常見傳感器分類和工作原理

3 紅外傳感器

另一種傳感器也非常常用，在非典期間就經常出現紅外溫度傳感器，紅外線傳感器是利用紅外輻射與物質相互作用所呈現出來的物理效應探測紅外輻射的傳感器，多數情況下是利用這種相互作用所呈現出的電學效應。

自然界一切溫度高于絕對零度（-273.15℃）的物體。由于分子的熱運動都在不停地向周圍空間輻射包括紅外波段在內的電磁波。其輻射能量密度與物體本身的溫度關系符合普朗克（Plank）定律。紅外測溫的原理是一樣的，都是根據普朗克原理。一般理解紅外測量的是物體的溫度。其實測的是目標物與傳感器或者說是物體與環境溫度之間的差值。物體輻射能量的大小直接與該物體的溫度有關。具體地說，是與該物體熱力學溫度的4次方成正比。用公式可表達為：

E=δε（T4-T4o） （1）

式中，E是輻射出射度。單位是W／m3；

δ是斯蒂芬一波爾茲曼常數，5.67x10-8W／（m2·K4）；

δ是物體的輻射率：

T是物體的溫度（K）；

To是物體周圍的環境溫度（K）。

人體主要輻射波長為9 μm-10 μm的紅外線。通過對人體自身輻射紅外能量的測量便能準確地測定人體表面溫度。由于該波長范圍內的光線不被空氣所吸收，因而也可利用人體輻射的紅外能量精確地測量人體表面溫度。

紅外溫度傳感器利用熱電偶原理，測量目標物與傳感器或者物體與環境溫度之間的差值。熱電偶的原理是二種不同的金屬A和B構成一個閉合回路，當二個接觸端溫度不同時（T>To），回路中產生熱電勢Eab，其中T稱為熱端、工作端或測量端，To稱為冷端、自由端或參比端。A和B稱為熱電極。熱電勢的大小由接觸電勢（也叫伯爾貼電勢）和溫差電勢（也叫湯姆遜電勢）決定。

4 結語

在溫度測量系統中，溫度傳感器是一個重要的器件，它的性能直接影響溫度測量的準確度。需要根據不同的測量精度來選擇傳感器，對于紅外溫度傳感器來說，因為它是非接觸式的，所以對環境的要求特別高，采用熱電偶的測量原理，對環境溫度進行補償，從而獲得準確的測量效果。紅外線傳感器產品一般采用單片機進行數字信號處理，對其采集到的溫度電信號進行處理。再經過濾波和放大，把溫度的標準電信號提取出來進行MD轉換，最終在液晶顯示器（LMD）上顯示出來。