(完整版)红外测温传感器
FST600-400 高精度在线式红外温度传感器 产品说明书
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●产品概述FST600-400红外测温仪通过红外探测器（热敏探测器和光电探测器）将红外辐射能量测出并转变成电信号，再根据辐射基本定律转换为温度并将温度信号通过显示仪表显示出来，它主要由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理等部分组成。
FST600-400红外测温仪可用于温度过高或过低、高电压的区域以及高速运转的机械温度的测量，且测量者不必靠近这些特定环境，同时产品反应速度快、灵敏度高。
由于是非接触测量，这样测量过程不会改变被测物体的温度，所以测量结果真实可靠。
●产品特点●无需接触被测目标●方便测量难以接近或移动的目标●反应速度快、精确度高●可满足各种工况场合要求●安装简单，多种测温范围可选●应用范围●电力设备●现代化医疗领域●食品工业●化学工业●建筑行业●机械加工控制领域●技术指标测温范围（℃）-70~380℃可定制输出信号：（4～20）mA，RS485可定制信号线规格：2Wire4Wire供电电压：12-30VDC测温精度：测量值的±2%或±2.5℃（环境温度：23±5°C）光谱范围：8-14um环境温度：(0～+60)°C储存温度：(-20～+80)°C响应时间：300ms（95%）D:S：10:1防护等级：IP65材料：304●电气接口直接出线：红色：电源正（+Vcc）黑色：输出（Iout）红色：电源正（+Vcc)黑色：GND绿色：RS485A白色：RS485B注：具体接线方以线标为准。
红外传感器(最全的)
热电偶红外传感器的输出信号 较小，需要经过放大处理才能 使用。
光电导红外传感器
01
工作原理
光电导红外传感器利用光电导 效应来检测红外辐射。当红外 辐射照射到传感器表面时，传 感器吸收辐射并产生光电子， 光电子在电场的作用下形成电 流，进而产生电信号。
02 应用领域
光电导红外传感器广泛应用于 气体分析、环境监测、医疗诊 断等领域。
红外传感器的主要应用领域
温度测量
用于测量目标物体的温 度，广泛应用于工业、
医疗、科研等领域。
气体检测
利用不同气体对红外辐 射的吸收特性不同，检
测气体浓度和成分。
红外成像
利用红外传感器阵列实现 红外成像，广泛应用于军 事、消防、安防等领域。
生物医学应用
用于检测生物体的温度 和生理参数，如红外测 温、红外光谱分析等。
热电偶红外传感器
工作原理
应用领域
优点
缺点
热电偶红外传感器利用热电效 应来检测红外辐射。当红外辐 射照射到传感器表面时，传感 器吸收辐射并产生热量，导致 传感器内部产生温差，进而产 生电信号。
热电偶红外传感器广泛应用于 高温测量、气体分析、燃烧监 测等领域。
热电偶红外传感器具有高灵敏 度、高响应速度、高温稳定性 等优点。
动物行为监测
红外传感器可以用于野生动物保护领域，监测动物的活动和行为， 有助于生态保护和科学研究。
红外传感器在环境监测领域的应用
温度监测
红外传感器可以用于温度监测，尤其在室外环境温度变化 大、需要精确测量的场合，如气象观测、农业种植等。
气体检测
利用不同气体对红外光的吸收和反射特性不同，红外传感 器可以用于气体成分分析和浓度检测，如温室气体排放监 测、有毒气体泄漏检测等。
红外温度传感器PPT(完整版)
物的出现的检测等等。
吸收体
红外温度传感器的内部构造
黑体
硅介质滤光片（对红 外光完全无干扰）
DIE
环境温度传感器
封装尺寸
一端(热端)与另一端(冷端)之间通过腐蚀方法形成的非常薄的薄膜进行热隔离。
滤光片中心波长：5um
TS118-3详细规格
滤光片中心波长：5um
作为补偿信号输入MCU
硅介质滤光片（对红外光完全无干扰）
滤光片中心波长：5um 内置环境温度传感器：NI
