目錄
1簡介
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,由于它內部熱運動的存在,都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來進行數據處理的一種紅外測溫傳感器。
溫度是度量物體冷熱程度的一個物理量,是工業(yè)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(jiān)視和控制,特別是在化工、食品等行業(yè)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。
2原理
紅外線
紅外線是一種人眼看不見的光線,但時間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(fā)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,而且更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(fā)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?yōu)殡娏亢筮M行測量。[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,底層上的高溫接點和低溫接點通過一層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。
結構圖
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°。
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)
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
4選型要點
主要從性能指標和環(huán)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(huán)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(huán)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(tǒng)、空氣吹掃器等附件。這些附件可有效地解決環(huán)境影響并保護測溫儀,實現準確測溫。[2]
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(huán)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(huán)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(tǒng)、空氣吹掃器等附件。這些附件可有效地解決環(huán)境影響并保護測溫儀,實現準確測溫。[2]
5測溫模塊
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
6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(xù)溫度控制
熱預警系統(tǒng)
氣溫控制
醫(yī)療器械
長距離測量