[发明专利]红外温度传感器

说明书

本发明提供一种红外温度传感器，所述红外温度传感器包括：红外测温芯片、管帽、管座及光学镜片；其中，所述红外测温芯片固定并电连接于所述管座上，所述管帽底部气密封装于所述管座上，所述管帽的顶壁设有一与所述红外测温芯片对准的窗口，所述光学镜片气密封装于所述窗口，所述光学镜片选用为硅菲涅尔透镜，所述硅菲涅尔透镜将待测红外辐射聚焦到所述红外测温芯片表面并被其吸收，所述硅菲涅尔透镜用以缩小所述红外温度传感器的视场角。本发明使用硅菲涅尔透镜替代红外滤光片，将待测红外辐射聚焦到所述红外测温芯片表面并被其吸收，可有效缩小所述红外温度传感器的视场角，减少所述套筒侧壁的干扰红外辐射带来的测温误差影响。

技术领域

本发明属于红外探测及传感器封装技术领域，特别是涉及一种红外温度传感器。

背景技术

温度是表示物体冷热程度的物理量，也是人类时时刻刻需要感测的物理量。1593年意大利科学家伽利略发明第一支空气温度计，这种气体温度计是用一根细长的玻璃管制成的。它的一端制成空心圆球形；另一端开口，事先在管内装进一些带颜色的水，并将这一端倒插入盛有水的容器中。在玻璃管上等距离地标上刻度。利用气体热胀冷缩原理，当外界温度升高时，玻璃球内气体膨胀，使玻璃管中水位降低；反之，温度较低时，玻璃球内气体收缩，玻璃管中的水位就会上升。1654年，伽利略的学生斐迪南研制出了世界上第一支酒精温度计；1659年，法国天文学家布里奥首度制成水银温度计。随着科学技术的发展，人们对测温仪器的要求越来越高。到了19世纪末20世纪初，许多科学家运用各种物理原理，发明了多种形式的新型温度计，如电阻式温度计、辐射式高温计、光测高温计、氢温度计等。

其中水银温度计由于使用方便、成本低等优点被全世界广泛使用，几乎每家每户都有常备水银温度计的习惯，各大医疗机构也在大批量使用。不过，由于水银对人类和环境造成的危害极大，一支家用水银体温计含汞约1克被打碎后，外泄的汞会蒸发，一旦汞蒸气被人吸入，会通过血液循环进入人体，损坏中枢神经系统。中国每年大约生产1.2亿支含汞体温计，每年因水银体温计破损而当作废物处理的水银就有10吨以上。2013年，由联合国环境规划署主办的《水俣公约》外交全权大会上，包括中国在内的92个国家和地区代表签署由世界卫生组织倡议的《水俣公约》，目标是到2020年逐步淘汰包括水银温度计在内的众多产品。该公约是全球首个就水银这种高毒性金属签署的具有法律约束力的公约，并与2016年开始生效。我国已承诺2016年起水银体温计7年内全部淘汰。

在这种情况下，电子体温计尤其是红外体温计逐步被人们所接受，红外体温计具有测温灵敏度高、勘探规模广、速度快、不搅扰被测方针、运用安全等特色，具有非触摸式测温、精确度高，体温偏高时声响提示功用。在欧美国家，红外体温计基本上存在于每个家庭和医院，而我国在这边面也在加速普及建设。据统计2017年，中国的医院预计将有700万个左右的水银温度计被替换，到2020年将有3500万个水银温度计被替换，庞大的市场空间和前景，带来了大量的商机。

红外温度传感器，作为红外体温计的核心器件，扮演者不可或缺的角色。人体的温度以红外辐射的形式进入红外体温计，被红外温度传感器所接受，产生相应的电压信号输出，再由内置的MCU经运算处理后，在LED显示屏上显示出相应的人体温度值。所以，人体体温计探测人体温度的精度和稳定性基本上都需要依赖于红外温度传感器。

通常，如图1所示，红外体温计如耳温枪需要将装有红外温度传感器的探头塞入耳道，对准鼓膜进行测量。由于塞入耳道时，人体的体温会在短时间内对耳温枪探头部位进行接触式热传导和红外热辐射，产生对红外温度传感器的瞬时温度冲击。温度冲击会引发红外温度传感器的瞬时测温误差，从而极大的影响耳温枪的测温精度。如图2所示，当耳温枪塞入人耳时，曲线A表示红外温度传感器受热后其自身的温度升高，曲线B表示在这种状态下红外温度传感器探测人体体温时产生的测量误差，由于受温度冲击影响，短时间内红外温度传感器的测量误差很大，导致其自身出现“热休克”现象，不能准确的测出人体的真实温度。