發布日期：2022-10-09 點擊率：87
紅外測溫傳感器是一種利用紅外線來測量溫度的設備。
溫度測量技術：
介紹
隨著科學技術的發展，傳統的接觸式測溫方式以不能滿足現代一些領域的測溫需求，對非接觸、遠距離測溫技術的需求越來越大。普通溫度測量技術經過相當長時間的發展已近于成熟。目前，隨著經濟的發展日益需要的是在特殊條件（如高溫、強腐蝕、強電磁場條件下或較遠距離）下的溫度測量技術。
測量技術
非接觸式紅外測溫也叫輻射測溫，一般使用熱電型或光電探測器作為檢測元件。此溫度測量系統比較簡單，可以實現大面積的測溫，也可以是被測物體上某一點的溫度測量；可以是便攜式，也可以是固定式，并且使用方便；它的制造工藝簡單，成木較低，測溫時不接觸被測物體，具有響應時間短、不干擾被測溫場、使用壽命長、操作方便等一系列優點，但利用紅外輻射測量溫度，也必然受到物體發射率、測溫距離、煙塵和水蒸氣等外界因素的影響，其測量誤差較大。
在這種溫度測量技術中紅外溫度傳感器的選擇是非常重要的，而且不僅在點溫度測量中要使用紅外溫度傳感器，大面積溫度測量也可使用紅外溫度傳感器。采用紅外溫度傳感器這種溫度測量技術，它具有溫度分辨率高、響應速度快、不擾動被測目標溫度分布場、測量精度高和穩定性好等優點；另外紅外溫度傳感器的種類較多，發展非常快，技術比較成熟。
傳感器
紅外溫度傳感器按照測量原理可以分為兩類：光電紅外溫度傳感器和熱電紅外溫 度傳感器。本紅外測溫儀選用熱電紅外溫度傳感器。熱電紅外溫度傳感器是利用紅外輻射的熱效應，通過溫差電效應、熱釋電效應和熱敏電阻等來測量所吸收的紅外輻射，間接地測量輻射紅外光物體的溫度。 現代非接觸故障檢測技術的需求選用了型號為北京德潤豐DOS系列溫度傳感器。它的測量距離大約為1-30米，測量回應時間大約為0-999秒。可以直接輸出標準電壓、電流信號、電偶輸出及數字輸出。
原理及方法
原理
紅外測溫儀的測溫原理是黑體輻射定律，眾所周知，自然界中一切高于絕對零度的物體都在不停向外輻射能量，物體的向外輻射能量的大小及其按波長的分布與它的表面溫度有著十分密切的聯系，物體的溫度越高，所發出的紅外輻射能力越強。黑體的光譜輻射出射度由普朗克公式確定，即：
下圖1-1是不同溫度下的黑體光譜輻射度圖：
圖1-1 不同溫度下的黑體光譜輻射度
從上圖中曲線可以看出黑體輻射具有幾個特征：
① 在任何溫度下，黑體的光譜輻射度都隨著波長連續變化，每條曲線只有一個極大值；
② 隨著溫度的升高，與光譜輻射度極大值對應的波長減小。這表明隨著溫度的升高，黑體輻射中的短波長輻射所占比例增加；
③ 隨著溫度的升高，黑體輻射曲線全面提高，即在任一指定波長處，與較高溫度相應的光譜輻射度也較大，反之亦然。
方法
依據測溫原理的不同，紅外測溫儀的設計有三種方法，通過測量輻射物體的全波長的熱輻射來確定物體的輻射溫度的稱為全輻射測溫法；通過測量物體在一定波長下的單色輻射亮度來確定它的亮度溫度的稱為亮度測溫法；如果是通過被測物體在兩個波長下的單色輻射亮度之比隨溫度變化來定溫的稱為比色測溫法。
亮度測溫法無需環境溫度補償，發射率誤差較小，測溫精度高，但工作于短波區，只適于高溫測量。比色測溫法的光學系統可局部遮擋，受煙霧灰塵影響小，測溫誤差小，但必須選擇適當波段，使波段的發射率相差不大。本文選用全輻射測溫法來計算被測量物體的溫度，全輻射測溫法是根據所有波長范圍內的總輻射而定溫，得到的是物體的輻射溫度。選用這種方法是因為中低溫物體的波長較大，輻射信號很弱，而且結構簡單，成本較低，但它的測溫精度稍差，受物體輻射率影響大。下面是全輻射測溫法的相關方法介紹：
由普朗克公式可推導出輻射體溫度與檢測電壓之間的關系式：
V=RaεσT4=KT4
式中K=Raεσ，由實驗確定，定標時ε取1
