什么是非接觸式溫度傳感器？非接觸式溫度傳感器的應(yīng)用及原理

什么是非接觸式溫度傳感器？

非接觸式溫度傳感器是一種無需直接貼在被測物體上即可檢測溫度的傳感器。

它利用物體發(fā)射的紅外線和中子入射時(shí)的散射。市場上大多數(shù)非接觸式溫度傳感器都是使用紅外線的傳感器。檢測元件用于檢測紅外線，并利用發(fā)射率來計(jì)算測量目標(biāo)的溫度。發(fā)射率是指照射到每個(gè)物體表面溫度的紅外線量，在使用非接觸式溫度傳感器時(shí)是必需的。

非接觸式傳感器有固定的可測量范圍和距離，可測量范圍稱為光斑直徑。如果光斑直徑小于被測物體或人，則可以更穩(wěn)定地測量溫度。另外，在測量高溫物體時(shí)，需要采取冷卻等措施，防止非接觸式溫度傳感器本身因發(fā)熱而損壞。

非接觸式溫度傳感器的應(yīng)用

非接觸式溫度傳感器應(yīng)用廣泛，從日常生活到工業(yè)應(yīng)用。以下是如何使用非接觸式溫度傳感器的示例。

• 食品廠烘烤過程中食品溫度測量

• 溫度測量以測量工業(yè)產(chǎn)品涂裝后的干燥程度

• 車床過程中產(chǎn)品溫度分布測量

• 體溫測量

用于難以測量的場合或接觸式溫度傳感器無法測量的物體。具體來說，它用于移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)的物體。

它還用于測量體溫。它在很多情況下都會使用，例如去餐廳或辦公室時(shí)。與夾在腋下的接觸式體溫計(jì)相比，它的優(yōu)點(diǎn)是可以快速測量體溫，而且每次使用后無需消毒，更加衛(wèi)生。

另一方面，由于它使用的是紅外線，因此受環(huán)境溫度、陽光等外部環(huán)境的影響較大。此外，它的準(zhǔn)確性不如接觸式。需要考慮非接觸式傳感器的使用位置，調(diào)整溫度計(jì)算方法并準(zhǔn)備環(huán)境。

非接觸式溫度傳感器原理

使用紅外線的非接觸式溫度傳感器由聚光透鏡、熱電堆、放大器和運(yùn)算單元組成。按以下順序測量溫度：

1.紅外光集中

 紅外光是波長為0.7至1,000μm的不可見光。在此頻率范圍內(nèi)，僅使用 0.7 μm 至 20 μm 的頻率進(jìn)行實(shí)際溫度測量。

該光使用紅外聚焦透鏡聚焦。通過將紅外光集中在熱電堆可以檢測到的波長范圍內(nèi)，可以提高測量精度。

2. 轉(zhuǎn)換為電信號

 熱電堆用于將紅外線轉(zhuǎn)換成電信號并輸出。熱電堆是一種紅外檢測元件，根據(jù)紅外線加熱的溫度輸出電信號。

熱電堆內(nèi)部由多個(gè)熱電偶串聯(lián)連接，熱端面向中心，熱端面向中心安裝紅外吸收膜。透鏡收集的光僅照射到熱接點(diǎn)，從而在其與外部的冷接點(diǎn)之間產(chǎn)生溫差。由于塞貝克效應(yīng)，這會產(chǎn)生電壓差，從而可以測量溫度。

3.電信號的放大 

使用放大器放大熱電堆發(fā)出的電信號。放大可以實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的檢測。

4. 根據(jù)發(fā)射率計(jì)算溫度

 進(jìn)行校正以計(jì)算測量目標(biāo)的溫度。發(fā)射率用于校正。發(fā)射率對于每個(gè)物體來說都是一個(gè)恒定值，是發(fā)射的紅外輻射量與物體表面溫度的比率。

使用從熱電堆轉(zhuǎn)換的電信號檢測到的紅外線量和預(yù)先測量的物體的發(fā)射率來計(jì)算待測量物體的溫度。

非接觸式溫度傳感器的類型

非接觸式溫度傳感器大致分為便攜式和安裝式。

1. 便攜式

一個(gè)人將其握在手中并進(jìn)行測量。由于不需要電源，因此易于攜帶。它們重量輕、體積小，而且許多價(jià)格便宜，從幾千日元到幾萬日元不等。

2. 設(shè)置型

將待測物體經(jīng)過設(shè)備前方，即可自動(dòng)測量溫度，無需人工干預(yù)。許多產(chǎn)品結(jié)合了熱成像相機(jī)等，其中許多價(jià)格昂貴，從數(shù)十萬日元到數(shù)百萬日元不等。無需觸摸設(shè)備即可進(jìn)行測量，根據(jù)設(shè)備的不同，可以在 0.5 至 1.5 m 的距離內(nèi)進(jìn)行測量。