国产红外热电堆传感器哪家强?红外热电堆技术评测一览

传感器专家网作为专注于传感器技术领域的平台,从市场上购买了多个热销的红外热电堆传感器,采用业内专业的测试设备和标准的测试方法,对这些传感器进行一场客观的技术评测,以便于广大电子制造从业者更了解红外热电堆传感器的技术与性能。

  2020年,随着新冠肺炎在全球范围内的爆发,非接触式人体红外测温设备,迎来了前所未有的火爆行情,无数红外测温硬件方案喷涌而出,各式各样的红外测温仪器,一瞬间充斥全球市场。红外热电堆传感器作为非接触式人体测温应用的核心元器件,更是炙手可热,供不应求。

  传感器专家网作为专注于传感器技术领域的平台,从市场上购买了多个热销的红外热电堆传感器,采用业内专业的测试设备和标准的测试方法,对这些传感器进行一场客观的技术评测,以便于广大电子制造从业者更了解红外热电堆传感器的技术与性能。

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  什么是红外热电堆传感器

  热释红外线传感器——红外热电堆,是能把温差转化成电能的一种传感器。

  结构上,热电堆传感器通常由串联(或偶尔并联)的大量热电偶组成,以将电压升至有意义的量。原理上,热电堆基于塞贝克效应,其输出电压取决于热电偶结与基准结之间的温度差。

  红外热电堆传感器广泛应用于非接触式温度测量应用中,例如:耳温枪、额温枪、固定式温度探头等。

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  评测产品:

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  对比测试项:

  •   热电堆阻值

  •   热电堆灵敏度

  •   热电堆稳定性

  测试项说明:

  1.红外热电堆阻值测试

  判断标准:70-200KΩ区间属正常范围,低于或高于区间属异常。

  热电堆由多个热电偶串联而成,所有串联热电偶的内阻之和为热电堆的芯片电阻。热电堆芯片本身阻值较高,设计放大器时会考虑到该阻值,以防放大器偏离工作范围,阻值通常在70到200KΩ之间为正常,更方便ADC和放大器的使用。

  2.红外热电堆灵敏度测试:

  判断标准:电压变化在200mv以上属于正常范围。在正常范围内,电压变化越小,灵敏度越低。

  热电堆灵敏度为温度与输出电压之比,测量当温度变化时,相应输出电位差的变化量。灵敏度是热电堆最重要的参数之一,它会影响后续非接触红外测温仪器的精度。

  3.红外热电堆稳定性测试:

  判断标准:测试前后电压变化波动越小,曲线收敛性越强,热电堆越稳定。

  传感器的灵敏度,一般在量程范围内是恒定的,即传感器的输入-输出特性为直线。但由于多种原因,传感器灵敏度会发生变化,因此测试灵敏度的稳定性很有必要。热电堆稳定性测试包括灵敏度时漂稳定性测试、温漂稳定性测试和加速老化稳定性测试。模拟热电堆分别经历长时间变化、高温储存和高低温冲击加速老化的过程,测试其灵敏度保持一致的能力。

  测试结论:

  1.红外热电堆阻值测试

  测试设备:电阻测试仪

  测试方法:测试传感器TP+和TP-之间的阻值,并记录。

  结论

  红外热电堆电阻在70-200KΩ区间属于正常范围,本次测试结果显示,美思先端MTP-10B7F55的热电堆阻值小于70KΩ,不在正常的区间范围。烨映、新微、西人马、众智、亚创光电,五个型号属于正常区间范围。此项测试表明,多个型号的阻值都在正常范围内,能够便于ADC和放大器的调用。测试数据见图1.1

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  图1.1 红外热电堆阻值数据(测试数据在相同环境下,经过重复测试得出)

  2.热电堆灵敏度测试

  测试设备:电压变化测试仪、黑体

  测试条件:黑体35±0.3℃,环境温度25±2℃

  测试方法:相同测试设备,在相同黑体和环境温度下测试传感器的电压变化,并记录变化值。

  结论

  此项测试结果显示所有型号均有电压变化,说明热电堆芯片均属正常。但是,美思先端MTP-10B7F55、新微TSD14相对其它型号电压变化较低,灵敏度相对其它型号差强人意。灵敏度的高低与测量精度相关,灵敏度高的红外热电堆传感器在精度上更有保障。测试数据见图2.1

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  图2.1 红外热电堆灵敏度测试(测试数据在相同环境下,经过重复测试得出)

  3.热电堆稳定性测试

  测试设备:电压变化测试仪、黑体、高温老化炉、高低温循环炉

  测试条件:黑体35±0.3℃/环境温度25±2℃/120℃高温/-40~85℃高低温冲击

  测试方法

  对比传感器灵敏度随时间漂移的收敛性;

  对比传感器灵敏度输出在每次高温老化后的变化大小,对比收敛性;

  对比传感器灵敏度输出在冷热冲击后的变化大小,对比收敛性。

  结论

  灵敏度时漂稳定性测试中,西人马SGXV02-100-000-100和美思先端MTP-10B7F55测试前后的电压变化波动较小,曲线收敛性较强,灵敏度时漂稳定性较强。其他型号电压变化波动较大,较为不稳定。测试数据见图3.1

  温漂稳定性测试中,西人马SGXV02-100-000-100和美思先端MTP-10B7F55测试前后的电压变化波动较小,曲线收敛性较强,温漂稳定性较强。其他型号电压变化波动较大,较为不稳定。测试数据见图3.2

  加速老化稳定性测试中,西人马SGXV02-100-000-100测试前后的电压变化波动较小,曲线收敛性较强,加速老化稳定性较强。其他型号电压变化波动较大,较为不稳定。测试数据见图3.3

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  图3.1 红外热电堆灵敏度时漂稳定性数据(测试数据在相同环境下,经过重复测试得出)

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  图3.2红外热电堆温漂稳定性数据(测试数据在相同环境下,经过重复测试得出)

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  图3.3红外热电堆加速老化稳定性数据(测试数据在相同环境下,经过重复测试得出)

  对比以上三种曲线收敛性可知,西人马SGXV02-100-000-100和美思先端MTP-10B7F55的灵敏度时漂稳定性曲线和温漂稳定性曲线收敛性强,在每次静置前后所测电压变化的波动范围最小(曲线重合度相对高),各个时段静置曲线之间的变化也很小,两者在灵敏度时漂稳定性和温漂稳定性上表现优异。而加速老化稳定性测试结果显示,西人马SGXV02-100-000-100的加速老化稳定性测试曲线收敛性最强,说明其加速老化稳定性最为出色。

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  本次评测的结果,西人马SGXV02-100-000-100、众智OTP-638D2、烨映STP9CF55在测试中综合性能较好,其中西人马SGXV02-100-000-100在多项稳定性测试中表现优异。稳定性是传感器品质的直接表现。影响传感器稳定性的因素主要是材料及其加工工艺,因集成电路制造工序繁多、工艺复杂且技术难度非常高,故制造稳定性高的芯片对材料、制造工艺都有非常严格、高标准的要求。

  在全球疫情肆虐的当下,非接触式人体红外测温应用的市场行情,势将火爆进行到底。传感器专家网希望广大电子行业从业者,在选用红外热电堆方案时,能够秉持科学的精神,制造出更多稳定可靠的产品,助力全球抗击疫情,利用科技力量让我们共度难关。

声明:本次评测结果仅适用于本批次的产品,传感器专家网不对其他批次产品数据负责,如有其他问题,请联系我们,传感器专家网拥有对此声明的最终解释权。

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