T—被測物體的絕對溫度
R——探測器的靈敏度
a——與大氣衰減距離有關的常數
ε——輻射率
σ——斯蒂芬—玻耳茲曼常數
因此，可以通過檢測電壓而確定被測物體的溫度，上式表明探測器輸出信號與目標溫度呈非線性關系，V與T的四次方成正比，所以要進行線性化處理。線性化處理后得到物體的表觀溫度，需進行輻射率修正為真實溫度，
其校正式為：
式中Tr——輻射溫度（表觀溫度）
ε（T）——輻射率，取0.1～0.9
由于調制片輻射信號的影響，輻射率修正后的真實溫度為高于環境的溫度，還必須作環溫補償，即真實溫度加上環溫才能最終得到被測物體的實際溫度。
紅外測溫系統
紅外技術及其原理的無異議的理解為其精確的測溫。當由非接觸儀器測溫時，被測物體發射出的紅外能量，通過測溫儀的光學系統在探測器上轉換為電信號，該信號的溫度讀數顯示出來，有幾個決定精確測溫的重要因素，最重要的因素是發射率、視場、到光斑的距離和光斑的位置。發射率，所有物體會反射、透過和發射能量，只有發射的能量能指示物體的溫度。當紅外測溫儀測量表面溫度時，儀器能接收到所有這三種能量。因此，所有測溫儀必須調節為只讀出發射的能量。測量誤差通常由其它光源反射的紅外能量引起的。
有些測量儀可改變發射率，多種材料的發射率值可從出版的發射率表中找到。
其它儀器為固定的予置為0.95的發射率。該發射率值是對于多數有機材料、油漆或氧化表面的表面溫度，就要用一種膠帶或平光黑漆涂于被測表面加以補償。使膠帶或漆達到與基底材料相同溫度時，測量膠帶或漆表面的溫度，即為其真實溫度。
距離與光斑之比，紅外測溫儀的光學系統從圓形測量光斑收集能量并聚焦在探測器上，光學分辨率定義為儀器到物體的距離與被測光斑尺寸之比（D:S）。比值越大，儀器的分辨率越好，且被測光斑尺寸也就越小。激光瞄準，只有用以幫助瞄準在測量點上。
紅外光學的最新改進是增加了近焦特性，可對小目標區域提供精確測量，還可防止背景溫度的影響。
視場，確保目標大于儀器測量時的光斑尺寸，目標越小，就應離它越近。當精度特別重要時，要確保目標至少2倍于光斑尺寸。
應用
為了測溫，將儀器對準要測的物體，按觸發器在儀器的LCD上讀出溫度數據，保證安排好距離和光斑尺寸之比，和視場。用紅外測溫儀時有幾件重要的事要記住：
只測量表面溫度，紅外測溫儀不能測量內部溫度。不能透過玻璃進行測溫，玻璃有很特殊的反射和透過特性，不允許精確紅外溫度讀數。但可通過紅外窗口測溫。紅外測溫儀最好不用于光亮的或拋光的金屬表面的測溫（不銹鋼、鋁等）。定位熱點，要發現熱點，儀器瞄準目標，然后在目標上作上下掃描運動，直至確定熱點。注意環境條件：蒸汽、塵土、煙霧等。它阻擋儀器的光學系統而影響精確測溫。環境溫度，如果測溫儀突然暴露在環境溫差為20度或更高的情況下，允許儀器在20分鐘內調節到新的環境溫度。
有些測量儀可改變發射率，多種材料的發射率值可從出版的發射率表中找到。
其它儀器為固定的予置為0.95的發射率。該發射率值是對于多數有機材料、油漆或氧化表面的表面溫度，就要用一種膠帶或平光黑漆涂于被測表面加以補償。使膠帶或漆達到與基底材料相同溫度時，測量膠帶或漆表面的溫度，即為其真實溫度。
距離與光斑之比，紅外測溫儀的光學系統從圓形測量光斑收集能量并聚焦在探測器上，光學分辨率定義為儀器到物體的距離與被測光斑尺寸之比（D:S）。比值越大，儀器的分辨率越好，且被測光斑尺寸也就越小。激光瞄準，只有用以幫助瞄準在測量點上。
紅外光學的最新改進是增加了近焦特性，可對小目標區域提供精確測量，還可防止背景溫度的影響。
視場，確保目標大于儀器測量時的光斑尺寸，目標越小，就應離它越近。當精度特別重要時，要確保目標至少2倍于光斑尺寸。
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紅外溫度傳感器
