Wprowadzenie do czujnika temperatury na podczerwień
Czujnik temperatury na podczerwień to czujnik bezkontaktowy, który wykorzystuje energię promieniowania podczerwonego emitowanego przez obiekt do pomiaru temperatury powierzchni. Jego zasada działania opiera się na prawie Stefana-Boltzmanna: wszystkie obiekty o temperaturze powyżej zera absolutnego emitują promieniowanie podczerwone, a natężenie promieniowania jest proporcjonalne do czwartej potęgi temperatury powierzchni obiektu. Czujnik przetwarza odebrane promieniowanie podczerwone na sygnał elektryczny za pomocą wbudowanego termopila lub detektora piroelektrycznego, a następnie oblicza wartość temperatury za pomocą algorytmu.
Dane techniczne:
Pomiar bezkontaktowy: nie ma potrzeby dotykania mierzonego obiektu, co pozwala uniknąć zanieczyszczeń lub zakłóceń ze strony wysokiej temperatury i ruchomych celów.
Szybka reakcja: reakcja w milisekundach, odpowiednia do dynamicznego monitorowania temperatury.
Szeroki zakres: typowy zakres temperatur od -50℃ do 3000℃ (różne modele znacznie się różnią).
Duża zdolność adaptacji: można stosować w próżni, środowisku korozyjnym lub w warunkach zakłóceń elektromagnetycznych.
Główne wskaźniki techniczne
Dokładność pomiaru: ±1% lub ±1,5℃ (w przypadku urządzeń przemysłowych najwyższej klasy może to osiągnąć ±0,3℃)
Regulacja emisyjności: obsługuje regulację w zakresie 0,1–1,0 (kalibracja dla różnych powierzchni materiałów)
Rozdzielczość optyczna: Na przykład 30:1 oznacza, że obszar o średnicy 1 cm można zmierzyć z odległości 30 cm
Długość fali odpowiedzi: typowa 8~14μm (odpowiednia dla obiektów o normalnej temperaturze), typ krótkofalowy jest używany do wykrywania wysokich temperatur
Typowe przypadki zastosowań
1. Konserwacja predykcyjna urządzeń przemysłowych
Pewien producent samochodów zainstalował czujniki podczerwieni MLX90614 w łożyskach silników i przewidywał awarie poprzez ciągłe monitorowanie zmian temperatury łożysk i łączenie algorytmów sztucznej inteligencji. Dane praktyczne pokazują, że ostrzeganie o awariach spowodowanych przegrzaniem łożysk z 72-godzinnym wyprzedzeniem może zmniejszyć straty z tytułu przestojów o 230 000 dolarów rocznie.
2. System pomiaru temperatury medycznej
Podczas pandemii COVID-19 w 2020 r. kamery termowizyjne FLIR serii T zostały rozmieszczone przy wejściach na oddziały ratunkowe szpitali, umożliwiając wykrywanie odbiegającej od normy temperatury u 20 osób na sekundę, przy błędzie pomiaru temperatury ≤0,3℃, a w połączeniu z technologią rozpoznawania twarzy pozwoliły na śledzenie trajektorii ruchu personelu w przypadku odbiegającej od normy temperatury.
3. Inteligentna kontrola temperatury w urządzeniach domowych
Ta wysokiej klasy kuchenka indukcyjna jest wyposażona w czujnik podczerwieni Melexis MLX90621, który monitoruje rozkład temperatury na dnie garnka w czasie rzeczywistym. W przypadku wykrycia lokalnego przegrzania (np. pustego palnika), moc jest automatycznie zmniejszana. W porównaniu z tradycyjnym rozwiązaniem z termoparą, szybkość reakcji regulacji temperatury jest 5-krotnie większa.
4. System precyzyjnego nawadniania rolniczego
Gospodarstwo w Izraelu wykorzystuje kamerę termowizyjną Heimann HTPA32x32 do monitorowania temperatury w koronach roślin i tworzenia modelu transpiracji w oparciu o parametry środowiskowe. System automatycznie dostosowuje ilość nawadniania kropelkowego, oszczędzając 38% wody w winnicy i zwiększając produkcję o 15%.
5. Monitorowanie systemów energetycznych online
State Grid wdraża termometry na podczerwień serii Optris PI online w stacjach elektroenergetycznych wysokiego napięcia, aby monitorować temperaturę kluczowych elementów, takich jak złącza szyn zbiorczych i izolatory, 24 godziny na dobę. W 2022 roku stacja elektroenergetyczna skutecznie ostrzegła o słabym styku odłączników 110 kV, zapobiegając regionalnej przerwie w dostawie prądu.
Innowacyjne trendy rozwojowe
Technologia fuzji wielospektralnej: połączenie pomiaru temperatury w podczerwieni z obrazami w świetle widzialnym w celu poprawy możliwości rozpoznawania celów w złożonych scenariuszach
Analiza pola temperatury AI: analizuj charakterystyki rozkładu temperatury w oparciu o głębokie uczenie, takie jak automatyczne oznaczanie obszarów zapalnych w medycynie
Miniaturyzacja MEMS: Czujnik AS6221 wprowadzony na rynek przez AMS ma wymiary zaledwie 1,5×1,5 mm i można go wbudować w inteligentne zegarki, aby monitorować temperaturę skóry
Integracja bezprzewodowego Internetu rzeczy: węzły pomiaru temperatury w podczerwieni oparte na protokole LoRaWAN umożliwiają zdalne monitorowanie na poziomie kilometra, co jest przydatne w przypadku monitorowania rurociągów naftowych
Sugestie wyboru
Linia do przetwarzania żywności: priorytetowo traktować modele z poziomem ochrony IP67 i czasem reakcji <100 ms
Badania laboratoryjne: należy zwrócić uwagę na rozdzielczość temperatury 0,01°C i interfejs wyjściowy danych (taki jak USB/I2C)
Zastosowania w ochronie przeciwpożarowej: Wybierz czujniki przeciwwybuchowe o zakresie temperatur powyżej 600°C, wyposażone w filtry przenikania dymu
Dzięki popularyzacji technologii 5G i przetwarzania brzegowego czujniki temperatury na podczerwień ewoluują od pojedynczych narzędzi pomiarowych do inteligentnych węzłów pomiarowych, wykazując coraz większy potencjał zastosowań w takich dziedzinach jak Przemysł 4.0 i inteligentne miasta.
Czas publikacji: 11-02-2025