非接触式热释电红外测温传感器的原理与应用解读
由于医学发展的需要，在很多情况下，一般的温度计已满足不了快速而又准确的测温要求，例如车站和机场等人口密度较大的地方。因此，为有效地进行特殊环境下的温度测量，从而有力地预防和控制诸如非典、新冠病毒之类的特殊疾病的传播，急需设计一种测温速度快、准确率高的温度传感器。
热释电红外测温传感器，资料图
人体主要辐射波长在9～10um的红外线，通过对人体自身辐射红外能量的测量，便能准确地测定人体表面温度。由于该波长范围内的光线不被空气所吸收，因而可利用人体辐射的红外能量精确地测量人体表面温度。
人体的红外辐射特性与其表面温度有着十分密切的关系，因此，通过对人体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定人体表面温度。红外温度测量技术的最大优点是测试速度快，1S以内可测试完毕。由于其只接收人体对外发射的红外辐射，没有任何其他物理和化学因素作用于人体，所以对人体无任何害处。
非接触式热释电红外测温仪，是利用热释电效应工作的一种新型红外测温仪。与其他传统测温仪相比，具有不需制冷、能在室温下工作和光谱响应宽等优点，且灵敏度高、响应速度快、抗干扰能力强。
热释电红外测温传感器内部结构示意图，资料图
热释电红外测温传感器的基本结构组成类似电容器的构造。制作时，热释电敏感元、输入电阻器、第一级JFET通常被封装在一个管壳内，成为不可分割的整体，并在垂直极化轴的方向上把具有热释电效应的材料切成薄片，再研磨成厚度为5～50um的极薄片，在两面蒸镀上电极，其中吸收层上方的硅窗口材料只允许特定波段的红外辐射入射到吸收层，而热释电材料则应被悬空装配或贴在绝缘衬底上以遏制热传导。
热释电红外探测器的性能与材料特性、器件结构和制备工艺以及前置放大器性能的优劣等有密切关系。评价探测器性能的主要参数是：
电压响应率Rv=Vs/P
噪声等效电压NEP =N/R
比探测率D*（T，f，⊿f）=R（A⊿f）1/2/N
式中，Vs为探测器的输出信号电压，P为入射到探测器光敏面的辐射功率，N为探测器噪声均方根电压，T为器件温度，f为入射辐射的调制频率，⊿f为放大器带宽。
一般来说，NEP越小，相同测量条件下的D*、Rv越大，表明探测器的性能越好。
非接触式热释电红外测温传感器性能特点包括：
温度分辨率高，优于0.1℃；
测温精度高，＜±0.1℃；
测温范围广，选择不同类型的滤光片窗口，可实现从-50℃到3000℃的宽温度范围测量；
适合远距离非接触式测温场景：体温测量距离一般1~50cm，工业测温可达几十米；
使用寿命长达5年以上，而且信号稳定无衰减；
红外检测对人体无伤害。
非接触式热释电红外测温传感器主要应用包括：
耳温、额温等人体红外非接触测量；
奶温、水温、食品温度等非接触式测量；
工业生产过程的连续温度控制；
家用电器（微波炉、护发吹风机、空调、烟机灶具等）温度测量与控制。
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传神阿堵
传感器行业分析师，主要从事传感器应用，市场分析等领域，现为传感器专家网专栏编辑。
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