任何物體只要在絕對(duì)零度以上時(shí),都會(huì)以一定的波長(zhǎng)向外輻射能量,只是在低溫段的輻射能量很弱。
常溫下,自然界的所有物體都是紅外輻射的發(fā)射源,只是紅外輻射的波長(zhǎng)不同。例如,人體溫度37℃,紅外輻射波長(zhǎng)為9~10μm;400~700℃物體的紅外輻射波長(zhǎng)為3~5μm。
非接觸式測(cè)溫傳感器就是利用物體的輻射能量隨溫度而變化的原理制成的。
紅外熱電堆傳感器將吸收的紅外輻射轉(zhuǎn)化為熱能,并把溫度變化轉(zhuǎn)化成電子信號(hào),放大顯示出來(lái)。
熱電堆作為一種非接觸紅外測(cè)溫傳感器,不需要直接接觸被測(cè)物體就可以快速測(cè)得物體表面溫度,可以測(cè)量高溫的、危險(xiǎn)的或移動(dòng)的物體,且不會(huì)污染或損壞被測(cè)物體。
目前,它在額溫槍、耳溫槍、智能家電、燈具開(kāi)關(guān)、食品溫度檢測(cè)等領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。
根據(jù)2013年中華人民共和國(guó)政府代表在熊本簽署的《關(guān)于汞的水俁公約》,自2020年起,各締約國(guó)禁止生產(chǎn)及進(jìn)出口含汞產(chǎn)品,因此電子體溫計(jì)將代替水銀體溫計(jì),成為家家戶(hù)戶(hù)必備的額溫槍、耳溫槍。
電子體溫計(jì)就是采用熱電堆型紅外傳感器,將人體輻射的紅外線(xiàn)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的變化,從而顯示出人體溫度。相比傳統(tǒng)水銀溫度計(jì),電子體溫計(jì)具有更安全,讀數(shù)直觀,時(shí)間短,精度高等優(yōu)點(diǎn)。
熱電堆是基于賽貝克效應(yīng)機(jī)理,兩種具有不同塞貝克系數(shù)的材料相互串接構(gòu)建的閉環(huán)回路(即一對(duì)熱電偶),兩串接處中溫度較高的一端通常被稱(chēng)作“熱結(jié)”,較低的一端被稱(chēng)作“冷結(jié)”,材料中載流子沿著溫度梯度降低的方向移動(dòng),引起電荷積累在冷結(jié)處,此時(shí)回路中便有熱電勢(shì)產(chǎn)生。
熱電堆就是根據(jù)塞貝效應(yīng)機(jī)理,采用硅基微加工工藝,在硅片支撐層上排布熱電堆的若干個(gè)熱電偶,把這些熱電偶串聯(lián)起來(lái),就構(gòu)成熱電堆芯片。傳感器接收紅外輻射時(shí),熱點(diǎn)堆芯片上各熱電偶的電壓疊加輸出,從而將測(cè)試溫度轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)。
熱點(diǎn)堆傳感器實(shí)物圖(TO-46封裝):
MRT116熱電堆溫度傳感器
熱電堆傳感器和熱釋電類(lèi)傳感器的區(qū)別:既可以檢測(cè)動(dòng)態(tài)信號(hào),也可以檢測(cè)靜態(tài)信號(hào),且溫度精確測(cè)量。
工業(yè)溫槍實(shí)物圖: