红外温度传感器热电堆式
HKPW型矿用红外转轴表面温度传感器研制
根据斯蒂芬 一 尔兹曼定律 ， 玻 红外辐射 能量 ：
Ｍ＝８・ Ｔ ４ ￡・ （ ２）
式 （ 中： ２） ８为物理常数 ； ￡为物体 的红外辐射率 ； Ｔ为 物体表面绝对温度 。 由于探测器采用薄膜热电堆 ， 其输 出电压为温差电势 。探
测 器输 出电压为
式 （ 中 ：０ ３） Ｔ 为被测物体表 面温度 ； Ｋ为 系统 常数 ；ａ为 Ｔ
环境温度 。
如ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ使环境温度补偿 电路的修正值为 ：
Ｖ ＫｅＴ４ Ｉ （ ４） （） ５
在本课题 中测量温度范 围为 ０ １０ 其相对应 的波段应 － ５ ℃， 为 １ ． ７０ ０ ～． ６ ｍ， 综合考虑其它因素确定红外接收的波段范围 为 ８ １ ｍ， —４ 在此范 围内可获得较大 的辐射功率 ， 同时避开 了 空气 中水蒸汽、 瓦斯等 吸收带对测量产生 的影响。
器性 能数据 。 表 １中 ： Ｔ被测物 表面温度 ； 为环境 温度 ； ０ ｔ Ｖ 为输 出电压
毫伏值 。由表 １ 中数据可见 ： 在不大 的温度范 围内具有较好的
问题 为防治瓦斯和防治煤层 自然发火 问题 ，如果选 择的矿井 为低瓦斯矿井 ， 利用 目前 国内的防治技术 ， 根据 多年使用综采 放顶煤工 艺的技术实践 ， 是能够保证其 “ 通三 防”安全 的。 一 如选择 中～ 高瓦斯矿井 ，需要采用综合 防治技术解决 瓦斯 问 题， 进行专门的瓦斯风险评估 。因此， 中方在澳 大利 亚选择煤 矿应用综放开采时 ， 尽量 避免选择 高瓦斯 矿井 ， 效规避风 应 有
２０ 年第３ ０７ 期
总第７ 期 ８
型矿， 确纽绑镣铀袭荷温爱橼感器研
合肥煤炭科学研 究所 济 二 煤 矿 范克明 刘永平 张月海 颜景菊 摘 要 一种矿用转轴非接触表面温度传感器 ， 由光 学系统 、 它 红外探 测器及相 关电子 电路构成， 用于 煤矿胶带运输机及 其它机 电设备灾害性事故的预防。 关键词 表面温度传感器 红外探测器 光学系统 电子 电路
温度传感器工作原理
温度传感器工作原理温度传感器temperature transducer，利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为可用输出信号。
温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。
按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。
现代的温度传感器外形非常得小，这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中，也为我们的生活提供了无数的便利和功能。
温度传感器有四种主要类型：热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器（RTD）和IC温度传感器。
IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。
1.热电偶的工作原理当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为TO，称为自由端(也称参考端)或冷端，则回路中就有电流产生，如图2-1(a)所示，即回路中存在的电动势称为热电动势。
这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。
与塞贝克有关的效应有两个：其一，当有电流流过两个不同导体的连接处时，此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向)，称为珀尔帖效应；其二，当有电流流过存在温度梯度的导体时，导体吸收或放出热量(取决于电流相对于温度梯度的方向)，称为汤姆逊效应。
两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。
热电偶的热电势EAB(T，T0)是由接触电势和温差电势合成的。