滤光片中心波长：8-14um 内置环境温度传感器：NI
滤光片中心波长：5um 内置环境温度传感器： 0.5%NTC
滤光片中心波长：8-14um 内置环境温度传感器： 0.3%NTC
传感器的正确使用
正确
错误
我们将提供8种标准的模组供选择，并且模组的镜头角度可以满足大部分的应用环境。 热电堆式是电动势发生变化，而（pyroelectric）焦变体式是电荷发生变化 滤光片中心波长：8-14um TS118-3详细规格 也可以依据需要安装的距离来计算可测量的最佳目标物大小。 TS系列可提供TO-5和TO-18两种封装，也有各种不同型式的滤波器供选择。 与pyroelectric（焦电体的共同点和区别 滤光片中心波长：8-14um 一端(热端)与另一端(冷端)之间通过腐蚀方法形成的非常薄的薄膜进行热隔离。 先在硅基片上沉淀出多个热偶接点(thermojunction)。 所以镜头的选择，目标物距离的计算尤为重要。 在这里环境温度传感器Ni型就有优势，因为其输出是线性，故计算方式也较简单。 热电堆式-Thermopile红外温度传感器原理 另依据角度的参数，然后依据目标物的尺寸可以算出需要安装的最佳距离； 滤光片中心波长：5um 滤光片中心波长：8-14um 作为补偿信号输入MCU
红外温度传感器的结构原理(一)
红外温度传感器的结构原理(一)红外温度传感器的结构红外温度传感器是一种以红外线作为测量媒介的温度测量设备，它能够快速、准确地测量物体表面的温度，并且不会对物体造成损害。
下面我们来深入了解红外温度传感器的结构。
红外线的原理红外线是一种波长长于可见光但短于微波的电磁波，其频率范围为300GHz至400 THz，对应的波长为1mm至750nm。
红外线不受光的干扰，所以能够在暗夜或者弱光环境下实现温度测量。
红外温度传感器的构造红外温度传感器主要由光学系统、信号处理系统和显示系统三部分组成。
光学系统光学系统是红外温度传感器的核心部分，负责将物体发出的红外线通过透镜、滤光片等光学装置转化为电信号。
为了使传感器能够接收到物体表面发出的红外线，光学系统中通常采用具有较高发射率的红外材料，例如硫化锌等。
信号处理系统信号处理系统是红外温度传感器中非常重要的一个部分，它能够将光学系统采集到的电信号转化为温度值。
信号处理系统中通常采用AD转换器、微处理器等电子元件，利用算法将电信号转化为温度值并输出。
显示系统显示系统是红外温度传感器最终的输出部分，它能够将计算出的温度值以数字或图形的方式呈现给用户。
显示系统中通常采用液晶显示屏等元件。
红外温度传感器的工作原理在测量物体温度时，红外温度传感器首先需要在光学系统中引入红外线在物体表面发射出的信号。
红外线在物体表面发射出后，会被透镜等光学装置集中引导到探头上。
探头的热敏元件能够将物体表面发出的红外线转化为电信号。
信号经过AD转换等处理后，最终以数字或图形的形式显示出来。
总结红外温度传感器是一种非常重要的测温设备，其结构由光学系统、信号处理系统和显示系统三部分组成。
利用红外线的原理，能够在不接触物体的情况下快速、准确地测量物体表面的温度，十分实用和方便。
红外温度传感器的应用领域红外温度传感器广泛应用于各种行业，下面列举几个主要的应用领域。
工业自动化在工业生产中，红外温度传感器被用来检测机器和设备的温度，以及液体和气体的温度。
（完整版）红外测温算法——最终版
（完整版）红外测温算法——最终版红外热像仪测温算法红外热像测温原理⿊体辐射的基本规律是红外辐射理论研究和技术应⽤的基础。
所谓⿊体，就是在任何温度下能吸收任何波长辐射的物体。
斯蒂芬⼀波尔兹曼定律指出，⿊体的辐出度，即⿊体表⾯单位⾯积上所发射的各种波长的总辐射功率与其热⼒学温度T的四次⽅成正⽐：在相同温度下，实际物体在同⼀波长范围内辐射的功率总是⼩于⿊体辐射的功率。
也就是说，实际物体的单⾊辐出度⼩于⿊体的单⾊辐出度。
