常見(jiàn)傳感器分類和工作原理

3 紅外傳感器

另一種傳感器也非常常用，在非典期間就經(jīng)常出現(xiàn)紅外溫度傳感器，紅外線傳感器是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)出來(lái)的物理效應(yīng)探測(cè)紅外輻射的傳感器，多數(shù)情況下是利用這種相互作用所呈現(xiàn)出的電學(xué)效應(yīng)。

自然界一切溫度高于絕對(duì)零度（-273.15℃）的物體。由于分子的熱運(yùn)動(dòng)都在不停地向周圍空間輻射包括紅外波段在內(nèi)的電磁波。其輻射能量密度與物體本身的溫度關(guān)系符合普朗克（Plank）定律。紅外測(cè)溫的原理是一樣的，都是根據(jù)普朗克原理。一般理解紅外測(cè)量的是物體的溫度。其實(shí)測(cè)的是目標(biāo)物與傳感器或者說(shuō)是物體與環(huán)境溫度之間的差值。物體輻射能量的大小直接與該物體的溫度有關(guān)。具體地說(shuō)，是與該物體熱力學(xué)溫度的4次方成正比。用公式可表達(dá)為：

E=δε（T4-T4o） （1）

式中，E是輻射出射度。單位是W／m3；

δ是斯蒂芬一波爾茲曼常數(shù)，5.67x10-8W／（m2·K4）；

δ是物體的輻射率：

T是物體的溫度（K）；

To是物體周圍的環(huán)境溫度（K）。

人體主要輻射波長(zhǎng)為9 μm-10 μm的紅外線。通過(guò)對(duì)人體自身輻射紅外能量的測(cè)量便能準(zhǔn)確地測(cè)定人體表面溫度。由于該波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光線不被空氣所吸收，因而也可利用人體輻射的紅外能量精確地測(cè)量人體表面溫度。

紅外溫度傳感器利用熱電偶原理，測(cè)量目標(biāo)物與傳感器或者物體與環(huán)境溫度之間的差值。熱電偶的原理是二種不同的金屬A和B構(gòu)成一個(gè)閉合回路，當(dāng)二個(gè)接觸端溫度不同時(shí)（T>To），回路中產(chǎn)生熱電勢(shì)Eab，其中T稱為熱端、工作端或測(cè)量端，To稱為冷端、自由端或參比端。A和B稱為熱電極。熱電勢(shì)的大小由接觸電勢(shì)（也叫伯爾貼電勢(shì)）和溫差電勢(shì)（也叫湯姆遜電勢(shì)）決定。

4 結(jié)語(yǔ)

在溫度測(cè)量系統(tǒng)中，溫度傳感器是一個(gè)重要的器件，它的性能直接影響溫度測(cè)量的準(zhǔn)確度。需要根據(jù)不同的測(cè)量精度來(lái)選擇傳感器，對(duì)于紅外溫度傳感器來(lái)說(shuō)，因?yàn)樗欠墙佑|式的，所以對(duì)環(huán)境的要求特別高，采用熱電偶的測(cè)量原理，對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行補(bǔ)償，從而獲得準(zhǔn)確的測(cè)量效果。紅外線傳感器產(chǎn)品一般采用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，對(duì)其采集到的溫度電信號(hào)進(jìn)行處理。再經(jīng)過(guò)濾波和放大，把溫度的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)提取出來(lái)進(jìn)行MD轉(zhuǎn)換，最終在液晶顯示器（LMD）上顯示出來(lái)。