接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。
温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势，此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关，而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。
无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势，热电偶测量的热电势是二者的合成。
当回路断开时，在断开处a，b之间便有一电动势差△V，其极性和大小与回路中的热电势一致，如图2-1(b)所示。
红外线测温法原理教材
红外线测温法原理供稿：OMEGA工业测量关键词：OMEGA，温度传感器，红外测温W. R. Barron, Williamson Corporation红外线测温法的原理是对精确监测系统进行详细说明的重要前提。
遗憾的是，许多用户没有花时间来了解基本原理，因此他们会认为非接触式温度测量是不精确的。
精确的。
温度测量可以分为两类：接触式和非接触式。
接触式热电偶、RTD和温度计在温度测量应用中最为普遍。
由于测量的是它们自身的温度因此它们必须接触目标，它们的响应相对较慢，但它们比较便宜。
非接触式温度传感器测量目标发射的红外线能量，它们响应快，通常用来测量移动目标或间歇性目标，真空中的目标，以及测量由于恶劣环境、结构限制或安全隐患而无法接近的目标。
它们的成本较高，但在某些情况下，它们的成本与非接触式设备相当。
红外线辐射由艾萨克·牛顿爵士于1666年发现，他通过让白色光透过玻璃棱镜，将白色光束分解成彩虹的颜色，从阳光中分离出电磁能量。
1800年，威廉·赫歇尔爵士进一步测量了每种颜色的相对能量。
他还发现了可见光以外的能量。
20世纪初，普朗克、斯蒂芬、玻尔兹曼、维恩和基尔霍夫进一步确定了电磁波谱的活动，并且发展了用来确定红外线能量的定量数据和方程式。
这项研究使人们有可能利用基本黑体辐射曲线（参见图1）确定红外线能量。
从该图中可以得出，温度高于-273˚C的物体辐射出的能量数量与其温度的四次方成比例。
黑体辐射概念是红外线测量法的基础。
然而，术语"发射率"为这些基本物理定律增加了变数。
发射率衡量灰体（非黑体）放射出的热辐射量与相同温度的黑体的热辐射量之比。
（灰体指在所有波长具有相同光谱发射率的物体；非灰体指发射率随波长而改变的物体，例如铝。
）图1：如在600˚F ~ 1200˚F温度范围内黑体发射的能量分布的曲线所示，主辐射位于0.5-14 μm的红外区，远离可见光区。
能量守恒定律说明辐射（吸收）的透射、反射和发射的系数之和必须等于1：tλl + rλ + aλ = 1并且发射率等于吸收Eλ = aλ因此：Eλ = 1 - tλ - rλ此发射率系数可以作为变量放入普朗克方程式中，描述相对于波长的物体表面特征。
额温枪红外测温源代码原理图以及额温强设计原理等详细资料汇总开源分享
额温枪红外测温源代码原理图以及额温强设计原理等详细资料汇总开源分享额温枪/红外测温/源代码/原理图以及额温强设计原理等详细资料汇总开源分享⼀、基于STM8L⽅案：额温枪/红外测温/源代码/原理图以及额温强设计原理等详细资料汇总开源分享实际产品运放等选型要选性能更强红外传感器与元器件缺货，是导致温枪紧俏短缺的主要原因。
可是，红外传感器原理、结构、性能如何？温枪的主芯⽚⽅案结构、原理、核⼼技术是什么？⼆、红外热像技术由于各种物体⽐如⼈、动物、车辆、飞机等吸收与含存的热能量强度不同，向外辐射的热红外能量⾃然不同，都能展⽰出其各⾃不同的红外辐射能量强度分布图形。
当接受被测⽬标物体的红外辐射能量分布图形并反映到红外探测器的光敏元件上，通过对物体的红外热像进⾏光扫描后，并聚焦在单元或分光探测器上，再由探测器将红外辐射能转换成电信号，经放⼤、转换或标准视频信号处理，显⽰出与被测物体表⾯的热分布场相对应的红外热像图。
由于热像分布图信号⾮常弱，与可见光图像相⽐，缺少层次和⽴体感。
