Úvod do infračerveného teplotného senzora
Infračervený teplotný senzor je bezkontaktný senzor, ktorý využíva energiu infračerveného žiarenia uvoľňovaného objektom na meranie povrchovej teploty. Jeho základný princíp je založený na Stefanovom-Boltzmannovom zákone: všetky objekty s teplotou nad absolútnou nulou vyžarujú infračervené lúče a intenzita žiarenia je úmerná štvrtej mocnine povrchovej teploty objektu. Senzor premieňa prijaté infračervené žiarenie na elektrický signál pomocou vstavaného termočlánku alebo pyroelektrického detektora a potom pomocou algoritmu vypočíta hodnotu teploty.
Technické vlastnosti:
Bezkontaktné meranie: nie je potrebné sa dotýkať meraného objektu, čím sa zabráni kontaminácii alebo interferencii s vysokou teplotou a pohyblivými cieľmi.
Rýchla odozva: milisekundová odozva, vhodná na dynamické monitorovanie teploty.
Široký rozsah: typické pokrytie -50 ℃ až 3000 ℃ (rôzne modely sa značne líšia).
Silná prispôsobivosť: možno použiť vo vákuu, korozívnom prostredí alebo v situáciách elektromagnetického rušenia.
Základné technické ukazovatele
Presnosť merania: ±1 % alebo ±1,5 ℃ (priemyselné materiály najvyššej triedy môžu dosiahnuť ±0,3 ℃)
Nastavenie emisivity: podporuje nastaviteľnosť 0,1~1,0 (kalibrované pre rôzne povrchy materiálov)
Optické rozlíšenie: Napríklad 30:1 znamená, že plochu s priemerom 1 cm je možné merať vo vzdialenosti 30 cm.
Vlnová dĺžka odozvy: Bežná 8~14μm (vhodná pre objekty pri normálnej teplote), krátkovlnný typ sa používa na detekciu vysokej teploty
Typické prípady použitia
1. Prediktívna údržba priemyselných zariadení
Istý výrobca automobilov nainštaloval infračervené senzory MLX90614 na ložiská motora a predpovedal poruchy nepretržitým monitorovaním zmien teploty ložísk a kombináciou algoritmov umelej inteligencie. Praktické údaje ukazujú, že varovanie pred prehriatím ložísk 72 hodín vopred môže znížiť straty z dôvodu prestojov o 230 000 amerických dolárov ročne.
2. Systém na meranie teploty v zdravotníctve
Počas pandémie COVID-19 v roku 2020 boli pri vchodoch do nemocníc nasadené termokamery FLIR série T, ktoré dosiahli abnormálnu teplotnú frekvenciu 20 osôb za sekundu s chybou merania teploty ≤ 0,3 ℃ a v kombinácii s technológiou rozpoznávania tváre sledovali trajektóriu pohybu osôb s abnormálnou teplotou.
3. Inteligentná regulácia teploty domácich spotrebičov
Špičkový indukčný varič je vybavený infračerveným senzorom Melexis MLX90621, ktorý monitoruje rozloženie teploty na dne hrnca v reálnom čase. Pri detekcii lokálneho prehriatia (napríklad pripálenia prázdnej nádoby) sa výkon automaticky zníži. V porovnaní s tradičným riešením s termočlánkom je rýchlosť odozvy regulácie teploty päťkrát zvýšená.
4. Poľnohospodársky presný zavlažovací systém
Farma v Izraeli používa infračervenú termokameru Heimann HTPA32x32 na monitorovanie teploty v korunách plodín a vytvorenie transpiračného modelu na základe environmentálnych parametrov. Systém automaticky upravuje objem kvapkovej závlahy, čím sa vo vinici ušetrí 38 % vody a zároveň sa zvýši produkcia o 15 %.
5. Online monitorovanie energetických systémov
Spoločnosť State Grid nasadzuje online infračervené teplomery série Optris PI vo vysokonapäťových rozvodniach na monitorovanie teploty kľúčových častí, ako sú spoje prípojníc a izolátory, 24 hodín denne. V roku 2022 jedna rozvodňa úspešne varovala pred slabým kontaktom 110 kV odpojovačov, čím sa zabránilo regionálnemu výpadku prúdu.
Trendy inovatívneho rozvoja
Technológia multispektrálnej fúzie: Kombinácia merania teploty v infračervenom spektre so snímkami z viditeľného svetla pre zlepšenie schopností rozpoznávania cieľov v zložitých scenároch
Analýza teplotného poľa pomocou umelej inteligencie: Analýza charakteristík rozloženia teploty na základe hlbokého učenia, ako napríklad automatické označovanie zápalových oblastí v medicíne.
Miniaturizácia MEMS: Senzor AS6221, ktorý uviedla na trh spoločnosť AMS, má rozmery iba 1,5 × 1,5 mm a možno ho zabudovať do inteligentných hodiniek na monitorovanie teploty pokožky.
Integrácia bezdrôtového internetu vecí: Uzly na meranie teploty infračerveným žiarením s protokolom LoRaWAN dosahujú diaľkové monitorovanie na úrovni kilometrov, vhodné na monitorovanie ropovodov
Návrhy na výber
Linka na spracovanie potravín: Uprednostňujte modely s úrovňou ochrany IP67 a dobou odozvy <100 ms
Laboratórny výskum: Venujte pozornosť rozlíšeniu teploty 0,01 ℃ a rozhraniu pre výstup údajov (napríklad USB/I2C)
Aplikácie protipožiarnej ochrany: Vyberte si senzory odolné voči výbuchu s dosahom viac ako 600 ℃, vybavené filtrami proti prenikaniu dymu
S popularizáciou technológií 5G a edge computingu sa infračervené teplotné senzory vyvíjajú z nástrojov na jednotlivé merania až po inteligentné snímacie uzly, čo vykazuje väčší aplikačný potenciál v oblastiach ako Priemysel 4.0 a inteligentné mestá.
Čas uverejnenia: 11. februára 2025