测体温传感器 非接触式测温利器——热电堆温度传感器浅析及应用

非接触式测温利器——热电堆温度传感器浅析及应用

在当今这个科技飞速发展的时代，非接触式温度测量技术已经渗透到医疗、工业、安防等多个关键领域，红外热电堆温度传感器凭借其独特的性能，已经成为这一技术实现的核心组件。

红外热电堆温度传感器的核心原理基于塞贝克效应，这是一种能够将温度差异直接转化为电压差的物理现象。

任何高于绝对零度的物体均会向外辐射红外光线，辐射强度和频率与温度成正比，当热电堆芯片吸收物体辐射的红外光时，通过内部串联的多对热电偶，将其转化为电压信号，根据输出电压信号确定物体的温度。

稳定性与可靠性： 得益于MEMS技术，热电堆传感器具有优越的长期稳定性，低温度灵敏系数，以及优秀的光电特性，适合长时间连续工作。

低成本与易集成： 相比其他类型的红外传感器，热电堆传感器成本低、体积小、重量轻，易于集成到各种设备中。

广泛适用性： 不受被测物体材质的限制，热电堆传感器适用于几乎所有物体的表面温度测量，从人体温度监测到工业设备的热故障诊断。

在医疗设备中，热电堆温度传感器可用于如非接触式额温枪、耳温计等电子测温设备，提供快速准确的体温测量，特别适合婴儿和老年人等敏感群体。

热电堆传感器可集成于智能恒温器、空调、空气净化器等家用电器中，根据环境温度自动调节设备工作状态，提升家居生活的舒适度和节能效率。

热电堆传感器还可以应用于工业的设备监测，如电机、轴承等关键部件的过热预警，以及电力系统的热像分析，预防设备故障，保障生产安全。

红外热电堆温度传感器以其独特的非接触测量优势和高性价比，正逐步渗透到我们生活的方方面面，成为守护人类健康与安全、提升工业自动化水平、促进科学研究的重要工具。随着技术的不断革新，其应用领域还将进一步拓展，为构建更加智能、安全的社会贡献力量。

温度传感器都有哪些？

温度是生活中最常见的测量变量之一，因此测量它的方法有很多，包括接触式和非接触式。相应的传感器也有很多，今天就来简单分类介绍一下。

1.红外温度传感器

红外线是一种电磁波，具有与无线电波及可见光一样的本质。红外线的波长在0.76～100μm之间，位于无线电波与可见光之间。任何物体，只要它的温度比零下273.15度高，就无一例外地发射出红外线。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

红外温度传感器可以测量一个点的温度，典型应用就是红外体温枪；也可以做成一个阵列进行红外成像，比如红外热像仪。它们的特点就是非接触式快速测温，在一些不便于接触测温的场合非常适用。

2.热电偶

热电偶是工业中常用的一种温度传感器。它的工作原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。

热电偶按照金属热电极材料的不同可以分为以下几种类型：

热电偶有以下特点：

温度相同时，不同类型的热电偶所产生的热电动势也不同，但这只跟热电极材料有关，与热电偶长度、直径无关。

当热电偶的类型确定后，其热电动势只与热电偶工作端与冷端的温度差有关，如果热电偶冷端温度不变，则热电动势是工作端温度的单值函数。但实际使用时，冷端温度不可能保持不变，因此一般都需要进行冷端补偿，也就是需要一种其它类型的温度传感器测量冷端的温度。很多用于热电偶信号采集的AD芯片已经在内部集成了温度传感器，可以用作冷端补偿。

3.热电阻（RTD）

热电阻（RTD）是一种温度传感器件，通常由铂、镍或铜制成，其中以铂电阻最为常见（PT100/PT1000）。RTD可以采用许多不同的形状，例如绕线，薄膜，它的电阻随温度而线性变化。以PT100为例，其在0℃时阻值为100Ω，温度每增加（减少）1度，阻值增加（减少）0.385Ω。测量范围可达-200℃～+850℃

通过测量阻值即可实现温度测量，常用的方法有恒流法、电压比例法、电桥法等。使用时需要注意流过传感器的电流不宜过大，否则会产生自发热影响测量精度。

4.热敏电阻

热敏电阻也是一种传感器电阻，但与RTD不同的是，它通常采用锰，钴，铀等的陶瓷材料制成，是一种半导体器件。按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻（PTC）和负温度系数热敏电阻（NTC）。它的阻值一般比较大，且与温度的关系是非线性的，一般通过查表法来进行温度测量。

其特点是，在一定范围内灵敏度很高，温度系数比RTD大几十倍，因此可以实现较高分辨率的温度测量。

另外，正温度系数热敏电阻（PTC）根据其特性，还可以用于电路的过流保护。

5.温度传感器芯片

芯片类型的温度传感器可以分为两种：模拟输出和数字输出。模拟输出的一般输出电压或电流信号，与温度成正比，比如AD590，输出电流随温度变化，系数为1 µA/K。LMT90，输出电压信号，系数为+10.0mV/°C 。数字输出最常见的有DS18B20，单总线接口，也有一些I2C、Uart等接口的芯片。

芯片类温度传感器一般是通过PN结的温度特性来实现的，晶体二极管或三极管的PN结的结电压是随温度而变化的。例如硅管的PN结的结电压在温度每升高1℃时，下降-2mV。利用这种特性再结合信号调理电路封装成芯片。这种传感器的特点是测温范围相对较小，一般在-40℃~125℃左右，精度和分辨率也有限，能满足生活中的普通需求。

结语

上面介绍的是几种常用类型的传感器的特点，后面会对每种传感器的使用方法进行具体的介绍，敬请期待。

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