[发明专利]环境温度免校准的热电堆红外传感器

说明书

本发明提供一种环境温度免校准的热电堆红外传感器，所述环境温度免校准的热电堆红外传感器包括：热电堆红外传感器芯片；热敏电阻；热敏电阻配对电阻，所述热敏电阻配对电阻的阻值与相同温度条件下的所述热敏电阻的阻值相同。本发明的所述环境温度免校准的热电堆红外传感器通过增设与热敏电阻配对的热敏电阻配对电阻，在使用的过程中可以不用对热敏电阻进行校准即可实现精确测量，提高了器件的可靠性，具有易于使用、性价比高的优点。

技术领域

本发明属于红外传感器技术领域，特别是涉及一种环境温度免校准的热电堆红外传感器。

背景技术

众所周知，自然界中一切高于绝对零度的物体都在不停向外辐射能量，物体的向外辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的联系，物体的温度越高，所发出的红外辐射能力越强，因此红外测温具有广泛的应用范围。红外测温技术在生产过程监测，在产品质量控制和监测，设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面都发挥了着重要作用。比起接触式测温方法，红外测温有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。近年来，为避免水银体温计对环境的污染和交叉感染，非接触红外人体测温仪在技术上也得到迅速发展，性能不断完善，功能不断增强，品种不断增多，适用范围也不断扩大。热红外传感器将红外辐射能量转换成电信号输出，是红外测温技术的核心部件。

红外测温的基本原理为红外辐射定律：

Ε＝σε(Tobj⁴-Tamb⁴)

式中，E为红外辐射功率密度，σ为斯蒂芬-玻尔兹曼常数，ε为物体的红外发射率，Tobj为红外辐射物体的温度，单位为K，Tamb为物体周围的环境温度，单位为K。因此，红外测温中红外传感器测得的红外信号是温度差信号。为测得红外目标的温度，必须将传感器环境温度代入计算公式进行环境温度的补偿，并且传感器对环温温度的测量精度会直接影响红外测温结果。

如图1所示，应用于红外测温的热电堆红外传感器一般都是将热敏电阻和热电堆传感器封装在一起，包括：底座15；位于所述底座15上表面的热敏电阻11及热电堆红外传感器芯片12；位于所述底座15上表面，且封装于所述热敏电阻11及所述热电堆红外传感器芯片12外围的管帽14，所述管帽14顶部设有通孔；红外透镜13，固定于所述管帽14上且完全覆盖所述通孔；管座引脚16，一端经由所述底座15的底部延伸至所述底座15的上表面上方，所述热敏电阻11通过焊线17与其中以所述管座引脚16相连接，所述热电堆红外传感器芯片12通过焊线17与所述底座15及另一所述管座引脚16相连接。其中，所述热电堆红外传感器芯片12用于测量红外辐射强度，测得目标物体与环境温度的温度差，而所述热敏电阻11则直接测量环境温度，用于环境温度的补偿。由于所述热敏电阻11封装过程中会引入误差，现有红外测温的所述热敏电阻11的精度一般都为±3％～±5％。因此在热电堆红外传感器使用过程中，都需要对所述热敏电阻11进行校准，以提高热电堆红外传感器对环境温度的测量精度。为对所述热敏电阻11进行准确校准，需要将红外测温的红外探头部分浸没在恒温环境中，需要等待长时间以获得恒定的温度环境对所述热敏电阻11校准，造成环境温度校准难度大并且校准时间长。此外，传感器使用过程中，一般会在传感器上装配结构件，从而造成环境温度校准时，传感器的温度和结构件存在温度梯度，使得所述热敏电阻11校准不准确。而所述热敏电阻11校准不准确又进一步造成环境温度测量精度差，红外测温误差大。

通过集成热电堆传感器芯片和测温电路芯片，将传感器在出厂前标定环境温度，并将环境温度标定结果存储在测温电路芯片上，也可实现红外传感器实际应用中环境温度免校准。但测温电路芯片需要增加存储单元以存储环境温度标定结果，增加了器件成本。并且数据存储单元存在存储数据丢失的风险，降低了传感器的可靠性。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种环境温度免校准的热电堆红外传感器，用于解决现有技术中的热电堆红外传感器存在的使用之前需要对热敏电阻进行校准，校准难度大、耗时长，校准精度差，从而使得测量精度差的问题。