[实用新型]一种热电堆红外传感器及耐热冲击的非接触式测温枪

说明书

本实用新型涉及传感器领域，特别是涉及一种热电堆红外传感器及耐热冲击的非接触式测温枪。该传感器由敏感元件和信号放大电路封装而成。敏感元件为热电堆芯片，热电堆芯片包括由下至上叠层设置的衬底、支撑层、热电堆层和光学吸收层。热电堆层位于支撑层上方，包括由多个彼此串联的热电偶依次排列进而构成一个双层的热电偶阵列。在热电偶阵列中，每条热电偶的热结端均位于衬底的中央，形成热结区域；每条热电偶的冷结端均位于靠近衬底周向边缘的区域，形成冷结区域。测温枪中使用了改进型热电堆红外传感器。其中，热电堆中的冷结区域和热结区域均位于对应衬底中镂空部分的区域。本方案解决了传统红外温度计的测量精度受环境温度影响较大的问题。

技术领域

本实用新型涉及传感器领域，特别是涉及一种热电堆红外传感器及耐热冲击的非接触式测温枪。

背景技术

在日常生活和工业生产中经常需要对物体或环境的温度进行测量，测量目标对象温度的方法很多，各类测温方法主要根据物体温度与其它可量化的温度标志属性间的关系对物体的温度进行间接测量。根据选择的温度标志的不同，温度测量方法大致可分为膨胀测温法、压力测温法、电学测温法、磁学测温法、声学测温法和频率测温法等。其中，膨胀测温法和电学测温法是最常见的两种测温方法。例如，水银温度计和双金属温度计就是基于膨胀测温法工作的两种温度计产品，前者多用于测量人体或动物的体温，后者多用于测量环境温度。电学测温法采用某些随温度变化的电学量作为温度的标志。属于这一类的温度计主要有热电偶温度计、电阻温度计和半导体热敏电阻温度计等。

红外温度计是一种新型的电学测温式温度计，该温度计使用一种基于塞贝克效应设计的特殊的温度传感器；该温度传感器通过特殊的热电堆芯片吸收高温被测物释放的红外辐射，然后在两种不同的导电体或半导体间产生与红外辐射强度具有正相关的电势差，进而实现度被测物温度的间接测量。不同于传统的水银温度计、双金属温度计、电阻温度计和热电偶温度计，红外温度计测量时不需要和被测物体接触以实现热传递；红外温度计可以实现较远距离的非接触式温度测量；这种非接触式测温方式在超高温物体的温度测量方面具有非常广泛的应用。同时，红外温度计精度的不断提高，其在人体体温测量等低温目标的温度测量方面也表现出很好的应用效果。

但是，基于热电堆芯片的红外传感器也有其固有缺陷。红外传感器的测量原理是通过塞贝克效应提升冷结区域和热结区域温差以产生所需的电动势；因此，传统的热电堆芯片为了增强信号强度，通常会在结构设计中对热结区域对应的部分衬底进行局部掏空，进而抑制热结区域的热传导，增大热结区域和冷结区域的温差。但是，采用这种设计的热电堆芯片在实际应用过程中，当外界环境温度发生剧烈波动，例如温差变化速率超过10℃/s时，热堆芯片冷热端就会因为热量传递效率不一致而出现热失衡，并导致传感器输出的电压信号出现过冲现象。这极大影响传感器的性能稳定性和检测精度，严重时甚至会直接对MEMS热电堆芯片造成不可逆的损伤。

基于上设计述缺陷，传统的红外温度传感器在进行温度测量时，测量结果非常容易受到环境温度的影响，环境温度的剧烈变化会显著降低测量结果的精度。这一问题在测量高温目标的温度时尤为突出，甚至已经影响到红外温度计在这一类场景的中的实际应用。

实用新型内容

基于此，针对现有技术中基于热电堆芯片的红外温度计的测量精度受环境温度影响较大的问题；本实用新型提供一种热电堆红外传感器及耐热冲击的非接触式测温枪。

本实用新型公开的技术方案如下：

一种热电堆红外传感器，其由敏感元件和信号放大电路封装而成。敏感元件为热电堆芯片，热电堆芯片用于接收被测目标发出的红外辐射，并生成一个对应的电信号。信号放大电路用于对热电堆芯片生成的电信号进行放大。