非接觸式熱傳感器應用需求快速攀升

非接觸式熱傳感器應用需求快速攀升

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熱傳感器普遍應用在工業、醫療、家電、安全、娛樂等領域,其中尤以非接觸式傳感器的限制更少、應用面更廣。運用非接觸式熱傳感器來偵測體溫、感測人體的存在,成為熱門的市場需求。本文將為您介紹熱傳感器的類型與運作原理,以及相關的解決方案。

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接觸式與非接觸式熱傳感器的差異

熱傳感器的應用相當廣泛,不僅是用來量測體溫,也應用在工業、醫療、家電、安全、娛樂等產業。例如,利用熱傳感器來檢查工業生產的加工件溫度,醫療上用于檢測病患的生理特征,在家電上用于空調系統感測溫度與人體存在,安全上用于檢測人體存在與運動,娛樂上則用于游戲感測人體動作等,應用相當廣泛。

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熱傳感器又可分成接觸式與非接觸式,以下將簡介兩者之間的差異,并針對非接觸式熱傳感器進行更深入的介紹。

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顧名思義,接觸式熱傳感器必須要與被測物體接觸,也就是傳感器必須可以與物體或流體保持良好的熱接觸,意味著傳感器必須處于或非常接近于物體或流體,兩者之間有著相同的溫度,也就是說傳感器必須與被測物體達到熱平衡狀態。此外,被測物體的預期溫度必須低于1700°C(3092°F),或高于大約-40°C(-40°F),這是因為在1700°C時,鉑合金熱電偶會開始迅速失去校準能力,導線和普通絕緣材料可能開始軟化,在-40°C以下時,則將開始遇到低溫上的問題,雖然許多接觸式熱傳感器在低于該溫度的情況下還是能工作,但其精度將會受到影響。

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此外,接觸式熱傳感器的尺寸和質量必須比被測物體小,并通過焊接、錫焊、夾緊、膠合或使用其他方式,將傳感器固定在被測物體上,以可靠的方法來保持這種物理接觸。

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最常見的接觸式熱傳感器是玻璃管液體溫度計、熱電偶、電阻溫度檢測器(Resistance Temperature Detector, RTD)和熱敏電阻。它們通常被封裝在稱為熱電偶套管的保護性金屬或陶瓷護套中,這樣它們就可以穿透過程屏障,并且在不使過程和/或維護人員暴露于不利條件下,也可以輕松拉出以進行校準或維修。

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非接觸式熱傳感器的應用彈性則更為廣泛,類型也更為多樣。雖然非接觸式熱傳感器有多種樣式和類型,并且有各種各樣的名稱,但如果它們是根據普朗克熱輻射定律運行,它們都是輻射溫度計,它們被稱為輻射高溫計、紅外高溫計、光學高溫計、紅外溫度計、熱成像儀等。它們可以是電池供電的便攜式設備、固定式或在線制程監控設備。

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由于非接觸熱傳感器的溫度不必與物體的溫度相同,因此其應用領域比接觸式熱傳感器的種類要更多一些,尤其是應用在檢測移動的物體,或是若接觸時會損壞物體或傳感器(例如在極熱、具腐蝕性、磨蝕性等狀態下),以及接觸到物體會明顯改變其溫度時,或是希望有一個大的、可觀察的測量面積,還有當物體離得太遠或很難接近時,例如在特殊大氣或在太空中(像是恒星和星系的觀測)等,都是非接觸熱傳感器的適用領域。

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非接觸式熱傳感器適用于人體偵測

以下將以OMRON的非接觸式微機電(MEMS)熱傳感器D6T系列為例,介紹其功能與特性。D6T系列MEMS熱傳感器由一個小電路板組成,板上裝有硅透鏡、熱電堆傳感器、專用模擬電路和用于轉換為數字溫度值的邏輯電路,并僅需要一個連接器即可連接這些模塊。D6T系列產品的電路板尺寸為14mm x 18mm,還提供11.6 mm x 12 mm的更緊湊尺寸。

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D6T系列MEMS熱傳感器的工作原理,便是通過硅透鏡將物體發出的輻射熱(遠紅外線)聚焦到模塊中的熱電堆傳感器上,然后熱電堆傳感器會根據聚焦在其上的輻射能(遠紅外線)產生電動勢,接著測量該電動勢和內部熱傳感器的值,然后器件通過插值計算來計算測量值(物體的溫度),該插值計算會將測量值與內部存儲的查找表進行比較,測量值則會通過I2C總線輸出,并使用主機系統讀取。

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當采用MEMS熱傳感器做為人體傳感器時,將可以消除使用常見的熱釋電傳感器在檢測人員是否存在時會發生的問題。因為熱釋電傳感器是基于檢測紅外線的變化狀態的原理來檢測人員的活動,但是當人體在不活動的情況下,則將會丟失測量信號。相反地,熱傳感器在人體不移動時,仍會繼續生成測量信號。

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非接觸式熱傳感器相當適合應用于人體存在偵測,在家電應用上相當普遍,如利用于空調系統或風扇上來感測人體存在,以做出相對的反應,市場需求日漸增長,值得您加大力度投入產品開發。

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特色產品

D6T1A02

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