熱電堆傳感器的主要原理及其應用

熱電堆是一種熱釋紅外線傳感器，它是由熱電偶構成的一種器件。它在耳式體溫計、放射溫度計、電烤爐、食品溫度檢測等領域中，作為溫度檢測器件獲得了廣泛的應用。由兩個或多個熱電偶串接組成，各熱電偶輸出的熱電勢是互相疊加的。用于測量小的溫差或平均溫度。

熱電堆的結構：輻射接收面分為若干塊，每塊接一個熱電偶，把它們串聯(lián)起來，就構成熱電堆。按用途不同，實用的熱電堆可以制成細絲型和薄膜型，亦可制成多通道型和陣列型器件。

工作原理

被紅外線照射的吸收膜是一種熱容量小、溫度容易上升的薄膜。在緊靠襯板中央的下部為一空洞結構，這種結構的設計確保了冷端和測溫端的溫度差。熱電偶由多晶硅與鋁構成，兩者串聯(lián)連接。當各個熱電偶測溫端溫度上升時，熱電偶之間就會產生熱電動勢 Vn，因此在輸出端就可以獲得它們的電壓之和。

熱電堆的結構與工作原理圖

熱電堆的應用

熱電堆紅外測溫傳感器直接感應熱輻射 ，為非接觸溫度測量提供完美的解決方案，它的具有創(chuàng)新的硅基微機械技術保證了它的極好的長期穩(wěn)定性，非常低的溫度靈敏系數,極好的光電特性。熱電堆紅外傳感器使非接觸溫度測量系統(tǒng)具備很低的價格。它不需要冷卻，但在整個溫度測量范圍內能達到±1℃的精度。對于比較窄的溫度測量范圍，例如體溫測量，精度可以達到±0.1℃。

在非接觸溫度計中的應用
用高精度熱敏電阻來測量熱電堆所處的環(huán)境溫度，然后由CPU計算出測量溫度。可以在EEPROM中預先寫入一些標準的溫度條件，例如：在被測物體溫度為37℃、熱電堆所處環(huán)境溫度為25℃條件下測得的輸出電壓。而且，熱電堆的輸出電壓、運放的偏置及增益的離散性等等也可以通過軟件來進行修正。

另外，被測對象的溫度與熱電堆所處的環(huán)境溫度之間，存在著下面的關系。

Vout為熱電堆的輸出電壓(V)

A為比例系數

Tb為被測物體的溫度(K)

Ts為熱電堆所處的環(huán)境溫度(K)

因此，被測對象的溫度，可以通過測量熱電堆輸出電壓和熱電堆所處環(huán)境的絕對溫度，并通過運算后獲得。