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基于MEMS工藝的熱電堆紅外傳感器科技助力疫情防控阻擊戰(zhàn)
方案詳情
方案背景
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紅外傳感器工作原理和應(yīng)用002020年的春節(jié)注定不同尋常，新型冠狀病毒感染引發(fā)的肺炎疫情牽動(dòng)著全體國(guó)人的心。各界人士紛紛向奮戰(zhàn)在一線的英雄們致敬，并通過(guò)各種方式為抗戰(zhàn)疫情貢獻(xiàn)力量。
湖北武漢的縣區(qū)，信陽(yáng)新縣新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控形勢(shì)非常嚴(yán)峻，縣內(nèi)疫情防控物資嚴(yán)重匱乏，防控壓力倍增。2月3日，漢威科技集團(tuán)股份有限公司向信陽(yáng)新縣紅十字會(huì)捐贈(zèng)資金100萬(wàn)元，專項(xiàng)用于該地區(qū)購(gòu)買(mǎi)新型冠狀病毒肺炎急需的醫(yī)療物資及滿足該地區(qū)部分緊急現(xiàn)金需求，為堅(jiān)決打贏疫情防控阻擊戰(zhàn)貢獻(xiàn)綿薄之力。
在防控新型冠狀病毒疫情的過(guò)程中，呼吸機(jī)、監(jiān)護(hù)儀、制氧機(jī)、負(fù)壓救護(hù)車(chē)等醫(yī)療產(chǎn)品發(fā)揮了重大作用，這些都不離開(kāi)傳感器技術(shù)的支持。接下來(lái)，作者將著重介紹一下紅外熱電堆傳感器的原理及在本次疫情中的關(guān)鍵應(yīng)用。
產(chǎn)品概述
宇宙間的任何物體只要其溫度高于絕對(duì)零度，都會(huì)以一定的波長(zhǎng)向外輻射能量—即產(chǎn)生紅外輻射。因此，在自然溫度下所有物體都是紅外輻射的發(fā)射源，只是紅外輻射的紅外線波長(zhǎng)不同。例如，人體溫度37℃，紅外輻射波長(zhǎng)為9~10μm；400～700℃物體的紅外輻射波長(zhǎng)為3～5μm。
紅外線也是太陽(yáng)光譜的一部分，是一種不可見(jiàn)光。與所有電磁波一樣，具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。紅外光在真空中的傳播速度為3×108m/s，在介質(zhì)中傳播會(huì)產(chǎn)生衰減，尤其在金屬中傳播衰減很大，但紅外輻射能透過(guò)大部分半導(dǎo)體和一些塑料，大部分液體對(duì)紅外輻射吸收非常大。
利用物體紅外輻射特點(diǎn)和傳播過(guò)程中展現(xiàn)出的各種特性，使用紅外探測(cè)器感知物體紅外輻射或吸收等物理過(guò)程的光譜特征，可以測(cè)量出物體的不同屬性和特征，例如物體溫度，這就是紅外測(cè)量技術(shù)。非接觸式測(cè)溫傳感器就是利用物體的輻射能量隨溫度而變化的原理制成的。
紅外探測(cè)器按工作原理可分為熱型探測(cè)器與光子型探測(cè)器兩大類。其中熱探測(cè)器主要分為熱電偶/熱電堆(Thermocouple/Thermopile)、熱敏電阻(Bolometers)以及熱釋電探測(cè)器(Pyroelectric)三種；光子探測(cè)器主要分為本征型(Intrinsic)、非本征型(Extrinsic)、自由載流子型(Free Carriers)以及量子阱型(Quantum Wells)等幾種。
在紅外探測(cè)器最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域--溫度測(cè)量應(yīng)用中，可以利用基于熱電效應(yīng)(或賽貝克效應(yīng)：Seebeck Effect)的熱電偶/熱電堆型探測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。熱電偶的測(cè)溫原理為：如果兩種不同的材料或材料相同而逸出功不同的物體A和B，在熱端相連（熱結(jié)區(qū)），而在冷端開(kāi)路（冷結(jié)區(qū)），熱端和冷端的溫度差為ΔTHC，那么在冷端就會(huì)產(chǎn)生一溫差電動(dòng)勢(shì)Vout。通過(guò)測(cè)量該溫差電動(dòng)勢(shì)可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度測(cè)量。
熱電效應(yīng)示意
熱電堆是由多對(duì)熱電偶串聯(lián)而成，相比單個(gè)熱電偶有更大的輸出熱電勢(shì)。熱電堆作為一種非接觸紅外測(cè)溫傳感器，不需要直接接觸被測(cè)物體就可以快速測(cè)得物體表面溫度，可以測(cè)量高溫的、危險(xiǎn)的或移動(dòng)的物體，且不會(huì)污染或損壞被測(cè)物體。
電子體溫計(jì)就是采用熱電堆型紅外傳感器，將人體輻射的紅外線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的變化，從而顯示出人體溫度。相比傳統(tǒng)水銀溫度計(jì)，電子體溫計(jì)具有更安全，讀數(shù)直觀，時(shí)間短，精度高等優(yōu)點(diǎn)。
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MRT117熱電堆溫度傳感器（TO-46封裝）
MRT311熱電堆溫度傳感器（TO-46封裝）
傳感器特點(diǎn)：
TO-46封裝，高靈敏度；響應(yīng)快；穩(wěn)定性好；濾光片透過(guò)率高；NTC精度高。
主要應(yīng)用：
◆ 非接觸式溫度測(cè)量；
◆ 耳溫、額溫等紅外體溫非接觸測(cè)量；
◆ 生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)溫度控制；
◆ 家用電器（微波爐、護(hù)發(fā)吹風(fēng)機(jī)、空調(diào)等）溫度測(cè)量與控制；
◆ 人體存在式檢測(cè)
物體溫度越高，產(chǎn)生的紅外輻射強(qiáng)度越大，基于MEMS工藝制造的熱電堆紅外探測(cè)器可以在一定距離外通過(guò)檢測(cè)物體的紅外輻射來(lái)測(cè)量溫度。熱電堆探測(cè)器的傳感元件由硅基片上的多個(gè)微型熱電偶組成，能夠吸收輻射能量并產(chǎn)生輸出信號(hào)。
熱電堆傳感器和熱釋電類傳感器的區(qū)別：既可以檢測(cè)動(dòng)態(tài)信號(hào)，也可以檢測(cè)靜態(tài)信號(hào)，且溫度精確測(cè)量。熱電堆紅外探測(cè)器可配置各種透鏡和濾波器，從而實(shí)現(xiàn)在溫度測(cè)量、氣體成份的定性/定量分析、醫(yī)療設(shè)備等多種應(yīng)用場(chǎng)景中的應(yīng)用。
目前，在額溫槍、耳溫槍、智能家電、燈具開(kāi)關(guān)、食品溫度檢測(cè)等領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。
寫(xiě)在最后
盡管當(dāng)前抗疫形勢(shì)嚴(yán)峻，但舉國(guó)上下正齊心協(xié)力，勇敢迎接此次考驗(yàn)。無(wú)論是奮戰(zhàn)在一線的白衣天使，還是捐款捐物的愛(ài)心企業(yè)，積極聲援的普通民眾，都展現(xiàn)出了中國(guó)所具有的強(qiáng)大凝聚力。
疫情面前，眾志成城。蘇州長(zhǎng)顯科技公司將高度關(guān)注疫情發(fā)展態(tài)勢(shì)，與全國(guó)人民攜手同心，共克時(shí)艱，堅(jiān)決助力疫情防控阻擊戰(zhàn)取得全面勝利！ |
