接觸式與非接觸式熱傳感器的差異

熱傳感器的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，不僅是用來量測體溫，也應(yīng)用在工業(yè)、醫(yī)療、家電、安全、娛樂等產(chǎn)業(yè)。例如，利用熱傳感器來檢查工業(yè)生產(chǎn)的加工件溫度，醫(yī)療上用于檢測病患的生理特征，在家電上用于空調(diào)系統(tǒng)感測溫度與人體存在，安全上用于檢測人體存在與運(yùn)動(dòng)，娛樂上則用于游戲感測人體動(dòng)作等，應(yīng)用相當(dāng)廣泛。

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(jìn)行更深入的介紹。

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(dá)到熱平衡狀態(tài)。此外，被測物體的預(yù)期溫度必須低于1700°C（3092°F），或高于大約-40°C（-40°F），這是因?yàn)樵?/span>1700°C時(shí)，鉑合金熱電偶會(huì)開始迅速失去校準(zhǔn)能力，導(dǎo)線和普通絕緣材料可能開始軟化，在-40°C以下時(shí)，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(huì)受到影響。

此外，接觸式熱傳感器的尺寸和質(zhì)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。

最常見的接觸式熱傳感器是玻璃管液體溫度計(jì)、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(hù)性金屬或陶瓷護(hù)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(hù)人員暴露于不利條件下，也可以輕松拉出以進(jìn)行校準(zhǔn)或維修。

非接觸式熱傳感器的應(yīng)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(jù)普朗克熱輻射定律運(yùn)行，它們都是輻射溫度計(jì)，它們被稱為輻射高溫計(jì)、紅外高溫計(jì)、光學(xué)高溫計(jì)、紅外溫度計(jì)、熱成像儀等。它們可以是電池供電的便攜式設(shè)備、固定式或在線制程監(jiān)控設(shè)備。

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(yīng)用領(lǐng)域比接觸式熱傳感器的種類要更多一些，尤其是應(yīng)用在檢測移動(dòng)的物體，或是若接觸時(shí)會(huì)損壞物體或傳感器（例如在極熱、具腐蝕性、磨蝕性等狀態(tài)下），以及接觸到物體會(huì)明顯改變其溫度時(shí)，或是希望有一個(gè)大的、可觀察的測量面積，還有當(dāng)物體離得太遠(yuǎn)或很難接近時(shí)，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(lǐng)域。

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(jī)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(gè)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(zhuǎn)換為數(shù)字溫度值的邏輯電路，并僅需要一個(gè)連接器即可連接這些模塊。D6T系列產(chǎn)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。

D6T系列MEMS熱傳感器的工作原理，便是通過硅透鏡將物體發(fā)出的輻射熱（遠(yuǎn)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(huì)根據(jù)聚焦在其上的輻射能（遠(yuǎn)紅外線）產(chǎn)生電動(dòng)勢，接著測量該電動(dòng)勢和內(nèi)部熱傳感器的值，然后器件通過插值計(jì)算來計(jì)算測量值（物體的溫度），該插值計(jì)算會(huì)將測量值與內(nèi)部存儲(chǔ)的查找表進(jìn)行比較，測量值則會(huì)通過I²C總線輸出，并使用主機(jī)系統(tǒng)讀取。

當(dāng)采用MEMS熱傳感器做為人體傳感器時(shí)，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(shí)會(huì)發(fā)生的問題。因?yàn)闊後岆妭鞲衅魇腔跈z測紅外線的變化狀態(tài)的原理來檢測人員的活動(dòng)，但是當(dāng)人體在不活動(dòng)的情況下，則將會(huì)丟失測量信號(hào)。相反地，熱傳感器在人體不移動(dòng)時(shí)，仍會(huì)繼續(xù)生成測量信號(hào)。

非接觸式熱傳感器相當(dāng)適合應(yīng)用于人體存在偵測，在家電應(yīng)用上相當(dāng)普遍，如利用于空調(diào)系統(tǒng)或風(fēng)扇上來感測人體存在，以做出相對的反應(yīng)，市場需求日漸增長，值得您加大力度投入產(chǎn)品開發(fā)。

熱傳感器普遍應(yīng)用在工業(yè)、醫(yī)療、家電、安全、娛樂等領(lǐng)域，其中尤以非接觸式傳感器的限制更少、應(yīng)用面更廣。運(yùn)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(yùn)作原理，以及相關(guān)的解決方案。