我们把与的⽐值称为物体的单⾊⿊度，它表⽰实际物体的辐射接近⿊体的程度：即（1）将式（1）两端积分（2）如果物体的单⾊⿊度是不随波长变化的常数，即，则称此类物体为灰体。
结合关系式：和可得所以（3）实际物体的热辐射在红外波长范围内，可以近似地看成灰体辐射。
被定义为物体的发射率。
表明该物体的辐射本领与同温度同测量条件下的⿊体辐射本领之⽐。
式(3)正是红外测温技术的理论依据。
作⽤于热像仪的辐射照度为（4）其中，为表⾯发射率，为表⾯吸收率，为⼤⽓的光谱透射率，为⼤⽓发射率，为被测物体表⾯温度，为环境温度，为⼤⽓温度，d 为该⽬标到测量仪器之间的距离，通常⼀定条件下，为⼀个常值，为热像仪最⼩空间张⾓所对应的⽬标的可视⾯积。
热像仪通常⼯作在某⼀个很窄的波段范围内，或之间，、、通常可认为与⽆关。
得到热像仪的响应电压为（5）其中，为热像仪透镜的⾯积，令，,则（5）式变为（6）红外热成像系统的探测器可以将接收到的红外波段的热辐射能量转换为电信号，经过放⼤、整型，模数转换后成为数字信号，在显⽰器上通过图像显⽰出来。
图像中的每⼀个点的灰度值与被测物体上该点发出并到达光电转换器件的辐射能量是对应的。
但直接从红外热成像系统显⽰的图像中读出的温度是物体表⾯的辐射温度，并不是真实温度，其值等于辐射出相同能量的⿊体的真实温度。
因此在实际测温时，要先⽤⾼精度⿊体对热像仪进⾏标定，找出⿊体温度与光电转换器件输出电压(在热图像上表现为灰度)的对应关系。
红外温度传感器ppt课件
滤光片中心波长：5um 内置环境温度传感器：NI
滤光片中心波长：8-14um 内置环境温度传感器：NI
滤光片中心波长：5um 内置环境温度传感器： 0.5%NTC
滤光片中心波长：8-14um 内置环境温度传感器： 0.3%NTC
9
传感器的正确使用
MCU
给出控制信号
可实现温度 的循环控制
6
应用原理框图二 MCU内部处理原理
MCU
NTC线性处理
温度补偿处理 线性化处理
接口电路
数字输入
推荐芯片
OUTPUT
FORTUNE FS511系列
7
温度补偿的计算方法
输出电压
常数
目标物辐射率
•Utp为采集的传感器电压输出数据值，依 据目标物体的辐射率以及环境的温度采集 值可以算出目标物体的温度。
正确
错误
由于该传感器是接收由透镜入射的红外光，所以范围非常重要，如果被 测物体以外的红外光也被采集，就意味着非被测物体的信息也被采集，从而 影响到测量的准确性。所以镜头的选择，目标物距离的计算尤为重要。
10
可以直接使用的模块
11
模块的选择
1.目标物的温度范围 2.环境温度的范围 3.目标物的尺寸（需测量范围） 4.目标物的距离 5.滤光片的选择 6.目标物体的材质
红外温度传感器
热电堆式-Thermopile
1
热电堆式-Thermopile红外温度传感器原理
任何物体的表面都会辐射出红外线，TS系列传感器能够吸收红外线能量并输出一 个与温度成比例关系的电压信号。TS系列红外温度传感器由热吸收区(热端)、硅基片 (冷端)和Sinx薄膜及外封装组成。其工作原理类似于普通的热电偶原理，是基于塞贝 克效应(温差电势效应)。先在硅基片上沉淀出多个热偶接点(thermojunction)。这些热 偶接点串联在一起形成一个热感应通道(thermopile)。一端(热端)与另一端(冷端)之间 通过腐蚀方法形成的非常薄的薄膜进行热隔离。红外吸收区域与热端合并在一起以使 热端能升温，这样，与红外线能量成正比的热电势便可产生(见下图)。TS系列可提供 TO-5和TO-18两种封装，也有各种不同型式的滤波器供选择。同时，对于某些OEM用 户，也可提供无封装的芯片。
(完整版)红外线测距传感器工作原理
-红外线测距传感器工作原理：
红外测距传感器利用红外信号遇到障碍物距离的不同反射的强度也不同的原理，进行障碍物远近的检测。
红外传感器的的测距基本原理为发光管发出红外光，光敏接收管接收前方物体反射光，据此判断前方是否有障碍物。
