红外温度传感器的工作原理基于物体热辐射的物理特性,其核心是通过非接触方式检测目标物体发射的红外辐射能量,并将其转换为电信号以计算温度值。以下是详细解析:
一、红外辐射基础原理
热辐射定律
所有温度高于绝对零度(-273.15℃)的物体均会发射红外辐射,其强度与温度的四次方成正比(斯特藩-玻尔兹曼定律)。
辐射峰值波长随温度升高向短波方向移动(维恩位移定律)。
人体(约37℃)主要辐射9-10μm波段的红外线。
发射率影响
不同材料对红外辐射的发射率不同(如金属0.1-0.3,皮肤0.98),需校准以提高测量精度。
二、传感器核心组件与工作流程
光学系统
透镜或反射镜聚焦目标物体的红外辐射至探测器。
菲涅耳透镜可增强检测范围(如人体移动监测)。
探测器类型
热释电型:利用钽酸锂晶体感应辐射能量变化,输出电荷信号。
热电堆型:将辐射能转换为温差电压,灵敏度高(如SMTIR9901系列)。
光电型:通过光电二极管检测特定波长(如850nm)的红外光。
信号处理
电信号经放大、模数转换(ADC)后,通过算法(如斯蒂芬-玻尔兹曼定律)计算温度。
环境温度补偿模块可减少误差。
三、技术分类与特点
类型 原理差异 典型应用场景
单色测温法 测量单一波段的辐射强度 工业高温监测(如熔融金属)
双色测温法 比较两个波段的辐射比值,抗干扰强 粉尘环境或目标部分遮挡时
全辐射测温法 综合多波段辐射能量 医疗体温筛查
四、典型应用场景
工业领域:高温熔炉、电力设备巡检(非接触、安全)。
医疗领域:额温枪、耳温计(快速、卫生)。
消费电子:智能家居、手机红外测温(集成化、低成本)。
五、技术限制与注意事项
测量距离:需保持传感器与目标的适当距离(如额温枪建议3-5cm)。
环境干扰:蒸汽、灰尘可能影响辐射能量接收。
发射率设置:需根据被测材料手动或自动调整参数。
此内容仅供参考,具体请联系工作人员详询。