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【应用】红外温度传感器在额温枪测温计中的应用

新型冠状病毒引发的疫情席卷全国,牵动人心。在疫情防控过程中传感器的身影无处不在,最典型的应用要数红外传感器,在防止病毒扩散的过程中发挥了至关重要的作用。


在医疗检测领域,需要对被检者的身体温度进行监测,通过测量对方的体温以确保其整体状况始终处于医生的有效掌控之中。但是当面对未知对象并需要了解对方的体温的时候,使用非接触的方式进行测量是对双方及其余被测对象最安全有效的方式之一,而红外额温枪便是其中一种


                     图-1 红外额温枪

由于不需要与人体部位直接接触,且测量准确有效、简单快捷,使用成本相较于红外成像测温仪非常低廉,因此额温枪更加广泛地被使用于人体测温。尤其当前,在人群聚集区域,额温枪和红外成像测温仪通过相关人员的综合使用,相互补充,提供了更加有效测量和监控手段,在保护广大群众的安全方面,起到了不可或缺的作用。在很多地方,往往几把额温枪就足以胜任对所在区域人群的体温测量


在现有的红外额温枪中,其中的核心器件多为一颗称之为红外热电堆的红外传感器,围绕这颗传感器的电路,把检测到的微弱人体红外信号转换为相应的温度值。因此,选用一款适用的红外热电堆是设计中最主要的任务之一。一般要求:

  • 高灵敏度/响应度(Responsivity),可以让微弱的信号得到更好的转换输

  • 更小的噪声等效功率(NEP),可以得到更好的信噪比(SNR)

  • 更高的检测度(Detectivity),说明传感器有充足的信号接收面积和灵敏度

  • 适当的视角(FOV),可以让传感器在当前的应用中获得恰当的红外能量(FOV 太小,则接收的信号能量就少,太大会引入周边的干扰红外能量或者需要与被测者的距离更近)

  • 对应波段的红外滤波透镜,让传感器更加专注于测量目标


此外,传感器应该具备高稳定性和可靠性,通过整合设计保证在不同环境条件下测量结果的重复性和测量的可靠性。同时,产品的封装尺寸可选性,是否可以给额温枪的产品设计提供更多的选择。


ASTG(安费诺传感器技术集团)旗下品牌Thermometrics的ZTP-148SR热电堆红外传感器,是满足以上条件的产品之一,非常适合用于额温枪的应用。

           图-2 红外热电堆传感器ZTP-148SR(TO-46)


红外热电堆温度传感器的传感部分主要由以下三部分组成
  • 黑体红外感受区

  • 红外带通滤光透镜(8-13μm)

  • 环境温度测量热敏电阻


与TO-46封装的壳体、引线及端子等一起,组成一款轻巧、灵敏的红外传感器ZTP-148SR。传感器的响应度在43~79V/W之间,典型值为61V/W,响应度温度系数的典型值为-0.07%/℃。传感器的检测度典型值为1.14cmHz½/ W, 响应时间常数的典型值为32ms。FOV选择适合于该传感器的80°~90°,典型值为85°。传感器的工作温度范围宽至-20~100℃,存储温度范围宽至-40~120℃,因此能够保证在不同温度范围下的可靠工作,通过整合校准,应用于额温枪设计和测量并满足精度要求。传感器采用TO-46封装,芯片尺寸为1.8x 1.8mm²,传感器尺寸小,质量轻,有助于产品设计的小巧便携,同时适合于耳温枪的应用。


ASTG(安费诺传感器技术集团)还可以提供更多的类似红外热电堆产品供用户选择。各个型号的信号特征参数各有特点,并且产品的滤波透镜可以根据用户的选择进行选用,以满足不同类型的测温应用。
 
  封装
     型号

  TO-46
ZTP-135SR, ZTP-015, 
ZTP-135BS, ZTP-135H…

  TO-5
ZTP-101T, ZTP-115, 
ZTP-135, ZTP-135L, 
ZTP-315…

基于这些传感器的产品应用特点总结如下:

  • 设计紧凑

  • 高灵敏度

  • 响应时间快

  • 成本低


面对严峻的疫情防控,传感器的应用体现在方方面面,我们会继续深挖传感器在各行各业中的应用,希望大家持续关注。


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