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熱傳感器是利用輻射熱效應，使探測器件接收輻射能后引起溫度升高，進而使傳感器中一欄與溫度的性能發生變化。檢測其中某一性能的變化，便可探測出輻射。
中文名
紅外溫度傳感器
外文名
Infrared Temperature Sensor
舉例介紹
傳感器SMTIR9901/02/02sil
選型要點
性能指標和環境和工作條件
應 用
熱預警系統、氣溫控制
目錄
1
傳感器介紹
2
原理
?
紅外線
?
紅外輻射
?
傳感原理
3
舉例介紹
?
概述
?
特點
?
全球代理商
4
選型要點
5
測溫模塊
6
應用
紅外溫度傳感器傳感器介紹
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語音
在自然界中,當物體的溫度高于絕對零度時，由于它內部熱運動的存在,就會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制作而成的。溫度是度量物體冷熱程度的一個物理量，是工業生產中很普遍、很重要的一個熱工參數，許多生產工藝過程均要求對溫度進行監視和控制，特別是在化工、食品等行業生產過程中，溫度的測量和控制直接影響到產品的質量和性能。
紅外溫度傳感器原理
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語音
紅外溫度傳感器紅外線
紅外線是一種人眼看不見的光線，但事實上它和其它任何光線一樣，也是一種客觀存在的物質。任何物體只要它的溫度高于熱力學零度，就會有紅外線向周圍輻射。紅外線是位于可見光中紅色光以外的光線，故稱紅外線。它的波長范圍大致在0.75~100μm的頻譜范圍之內。
紅外溫度傳感器紅外輻射
紅外輻射的物理本質是熱輻射。物體的溫度越高，輻射出來的紅外線越多，紅外輻射的能量就越強。研究發現，太陽光譜的各種單色光的熱效應從紫色光到紅色光是逐漸增大的，而且最大的熱效應出現在紅外輻射的頻率范圍之內，因此人們又將紅外輻射稱為熱輻射或者熱射線。
紅外溫度傳感器傳感原理
熱傳感器是利用輻射熱效應，使探測器件接收輻射能后引起溫度升高，進而使傳感器中一欄與溫度的性能發生變化。檢測其中某一性能的變化，便可探測出輻射。多數情況下是通過賽貝克效應來探測輻射的，當器件接收輻射后，引起一非電量的物理變化，也可通過適當變化變為電量后進行測量。
[1]
紅外溫度傳感器舉例介紹
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紅外溫度傳感器SMTIR9901/02/02sil
紅外溫度傳感器概述
結構圖
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，底層上的高溫接點和低溫接點通過一層極薄的薄膜隔離它們的熱量，高溫接點上面的黑色吸收層將入射的放射線轉化為熱能，由熱電效應可知，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。因為紅外輻射特性與溫度相關，可以使用不同的濾鏡來測量不同的溫度范圍。成熟的半導體工藝是產品小型化，低成本化。為了滿足某些應用，紅外傳感器開口視角可以設計成小至7°。
紅外溫度傳感器特點
高精度高靈敏度（110V/W)高信噪比（Rs~50kΩ)反應時間（40ms)
9901/9902
低成本薄膜工藝高通紅外濾波（>5.5μm)標準TO05封裝內置Ni溫度傳感器（02/02sil)7.27的小視角硅鏡片（02sil)
紅外溫度傳感器全球代理商
