人人玩人人添人人澡a免费

紅外測溫常用熱電堆傳感器和運放剖析

---

武漢新冠肺炎疫情牽動著舉國上下的心，并有苗頭發展成全球性的衛生事件，這也讓紅外測溫儀迅速成為了炙手可熱的產品，涌出巨量的需求，并吸引越來越多的廠家快速切入這個產品市場，為方便廣大研發工程師快速選型、加快研發進度，本文專門整理了紅外測溫儀上常用的傳感器和運放型號，并提供了信號調理部分的電路供參考。

    熱電堆傳感器常用于非接觸式的紅外測溫，因為高于絕對零度的任何物體都可以發出紅外線，并且物體輻射出的能量隨著物體表面溫度的增加而增強，基于這個關系，熱電堆傳感器可以測出物體輻射出的能量并準確測出物體表面的溫度。

    目前市面上常見的模擬輸出式熱電堆傳感器有十幾個品牌，主要型號和參數參考表1：

表1：各品牌熱電堆傳感器主要型號和參數

因為被測物體每變化 1°C，熱電堆傳感器輸出僅僅增加50uV~100uV，這樣0.1°C 分辨率對應的輸出電壓變化只有5uV~10uV，所以選擇熱電堆探頭最好選用高靈敏度的。另外根據不同的測溫距離，選用不同視場角的探頭，因為熱電堆探頭實際輸出的電壓值，是整個視場角范圍內物體的平均溫度值。另外為了提高熱電堆探頭輸出的信噪比，熱電堆內部等效的電阻值也是關鍵因素之一，電阻的阻值越大，其輸出熱噪聲就會相應更大。

    正是因為熱電堆傳感器輸出的信號如此微弱，使得經放大后的電壓誤差也需要很小，只有零漂移自穩零類型的運放，才能滿足信號的放大調理。這類運放內部有一個主放大器，還有一個輔助的放大器，用于每隔 us 級別的時間間隔自動校準失調電壓，還有Clock 時鐘同步電路，以實時保證失調電壓為最小值，特別適用于甚低頻信號的放大調理。

目前市面上常見的高精度零漂移運放有如下一些型號，參考表2：

表2：高精度零漂移運放主要型號和參數

需要注意的是失調電壓越大，引入的誤差就越大，如果要校準掉失調電壓的影響，無疑要增加硬件的設計復雜度，也會增加產線加工的工序和復雜度，成本也隨之增加并降低生產效率。

    下圖是一個已經在某款紅外測溫儀上量產出貨的電路，研發工程師可以直接采用：

    特別需要注意，如果要實現額溫槍的精度為±0.3°C 以內，那么熱電堆在0.3°C 產生的電壓僅為15uV~30uV，意味著運放的最大失調電壓值都不能大于15uV~30uV。

由于熱電堆傳感器內阻為100kΩ 左右，屬于比較大的電阻，這樣要求運放的輸入偏置電流必須是pA 級別的才能減少帶來的誤差，所以運放只能是CMOS 架構的。

運放的反饋電阻需要并聯一個100nF 電容，把整個電路的帶寬限制在10Hz 以內，充分降低放大電路的輸出噪聲。最重要的是運放的1/f 噪聲，需要選用5uVpp 以內的以提高信噪比。

還有一點是不少研發工程師容易犯下意識的錯誤：運放的輸出引腳不能直接對地接電容做濾波，否則會引起運放振蕩，可以先串聯一個1kΩ 以上的電阻，再對地并聯電容。