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应用需求快速攀升的非接触式热传感器

文章来源:广州鼎悦电子科技公司 人气:192 发表时间:2020-08-03 10:38:51

接触式与非接触式热传感器的差异

热传感器的应用相当广泛,不仅是用来量测体温,也应用在工业、医疗、家电、安全、娱乐等产业。例如,利用热传感器来检查工业生产的加工件温度,医疗上用于检测病患的生理特征,在家电上用于空调系统感测温度与人体存在,安全上用于检测人体存在与运动,娱乐上则用于游戏感测人体动作等,应用相当广泛。

热传感器又可分成接触式与非接触式,以下将简介两者之间的差异,并针对非接触式热传感器进行更深入的介绍。

顾名思义,接触式热传感器必须要与被测物体接触,也就是传感器必须可以与物体或流体保持良好的热接触,意味着传感器必须处于或非常接近于物体或流体,两者之间有着相同的温度,也就是说传感器必须与被测物体达到热平衡状态。此外,被测物体的预期温度必须低于1700°C3092°F),或高于大约-40°C-40°F),这是因为在1700°C时,铂合金热电偶会开始迅速失去校准能力,导线和普通绝缘材料可能开始软化,在-40°C以下时,则将开始遇到低温上的问题,虽然许多接触式热传感器在低于该温度的情况下还是能工作,但其精度将会受到影响。

此外,接触式热传感器的尺寸和质量必须比被测物体小,并通过焊接、锡焊、夹紧、胶合或使用其他方式,将传感器固定在被测物体上,以可靠的方法来保持这种物理接触。

最常见的接触式热传感器是玻璃管液体温度计、热电偶、电阻温度检测器(Resistance Temperature Detector, RTD)和热敏电阻。它们通常被封装在称为热电偶套管的保护性金属或陶瓷护套中,这样它们就可以穿透过程屏障,并且在不使过程和/或维护人员暴露于不利条件下,也可以轻松拉出以进行校准或维修。

非接触式热传感器的应用弹性则更为广泛,类型也更为多样。虽然非接触式热传感器有多种样式和类型,并且有各种各样的名称,但如果它们是根据普朗克热辐射定律运行,它们都是辐射温度计,它们被称为辐射高温计、红外高温计、光学高温计、红外温度计、热成像仪等。它们可以是电池供电的便携式设备、固定式或在线制程监控设备。

由于非接触热传感器的温度不必与物体的温度相同,因此其应用领域比接触式热传感器的种类要更多一些,尤其是应用在检测移动的物体,或是若接触时会损坏物体或传感器(例如在极热、具腐蚀性、磨蚀性等状态下),以及接触到物体会明显改变其温度时,或是希望有一个大的、可观察的测量面积,还有当物体离得太远或很难接近时,例如在特殊大气或在太空中(像是恒星和星系的观测)等,都是非接触热传感器的适用领域。

非接触式热传感器适用于人体侦测

以下将以OMRON的非接触式微机电(MEMS)热传感器D6T系列为例,介绍其功能与特性。D6T系列MEMS热传感器由一个小电路板组成,板上装有硅透镜、热电堆传感器、专用模拟电路和用于转换为数字温度值的逻辑电路,并仅需要一个连接器即可连接这些模块。D6T系列产品的电路板尺寸为14mm x 18mm,还提供11.6 mm x 12 mm的更紧凑尺寸。

D6T系列MEMS热传感器的工作原理,便是通过硅透镜将物体发出的辐射热(远红外线)聚焦到模块中的热电堆传感器上,然后热电堆传感器会根据聚焦在其上的辐射能(远红外线)产生电动势,接着测量该电动势和内部热传感器的值,然后器件通过插值计算来计算测量值(物体的温度),该插值计算会将测量值与内部存储的查找表进行比较,测量值则会通过I2C总线输出,并使用主机系统读取。


当采用MEMS热传感器做为人体传感器时,将可以消除使用常见的热释电传感器在检测人员是否存在时会发生的问题。因为热释电传感器是基于检测红外线的变化状态的原理来检测人员的活动,但是当人体在不活动的情况下,则将会丢失测量信号。相反地,热传感器在人体不移动时,仍会继续生成测量信号。

非接触式热传感器相当适合应用于人体存在侦测,在家电应用上相当普遍,如利用于空调系统或风扇上来感测人体存在,以做出相对的反应,市场需求日渐增长,值得您加大力度投入产品开发。


热传感器普遍应用在工业、医疗、家电、安全、娱乐等领域,其中尤以非接触式传感器的限制更少、应用面更广。运用非接触式热传感器来侦测体温、感测人体的存在,成为热门的市场需求。本文将为您介绍热传感器的类型与运作原理,以及相关的解决方案。

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