详解红外测温传感器工作原理和在耳温枪中的应用

红外探测器工作原理:待测目标的红外辐射信号,经过光学接收器传输给调制器滤除大面积的背景干扰信号,然后经过红外探测器将红外辐射信号转变成电信号,该信号经过放大器和信号处理电路,并按照仪器内疗的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。

       耳温枪是属于非接触遥测式的红外测温仪,它是利用检测鼓膜(相当于下视丘) 所发出的红外线光谱(6~15μm)来测量体温。 

耳温枪工作示意图

        根据玻耳兹曼定律,物体温度越高,辐射能量越大。E=σεTⁿ(σ=常量,T物体绝对温度,ε比辐射率,n=4)。只要测出物体所发射的辐射能量,就可以确定它的温度。

红外测温仪原理图

红外测温仪工作原理

        红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。待测目标的红外辐射信号,经过光学接收器传输给调制器滤除大面积的背景干扰信号,然后经过红外探测器将红外辐射信号转变成电信号,该信号经过放大器和信号处理电路,并按照仪器内疗的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。

红外探测器工作原理

        红外探测器能把红外辐射能量的变化转变成电量的变化,按工作原理分为热敏探测器和光电探测器。

        热敏探测器采用热敏元件,利用红外辐射的热效应制成,以热释电探测器为例,频率为f的红外线照射释热电晶体(具有自发极化特性,自发极化强度与温度有关),则晶体的温度、自发极化强度以及其引起的面束缚电荷密度均以频率f做周期变化。如果1/f小于自由电荷中和面束缚电荷所需要的时间,那么在垂直于Ps的晶体的两个断面之间就会产生开路电流电压。如果用负载电阻把两个电极连接起来,就会有电流通过负载。可以成功将红外辐射转换成电信号。

热释电探测器工作示意图

光电红外探测器

        以光电导性红外探测器为例,将一个半导体光敏电阻R与一个固定电阻相串联后,接到一恒定的直流电压为U的电源上。红外辐射以一定功率经电机式光调制器M变成正弦波照射到半导体光敏电阻R上,使其电阻脉动变化,在a和b两端的电压,除掉直流成分外,就有一个同样频率的正弦变化的电压,将此微弱交流电压值经过放大器处理,即可将红外辐射信号转换成电信号。

光电导性红外探测器工作示意图

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