根据发射光的强弱可以判断物体的距离，它的原理是接收管接收的光强随反射物体的距离而变化的，距离近则反射光强，距离远则反射光弱。
汽车距离测量系统：
利用红外线测距传感器测量与前后两车之间的距离或者测量车倒车时与墙之间的距离。
具体测量车与其他障碍物之间的范围为20cm~100cm。
在车尾装一个红外测距传感器。
主要工作于露天停车场或者室内停车场。
组成框图：。
红外温度传感器
与传统的接触式温度测量方法相 比，红外温度传感器具有快速、 准确、非接触等优点，广泛应用 于工业、医疗、科研等领域。
红外温度传感器的工作原理
红外温度传感器的工作原理基于热辐射定律，即一切温度高 于绝对零度的物体都会发出热辐射，且其发出的热辐射强度 与温度呈一定比例。
红外温度传感器通过接收物体发射的红外辐射，经过光学系 统聚焦到探测器上，探测器将红外辐射转换为电信号，经过 信号处理后得到物体的表面温度。
智能化
多光谱化
未来红外温度传感器将更加 智能化，具备自校准、自诊 断等功能，能够实现更高效、 便捷的使用和维护。
为了满足更多应用场景的需 求，红外温度传感器有望实 现多光谱测量，同时获取温 度和其他相关信息。
谢谢
THANKS
虽然红外温度传感器的性能优良，但它们的成本通常较高，这可能会 限制它们在一些应用中的使用。
对电源和热源的敏感性
红外温度传感器对电源和热源的变化较为敏感，需要稳定的电源和适 宜的工作环境才能保证测量的准确性。
04 红外温度传感器的技术发展与未来展望
CHAPTER
பைடு நூலகம் 技术发展现状
红外温度传感器技术已经取得了显著的进步，其测量精度和可靠性得到了显著提高。
02 红外温度传感器的应用
CHAPTER
工业领域
工业生产过程中，红外温度传感器常 被用于检测各种设备的温度，如熔炼 炉、热力管道、热工仪表等，以确保 设备正常运行和生产安全。
在汽车工业中，红外温度传感器用于 检测发动机、刹车盘、三元催化器等 关键部件的温度，以提高车辆性能和 安全性。
在电力系统中，红外温度传感器用于 检测变压器、断路器、电缆等设备的 温度，预防因过热而引发的故障。
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红外光电传感器测温仪1红外测温传感器结构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。
光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。
红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。
该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。
2红外测温传感器工作原理在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射量。
根据基尔霍夫定律、普朗克定律、维恩公式这三大辐射定律，物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布与其表面温度有着十分密切的关系。
因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。
三大辐射定律均是以“黑体”作为研究对象分析得出的。
但是，自然界中存在的实际物体都不是黑体，所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材料种类、制备方法以及表面状态和环境条件等因素有关。
因此，为了使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，即发射率。
