红外测温传感器有哪些 温度传感器都有哪些?
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。
复工潮来临,急需大量温枪,红外温度传感器大盘点
春节已经过去快一个月,企业终于熬到复工了。
深圳市福田区推行“先复工,再核查”模式;江西省宣布取消复工复产的批准手续,改为报备制;就连曾经因为8个公章引发网友热议的泸州市江阳区,也取消了审签备案程序……多地松绑,复工潮要来了。
深圳福田区优先表率,自2月15日起,企业拟复产复工仅需将《复产复工企业疫情防控承诺书》《企业复产复工备案表》(备案表、承诺书需要法人签字并加盖企业公章)交至企业经营办公场地所在的物业管理处进行登记备案。还有深圳罗湖区、深圳南山区、广州白云区、杭州市、宁波市、佛山市等地都开启先行复工的模式,这一个多月的空窗期,企业积极开启“抢人”模式,各种发补贴、专车接送、包飞机......湖州拿出1亿元,专项用于企业复工复产。政府“松绑”,企业“抢人”,只求员工抓紧复工。
不仅如此,华强北“电子一条街”也开始逐渐苏醒。2月10日「芯扒客」去华强北溜达,还是空无一人,现在已经开始人头攒动,不少人戴着口罩拉着货,连手机维修店也已经开门迎客。
复工潮大量来袭,温枪面临最后一波需求缺口......
企业复工复产必须做好“五个到位”:员工排查、消杀措施、防疫物资、防控机制和内部管理。接下来将面临体温枪的大量采购,进小区、进公司、进商场,你都需要被“额温枪”指着脑袋测体温。
额温枪成了回家和上班的第一道关卡,它根据人体发射的红外线辐射能来测定体温。在此类设备中,不论是红外测温仪,还是耳温枪、额温枪等红外检测设备,都离不开基础的热红外传感器元件。简单来说,红外传感器接收到物体发出的能量后,通过其光学系统,可将红外能量转换成电信号,然后将其转换为温度值,它的优势在于快速、直观、非接触检测。
温度传感器芯片及成品
疫情卡在春节期间,红外测温计以迅雷不及掩耳之势的“火”了,而且需求量巨大。红外体温枪最关键的器件是红外传感器,红外传感器最核心的器件是芯片,从晶圆厂、封测厂、芯片设计公司、模组厂、加工厂,最后到终端消费者,是一环扣一环,链条长又杂,整个供应链完全跟不上。
红外测温枪的供应链在上游遭遇芯片产能不足,到了中下游遇到封装、组装却没有大量人力支持。随着2月11日的缓慢复工,至2月15日全国政府的复工“松绑”政策,红外测温枪进入产能爆发期,也将是最后一波红外温度传感器的涨价潮。
根据工信部旗下的赛迪研究院预测,在产能需求上,2月11日-27日之间是手持红外体温检测仪的产能爆发期,也是临时需求的最大缺口,工厂复工正常生产后预计一个月就能完成填补需求。
根据芯扒客交流群的对话,再次体现了测温枪探头、芯片、红外传感器等元器件的供不应求状态。
(图片来源芯扒客)
温枪之外,还有哪些“花式”的抗疫奇招?
红外测温仪需要红外探测器、机芯、整机产业链一同配合,作为红外行业领先的上游芯片企业,睿创微纳/大立科技/海康威视等企业都是从芯片到探测器、到机芯模组、到整机的全产业链布局,他们需要供给下游合作厂商的核心器件和测温模组需求量巨大。
人工智能AI技术的应用,减轻了测温仪的负担。面部识别技术与红外热成像设备结合运用在疫情中,在“口罩人群”的场景下也能准确定位测温区域。譬如,旷视科技利用“人体识别+人像识别+红外/可见光双传感”的解决方案,在人群密集的情况下为戴口罩的人远程测温,可支持大于3米的非接触远距离测温,1秒可以通过15人。还有澎思科技、深晶科技、商汤科技、云天励飞等企业也根据这块技术积极推出相关的产品。
此外,人脸识别测温门禁考勤机也是一款基于人脸识别算法和红外热成像测温算法的AI门禁终端,形成“人证比对+体温检测”和“人脸比对+体温检测”两种产品形态,可适用于基地门禁、公司考勤、考试签到、地铁安检、工地闸机等人脸识别场景。
大疆还推出了无人机测温应急解决方案,利用一根棉花棒的简单改装将御2行业双光版无人机在规范条件下的体温测量精度提升到±0.5度,可满足2-3米距离下,对高速路口外地人员、小区高层隔离人员等各类人员的无接触筛查需求,一旦发现温度异常个体,就会通过无人机遥控器屏幕显示体温异常,提醒现场工作人员进一步核查。
御2行业双光版无人机搭配测温标定支架及棉花棒侧面图
还有人提议,在智能手机/手表里安装温度传感器,可以方便体温的检测。
部分红外温度传感器企业盘点
红外测温枪中“非制冷红外MEMS传感器芯片”是核心部件,其产能的供应直接影响到额温枪的生产。上海微技术工业研究院(以下简称"工研院")于2月2日宣布8寸线正式开工,当前产能6万颗/天,全面复工后可达13万颗/天,为红外体温计生产企业提供大量传感器产品。
华虹集团旗下上海华虹宏力半导体制造有限公司,紧急调整产线和人员,优先生产“非制冷红外MEMS传感器芯片”。华虹宏力相关负责人表示,这类产品以往属于冷门,产量需求不大,如果按照正常生产速度至少需要五周,但现在争取三周内交货。
小编还进一步整理了一些红外传感器企业名录。
比利时迈来芯(MelexisTechnologies NV) 于2019年6月中旬宣布推出业界最小的医疗级精度标准的远红外(FIR)温度传感器——MLX90632,采用3mm x 3mm x 1mm QFN封装,集成传感器元件、信号处理元件、数字接口和光学元件,适用于可穿戴设备(尤其是先进的入耳式设备,即所谓的可听戴设备)以及对人体温度进行高准确度测量的临床检测等,同样适用于额温枪或耳温枪等较为传统的医疗设备。
上海格斐特传感技术有限公司的GTP-M1-F5.5传感器是CMOS技术兼容的新型热电堆红外传感器,具有高红外响应率、高重复性和高可靠性等特点。传感器采用TO-46金属管壳封装,配置一个红外滤光片窗口。并且在封装管壳内,内置高精度热敏电阻芯片,可对环境温度进行补偿。
意法半导体新推出STTS22H温度传感器,可以提高智能消费等设备的温度和热流监测功能、资产跟踪器、集装箱运输记录器、HVAC暖通空调系统、空气加湿器、冰箱、建筑自动化系统。该传感器处理速度很快,转换时间5ms,并提供16位温度数据。该封装具有一个热阻极低的金属块,以确保快速测量环境温度,在-10°C至60°C范围内,典型精度保持在0.25°C,无需用户校准。
纳芯微电子D-NTC™系列高精度双引脚数字脉冲输出温度传感器芯片NST1001,是一款高精度双引脚数字脉冲输出型温度传感器,特有的脉冲计数型数字输出以及在宽温度范围内高精度的特性,可直接与MCU的GPIO连接使用,保障测量精度的同时降低MCU开销并减少成本。NST1001的测温范围为-50°C到150°C,满足汽车、工业、家用电器等场合对温度监测的需求。
随着复工潮的来临,红外温度传感器在短时间内成为市场紧缺货,但是否会昙花一现,还有待疫情结束后,温度检测是否会常态化。芯扒客也会继续对红外温度传感器产业进行跟踪报道。
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