中心議題：

• 介紹熱釋電效應及p7187熱釋電傳感器的等效電路
• 說明紅外測溫儀測量係統基本電路、參數選擇並得出結論

解決方案：

• 熱釋電傳感器在溫度變化時有輸出電壓
• 采用溫敏二極管的非線性作溫度補償
  

熱釋電紅外探測器是由熱釋電紅外傳感器、菲(fei)涅(nie)耳(er)透(tou)鏡(jing)及(ji)電(dian)子(zi)電(dian)路(lu)組(zu)成(cheng)的(de)一(yi)種(zhong)光(guang)電(dian)檢(jian)測(ce)裝(zhuang)置(zhi)。他(ta)能(neng)無(wu)接(jie)觸(chu)地(di)檢(jian)測(ce)人(ren)體(ti)運(yun)動(dong)時(shi)輻(fu)射(she)出(chu)的(de)紅(hong)外(wai)線(xian)並(bing)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)電(dian)信(xin)號(hao)輸(shu)出(chu)。本(ben)文(wen)介(jie)紹(shao)了(le)一(yi)種(zhong)用(yong)於(yu)快(kuai)速(su)測(ce)量(liang)人(ren)體(ti)體(ti)溫(wen)的(de)p7187熱釋電傳感器的原理及其基本設計電路。

熱釋電效應
某些強介電物質(PZT，LiTaO3等)的(de)表(biao)麵(mian)接(jie)受(shou)了(le)紅(hong)外(wai)線(xian)的(de)輻(fu)射(she)能(neng)量(liang)，其(qi)表(biao)麵(mian)產(chan)生(sheng)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)，隨(sui)著(zhe)溫(wen)度(du)的(de)上(shang)升(sheng)或(huo)下(xia)降(jiang)，這(zhe)些(xie)物(wu)質(zhi)表(biao)麵(mian)上(shang)就(jiu)會(hui)產(chan)生(sheng)電(dian)荷(he)的(de)變(bian)化(hua)，這(zhe)種(zhong)現(xian)象(xiang)稱(cheng)為(wei)熱(re)釋(shi)電(dian)效(xiao)應(ying)。圖(tu)1為晶體表麵電荷隨溫度變化的移動情況[1]。

 
可ke見jian，當dang紅hong外wai線xian照zhao射she熱re釋shi電dian元yuan件jian時shi，其qi內nei部bu極ji化hua作zuo用yong發fa生sheng很hen大da的de變bian化hua，其qi變bian化hua部bu分fen作zuo為wei電dian荷he釋shi放fang出chu，從cong外wai部bu取qu出chu該gai電dian荷he就jiu變bian成cheng傳chuan感gan器qi的de輸shu出chu電dian壓ya。由you此ci可ke見jian，熱re釋shi電dian傳chuan感gan器qi隻zhi有you在zai溫wen度du變bian化hua時shi才cai有you輸shu出chu電dian壓ya。

p7187熱釋電傳感器的等效電路
常見的熱釋電傳感器有p2613
，p3782，p7187等。根據法拉第法則

，人體的體溫約為3 7℃

，輻射最多紅外線的波長是10μm左右，而p7187對7～20μm範圍波長比較靈敏，他采用了2個熱釋電元件PZT板，PZT板表麵吸收紅外線
，並在受光麵的內外各自安裝取出電荷的一對電極
，能敏感的捕捉到被測物體或光源，具有很高的靈敏度。這2個受光電極反向串聯，可有效地防止背景波動以及幹擾光照射時的誤動作(一是環境變化引起的誤動作，二是使用光調製器時的誤動作)對傳感器的影響
，當2個(ge)受(shou)光(guang)電(dian)極(ji)同(tong)時(shi)受(shou)到(dao)紅(hong)外(wai)線(xian)照(zhao)射(she)時(shi)
，輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)相(xiang)互(hu)抵(di)消(xiao)而(er)無(wu)輸(shu)出(chu)
，隻(zhi)有(you)當(dang)人(ren)體(ti)移(yi)動(dong)時(shi)才(cai)有(you)電(dian)壓(ya)的(de)輸(shu)出(chu)，輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)比(bi)較(jiao)精(jing)確(que)的(de)反(fan)映(ying)了(le)人(ren)體(ti)移(yi)動(dong)的(de)情(qing)況(kuang)。P7187等效電路如圖2[2]。

 
紅外測溫儀測量係統基本電路及參數選擇
a.電路構成
測量係統基本電路如圖3所示。傳感器輸出信號經放大

、選頻濾波後，與室溫測量元件輸出進行相加和修正，最後得到與被測物體溫度成正比的輸出電壓。

 
b.參數選擇
傳感器輸出的信號經47μF電容耦合到同相放大器A1
，A1的閉環增益為23～24之間。同時A1還兼做高通濾波器

，其截止頻率為fL=0.3 Hz。

A2是一個低通濾波器
，其閉環增益約為1

，截止頻率為fH=7 Hz。

A1，A2分別把低於0.3 Hz和高於7 Hz的信號濾掉
，使輸出的信號僅是經過調製器調製的1 Hz紅外輻射信號。

由溫敏二極管和運算放大器A4組成溫度補償部分
，他檢測調製器的溫度Ta，利用溫敏二極管的非線性作溫度補償。

根據斯忒藩一波耳茲曼定律
，當調製器裝置溫度為T0，被測溫體的溫度為T0時
，紅外線傳感器的輸出電壓為：

 
由上式可知，要獲得正比於待測物體的絕對溫度的電壓V，應將 

 
信號加到上式中進行補償[3]。V(Ta)由溫度補償電路提供
，溫度補償曲線可近似地看成是四次方曲線，這個過程將在加法器A3中完成。A3的作用是將信號電壓與溫度校正部分的輸出進行加法計算。
 
結 語
該紅外測溫儀靈敏度為20 mV/℃，分辨率優於0.2℃，誤差在0.3℃以內;具有非接觸快速測溫的優點，這對減少相互傳染提供了重要手段。但他僅適於被測物體與傳感器單元的距離為10 cm左右的非接觸測溫場合，並且人體表麵溫度不僅跟人體溫度相關
，同時還受體表下血液循環、導dao熱re狀zhuang況kuang和he表biao麵mian換huan熱re條tiao件jian等deng多duo方fang麵mian因yin素su的de影ying響xiang。該gai測ce溫wen儀yi測ce量liang的de是shi人ren體ti表biao麵mian的de溫wen度du，應ying盡jin量liang要yao求qiu被bei測ce量liang人ren處chu在zai測ce量liang環huan境jing中zhong足zu夠gou長chang的de時shi間jian，使shi得de被bei測ce量liang人ren的de表biao麵mian換huan熱re條tiao件jian相xiang同tong或huo相xiang近jin。