新冠肺炎疫情期間，額溫槍成為緊俏的防疫物資，價(jià)格被炒高數(shù)倍。這直接引發(fā)了上游元器件的搶購(gòu)，紅外溫度傳感器外溫度傳感器作為其中的核心，更是出現(xiàn)了脫銷現(xiàn)象。4jresmc
一時(shí)間，微信群和朋友圈涌出大量溫度傳感器的求購(gòu)信息，一些不法商家看重這個(gè)“商機(jī)”，開(kāi)始利用假冒產(chǎn)品來(lái)濫竽充數(shù)。這不，Aspencore旗下ESM姐妹網(wǎng)站EDN就接到爆料說(shuō)，有人在利用熱釋電紅外傳感器冒充熱電堆紅外傳感器。并且某狐上還出現(xiàn)了相關(guān)的宣傳信息，真是令人大跌眼鏡（《特殊時(shí)期，公益人士低價(jià)出售PYD5731傳感器和德國(guó)海曼傳感器》）。4jresmc
但是，在熱電堆紅外傳感器脫銷的情況下，“非常時(shí)期是否可以有非常之舉”？EDN小編今天就想來(lái)討論下，這里所說(shuō)的用熱釋電紅外傳感器PYD 5731改電容的方案是否可行。4jresmc
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額溫槍設(shè)計(jì)方案
首先來(lái)看下額溫槍的設(shè)計(jì)原理圖。它主要由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理、顯示輸出等部分組成。4jresmc
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紅外溫度傳感器分類
就紅外溫度傳感器來(lái)說(shuō)，目前市面上的產(chǎn)品根據(jù)能量轉(zhuǎn)換所用材料不同，主要有以下幾種類型：4jresmc
- 熱釋電型：硫酸三甘肽、鉭酸鋰等；
- 熱電堆型：N型和P型的多晶硅；
- 二極管型：?jiǎn)尉Щ蚨嗑N結(jié)；
- 熱電容型：雙材料薄膜；
- 熱敏電阻型：氧化釩、非晶硅等。
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據(jù)了解，市面上的額溫槍方案主要是采用熱電堆紅外傳感器來(lái)設(shè)計(jì)。4jresmc
下面就來(lái)看一下一般用的熱電堆紅外傳感器和假冒用的熱釋電紅外傳感器在工作原理上有何不同，以及它們各自的應(yīng)用。4jresmc
熱電堆傳感器
熱電堆傳感器的英文名是thermopile，它將溫差轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程，利用的是貝塞克效應(yīng)。顧名思義，它是由兩個(gè)或多個(gè)熱電偶串聯(lián)組成，輸出是各熱電偶熱電勢(shì)的互相疊加。這樣，使用熱電堆測(cè)量溫度時(shí)，可以克服單個(gè)熱電偶產(chǎn)生的電勢(shì)差太小而難以測(cè)量的缺點(diǎn)，從而避免使用昂貴的高精度運(yùn)算放大器。4jresmc
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熱電堆傳感器（MRT-311）4jresmc
結(jié)構(gòu)上，輻射接收面分為若干塊，每塊接一個(gè)熱電偶，然后串聯(lián)起來(lái)形成熱電堆。按用途不同，實(shí)用的熱電堆可以制成細(xì)絲型和薄膜型，亦可制成多通道型和陣列型器件。4jresmc
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熱電堆結(jié)構(gòu)示意圖4jresmc
熱電堆紅外探測(cè)器可配置各種透鏡和濾波器，從而實(shí)現(xiàn)在溫度測(cè)量、氣體成分的定性/定量分析、醫(yī)療設(shè)備等多種應(yīng)用場(chǎng)景中的應(yīng)用。目前，這種傳感器在額溫槍、耳溫槍、智能家電、燈具開(kāi)關(guān)、食品溫度檢測(cè)等領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。4jresmc
熱釋電傳感器
熱釋電傳感器中的熱釋電，對(duì)應(yīng)的英文是pyroelectric。它將溫差轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程，利用的是熱釋電效應(yīng)，即某些晶體，例如鉭酸鋰、硫酸三甘肽等受熱時(shí)，晶體兩端會(huì)產(chǎn)生數(shù)量相等、符號(hào)相反的電荷。4jresmc
