该阻值随传感器自身温度变化而变化，该阻值在 25oC 时为 100Kohm。

MRT115 热电堆温度传感器测温步骤

（1） 读取传感器 2、4 脚电阻值 A；

（2） 根据 A 在规格书中最后的 R-T 表查找到环境温度 Ta；

（3） 读取传感器 1、3 脚的电压 B；

（4） 在 V-T 表里的 Ta 列中找到与 B 值相等或相近的电压值，其对应的横坐标则为被测物体温度。

MRT115 热电堆温度传感器测温电路

（1） AMB-TEMP，环境温度，此处接 ADC 以获得 2、4 脚的电压值，并转化成电阻阻值；

（2） Vbias，偏置电压，根据电路系统而定；

（3） IR Vout，红外响应电压输出，此处接 ADC 以获得 1、3 脚电压值。

MRT115 热电堆温度传感器测量稳定性

由于测试输出电压容易受到 NTC 阻值影响，为了提高测量稳定性，需要确保 NTC 温度的稳定。为此，需要给传感器增加热阻、热容来提高传感器自身的温度稳定性。一般使用金属套件（铜、铝）来作为热阻、热容。

MRT115 热电堆温度传感器传感器自身的热干扰

为了减少传感器 PIN 脚之间的热干扰，在制作 PCB 时，应该将传感器 PIN脚之间进行热隔离。

MRT115 热电堆温度传感器其它建议

由于传感器的电压输出信号为 uV 量级，所以对电路（运放、ADC 等）噪声要求比较高，建议使用专业的 MCU 来进行测温运算。