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红外温度计——精确测量温度的新方法

作者:赛普拉斯半导体公司Sanjeev Kumar时间:2011-02-23来源:电子产品世界

  温差电堆检测IR辐射并根据客户要求提供在多个范围内校准过的输出信号。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/117165.htm

  温差电堆感应器的IR吸收器与一组热偶相连接。热偶的冷触连接到已知参照。这些热电偶检测物体温度。感应器的环境温度用热敏电阻检测。通常输出大小为微伏单位级。

  温差电堆通常有四个引脚,其中两个在一系列热电偶上提供电压,其他两个引脚用于检测热敏电阻。感应器生成的电压与红外入射辐射强度成正比。由于所有物体都发出一定强度的IR辐射,我们可根据感应器信号推算出物体温度。该辐射大小是温度的严格函数。温度为Tobj的物体发出的总辐射Pobj可表述为:

  方程式1

  其中,σ为斯忒藩-玻耳兹曼常数,而就是所谓的物体放射因数(辐射系数)。在理想情况下,的值为1和0。对大多数物质而言,放射因数在0.85到0.95之间。方程式1称为斯忒藩-玻耳兹曼定律。

  热平衡方程式表明,感应器接收到的净功率Prad与两个温度Tobj和Tamb相关。在大多数情况下,仪器的温度Tobj等于(或接近)环境温度Tamb。因此,我们将此温度称作环境温度Ta。Tobj温度情况下从物体接收到的总热量Prad计算如下:

  方程式2

  入射辐射Prad的大小也取决于感应器接收辐射Ø的锥形开口处角度。物体和感应器的辐射系数等同于。感应器生成的电压Vtp与入射辐射Prad成正比。

  方程式3

  方程式4

  其中,s是敏感度,k是校准常量,而是辐射系数。

  通常,热偶的敏感度在微伏级水平。如果环境温度固定,则能给出Vtp和Tobj之间的经验关系,我们也可从感应器制造商提供的查询表中来获得物体温度。我们从图2中清晰地看出,Vtp随环境温度(Ta)而变化。补偿环境温度,就能得到正确的物体温度。



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