德國：HY-LINE SENSOR-TEC GmbH中國：深圳市華儒科技有限公司
9902sil
瑞典：AB. SCAPRO瑞士：Sibalco, W. Siegrist & Co. AG
紅外溫度傳感器選型要點
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主要從性能指標和環境和工作條件兩方面來加以考慮。性能指標：首先就是量程也就是測溫范圍，選擇紅外溫度傳感器時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量。用戶的被測溫度范圍一定要考慮準確、周全,既不要過窄,也不要過寬。其次是要注意傳感器的尺寸，不能選擇過大也不能太小，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分辨率、確定波長范圍、確定響應時間、信號處理功能等。工作條件：紅外溫度傳感器所處的環境條件對測量結果有很大影響,應加以考慮、并適當解決,否則會影響測溫精度甚至引起測溫儀的損壞。當環境溫度過高、存在灰塵、煙霧和蒸汽的條件下，可選用廠商提供的保護套、水冷卻、空氣冷卻系統、空氣吹掃器等附件。這些附件可有效地解決環境影響并保護測溫儀，實現準確測溫。
[2]
紅外溫度傳感器測溫模塊
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SMTIRMOD09Sil/Std/Micro寬供電選擇：09Sil/Std：4~16V；09Micro:2.2~2.3V低功耗<2mA可達到0.5%的精度I2C的數字輸出視角：09sil:14° ；09std：70° ；09Micro：120°可測溫度范圍：09Sil：<300℃ ； 09Std：70° ； 09Micro：120°SMTIRIN06快速原型設計評估板
USB以及RS232接口方便與PC連接免費PC軟件紅外傳感器輸入接口
紅外溫度傳感器應用
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非接觸式溫度測量紅外輻射探測移動物體溫度測量連續溫度控制熱預警系統氣溫控制醫療器械長距離測量
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參考資料
1.
紅外溫度傳感器原理
2.
選擇紅外溫度傳感器要注意的一些事項
．傳感器之家．2012-10-13[引用日期2013-05-25]
描述
紅外溫度傳感器原理
紅外溫度傳感器，在自然界中，當物體的溫度高于絕對零度時，由于它內部熱運動的存在，就會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制作而成的。溫度是度量物體冷熱程度的一個物理量，是工業生產中很普遍、很重要的一個熱工參數，許多生產工藝過程均要求對溫度進行監視和控制，特別是在化工、食品等行業生產過程中，溫度的測量和控制直接影響到產品的質量和性能。
紅外線：
紅外線是一種人眼看不見的光線，但事實上它和其它任何光線一樣，也是一種客觀存在的物質。任何物體只要它的溫度高于熱力學零度，就會有紅外線向周圍輻射。紅外線是位于可見光中紅色光以外的光線，故稱紅外線。它的波長范圍大致在0.75~100μm的頻譜范圍之內。
紅外輻射：
紅外輻射的物理本質是熱輻射。物體的溫度越高，輻射出來的紅外線越多，紅外輻射的能量就越強。研究發現，太陽光譜的各種單色光的熱效應從紫色光到紅色光是逐漸增大的，而且zui大的熱效應出現在紅外輻射的頻率范圍之內，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，使探測器件接收輻射能后引起溫度升高，進而使傳感器中一欄與溫度的性能發生變化。檢測其中某一性能的變化，便可探測出輻射。多數情況下是通過賽貝克效應來探測輻射的，當器件接收輻射后，引起一非電量的物理變化，也可通過適當變化變為電量后進行測量。
