红外传感器结构

2.2 红外传感器结构红外传感器是红外体温计的关键部件，它是由温差热电堆和热敏电阻两部分构成的。热电堆是用半导体集成电路(IC)工艺和微机械电子(MEMS)工艺制造的，它可以等效为多个热电偶串联组成的。而热电偶是由两种电子密度不同的导体相连接组成的。热电偶有冷热两个端点。在测量物体温度时，热端与被测物体接触，冷端与测量仪表接触。热电偶的同种导体上会因为存在温度剃度而产生汤姆孙电动势，两种金属的连接处会因为电子密度差而产生珀而粘电动势，所以在热电偶的两端会产生温差电动势。

在红外传感器热电堆的热端贴有热量吸收器，它用来吸收被测物体辐射的红外线并转化为热能。通过热电堆把辐射红外线的功率转化为电信号进行测量。

2.3 红外传感器的输出特性温度为Tobj的物体，其单位面积在全部波长的辐射功率可以表示为其中：K是波尔兹曼常数，ε是物体的发射系数ε∈[0,1]。当用于红外传感器测量温度时，考虑到红外传感器热电堆另-端的环境温度，由热平衡方程，于是红外传感器其吸收的净热功率为其中：K/是一常数(由传感器决定)，εobi和εsents分别为被测物体和传感器材料的发射系数，Tobi和Ta分别是被测物体温度和传感器的环境温度。由此可得出红外传感器的输出电压其中：堤传感器的敏感度(V／W)，为一常数。由于实际传感器只测量一定的波长范围并且其敏感度只有在一定的波长范围才可以看为是常数。当环境温度一定时，红外传感器其输出电压与被测物体的绝对温度的4-δ次方成线性关系。传感器的输出与被测物体的温度是单调的，即传感器的输出量与被测物体的温度是一一对应的，由此可以通过测量传感器的输出来确定被测物体的温度。由于环境温度是可变的，所以还要进行环境温度补偿。

2.4 环境温度补偿热电堆输出端的电信号是反映热电偶冷热两端的温度差，也就是被测物体与热电堆冷端的温度差，而不是反映被测物体的真实温度。因此，还需要环境温度补偿，也就是要测出热电堆的冷端温度。环境温度补偿是通过红外传感器中负温度系数的热敏电阻完成的，它的阻值随着温度的升高而降低。由此通过测量其阻值就可以得知环境温度。实现电路可以采用模拟电路处理方法和数字电路处理方法。