该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在0-1之间。
根据辐射定律，只要知道了材料的发射率，就知道了任何物体的红外辐射特性。
物体表面发射率主要决定于材料性质和表面状态（ 如表面氧化情况，涂层材料，粗糙程度及污秽状态等）。
当物体的温度高于绝对零度时，由于它内部热运动的存在，就会不断的向四周辐射电磁波，其中的红外线在给定的温度和波长下，物体发射的辐射能有一个最大值，这种物质成为黑体，其他的波段的最大值成为灰体。
事实上，自然界中并不存在黑体，只是为了获得红外线的分布规律才提出的，从而导出了普朗克黑体辐射定律。
普朗克黑体辐射定律是用于描述在任意温度下从一个黑体中发射的电磁辐射的辐射率与电磁辐射的频率的关系公式。
通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础用公式可表达为：E=δε（T-To ） E 是辐射出射度．单位是W ／m3；δ是斯蒂芬一波尔兹曼常数，5．67x10-8W ／（m2·K4）； ε是物体的辐射率： T 是物体的温度（K ）；To 是物体周围的环境温度（K ）。
红外测温仪电路比较复杂, 包括前置放大, 选频放大, 温度补偿, 线性化, 发射率ε （比辐射率 ）调节等。
目前已有一种带单片机的智能红外测温仪, 利用单片机与软件的功能, 大大简化了硬件电路, 提高了仪表的稳定性、可靠性和准确性。
红外测温仪的光学系统可以是透射式, 也可以是反射式。
反射式光学系统多采用凹面玻璃反射镜, 并在镜的表面镀金、 铝、镍或铬等对红外辐射反射率很高的金属材料。
3红外测温理论基础3.1红外辐射（红外线、红外光）红外线是电磁波谱中，波长0.76μm -1000μm 范围的电磁辐射，位于红外光与无线电波之间。
与可见光的反射、折射、干涉、衍射和偏振等特性相同。
同时具有粒子性。
对人的眼睛不敏感，要用对红外敏感的探测器才能接收到。
红外辐射的本质是热辐射，热辐射包括紫外光、可见光辐射，但是在0.76μm -40μm 红外辐射热效应最大。
自然界中一切温度高于绝对零度的有生命和无生命的物体，时时刻刻都在不停地辐射红外线。
辐射的量主要由物体的温度和材料本身的性质决定；特别热辐射的强度及光谱成份取决于辐射体的温度。
3.2黑体辐射规律黑体红外辐射的基本规律揭示的是黑体发射的红外热辐射随温度及波长的定量关系。
黑体一种理想物体，它们在相同的温度下都发出同样的电磁波谱，而与黑体的具体成分和形状特性无关。
斯特藩和玻耳兹曼通过实验和计算得出黑体辐射定律：40)(TT M σ=式中：)(0T M —— 温度为T 时，单位时间从黑体单位面积上辐射出的总辐射能，称为总辐出度；σ一—斯特藩玻耳兹曼常量；T 一—物体温度。
上式是黑体的热辐射定律。
实际物体(非黑体)的辐射定律一般比较复杂，需借助于黑体的辐射定律来研究。
设被测物体的温度为T 时，总辐出度为M 等于黑体在温度为F T 时的总辐出度Mo ，即：440,T T M M F εσσ==化简得41εFT T =其中ε为发射率，不同物体的发射率不同，具体材料的ε值可通过查表或实验得到，T 为被测物体的辐射温度，所以已知被测物体的ε和F T ，就可算出物体的真实温度。
4红外测温传感器特性当用红外辐射测温仪测量目标的温度时首先要测量出目标在其波段范围内的红外辐射量，然后由测温仪计算出被测目标的温度。
单色测温仪与波段内的辐射量成比例；双色测温仪与两个波段的辐射量之比成比例。
红外线波长范围是0.78μm-100μm 。
然而,红外辐射自目标发射出来,总是要在大气中传播一段距离才能到达观测仪器,除几何发散外,红外辐射在大气中传播会有很大衰减,主要因素是大气中各种气体对辐射的吸收。
组成大气的主要气体是氮气.氧气.氩气,它们占99%以上。
有幸的是，它们不吸收15μm 以下的红外线,否则红外技术在野外就无法使用。