为更有效地判断被测⽬标的红外热分布场，通常采⽤图像亮度调节、对⽐度控制、实标校准、伪⾊彩描绘与标定等技术来达到实⽤效果。
因此，⼀种由红外探测器、光学成像物镜和光扫描系统构成的红外热像仪悠然⽽⽣。
⼀切物体不受烟、雾及树⽊等障碍物的影响，不论⽩天和夜晚都能清晰地被观察到，这是⽬前⼈类掌握的最先进的物体（夜视）观测器材。
三、⼈体红外温度传感器⼀切温度⾼于零度（-273.15℃）的物体都在不停地向周围空间发射红外能量。
其辐射特性、辐射能量的⼤⼩、波长分布等都与物体表⾯温度密切相关。
反过来,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的机理。
⼈体与其他⽣物体⼀样，⾃⾝也在向四周辐射释放红外能量，其波长⼀般为9-13µm，是处在0.76-100µm 的近红外波段。
由于该波长范围内的光线不被空⽓所吸收，也就是说，⼈体向外辐射的红外⼤⼩与环境影响⽆关，只是与⼈体含存与释放能量⼤⼩有关，因此，只要通过对⼈体⾃⾝辐射红外能量的测量就能准确地测定⼈体表⾯温度。
AIT1001非接触式红外测温模块 说明书
AIT1001说明书非接触式红外测温模块●MEMS热电堆技术●快速响应●带NTC补偿●I2C通讯，PWM输出●应用广泛产品简述AIT1001是一款数字信号与PWM模拟信号双输出型的红外热电堆模块，包含MEMS热电堆芯片、NTC热敏电阻以及信号处理电路。
产品具有体积小、精度高、质优价廉等优点。
应用范围AIT1001适用于需要非接触方式进行测温的场景，如冰箱、吸油烟机和空调等家用电器、汽车空调、室内暖气、手持设备以及医疗设备应用等。
图1.AIT1001实物图1.极限额定值表1.极限额定值2.性能参数及电气接口表2.模块性能参数表表3.电气接口说明注：上拉电阻的阻值推荐4.7kΩ。
AIT1001对应表3的电气接口如图2所示，其中端子规格为MX1.25-5PIN端子座。
图2.电气接口图3.产品尺寸图图3.产品尺寸图（单位：mm，公差：±0.3mm）4.通用寄存器表4.通用寄存器说明如需校准uValAdj或NtcAdj参数时，应将模块放置在与被测物体温度相同的环境中，根据如下条件进行校准：1、AIT1001模块输出的NTC温度应与环境温度相同，若偏差过大（>±0.5℃）可将修正值写入NtcAdj寄存器进行校准；2、热电堆电压uVal应在-15~+15µV内，若偏差过大可将修正值写入uValAdj寄存器进行校准。
发射率（Coef）是指被测物体表面辐射出的能量与相同温度的黑体辐射出的能量的比率。
不同的物体，其发射率亦有所不同，可根据实际使用需要进行修改。
5.I2C数字协议AIT1001遵循I2C总线规范，并需作为从机使用。
SCL为时钟输入线，SDA为串行数据输入/输出线。
表5.I2C通讯说明表6.I2C时序及CRC校验6.1读取模块数据的时序在一个I2C完整的Start-Stop读取模块数据通信中，每个寄存器数据后跟随一个对该寄存器数据的CRC校验字节，其CRC校验码字节的计算是对该寄存器数据字节进行CRC计算所得，如图4所示。
德国Heimann Sensor传感器应用
德国Heimann Sensor传感器应用
一．温度感应
具有低空间分辨率的单元件热电堆传感器和热电堆阵列适合非接触式远程温度测量。
常见的应用是使用耳内或额头温度计和用于工业过程控制的温度传感器进行人体温度测量。
Heimann Sensor热电堆传感器的热时间常数低，因此可以进行测量，因此速度很快。
此外，热电堆可以在直流电下运行，不需要使用外部百叶窗机构定期更新。
这样可以进行真正的连续温度观测。
生产过程中的充电器保持力
二．热成像
为了产生热图像，许多单独的热电堆像素以二维阵列排列。
从8x8和16x16像素的低分辨率开始，我们还提供32x32、80x64和120x84像素的热电堆阵列。
这使我们的客户可以针对不同的应用生成具有不同空间分辨率的热图像。
客户关注的主要领域之一是自动化和应用程序中的人员检测。
另一个领域是热点检测，其中包括从工程设计到灭火，工业再到消费品的广泛应用。
三．气体检测
输出热电堆传感器可用于根据比尔斯定律和非分散红外（NDIR）气体检测原理进行气体浓度测量。
