红外温度传感器工作原理选型应用

红外温度传感器，在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时，由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波，其中就包含了波段位于0.75～100μm 的红外线，红外温度传感器就是利用这一原理制作而成的。

温度是度量物体冷热程度的一个物理量，是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中，温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能。

红外线

红外线是一种人眼看不见的光线，但事实上它和其它任何光线一样，也是一种客观存在的物质。任何物体只要它的温度高于热力学零度，就会有红外线向周围辐射。红外线是位于可见光中红色光以外的光线，故称红外线。它的波长范围大致在0.75~100μm的频谱范围之内。

红外辐射

红外辐射的物理本质是热辐射。物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，红外辐射的能量就越强。研究发现，太阳光谱的各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的，而且最大的热效应出现在红外辐射的频率范围之内，因此人们又将红外辐射称为热辐射或者热射线。

传感原理

热传感器是利用辐射热效应，使探测器件接收辐射能后引起温度升高，进而使传感器中一栏与温度的性能发生变化。检测其中某一性能的变化，便可探测出辐射。多数情况下是通过赛贝克效应来探测辐射的，当器件接收辐射后，引起一非电量的物理变化，也可通过适当变化变为电量后进行测量。

红外温度传感器选型要点

主要从性能指标和环境和工作条件两方面来加以考虑。

性能指标：首先就是量程也就是测温范围，选择红外温度传感器时一定要注意到它的量程，只有选择了适合的量程才能更好的测量。用户的被测温度范围一定要考虑准确、周全,既不要过窄,也不要过宽。其次是要注意传感器的尺寸，不能选择过大也不能太小，必须选择适合自己的尺寸才能更好的方便测量，量程和尺寸是选择传感器都要注意的，但是选择红外温度传感器还要确定光学分辨率、确定波长范围、确定响应时间、信号处理功能等。

工作条件：红外温度传感器所处的环境条件对测量结果有很大影响,应加以考虑、并适当解决,否则会影响测温精度甚至引起测温仪的损坏。当环境温度过高、存在灰尘、烟雾和蒸汽的条件下，可选用厂商提供的保护套、水冷却、空气冷却系统、空气吹扫器等附件。这些附件可有效地解决环境影响并保护测温仪，实现准确测温。

红外温度传感器应用

非接触式温度测量

红外辐射探测

移动物体温度测量

连续温度控制

热预警系统

气温控制

医疗器械

长距离测量

红外温度传感器在智能空调上的应用

舒适的生活环境是我们大家共同追求的，随着电子技术的发展，科技已经改变了我们周围的生活，科技化智能化的家居生活将成为可能。空调作为重要的家电产品，其创新发展技术也在不断进步，新型的智能空调运用多种传感器技术以及新型科技技术，实现了空调健康舒适、节能环保的智能化目标。

红外温度传感器在智能空调上的应用

传统的空调出风量和出风的位置是固定不变的，人们在房间的时候，空调的出风大小是不会改变的，这样只能固定的出风，不仅满足不了人们的需求，而且浪费电量，新型的智能传感器安装了利用红外传感器设计的动感仪，红外温度传感器感应人体活动量，按需分配风量，让不同的人各有舒适，空调上的动感仪可以对室内空间进行5区域的划分，并实时监控5个区域，并在140度的大范围实时监测和敏锐感知人体活动量并进行分区差异化按需送风，以此适应不同家庭成员的个性化使用需求，进而提高空调房间的整体舒适性。

智能空调的动感仪由三组不同角度的红外温度感应器构成，每组动感仪有2个感应头，共有6个感应头对出风口进行智能调节风量及风向，自动识别人体位置和活动量，不断更新采集数据，智能分析数据，根据不同的人体活动量进行差异化送风，让不同活动量的人都感觉舒适，并且减少了达到人感所需温度的时间。

以上就是工采网小编今天给大家介绍的关于红外温度传感器的相关知识及它的应用范围的介绍，因为红外温度传感器的使用帮助我们生产和科研的过程编的更加的简单，所以我们增加对于它的相关知识的了解是非常的有必要的，毕竟是我们经常会使用的工具。这就是今天讲解的全部内容了，希望对大家在日后的生活中能够有所帮助。

