Въведение в инфрачервения температурен сензор
Инфрачервеният температурен сензор е безконтактен сензор, който използва инфрачервената радиационна енергия, отделяна от обект, за измерване на повърхностната температура. Основният му принцип се основава на закона на Стефан-Болцман: всички обекти с температура над абсолютната нула ще излъчват инфрачервени лъчи, а интензитетът на излъчване е пропорционален на четвърта степен от повърхностната температура на обекта. Сензорът преобразува полученото инфрачервено лъчение в електрически сигнал чрез вграден термобалон или пироелектрически детектор и след това изчислява температурната стойност чрез алгоритъм.
Технически характеристики:
Безконтактно измерване: няма нужда от контакт с измервания обект, избягвайки замърсяване или смущения от висока температура и движещи се цели.
Бърза скорост на реакция: милисекунда реакция, подходяща за динамично наблюдение на температурата.
Широк диапазон: типично покритие от -50℃ до 3000℃ (различните модели се различават значително).
Силна адаптивност: може да се използва във вакуум, корозивна среда или сценарии на електромагнитни смущения.
Основни технически индикатори
Точност на измерване: ±1% или ±1,5℃ (висок клас индустриален клас може да достигне ±0,3℃)
Регулиране на емисионната способност: поддържа 0,1~1,0 регулируемо (калибрирано за различни повърхности на материалите)
Оптична резолюция: Например, 30:1 означава, че площ с диаметър 1 см може да бъде измерена на разстояние 30 см.
Дължина на вълната на реакцията: Обичайна 8~14μm (подходяща за обекти при нормална температура), късовълновият тип се използва за откриване на висока температура
Типични случаи на приложение
1. Прогнозна поддръжка на промишлено оборудване
Определен производител на автомобили е инсталирал инфрачервени сензори MLX90614 на лагерите на двигателя и е предвиждал повреди чрез непрекъснато наблюдение на промените в температурата на лагерите и комбиниране на алгоритми с изкуствен интелект. Практическите данни показват, че предупреждението за повреди, причинени от прегряване на лагерите, 72 часа предварително може да намали загубите от престой с 230 000 щатски долара годишно.
2. Система за медицинско измерване на температурата
По време на пандемията от COVID-19 през 2020 г., термовизионните камери FLIR серия T бяха разположени на входа за спешна помощ на болниците, постигайки скрининг на анормална температура от 20 души в секунда, с грешка в измерването на температурата ≤0,3℃, и комбинирани с технология за разпознаване на лица, за да се постигне проследяване на траекторията на персонала с анормална температура.
3. Контрол на температурата на интелигентни домакински уреди
Висококачественият индукционен котлон е оборудван с инфрачервен сензор Melexis MLX90621, който следи разпределението на температурата на дъното на съда в реално време. Когато се засече локално прегряване (например, изгаряне на празен съд), мощността се намалява автоматично. В сравнение с традиционното решение с термодвойка, скоростта на реакция на контрола на температурата е увеличена 5 пъти.
4. Система за прецизно напояване в селското стопанство
Ферма в Израел използва инфрачервен термовизор Heimann HTPA32x32, за да следи температурата на короната на културите и да изгради транспирационен модел въз основа на параметрите на околната среда. Системата автоматично регулира обема на капковото напояване, спестявайки 38% вода в лозето, като същевременно увеличава производството с 15%.
5. Онлайн мониторинг на енергийните системи
Държавната електропреносна мрежа (State Grid) използва онлайн инфрачервени термометри от серията Optris PI във високоволтови подстанции, за да следи температурата на ключови части, като например шинни съединения и изолатори, 24 часа в денонощието. През 2022 г. подстанция успешно предупреди за лош контакт на разединители 110 kV, предотвратявайки регионално прекъсване на електрозахранването.
Иновативни тенденции в развитието
Технология за мултиспектралн синтез: Комбинирайте инфрачервено измерване на температурата с изображения от видима светлина, за да подобрите възможностите за разпознаване на цели в сложни сценарии.
Анализ на температурното поле с изкуствен интелект: Анализирайте характеристиките на разпределението на температурата въз основа на дълбоко обучение, като например автоматично етикетиране на възпалителни области в медицинската област.
Миниатюризация на MEMS: Сензорът AS6221, пуснат на пазара от AMS, е с размери само 1,5 × 1,5 мм и може да бъде вграден в смарт часовници за наблюдение на температурата на кожата.
Интеграция с безжичен интернет на нещата: възлите за измерване на температурата с инфрачервени лъчи по протокол LoRaWAN постигат дистанционно наблюдение на километрично ниво, подходящо за наблюдение на нефтопроводи
Предложения за избор
Линия за преработка на храни: Приоритизирайте модели с ниво на защита IP67 и време за реакция <100ms
Лабораторни изследвания: Обърнете внимание на температурната резолюция от 0,01 ℃ и интерфейса за изход на данни (като USB/I2C)
Приложения за противопожарна защита: Изберете взривозащитени сензори с обхват над 600℃, оборудвани с филтри за проникване на дим
С популяризирането на 5G и технологиите за периферни изчисления, инфрачервените температурни сензори се развиват от инструменти за единично измерване до интелигентни сензорни възли, показвайки по-голям потенциал за приложение в области като Индустрия 4.0 и интелигентни градове.
Време на публикуване: 11 февруари 2025 г.