紅外溫度傳感器應用
非接觸式溫度測量
紅外輻射探測
移動物體溫度測量
連續溫度控制
熱預警系統
氣溫控制
醫療器械
長距離測量
紅外溫度傳感器在智能空調上的應用
舒適的生活環境是我們大家共同追求的，隨著電子技術的發展，科技已經改變了我們周圍的生活，科技化智能化的家居生活將成為可能。空調作為重要的家電產品，其創新發展技術也在不斷進步，新型的智能空調運用多種傳感器技術以及新型科技技術，實現了空調健康舒適、節能環保的智能化目標。
紅外溫度傳感器在智能空調上的應用
傳統的空調出風量和出風的位置是固定不變的，人們在房間的時候，空調的出風大小是不會改變的，這樣只能固定的出風，不僅滿足不了人們的需求，而且浪費電量，新型的智能傳感器安裝了利用紅外傳感器設計的動感儀，紅外溫度傳感器感應人體活動量，按需分配風量，讓不同的人各有舒適，空調上的動感儀可以對室內空間進行5區域的劃分，并實時監控5個區域，并在140度的大范圍實時監測和敏銳感知人體活動量并進行分區差異化按需送風，以此適應不同家庭成員的個性化使用需求，進而提高空調房間的整體舒適性。
智能空調的動感儀由三組不同角度的紅外溫度感應器構成，每組動感儀有2個感應頭，共有6個感應頭對出風口進行智能調節風量及風向，自動識別人體位置和活動量，不斷更新采集數據，智能分析數據，根據不同的人體活動量進行差異化送風，讓不同活動量的人都感覺舒適，并且減少了達到人感所需溫度的時間。
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紅外溫度傳感器指的是利用了輻射熱效應制作而成的一類傳感器，這類傳感器的市場需求極大，在眾多的行業中也有著大量的應用場景，如氣溫控制、熱預警系統、醫療器械、紅外輻射探測等，傳感器檢測效果廣受贊譽。接下來，我們就一起來了解一下紅外溫度傳感器的原理吧！
紅外溫度傳感器原理
熱傳感器是運用輻射熱效應，使探測器件接收輻射能后造成環境溫度升高，從而使傳感器中一欄與環境溫度的特性發生變化。檢測在其中某一特性的變化，便可檢測出輻射。大多數情況下是借助賽貝克效應來檢測輻射的，當器件接收輻射后，造成一非電量的物理變化，也可借助適當變化變為電量后進行精確測量。
紅外線
紅外線是一類人眼看不見的光線，但實際上它和其它一切光線一樣，也是一類客觀存在的物質。一切物體只要它的環境溫度高于熱力學零度，便會有紅外線向周圍輻射。紅外線是位于可見光中紅色光以外的光線，故稱紅外線。它的波長范圍大致在0.75~100μm的頻譜范圍之內。
紅外輻射
紅外輻射的物理本質是熱輻射。物體的環境溫度越高，輻射出來的紅外線越多，紅外輻射的能量就越強。研究發現，太陽光譜的各種單色光的熱效應從紫色光到紅色光是逐漸增大的，而且最高的熱效應出現在紅外輻射的頻率范圍之內，因而人們又將紅外輻射稱為熱輻射或者熱射線。
紅外溫度傳感器的特點有哪些？
1、高精度
2、標準TO05封裝
3、靈敏度高
4、反應時間短
5、內置Ni溫度傳感器
6、成本低薄膜工藝
7、高通紅外濾波
關于紅外溫度傳感器的原理，就介紹到這里了！相信在大家看完本文介紹以后，對于紅外溫度傳感器也能夠有一個更加深刻的認識了！紅外溫度傳感器的使用頻率是非常高的，特別是在一些有體溫檢測需求的公共場所中。隨著溫度傳感器技術水平的迅猛發展，未來，紅外溫度傳感器的功能和穩定性都會有一個較大的提升。
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