[发明专利]用于使用红外阵列传感器测量温度的装置和方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及对与从诸如材料或人体的对象所产生的红外线相对应的热像图（thermal picture）的测量。具体地，本发明涉及一种用于利用能够从对象检测热像图的红外阵列传感器来测量对象的温度的装置、以及用于完全地或部分地借助于该装置来测量对象温度的方法。

背景技术

现今，在各种技术领域中广泛地使用下述热检测装置：其响应于甚至微小的红外线从材料或人体感测温度。

例如，如图1所示，在昏暗的地点等处自动接通/断开灯的热检测装置被构成为包括热电传感器10、放大器（AMP）11、低通滤波器（LPF）12、比较器13、定时器14、驱动器15、灯16和光传感器17。

在这种热检测装置中，热电传感器10从例如人体接受微小的红外线并且生成与红外线对应的低压的电信号。然后，放大器11工作以将低压电信号放大直至为超过预定电压的电信号。

在此期间，在将电信号放大为超过预定电压的同时，低通滤波器12去除噪声，例如高频噪声。

比较器13运行以将高于预定电压而没有高频噪声的电信号与例如预定为0.7V的参考电压V_ref进行比较。如果比较结果是高于参考电压，则定时器14开始工作。

在定时器14工作的一定时间（例如，10秒）期间，驱动器15向灯16提供电力以接通灯16。这里，光传感器17响应于周围的亮度来生成与入射在光传感器17上的光对应的电信号，从而启用或停用比较器13的操作。

概括地，图1所示的传统的热检测装置以上述配置工作，使得：当人在昏暗的地点中靠近灯16时，热电传感器10使得灯16能够自动接通。在图1所示的热检测装置中，如公知的那样，热电传感器10使用具有热电效应的介电效应。然而，热电传感器10在不能检测停止而不移动的材料或人体时是不利的，因为热电传感器10在红外线不断入射在材料或人体上的情况下不进一步生成任何电信号。

为了改进热检测的这种缺点，如图2所示，提出了另一种使用热电堆传感器20代替图1中的热电传感器10的热检测装置。热电堆传感器20是一种主要用于以非接触模式测量停止的材料或人体的热传感器。

同时，图3示出了近年来开发以单个模块制造的热电堆阵列传感器（TAS），其中多个热电堆传感器以方像素阵列（例如，32×32）进行布置。

热电堆阵列传感器（TAS）被用在用于测量材料或人体的热像图的改进的单元中。在图4中示出了典型的热像图测量单元，其被构成为包括热电堆阵列传感器30、放大器（AMP）31、低通滤波器（LPF）32、第一模数转换器（ADC）33、第二模数转换器34、数字信号处理器35和显示装置36。

热电堆阵列传感器30例如由下述模块形成：其中多个热电堆传感器以方像素进行布置，以对应地从对象的各个部分（例如，32×32）检测温度。另外，热电堆阵列传感器30包括温度传感器TS，例如热敏电阻，用于检测模块的内部温度。

温度传感器TS输出与模块的内部温度对应的电信号。热电堆阵列传感器30的热电堆传感器以像素为单位分别从对象的各个部分接受红外线，并且然后输出与红外线分别对应的电信号。

放大器31工作以放大从热电堆阵列传感器30输出的电信号。低通滤波器32从电信号中去除高频噪声。第一模数转换器33将去除噪声的电信号从模拟分量变换成数字分量。

第二模数转换器34将从温度传感器TS输出的电信号从模拟分量变换成数字分量。数字信号处理器35根据由第一模数转换器33和第二模数转换器34变换的数字信号之间的比较来输出差，从而计算对象上各个部分的温度值。

作为示例，如果由温度传感器TS检测的内部模块温度为10°C并且由热电堆阵列传感器30的第一像素P(1,1)检测的对象的第一部分的温度为45°C，则计算它们之间的温差以确定第一部分的温度为35°C。同样，如果在由温度传感器TS检测的内部模块温度为10°C时由热电堆阵列传感器30的第二像素P_(1,2)检测的对象的第二部分的温度为46°C，则计算它们之间的温差以确定第二部分的温度为36°C。

在生成对应于与对象的各个部分相应的这些温差值的热像图之后，如图4中所举例说明的那样，热像图被表示在显示装置36（例如监视器或其他装置）上。因此，用户能够通过表示在监视器或其他显示单元上的热像图来识别对象的热分布状态或对象的其他热状况。