能引起红外吸收的气体是水汽,二氧化碳,臭氧(O3),它们在不同波段针对红外线形成吸收带，再加上甲烷,一氧化碳等吸收作用,造成了红外辐射的衰减。
通过1μm-15μm 的红外辐射通过一海里长度的大气透射比试验,证明只有处于红外吸收带之间的红外辐射能够透过大气向远处传输,其中有三个透过大气的红外波段，1-2.5μm,3-5μm,8-13μm ，这三个波段被称作“大气窗口”，红外测温系统常常在这三个窗口内工作。
3-5μm,8-13μm 两个波段的范围都有不同特性的控制可选用。
这两个波段分别称为“短波”和“长波”窗口。
从原理上计,这两个窗口都敏感,但大多数设计者都选择了短波段,原因是该波段范围中,能在较宽的范围内提供最佳功能,达到良好的测温要求；而长波窗口则更多地用于低温及远距离的检查(AGENA570就有此功能)。
只有对热成像系统的原理及构成有了一定的了解后,才能实现对热像仪的正确操作,从而进一步实现对温度的精确测量。
由于热像仪测温是利用探测器输出的视频信号进行处理后得出的，根据公式:Us∝(wσT5/π)∫ε(λT)τα(λ)R(λ)dλ式中:Us---探测器输出视频信号的幅度λ1,λ2---热像仪工作波长范围w---热像仪瞬时视场角.σ---辐射常数T ---被测目标温度ε(λT)---被测目标光谱辐射率τα(λ)---大气透过率R(λ)---热像仪总光谱响应可见,测温精度与很多因素有关,如目标特性,热像仪特性,测量距离等。
为了实现所需的温度测量和便于操作,目前使用的大多数热像仪（如PM290）已在系统中实现了以下三方面的精度补偿:(1)热像仪内部的飘移和增溢补偿.(2)不同操作温度下的补偿.如夏天和冬天.(3)镜头视场外的辐射补偿.其它如发射率,环境温度,距离,湿度等最基本的参数则要求用户根据实际情况自行设置,以保证测温精度的可靠性。
与热电偶、热电阻等常规温度传感器相比，红外温度计具有测温范围宽、寿命长、性能可靠、反应极快和非接触性等诸多优点。
另外，红外温度计还特别适合测量腐蚀性的介质和运动物体的温度，而且不会破坏到被测对象的温度场。
两个对应测点之间的温差与其中较热点的温升之比的百分数。
相对温差δt，可用下式求出：δt=(t1-t2)/t1X100℅=(T1-T2)/(T1-T0) X100℅式中：1 和T1——发热点的温升和温度2 和T2——正常相对应点的温升和温度T0——环境温度参照体的温度与热电偶、热电阻等常规温度传感器相比，红外温度计具有测温范围宽、寿命长、性能可靠、反应极快和非接触性等诸多优点。
另外，红外温度计还特别适合测量腐蚀性的介质和运动物体的温度，而且不会破坏到被测对象的温度场。
4.1红外测温误差的分析由于红外测温仪是非接触式的，其测量结果受很多因素影响，从仪器本身来说，有以下几个方面：以不等温黑体作为校准源，仪器发射率的不同，空气介质及仪器透镜结垢或磨损等；从外界因素来说，测量结果受被测物体的辐射率，测量距离系数，外界环境温度等几方面影响。
4.2红外测温误差的解决方法：应用中一般采用现场比对校准的方法来尽量消除这些影响根据实际校准需要相应选择几个校准温度，校准顺序由低温向高温依次进行。
先设定物体的辐射率ε=1进行校准，然后调整ε值使显示温度与校准温度一致，读取ε=1的示值和调整后ε<1的示值。
每个校准点反复读取几次，然后进行数据处理。
对于示值误差和重复性均符合要求的测温仪将其s值标明即可。
5 小结红外技术已经在现代科技、国防、医疗、工农业等领域获得了广泛的应用。
在电子防盗、人体探测器领域中，被动式热释电红外探测器的应用非常广泛，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎。
红外测温技术在产品质量控制和监测、设备在线故障诊断、安全保护，以及节约能源等方面发挥着重要作用。
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