浅谈红外温度传感器的原理及应用

红外温度传感器原理

1、市场现状

目前市面上主要的红外温度传感器基本上都是采用热电堆技术，为被动红外传感器；理论上凡是高于绝对零度的物体都会发射红外光，红外温度传感器就是接收被测物体反射红外光的多少再经过一系列的算法得出被测物体的表面温度。

现在市场上红外温度传感器大致分为两种，一种是模拟的一种是数字的，顾名思议，模拟的传感器输出的是模拟信号这个需要客户单位设计一套信号处理电路以及开发算法来处理（对客户单位的技术要求比较高，开发周期比较长）；而数字传感器就不存在这个问题，便于客户的二次开发。

2、技术原理

我们知道，光线也是一种辐射电磁波，我们把红光之外、波长0.75μm到1000 μm之间辐射叫做红外光，红外光是肉眼看不到的，但通过一些特殊光学设备，我们依然可以感受到。温度传感器一般采用5μm～14 μm的红外光作为温度测量的波段。

红外热电堆是基于seebeck效应工作的传感器，它由多个热敏元件组成，每个元件都能产生一个微弱的电压信号。当被测物体发的红外光被传感器接收时，这些元件会受到不同程度的加热，进而产生不同大小的电压信号，通过测量这些信号幅值和频率，再加上核心的算法，就可以得被测物体的温度。

3、物体的发射率

理论上凡是高于绝对零度的物体都会发射红外光，不同的物体对红外光的发射率是不一样的，就是相同材质的物体表面处的的不同和温度的不同它的发射率也会不一样，如：

发射率是被测量物体发射红外能量的能力。发射率的值可以从0(亮镜)到1.0(黑体)。大多数有机、油漆或氧化表面的发射率值接近0.95 在实际应用中，想得到被测物体的准确温度，就需要知道被物的发射率，常见物体的发射率在网上基本能查得到。

4、 红外温度传感器的优势

节省时间 -- 典型的红外温度测量耗时小于500 mS。

测量移动目标。

测量危险或无法接触的物体（高压部件、较大的测量距离）。

测量高温（高于1300°C） 无能量干扰或能量损耗。 没有对目标造成污染和机械影响的风险。

红外技术已经被成功应用至工业和研究设置领域，随着成本降低和可靠性提高的不断创新和发展，红外技术已经实现了可提供更小测量单位的传感器。所有这些因素都促使红外技术受到新应用和用户的广泛关注

5、影响红外传感器测量精度的几个因素

1.传感器到目标（测量点）的距离 红外传感器的光学系统可收集圆形测量点发出的红外能量，并将其聚焦在探测器上。每款传感都一定FOV视角，要确保在二次开发的时候结构上在传感器视角范围内无遮挡，并确保被测物体传感器的视角范围内。

2.环境条件 应注意工作区域的环境条件，蒸汽、灰尘、烟雾等因素都可能会遮挡测温设备的光学系统，从而妨碍精确测温。

3.环境温度 尽量避免传感器的环境温度出现大幅度的变化，如果需要在温差高达 20 度或更高的环境下使用测温仪，则应至少等候 20 分钟以使其适应新的环境温度。

4.辐射率 辐射率是用于衡量物体辐射红外能量能力的物理量，辐射的能量可指示物体的温度，辐射率值在 0（光亮镜面）和 1.0（黑体）之间取值。

红外温度传感器的应用

1、产品推荐

温度是自然世界中一个基本的物理量，当前用于测量温度的方法有很多，我们就非接触式红外传感器的一些典型的应用做一点阐述。

作为一名专业的从业人员，首先介绍一下我司的产品，纯国产的高精度数字红外温度传感器；以下产品均为单点式红外传感器，现在已完成了国内首个超高温（超1000℃）传感器的量产

2、红外温度传感器在电力、能源及数据中心等场景的应用

高压电力设备、新能源电池及数据中心等在运行过程中会产生大量的热量，如果不能有效的控制设备的温度，会导致设备过热，损坏甚至发生火灾等严重后果。 使用非接触式红外温度传感器建立一套温度实时监控系统，将温度传感器安装在设备关键的位置，来实时的监控设备的温度变化。监控数据实时的传送回控制中心，当达到一定的温度时，系统会及时调整设备状态，并向操作人员报警。

相比于红外热成像，温度传感器在实时监控上具有很大的优势，

1、温度传感器比热成像便宜很多

2、数据传输量小

3、测量精度比热成像要高

相比于传统接触式温度传感器，红外温度传感器更是有不可替代的优势

1、响应速度快

2、便于安装

3、对设备没有任何影响

红外温度传感器在公共安领域的应用

采用红外温度传感器建立一套火灾预警系统，与无人机及其他消防设施一起联动，具有以下优势

1. 及早发现火灾：红外感应技术可以监测到火灾的热源，及时发现并报警，以便及早采取灭火措施，防止火势扩大。

2. 提高火灾处理效率：红外感应防火报警器可以精确定位火灾，减少搜索和调度时间，提高了灭火行动的效率，降低了灭火成本。

3. 提高管理效果：红外感应防火报警器可以实现实时监测，帮助管理部门及时了解火灾情况，采取相应措施，提高管理的科学性和精细化。

审核编辑 黄宇