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  • 热电堆传感器的主要原理及其应用

  • 2020-04-24 15:53:16 阅读量:1294
热电堆是一种热释红外线传感器,它是由热电偶构成的一种器件。它在耳式体温计、放射温度计、电烤炉、食品温度检测等领域中,作为温度检测器件获得了广泛的应用。由两个或多个热电偶串接组成,各热电偶输出的热电势是互相叠加的。用于测量小的温差或平均温度。


热电堆的结构:辐射接收面分为若干块,每块接一个热电偶,把它们串联起来,就构成热电堆。按用途不同,实用的热电堆可以制成细丝型和薄膜型,亦可制成多通道型和阵列型器件。

工作原理

被红外线照射的吸收膜是一种热容量小、温度容易上升的薄膜。在紧靠衬板中央的下部为一空洞结构,这种结构的设计确保了冷端和测温端的温度差。热电偶由多晶硅与铝构成,两者串联连接。当各个热电偶测温端温度上升时,热电偶之间就会产生热电动势 Vn,因此在输出端就可以获得它们的电压之和。


  

热电堆的结构与工作原理图


热电堆的应用

热电堆红外测温传感器直接感应热辐射 ,为非接触温度测量提供完美的解决方案,它的具有创新的硅基微机械技术保证了它的极好的长期稳定性,非常低的温度灵敏系数,极好的光电特性。热电堆红外传感器使非接触温度测量系统具备很低的价格。它不需要冷却,但在整个温度测量范围内能达到±1℃的精度。对于比较窄的温度测量范围,例如体温测量,精度可以达到±0.1℃。

在非接触温度计中的应用
用高精度热敏电阻来测量热电堆所处的环境温度,然后由CPU计算出测量温度。可以在EEPROM中预先写入一些标准的温度条件,例如:在被测物体温度为37℃、热电堆所处环境温度为25℃条件下测得的输出电压。而且,热电堆的输出电压、运放的偏置及增益的离散性等等也可以通过软件来进行修正。


另外,被测对象的温度与热电堆所处的环境温度之间,存在着下面的关系。


Vout=A(Tb4-Ts4)
Vout为热电堆的输出电压(V)
A为比例系数
Tb为被测物体的温度(K)

Ts为热电堆所处的环境温度(K)


因此,被测对象的温度,可以通过测量热电堆输出电压和热电堆所处环境的绝对温度,并通过运算后获得。

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