简而言之，测量特定波长下红外辐射的吸收量可以确定特定气体的浓度。
所需要的只是一个红外光源和一个热电堆，但是经常使用两个单或一个双热电堆传感器来消除红外光源发射随时间的漂移，从而提精度。
由于尺寸小且热质量低，使用热电堆传感器进行NDIR气体检测的速度快，并且需要很小的体积。
OTP-538红外测温系统
2. 红外温度传感器opt-538u
• • • • • 热电堆传感器，具116种热电偶元素 红外线入射角<30度 响应时间16ms（典型值），最大输出电压5mV 滤光片中心波长5-14um（透过率>50%） TO-46 封装
• 据称精度达0.1 。
温度与电压曲线图：
3. 系统总体框图
单片机最小系统包括电源、晶振、复位；而且 A/D是内嵌在单片机里的。
4 M ( T ) T (二) 斯忒潘-玻耳兹曼定律 T 0 M 0 (T ) （三）普朗克定律 L (T )
（四）维恩位移定律 mT 2897增加；
总辐射能量增加；
峰值波长减小。
每一条曲线下的面积 表示该温度下物体辐 射能量的总和，与温 度的四次方成正比。
LCD显示 红外温度传感器
单片机 最小系统
放大、滤波 A/D
4. 信号的获取与放大 参考电路
5. ADC与MCU
• 英飞凌的XC866单片机，是一款小巧而强大的8 位单片机，集成了丰富的片上资源。P2口可作8 通道10位ADC输入， 方便数据采集。
• 采用TL431作为 基准电压芯片
数据处理与显示
人体红外测温系统
jaro 西电 生医 2013年
概要
1. 红外测温原理； 2. 红外温度传感器opt-538u介绍；
3. 系统总体框图
4. 信号获取与放大
5.ADC与MCU
6.数据处理与显示
1. 红外测温原理 ----热辐射基本定律
0 f ( T ) ＝ M (一) 基尔霍夫定律 (T )或 (T )＝ (T )
• 根据V-T数据表格，采用分段函数 • LCD1602，显示灵活而丰富
红外测温仪.doc
摘要传统的接触式测温模式存在响应时间长、易受环境温度的影响等缺点。
而红外测温是根据被测物体的红外辐射能量来确定物体的温度，不需与被测物体接触，具有不影响被测物体温度场、温度分辨率高、响应速度快、测温范围广、不受测温上限的限制、稳定性好等特点，因此，设计一套红外测温仪。
设计的红外测温仪以AT89C51单片机为核心，红外测温传感器（MLX90614）在测量温度后，以SMbus方式与单片机进行通信，单片机读取温度数据并进行处理，之后驱动LCD 模块显示测量温度。
一旦温度超过设定阀值，立刻进行声光报警。
该红外测温仪具有功能稳定，运行速度快等特点。
是一种便携式温度测量仪器。
关键词：红外线温度测量，MLX90614传感器，AT89C51单片机目录第1章绪论1.1课题开发的背景和现状1.2课题开发的目的和意义1.3 课题技术性能指标第2章红外测温工作原理第3章系统设计方案的选择3.1 方案选择3.1.1 方案一3.1.2 方案二3.1.3 方案对比选择3.2 总体方案设计第4章系统主要器件的方案选择4.1 传感器的方案选择4.1.1 红外探测器的分类4.1.2 传感器的选择4.2 显示器的方案选择4.3 单片机的方案选择第5章系统各模块硬件设计5.1 MCU主控模块5.2 红外温度测量模块5.2.1 MLX90614的特性5.2.2 MLX90614的引脚分布和内部结构5.2.3 MLX90614的接口电路5.3 电源模块5.4 声光报警模块5.5 LCD显示模块第6章系统软件设计6.1 MLX90614的SMBus传输协议6.2 软件流程图6.3 主程序设计第7章系统误差分析与改进方法第8章课程设计心得体会第9章参考文献附录1 总电路图2 元器件清单第1章绪论1．1 课题开发的背景和现状红外辐射这一物理现象被发现在1800年，但直到本世纪50年代，红外技术才开始进入广泛应用的阶段。
非接触测温技术也叫辐射测温，最早的非接触测温就是以光学高温计为代表的高温法，以后，人们根据斯蒂芬.玻尔兹曼公式，利用黑体辐射能与热力学温度的关系进行测温，这就是全辐射测温和部分辐射测温法，还有的人在光学高温计上进行改进，出现了光电高温计、红外温度计等。