[发明专利]一种抗热冲击红外热电堆传感器

说明书

本发明属于红外探测领域，涉及一种抗热冲击红外热电堆传感器。本发明首先采用了不同于传统TO可伐合金管帽的恒温管帽，形成热沉，减缓与环境热对流，降低热失衡和过冲幅度，保证了传感器在热流入或流出外壳时快速恢复热平衡。其次，采用了非传统NTC新型高精度热敏电阻，不仅可以实时读取管帽内部空间温度，调节管座加热体工作状态；并且，相对于传统NTC，由于直接读取管帽内部空间温度，而非底座温度，而能更准确的反映热电堆芯片冷端温度，实现对环境温度补偿。最后，将传统TO金属管座替换为具有加热功能的管座，通过调节管座加热体工作状态，保证整个传感器不受环境温度影响处于恒温且均温状态。

技术领域

本发明属于红外探测领域，涉及一种抗热冲击红外热电堆传感器，不受外界影响，保证传感器能稳定处于热平衡、热稳定、热均匀工作状态，极大的提高非接触温度测量应用的稳定性和准确性，实现快速测温。

背景技术

传统红外热电堆传感器一般通过TO金属管帽与管座封装，将红外滤光片，热电堆芯片，高精度热敏电阻封装于TO金属管帽内。对于传统红外热电堆传感器，红外滤光片是根据不同的探测需求，对光谱选择性透过；热电堆芯片是根据红外辐射强弱，形成不同电压信号响应；高精度热敏电阻主要对环境温度进行补偿。由于这种红外热电堆传感器体积小、成本低，因此广泛应用于非接触红外测温(耳温枪、额温计等)、智能家电、工业测温与控制、消防等领域。在非接触温度测量应用上，由于辐射、对流和传导三种传热方式存在热力学差异，当传感器温度受外界影响发生快速变化时，传感器热堆芯片芯片冷热端会发生热失衡，输出电压出现过冲现象，不利于非接触温度测量应用的稳定性和准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型抗热冲击红外热电堆传感器，以解决传统红外热电堆传感器受外界影响发生快速变化时，传感器热堆芯片芯片冷热端会发生热失衡，输出电压出现过冲现象，不利于非接触温度测量应用的稳定性和准确性的技术问题。

本发明的技术方案如下：一种抗热冲击红外热电堆传感器，包括四大部分。第一部分为具有加热功能的管座，包括陶瓷圆形管座以及分布于陶瓷圆形管座正面、陶瓷圆形管座反面、陶瓷圆形管座正反两面或隐藏于陶瓷圆形管座内部的环形加热体；第二部分热电堆芯片，位于具有加热功能的管座上；第三部分热敏电阻，其为薄膜热敏电阻或PN结式热敏电阻，位于具有加热功能的管座上，分布在热电堆芯片四周；第四部分恒温管帽，其采用表面镀金的黄铜、氮化铝陶瓷或其他高导热率材料，与具有加热功能的管座形成密封腔，所述恒温管帽还包括位于顶部的红外透光窗口，该窗口配有一个红外滤波片，且红外滤波片外封于管帽上；所述具有加热功能的管座利用自身环形加热体发热来加热陶瓷圆形管座，再利用热敏电阻控温使陶瓷圆形管座和恒温管帽达到所需的恒温状态，使热电堆芯片冷结处于恒温状态。

所述陶瓷圆形管座的材质为氧化铝。

本发明首先采用了不同于传统TO可伐合金管帽的恒温管帽，形成热沉，减缓与环境热对流，降低热失衡和过冲幅度，保证了传感器在热流入或流出外壳时快速恢复热平衡。其次，采用了非传统NTC新型高精度热敏电阻，不仅可以实时读取管帽内部空间温度，调节管座加热体工作状态；并且，相对于传统NTC，由于直接读取管帽内部空间温度，而非底座温度，而能更准确的反映热电堆芯片冷端温度，实现对环境温度补偿。最后，将传统TO金属管座替换为具有加热功能的管座，加热体分布于陶瓷管座正面，或陶瓷管座反面，或陶瓷管座正反两面，或隐藏于陶瓷管座内部。通过调节管座加热体工作状态，保证整个传感器不受环境温度影响处于恒温且均温状态。

因此，本发明公开的新型抗热冲击红外热电堆传感器，能通过上述三各方面，保证传感器能稳定处于热平衡、热稳定、热均匀工作状态，并通过热敏电阻准确补偿环境温度，从而排除当传感器温度受外界影响发生快速变化时，热电堆芯片冷热端会发生热失衡，输出电压出现过冲现象，提高非接触温度测量应用的稳定性和准确性，实现快速测温。并且，针对非接触红外测温应用(耳温枪)，由于本发明公开的新型抗热冲击红外热电堆传感器始终可以处于恒温状态(～37℃)，温度接近人体，能极大的提高测温时的人体舒适度。

附图说明