Úvod do infračerveného teplotního senzoru
Infračervený teplotní senzor je bezkontaktní senzor, který využívá energii infračerveného záření uvolňovaného objektem k měření povrchové teploty. Jeho základní princip je založen na Stefanově-Boltzmannově zákoně: všechny objekty s teplotou nad absolutní nulou vyzařují infračervené paprsky a intenzita záření je úměrná čtvrté mocnině povrchové teploty objektu. Senzor převádí přijímané infračervené záření na elektrický signál pomocí vestavěného termočlánku nebo pyroelektrického detektoru a poté pomocí algoritmu vypočítá hodnotu teploty.
Technické vlastnosti:
Bezkontaktní měření: není třeba se dotýkat měřeného objektu, čímž se zabrání kontaminaci nebo rušení způsobenému vysokou teplotou a pohyblivými cíli.
Rychlá odezva: milisekundová odezva, vhodná pro dynamické sledování teploty.
Široký rozsah: typické pokrytí -50 ℃ až 3000 ℃ (různé modely se velmi liší).
Silná přizpůsobivost: lze použít ve vakuu, korozivním prostředí nebo v prostředí s elektromagnetickým rušením.
Základní technické ukazatele
Přesnost měření: ±1 % nebo ±1,5 ℃ (u vysoce kvalitních průmyslových materiálů dosahuje ±0,3 ℃)
Nastavení emisivity: podporuje nastavení 0,1~1,0 (kalibrováno pro různé povrchy materiálů)
Optické rozlišení: Například 30:1 znamená, že plochu o průměru 1 cm lze změřit ve vzdálenosti 30 cm.
Vlnová délka odezvy: Běžná 8~14μm (vhodná pro objekty při normální teplotě), krátkovlnný typ se používá pro detekci vysokých teplot
Typické případy použití
1. Prediktivní údržba průmyslových zařízení
Jistý výrobce automobilů nainstaloval na ložiska motoru infračervené senzory MLX90614 a předpovídal poruchy průběžným sledováním změn teploty ložisek a kombinací algoritmů umělé inteligence. Praktická data ukazují, že varování před přehřátím ložisek 72 hodin předem může snížit ztráty z důvodu prostojů o 230 000 amerických dolarů ročně.
2. Systém pro lékařské měření teploty
Během pandemie COVID-19 v roce 2020 byly u vchodů do nemocnic nasazeny termokamery FLIR řady T, které dosáhly abnormálního screeningu teploty 20 osob za sekundu s chybou měření teploty ≤ 0,3 ℃ a v kombinaci s technologií rozpoznávání obličeje sledovaly trajektorii osob s abnormální teplotou.
3. Inteligentní regulace teploty domácích spotřebičů
Špičkový indukční vařič je vybaven infračerveným senzorem Melexis MLX90621, který v reálném čase monitoruje rozložení teploty na dně hrnce. Pokud je detekováno lokální přehřátí (například připálení prázdné nádoby), výkon se automaticky sníží. Ve srovnání s tradičním termočlánkovým řešením je rychlost odezvy regulace teploty 5krát vyšší.
4. Systém přesné závlahy v zemědělství
Farma v Izraeli používá infračervenou termokameru Heimann HTPA32x32 k monitorování teploty v koruně plodin a k vytvoření transpiračního modelu na základě parametrů prostředí. Systém automaticky upravuje objem kapkové závlahy, čímž šetří 38 % vody ve vinici a zároveň zvyšuje produkci o 15 %.
5. Online monitorování energetických systémů
Společnost State Grid nasazuje online infračervené teploměry řady Optris PI ve vysokonapěťových rozvodnách k nepřetržitému monitorování teploty klíčových částí, jako jsou spoje přípojnic a izolátory. V roce 2022 jedna rozvodna úspěšně varovala před špatným kontaktem odpojovačů 110 kV, čímž se zabránilo regionálnímu výpadku proudu.
Inovativní vývojové trendy
Technologie multispektrální fúze: Kombinace měření teploty v infračerveném světle se snímky z viditelného světla pro zlepšení schopností rozpoznávání cílů ve složitých situacích.
Analýza teplotního pole pomocí umělé inteligence: Analýza charakteristik rozložení teploty na základě hlubokého učení, jako je automatické označování zánětlivých oblastí v lékařství
Miniaturizace MEMS: Senzor AS6221, který uvedla na trh společnost AMS, má rozměry pouhých 1,5 × 1,5 mm a lze jej zabudovat do chytrých hodinek pro sledování teploty kůže.
Integrace bezdrátového internetu věcí: Uzly pro měření teploty infračerveným signálem s protokolem LoRaWAN dosahují vzdáleného monitorování na úrovni kilometrů, vhodné pro monitorování ropovodů
Návrhy na výběr
Potravinářská linka: Upřednostňujte modely s krytím IP67 a dobou odezvy <100 ms
Laboratorní výzkum: Věnujte pozornost teplotnímu rozlišení 0,01 ℃ a rozhraní pro výstup dat (například USB/I2C)
Aplikace protipožární ochrany: Vyberte senzory v nevýbušném provedení s dosahem více než 600 ℃, vybavené filtry proti průniku kouře
S popularizací technologií 5G a edge computingu se infračervené teplotní senzory vyvíjejí z jednotlivých měřicích nástrojů na inteligentní snímací uzly a vykazují větší aplikační potenciál v oblastech, jako je Průmysl 4.0 a chytrá města.
Čas zveřejnění: 11. února 2025