热电堆

温度传感器

趋势

数字热电堆趋势报告

数字传感器:满足 OEM 需要,应对市场需求

概述

热电堆传感器的主要功能是将从物体发出的热辐射转换为输出信号。此传感器技术用于各种应用,其中包括家用电器(微波炉、干衣机、自动烹饪)、医疗设备(耳温枪和额温枪)、汽车(汽车温度控制、座椅占用、盲点警报和黑冰警告)、消费类产品(打印机、复印机、手机)以及纸幅、塑料零件等许多工业应用。

红外温度测量

任何物体都会发出红外辐射。辐射功率随着表面温度的升高而增加。基于这种关系,热电堆测量发射功率并精确确定物体的温度。

热电堆红外传感器基于两种物理效应:

• 黑体辐射:普朗克定律认为,任何温度高于 0 K 的物体会发出电磁辐射。普朗克曲线上的积分称为斯蒂芬-波滋曼定律,此定律用于计算总发射功率:

P = A * e * s*T4
P=发射功率,A=表面积,e=表面辐射率,
s=斯蒂芬-波滋曼常数=5.67·10-8W/(m2·K4), T=绝对温度(单位为 K)

• 针对表面温度<700°C this infrared radiation only. If the surface temperature exceeds 700°C an increasing part of the emitted radiation is visible light, e.g. glowing steel, incandescent lamp etc.
• 塞贝克效应:两个不同导体的触点接触的温度不同会导致电压差。

热电堆传感器功能

热电堆红外传感器包含一个吸收器,该吸收器与框架热隔离并和热电偶串联。当吸收器指向温度与吸收器不同的物体时,物体和吸收器发出的功率也不同。有一个网向/从吸收器辐射热流,可以加热/冷却吸收器。吸收器和框架之间生成的这种温度差由热电堆(根据定义 1)转换为电压。如果还需要使用 NTC 热敏电阻等测量框架温度,可以根据斯蒂芬-波滋曼定律计算物体温度。

热电堆芯片组成
热电堆芯片组成
热电堆传感器的横截面
热电堆传感器的横截面

运输建议

• 避免触摸硅窗
• 避免污染硅窗
• 避免损坏硅窗(划痕等)
• 避免插针变形
• 避免压缩元件护套

清洁建议

• 异丙醇(其他名称:Iso-Propyl-Acohol (IPA),2-丙醇),
使用医用级、专业分析级或更高纯度
• 无划痕和不起毛的清洁纸巾(例如,Bemcot M-3II)

使用湿纸巾:
从窗或透镜的中心清洁到外部。
注意正确清洁热电堆的光学和金属外壳之间的小梯级

• 检查湿洗后是否有污渍,如有必要,请重复湿洗
• 检查湿洗后是否有绒毛,如有必要,用干纸巾擦除绒毛
• 请注意:
有些 Q 尖端用胶水将棉附着在杆上。在某些情况下,这种胶水通过异丙醇溶解,在光学元件上留下沉积物。由于此沉积物的红外吸收,校准可能会受到影响。

焊接建议

过程

温度

最大持续时间/ s

注释

波峰焊接 1

260°C ±5°C

10

建议使用 AOI

手动焊接 1

375°C ±10°C

4

建议控制 PCBA 表面上的助焊剂残留物和其他污染

回流焊接

不建议使用

 

阳光直射

透过玻璃窗传播的太阳光辐射可能会影响测量精度。为了避免这种情况,热电堆传感器配有长波长滤波器。由于滤波器特性,一小部分辐射将加到物体的辐射中。如果阳光直射,此误差可达 +0.2°C。

触摸传感器盖

用户应避免触摸传感器盖。快速改变传感器温度后,仍有测量偏差

设置连接

下面是如何设置连接的示例

设置连接

可测范围

热电堆的可测范围必须定向到所需的物体表面。必须调整与表面的距离或表面直径,以确保传感器的整个可测范围被物体覆盖,如下图中左侧的示例。

可测范围

辐射率

每个物体都根据温度传播红外能量。辐射率是物体辐射功率与理想黑体的辐射之比。液体、衣服、人的皮肤、食物等常见材料的辐射率因数 >0.90,因此无需采用传感器规格即可非常精确地测量。

为了补偿辐射率很低的物体的测量值,需要调整 ADCobj。

名称

描述

格式

范围

最小值

最大值

ADCObj

ADC 物体温度偏移 223(0 由 8,388,608 表示)

INT24

0

16,777,216