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熱釋電效應(yīng)示意圖4jresmc
熱釋電紅外線傳感器由敏感單元、阻抗變換器和濾光窗三部分組成；補(bǔ)償型熱釋電傳感器還帶有溫度補(bǔ)償元件。為防止外部環(huán)境對(duì)傳感器輸出信號(hào)的干擾，上述元件被真空封裝在一個(gè)金屬管內(nèi)。4jresmc
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熱釋電結(jié)構(gòu)示意圖4jresmc
熱釋電材料已廣泛應(yīng)用于人體感應(yīng)、安防報(bào)警、火焰探測(cè)、有害氣體分析等多個(gè)領(lǐng)域。4jresmc
除了樓道自動(dòng)開(kāi)關(guān)、防盜報(bào)警應(yīng)用外，它還在以下領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用：在房間無(wú)人時(shí)會(huì)自動(dòng)停機(jī)的空調(diào)機(jī)、飲水機(jī)；電視機(jī)能判斷無(wú)人觀看或觀眾已經(jīng)睡覺(jué)后自動(dòng)關(guān)機(jī)的電路；人靠近時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟監(jiān)視器或自動(dòng)門鈴；攝影機(jī)或數(shù)碼照相機(jī)自動(dòng)記錄動(dòng)物或人的活動(dòng)……4jresmc
熱釋電紅外傳感器可以用來(lái)測(cè)體溫嗎？
從上面的科普介紹中不難看出，熱釋電紅外傳感器主要是用來(lái)做運(yùn)動(dòng)檢測(cè)。網(wǎng)上有多篇文章指出，熱釋電紅外傳感器很難用來(lái)實(shí)現(xiàn)體溫測(cè)量，因?yàn)檫@種傳感器測(cè)量的是動(dòng)態(tài)溫差（ΔT/dt），而相比之下，熱電堆測(cè)量的是靜態(tài)溫差（ΔT）。也就是說(shuō)，對(duì)于熱釋電傳感器而言，當(dāng)有人體出現(xiàn)并停止在其前方時(shí)，熱釋電元件表面感應(yīng)出的電荷會(huì)逐漸消失。因此，熱釋電傳感器測(cè)得的人體溫度是沒(méi)辦法準(zhǔn)確捕捉的。4jresmc
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就具體的PYD 5731而言，從數(shù)據(jù)手冊(cè)更是可以看出，它還在內(nèi)部集成了DSP和ADC。也就是說(shuō)，它直接輸出數(shù)字信號(hào)，而不可能在后端通過(guò)修改電路來(lái)實(shí)現(xiàn)功能上的改變（因此也就跟電容沒(méi)半點(diǎn)關(guān)系）。而且該數(shù)據(jù)手冊(cè)也明確指出，其應(yīng)用包括：中距離運(yùn)動(dòng)檢測(cè)（帶透鏡）、節(jié)能應(yīng)用、入侵報(bào)警，以及水平安裝應(yīng)用。4jresmc
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不過(guò)，小編也查到有人在研究用熱釋電原理測(cè)體溫，但是需要從傳感器本身做改變。例如，有網(wǎng)友就指出，普通的人體紅外感應(yīng)頭采用的是雙窗口差分法檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的人體，在傳感器硬件上已經(jīng)是做成這樣的了，一般是不能用來(lái)檢測(cè)靜態(tài)人體的。而有文章就指出，可以通過(guò)引入光學(xué)斬波器，周期性地關(guān)閉入射輻射，來(lái)同時(shí)檢測(cè)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)人體。4jresmc
綜上所述，小編認(rèn)為，用熱釋電紅外傳感器冒充熱電堆傳感器純粹是因?yàn)樗鼈兺庥^相似而已。而“PYD 5731熱釋電傳感器通過(guò)改電容達(dá)到測(cè)溫目的”的說(shuō)辭，只不過(guò)是配合著做的虛假宣傳罷了！4jresmc
原文發(fā)布于Aspencore旗下ESM姐妹網(wǎng)站EDN 4jresmc
