БЕСКОНТАКТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ

05.06.2023 |

В бесконтактных измерителях температуры в качестве чувствительных элементов используются, как правило, инфракрасные детекторы или инфракрасные сенсоры температуры (infrared thermopile detectors). На рис. 1 приведена схема такого сенсора фирмы Melexis [1]. Инфракрасный сенсор MLX90247 представляет собой выполненный в виде ИМС термо-приемник, обладающий высокой чувствительностью к тепловому излучению. Сенсор содержит мембрану с термоэлементом, причем горячий спай термоэлемента расположен в центре мембраны, а холодный − вблизи ее границы.

Рис. 1. Схема инфракрасного температурного сенсора MLX90247DSG фирмы Melexis

Благодаря низкой теплопроводности мембраны тепловое излучение на ее поверхность приводит к возникновению термоЭДС между холодным и горячим спаями. Значение этой ЭДС пропорционально температуре исследуемого объекта. В составе инфракрасного сенсора MLX90247 содержится, кроме того, термистор с положительной температурной характеристикой. Основные параметры сенсора приведены в таблице. Диапазон рабочих температур сенсора от -40 до 85 °С.

Параметры инфракрасного температурного сенсора MLX90247

Наименование параметра Значение параметра
мин. типовое макс.
Сопротивление термоэлемента, кОм 44 75
Чувствительность, мкВ/К 29 55
Относительная чувствительность, %/К 0.1
Сопротивление термистора, кОм 18.2 26 33.8
Температурный коэффициент, ррт/К 5720 7150 8580

Схема бесконтактного измерителя температуры на базе сенсора MLX90247 и сигма-дельта АЦП AD7719 приведена на рис. 2 [2].

 

Рис. 2. Схема бесконтактного измерителя температуры

Использование в измерителе сигма-дельта АЦП позволяет отказаться от высококачественного аналогового интерфейса на выходе сенсора. Преобразователь AD7719 имеет 24-разрядную шкалу. Диапазон входных сигналов от 20 мВ до 2.56 В. Частота преобразования от 5 до 105 Гц.

В составе преобразователя AD7719, кроме того, имеется дополнительный 16-разрядный АЦП, входной диапазон которого составляет 1.25 или 2.5 В, частота преобразования от 5 до 105 Гц. Основной АЦП предназначен для измерения термоЭДС на выходе инфра- красного сенсора, а дополнительный − для измерения напряжения на термисторе. При изменении температуры в пределах от -40 до 85 °С напряжение термоЭДС изменяется в диапазоне от 9.78 до 15 мВ, а со- противление термистора − в диапазоне от 15.207 до 38.253 кОм.

Бесконтактный биомедицинский термометр, выполненный по схеме, приведенной на рис. 2, позволяет из- мерять температуру в диапазоне от 34 до 42 °С с разрешением 0.05 °С.