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“热电堆”红外脱销,有人竟拿“热释电”行骗!

疫情期间,额温枪成为紧俏的防疫物资,价格被炒高数倍,直接引发上游元器件的抢购。红外温度传感器作为其中的核心,甚至出现了脱销现象。在相关求购信息泛滥的同时,为了牟利,一些不法商家开始利用假冒产品来滥竽充数...

新冠肺炎疫情期间,额温枪成为紧俏的防疫物资,价格被炒高数倍。这直接引发了上游元器件的抢购,红外温度传感器外温度传感器作为其中的核心,更是出现了脱销现象。s9gesmc

一时间,微信群和朋友圈涌出大量温度传感器的求购信息,一些不法商家看重这个“商机”,开始利用假冒产品来滥竽充数。这不,Aspencore旗下ESM姐妹网站EDN就接到爆料说,有人在利用热释电红外传感器冒充热电堆红外传感器。并且某狐上还出现了相关的宣传信息,真是令人大跌眼镜(《特殊时期,公益人士低价出售PYD5731传感器和德国海曼传感器》)。s9gesmc

但是,在热电堆红外传感器脱销的情况下,“非常时期是否可以有非常之举”?EDN小编今天就想来讨论下,这里所说的用热释电红外传感器PYD 5731改电容的方案是否可行。s9gesmc

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额温枪设计方案

首先来看下额温枪的设计原理图。它主要由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。s9gesmc

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红外温度传感器分类

就红外温度传感器来说,目前市面上的产品根据能量转换所用材料不同,主要有以下几种类型:s9gesmc

  1. 热释电型:硫酸三甘肽、钽酸锂等;
  2. 热电堆型:N型和P型的多晶硅;
  3. 二极管型:单晶或多晶PN结;
  4. 热电容型:双材料薄膜;
  5. 热敏电阻型:氧化钒、非晶硅等。

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据了解,市面上的额温枪方案主要是采用热电堆红外传感器来设计。s9gesmc

下面就来看一下一般用的热电堆红外传感器和假冒用的热释电红外传感器在工作原理上有何不同,以及它们各自的应用。s9gesmc

热电堆传感器

热电堆传感器的英文名是thermopile,它将温差转化为电能的过程,利用的是贝塞克效应。顾名思义,它是由两个或多个热电偶串联组成,输出是各热电偶热电势的互相叠加。这样,使用热电堆测量温度时,可以克服单个热电偶产生的电势差太小而难以测量的缺点,从而避免使用昂贵的高精度运算放大器。s9gesmc

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热电堆传感器(MRT-311)s9gesmc

结构上,辐射接收面分为若干块,每块接一个热电偶,然后串联起来形成热电堆。按用途不同,实用的热电堆可以制成细丝型和薄膜型,亦可制成多通道型和阵列型器件。s9gesmc

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热电堆结构示意图s9gesmc

热电堆红外探测器可配置各种透镜和滤波器,从而实现在温度测量、气体成分的定性/定量分析、医疗设备等多种应用场景中的应用。目前,这种传感器在额温枪、耳温枪、智能家电、灯具开关、食品温度检测等领域中获得了广泛的应用。s9gesmc

热释电传感器

热释电传感器中的热释电,对应的英文是pyroelectric。它将温差转化为电能的过程,利用的是热释电效应,即某些晶体,例如钽酸锂、硫酸三甘肽等受热时,晶体两端会产生数量相等、符号相反的电荷。s9gesmc

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热释电效应示意图s9gesmc

热释电红外线传感器由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗三部分组成;补偿型热释电传感器还带有温度补偿元件。为防止外部环境对传感器输出信号的干扰,上述元件被真空封装在一个金属管内。s9gesmc

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热释电结构示意图s9gesmc

热释电材料已广泛应用于人体感应、安防报警、火焰探测、有害气体分析等多个领域。s9gesmc

除了楼道自动开关、防盗报警应用外,它还在以下领域得到广泛应用:在房间无人时会自动停机的空调机、饮水机;电视机能判断无人观看或观众已经睡觉后自动关机的电路;人靠近时自动开启监视器或自动门铃;摄影机或数码照相机自动记录动物或人的活动……s9gesmc

热释电红外传感器可以用来测体温吗?

从上面的科普介绍中不难看出,热释电红外传感器主要是用来做运动检测。网上有多篇文章指出,热释电红外传感器很难用来实现体温测量,因为这种传感器测量的是动态温差(ΔT/dt),而相比之下,热电堆测量的是静态温差(ΔT)。也就是说,对于热释电传感器而言,当有人体出现并停止在其前方时,热释电元件表面感应出的电荷会逐渐消失。因此,热释电传感器测得的人体温度是没办法准确捕捉的。s9gesmc

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就具体的PYD 5731而言,从数据手册更是可以看出,它还在内部集成了DSP和ADC。也就是说,它直接输出数字信号,而不可能在后端通过修改电路来实现功能上的改变(因此也就跟电容没半点关系)。而且该数据手册也明确指出,其应用包括:中距离运动检测(带透镜)、节能应用、入侵报警,以及水平安装应用。s9gesmc

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不过,小编也查到有人在研究用热释电原理测体温,但是需要从传感器本身做改变。例如,有网友就指出,普通的人体红外感应头采用的是双窗口差分法检测运动的人体,在传感器硬件上已经是做成这样的了,一般是不能用来检测静态人体的。而有文章就指出,可以通过引入光学斩波器,周期性地关闭入射辐射,来同时检测静态和动态人体。s9gesmc

综上所述,小编认为,用热释电红外传感器冒充热电堆传感器纯粹是因为它们外观相似而已。而“PYD 5731热释电传感器通过改电容达到测温目的”的说辞,只不过是配合着做的虚假宣传罢了!s9gesmc

原文发布于Aspencore旗下ESM姐妹网站EDN s9gesmc

原创
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赵明灿
电子技术设计(EDN China)资深技术分析师。
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