Introducció al sensor de temperatura infraroig
El sensor de temperatura infraroja és un sensor sense contacte que utilitza l'energia de radiació infraroja alliberada per un objecte per mesurar la temperatura de la superfície. El seu principi bàsic es basa en la llei de Stefan-Boltzmann: tots els objectes amb una temperatura superior al zero absolut irradiaran raigs infrarojos, i la intensitat de la radiació és proporcional a la quarta potència de la temperatura de la superfície de l'objecte. El sensor converteix la radiació infraroja rebuda en un senyal elèctric a través d'una termopila o detector piroelèctric integrat i, a continuació, calcula el valor de la temperatura mitjançant un algoritme.
Característiques tècniques:
Mesura sense contacte: no cal contactar amb l'objecte que es mesura, evitant la contaminació o la interferència amb altes temperatures i objectius en moviment.
Velocitat de resposta ràpida: resposta de mil·lisegons, adequada per a la monitorització dinàmica de la temperatura.
Àmplia gamma: cobertura típica de -50 ℃ a 3000 ℃ (els diferents models varien molt).
Forta adaptabilitat: es pot utilitzar en buit, ambient corrosiu o escenaris d'interferències electromagnètiques.
Indicadors tècnics bàsics
Precisió de mesura: ±1% o ±1,5 ℃ (el grau industrial d'alta gamma pot arribar a ±0,3 ℃)
Ajust d'emissivitat: admet ajustable de 0,1 a 1,0 (calibrat per a diferents superfícies de materials)
Resolució òptica: Per exemple, 30:1 significa que es pot mesurar una àrea d'1 cm de diàmetre a una distància de 30 cm.
Longitud d'ona de resposta: comuna de 8 a 14 μm (adequada per a objectes a temperatura normal), el tipus d'ona curta s'utilitza per a la detecció d'alta temperatura
Casos d'aplicació típics
1. Manteniment predictiu d'equips industrials
Un fabricant d'automòbils va instal·lar sensors d'infrarojos MLX90614 als coixinets del motor i va predir fallades monitoritzant contínuament els canvis de temperatura dels coixinets i combinant algoritmes d'IA. Les dades pràctiques mostren que avisar de fallades de sobreescalfament dels coixinets amb 72 hores d'antelació pot reduir les pèrdues per temps d'inactivitat en 230.000 dòlars americans a l'any.
2. Sistema de control de temperatura mèdica
Durant la pandèmia de la COVID-19 del 2020, es van desplegar càmeres termogràfiques FLIR de la sèrie T a l'entrada d'emergències dels hospitals, aconseguint un cribratge de temperatura anormal de 20 persones per segon, amb un error de mesura de temperatura de ≤0,3 ℃, i combinades amb tecnologia de reconeixement facial per aconseguir un seguiment de la trajectòria del personal amb temperatures anormals.
3. Control de temperatura d'electrodomèstics intel·ligents
La cuina d'inducció d'alta gamma integra el sensor d'infrarojos Melexis MLX90621 per controlar la distribució de la temperatura del fons de l'olla en temps real. Quan es detecta un sobreescalfament local (com ara una cremada al buit), la potència es redueix automàticament. En comparació amb la solució tradicional de termopar, la velocitat de resposta del control de temperatura augmenta 5 vegades.
4. Sistema de reg agrícola de precisió
Una granja a Israel utilitza la càmera tèrmica d'infrarojos Heimann HTPA32x32 per controlar la temperatura de la coberta del cultiu i construir un model de transpiració basat en paràmetres ambientals. El sistema ajusta automàticament el volum de reg per degoteig, estalviant un 38% d'aigua a la vinya i augmentant la producció en un 15%.
5. Monitorització en línia de sistemes elèctrics
State Grid desplega termòmetres d'infrarojos en línia de la sèrie Optris PI en subestacions d'alta tensió per controlar la temperatura de peces clau com ara les unions de les barres i els aïllants les 24 hores del dia. El 2022, una subestació va advertir amb èxit del mal contacte dels seccionadors de 110 kV, evitant una interrupció del corrent regional.
Tendències de desenvolupament innovadores
Tecnologia de fusió multiespectral: combina la mesura de la temperatura infraroja amb imatges de llum visible per millorar les capacitats de reconeixement d'objectius en escenaris complexos.
Anàlisi de camp de temperatura per IA: analitza les característiques de distribució de la temperatura basades en l'aprenentatge profund, com ara l'etiquetatge automàtic de zones inflamatòries en l'àmbit mèdic.
Miniaturització MEMS: El sensor AS6221 llançat per AMS només té una mida d'1,5 × 1,5 mm i es pot integrar en rellotges intel·ligents per controlar la temperatura de la pell.
Integració sense fil de l'Internet de les coses: els nodes de mesura de temperatura per infrarojos del protocol LoRaWAN aconsegueixen una monitorització remota a nivell de quilòmetre, adequada per a la monitorització d'oleoductes
Suggeriments de selecció
Línia de processament d'aliments: Prioritzeu els models amb nivell de protecció IP67 i temps de resposta <100 ms
Recerca de laboratori: presteu atenció a la resolució de temperatura de 0,01 ℃ i a la interfície de sortida de dades (com ara USB/I2C)
Aplicacions de protecció contra incendis: seleccioneu sensors a prova d'explosió amb un abast de més de 600 ℃, equipats amb filtres de penetració de fum
Amb la popularització de les tecnologies 5G i de computació perimetral, els sensors de temperatura infrarojos s'estan desenvolupant des d'eines de mesurament úniques fins a nodes de detecció intel·ligents, mostrant un major potencial d'aplicació en camps com la Indústria 4.0 i les ciutats intel·ligents.
Data de publicació: 11 de febrer de 2025