[发明专利]红外传感器

说明书

一种红外传感器包括与环境温度补偿电阻温度检测器(RTD)串联的热电堆以及四个电引线。热电堆根据感兴趣点的温度来产生电压，而RTD的电阻随环境温度而改变。引线中的两个引线传送电流以便对RTD供电。其它两个引线用于感测由热电堆和RTD产生的电压。

技术领域

本发明涉及温度测量器件。具体地，本发明涉及红外传感器。

背景技术

将例如红外(IR)点传感器(或红外温度计)的红外传感器用于提供表示感兴趣点的温度的输出。多种红外点传感器利用热电堆(thermopile)和电阻温度检测器(RTD)。热电堆产生对感兴趣点的温度加以表示的输出电压。用于进行环境温度补偿的RTD需要电流流经RTD，以便产生基于电阻的电压，并因此基于环境温度。

为了最小化总的引线数，红外传感器的热电堆和RTD各自通过两个配线连接，以便进行两次单独测量。当仅用双引线配线测量电阻式器件(例如，RTD)时，引线电阻通过直接与总RTD传感器电阻相加，在测量中产生误差。

一种用于在双线RTD测量中解决由引线电阻引起的误差的方法在于使用大型(较高电阻)RTD。例如，由Optris提供的红外热电堆感测头(型号LT15)包含热电堆和PT1000RTD。PR1000 RTD的标定灵敏度约为30ohms/DegC，相较于具有较小RTD(例如，PT100 RTD)的类似双线电路，该灵敏度有助于最小化引线阻抗的效果。然而，由于大型RTD传感器的较大阻抗，大型RTD传感器将放大被暴露的任何电磁干扰(EMI)电流，并且还需要较低分辨率以便进行数字化。相较于小型RTD设备(例如，PT100 RTD)，这样最终导致由PT1000 RTD环境补偿电阻器产生更杂乱的、较不精确的双线测量。

发明内容

一种红外传感器，包括：热电堆，用于根据感兴趣点的温度产生电压；RTD，所述RTD的电阻随环境温度而变化。RTD和热电堆连接为串联电路。四个电引线连接到所述串联电路。第一和第二引线连接到RTD；第三引线连接到RTD和热电堆；以及第四引线连接到热电堆。四个引线允许进行三线或四线电阻式测量，以便对由热电堆产生的电压输出进行环境温度补偿。

红外传感器包括温度传感器和测量电路。温度传感器包括热电堆，具有第一热电堆端子和第二热电堆端子；以及RTD，具有第一RTD端子和第二RTD端子。第一热电堆端子与第二RTD端子相连。第一激励电流引线与第一RTD端子相连，并第二激励电流引线与第二RTD端子相连。第一电压感测引线与第一RTD端子相连，第二电压感测引线与第二热电堆端子相连。测量电路基于当没有电流流经第一和第二传送引线时在第一和第二感测引线之间的第一电压，提供温度测量值，并且基于当激励电流流经第一和第二激励电流引线时在第一电压感测引线和第二电压感测引线或第二激励电流引线之间的第二电压，提供温度测量值。

附图说明

图1是红外点传感器的实施例的电学框图。

图2是红外点传感器的另一实施例的电学框图。

具体实施方式

图1示出了红外点传感器(或红外温度计)10的实施例，包括IR热传感器12和变送器14。红外点传感器10允许将四线电阻式测量系统与双线毫伏热电堆输出耦合在一起，并仅使用四个引线来进行测量。

传感器12包括：IR感测热电堆16、环境温度补偿电阻器RTD 18(例如，PT100 RTD)以及引线20、22、24和26。引线20和26分别是第一和第二电压感测引线。引线22和24分别是第一和第二激励电流引线。

变送器14包括激励电路30、信号处理器32、数字处理器34和通信接口36。信号转换、调节和传输是变送器14的基本功能。