常見(jiàn)傳感器分類(lèi)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)常出現紅外溫度傳感器，紅外線(xiàn)傳感器是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現出來(lái)的物理效應探測紅外輻射的傳感器，多數情況下是利用這種相互作用所呈現出的電學(xué)效應。

自然界一切溫度高于絕對零度（-273.15℃）的物體。由于分子的熱運動(dòng)都在不停地向周?chē)臻g輻射包括紅外波段在內的電磁波。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。紅外測溫的原理是一樣的，都是根據普朗克原理。一般理解紅外測量的是物體的溫度。其實(shí)測的是目標物與傳感器或者說(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，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?chē)沫h(huán)境溫度（K）。

人體主要輻射波長(cháng)為9 μm-10 μm的紅外線(xiàn)。通過(guò)對人體自身輻射紅外能量的測量便能準確地測定人體表面溫度。由于該波長(cháng)范圍內的光線(xiàn)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量人體表面溫度。

紅外溫度傳感器利用熱電偶原理，測量目標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構成一個(gè)閉合回路，當二個(gè)接觸端溫度不同時(shí)（T>To），回路中產(chǎn)生熱電勢Eab，其中T稱(chēng)為熱端、工作端或測量端，To稱(chēng)為冷端、自由端或參比端。A和B稱(chēng)為熱電極。熱電勢的大小由接觸電勢（也叫伯爾貼電勢）和溫差電勢（也叫湯姆遜電勢）決定。

4 結語(yǔ)

在溫度測量系統中，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量的準確度。需要根據不同的測量精度來(lái)選擇傳感器，對于紅外溫度傳感器來(lái)說(shuō)，因為它是非接觸式的，所以對環(huán)境的要求特別高，采用熱電偶的測量原理，對環(huán)境溫度進(jìn)行補償，從而獲得準確的測量效果。紅外線(xiàn)傳感器產(chǎn)品一般采用單片機進(jìn)行數字信號處理，對其采集到的溫度電信號進(jìn)行處理。再經(jīng)過(guò)濾波和放大，把溫度的標準電信號提取出來(lái)進(jìn)行MD轉換，最終在液晶顯示器（LMD）上顯示出來(lái)。