不同红外传感器的工作原理及特性有何差异？

红外线是一种人类肉眼看不见的光，它具有光线的所有特性，所有高于绝对零度即－273℃的物质都可以产生红外线。根据红外线的特性，红外线被应用于多种传感器中，比如红外温湿度传感器、人体红外探测器等等。红外传感器也根据发出方式和能量转换方式分为不同的类型。下面，让我们具体了解一下不同红外传感器的工作原理及特性。

根据发出方式不同，红外传感器可分为主动式和被动式两种。

主动红外传感器的发射机发出一束经调制的红外光束，被红外接收机接收，从而形成一条红外光束组成的警戒线。当遇到树叶、雨、小动物、雪、沙尘、雾遮挡则不应报警，人或相当体积的物品遮挡将发生报警。

主动红外探测器技术主要采用一发一收，属于线形防范，现在已经从最初的单光束发展到多光束，而且还可以双发双受，最大限度的降低误报率，从而增强该产品的稳定性，可靠性。

由于红外线属于环境因素不相干性良好（对于环境中的声响、雷电、振动、各类人工光源及电磁干扰源，具有良好的不相干性）的探测介质；同时也是目标因素相干性好的产品（只有阻断红外射束的目标，才会触发报警），所以主动式红外传感器将会得到进一步的推广和应用。

被动红外传感器是靠探测人体发射的红外线来进行工作的。传感器收集外界的红外辐射进而聚集到红外传感器上。红外传感器通常采用热释电元件，这种元件在接收了红外辐射温度发出变化时就会向外释放电荷，检测处理后产生报警。

这种传感器是以探测人体辐射为目标的。所以辐射敏感元件对波长为10μm左右的红外辐射必须非常敏感。为了对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。

被动红外传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释电元几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。

一旦入侵人进入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜而聚焦，从而被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。被动红外传感器被广泛的应用在人体红外探测器中。

根据能量转换方式的不同，红外线传感器又可分为光子式和热释电式两种。

光子式红外传感器是利用红外辐射的光子效应而进行工作的传感器。所谓光子效应，是指当有红外线入射到某些半导体材料上时，红外辐射中的光子流与半导体材料中的电子相互作用，改变了电子的能量状态，从而引起各种电学现象。

通过测量半导体材料中电子性质的变化，就可以知道相应红外辐射的强弱。光子探测器类型主要有内光电探测器、外光电探测器、自由载流子式探测器、QWIP量子阱式探测器等。

光子探测器的主要特点是灵敏度高、响应速度快，具有较高的响应频率，但缺点是探测波段较窄，一般工作于低温（为保持高灵敏度，常采用液氮或温差电制冷等方式，将光子探测器冷却至较低的工作温度）。

热释电式红外传感器是利用红外辐射的热效应引起元件本身的温度变化来实现某些参数的检测的，其探测率、响应速度都不如光子型传感器。

但由于其可在室温下使用，灵敏度与波长无关，所以应用领域很广。利用铁电体热释电效应的热释电型红外传感器灵敏度很高，获得了广泛应用。

热释电效应某些绝缘物质受热时，随着温度的上升，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷。这种由于热变化而产生的电极化现象称为热释电效应。热释电效应在近十年被用于热释电红外传感器中。能产生热释电效应的晶体称为热释电体，又称为热电元件。热电元件常用的材料有单晶、压电陶瓷及高分子薄膜等。

热释电红外传感器的结构热释电红外传感器由以下四个主要部分构成：

①构成电路的铝基板、场效应晶体管（FET）；

②具有热释电效应的陶瓷材料；

③ 限制入射红外波长的窗口材料；

④ 外壳TO—5型管帽和管座。

由于探测器元件单独使用时，存在着探测距离较短、获得的信号后续电路不易处理的不足，所以目前多选用红外组合件来探测。红外组合件由热释电红外传感器、透镜、测量转换电路和密封管壳构成。透镜可以扩大探测范围，提高测量的灵敏度；测量转换电路可以完成滤波、放大等信号处理过程；密封管壳能防止因外界噪声引起的错误动作。这种组合件体积小、成本低、功能多样，所以应用较为广泛。

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