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作者:網(wǎng)站管理員 發(fā)布時(shí)間:2024-07-02 瀏覽次數(shù):
你知道非接觸式體溫測(cè)量法可以幫助你在不接觸任何東西的情況下監(jiān)測(cè)你的健康嗎?這聽起來很不錯(cuò),但要使它準(zhǔn)確可靠,還存在一些挑戰(zhàn)。它顯示了我們?nèi)绾斡靡粋€(gè)創(chuàng)新的紅外溫度傳感器解決這些問題。它體積小、速度快、精度高,而且可以對(duì)不同的環(huán)境因素進(jìn)行補(bǔ)償。
▼ 以下文章轉(zhuǎn)載自《EETimes》
原文鏈接:https://www.eetimes.com/high-accuracy-miniaturized-sensors-offer-reliable-temp-readings/#genecy-interstitial-ad
正如 Covid-19 大流行所證明的那樣,快速和非侵入性的體溫評(píng)估技術(shù)已成為必要。在包括醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)和學(xué)校在內(nèi)的各種場(chǎng)所,采用紅外線傳感器測(cè)量表面溫度而無需身體接觸的非接觸式紅外測(cè)溫儀已變得流行,并常用于測(cè)量體溫。紅外線溫度計(jì)是非侵入式的,可提供快速、可靠的讀數(shù)。
本文將以Melexis微電子集成系統(tǒng)開發(fā)的微型紅外溫度傳感器為例,展示如何成功解決:在減小尺寸的同時(shí)獲得醫(yī)療級(jí)精度和溫度補(bǔ)償。
遠(yuǎn)紅外傳感器
FIR 傳感器是一種表面貼裝器件 (SMD),可測(cè)量物體的紅外輻射以準(zhǔn)確報(bào)告溫度。其 SMD 封裝使該傳感器適用于多種應(yīng)用,包括可穿戴設(shè)備,特別是先進(jìn)的入耳式設(shè)備(所謂的耳戴式設(shè)備),以及需要高精度人體溫度測(cè)量的臨床護(hù)理點(diǎn)應(yīng)用是必需的。
Melexis 營銷經(jīng)理 Joris Roels 說
“Melexis 是一家芯片和封裝設(shè)計(jì)公司,在我們每個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中,都有相當(dāng)大的發(fā)展和大量受保護(hù)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。我們更愿意將制造外包給我們的晶圓廠合作伙伴,但所有測(cè)試和校準(zhǔn)都在內(nèi)部進(jìn)行,以保證最終質(zhì)量?!?/span>
這款極小的器件是一個(gè)完整的解決方案 3 × 3 × 1-mm 3 QFN 封裝,集成了傳感器元件、信號(hào)處理、數(shù)字接口和光學(xué)器件,可實(shí)現(xiàn)快速、輕松地集成在空間有限的情況下融入廣泛的現(xiàn)代應(yīng)用。
MLX90632 經(jīng)過工廠校準(zhǔn),可確保高精度,同時(shí)在內(nèi)部采取了電氣和熱預(yù)防措施以補(bǔ)償嚴(yán)酷的外部條件。如圖 2 所示,熱電堆傳感元件電壓信號(hào)被放大和數(shù)字化。經(jīng)過數(shù)字濾波后,原始測(cè)量結(jié)果存儲(chǔ)在RAM中。狀態(tài)機(jī)控制所有功能。每次測(cè)量轉(zhuǎn)換的結(jié)果都可以通過 I 2 C 接口訪問,該接口還允許訪問內(nèi)部狀態(tài)機(jī)的控制寄存器、用于像素和輔助測(cè)量數(shù)據(jù)的 RAM 以及用于存儲(chǔ)微調(diào)值、校準(zhǔn)常數(shù)和各種設(shè)備/測(cè)量設(shè)置。
Melexis 營銷經(jīng)理 Joris Roels 說
“我們開發(fā)了 MLX90632 傳感器來滿足客戶對(duì)皮膚溫度測(cè)量的需求,我們添加了一個(gè)附加功能;也就是說,它是一種非接觸式解決方案?!?/span>
根據(jù)定義,接觸式溫度計(jì)需要良好的熱接觸才能運(yùn)行。此外,已經(jīng)證明接觸式溫度測(cè)量會(huì)影響測(cè)量值;也就是說,皮膚受到傳感器系統(tǒng)的干擾。使用非接觸技術(shù)可以克服這兩個(gè)問題。
熱穩(wěn)定性
得益于精密的工廠內(nèi)校準(zhǔn)程序,MLX90632 可在正常人體溫度范圍內(nèi)提供 ±0.2°C 的醫(yī)療級(jí)精度。當(dāng)物體溫度在 35°C 至 42°C 范圍內(nèi)且環(huán)境溫度在 15°C 至 40°C 之間時(shí),可以實(shí)現(xiàn)這種高精度。
熱梯度在可穿戴設(shè)備和消費(fèi)類應(yīng)用中可能是一種常見現(xiàn)象。小型 FIR(非接觸式)傳感器通常對(duì)熱梯度敏感,但 Melexis 通過采用先進(jìn)的補(bǔ)償算法在 MLX90632 中減輕了這種影響。
Melexis 使用 MLX90632 和標(biāo)準(zhǔn)紅外溫度傳感器進(jìn)行了測(cè)試實(shí)驗(yàn),以測(cè)量物體在 40°C 時(shí)的溫度。他們用熱風(fēng)槍加熱兩者以評(píng)估它們的熱穩(wěn)定性。圖 3 底部的圖表(綠色曲線)顯示了兩個(gè)芯片傳感器上的快速加熱 (1°C/s)。圖 3 上方的圖表展示了 MLX90632(藍(lán)線)實(shí)現(xiàn)的出色熱穩(wěn)定性。無論外部強(qiáng)制加熱如何,它都提供幾乎相同的溫度測(cè)量。相反,紅色曲線顯示了在相同條件下,標(biāo)準(zhǔn)傳感器提供的測(cè)量值如何受到誤差的嚴(yán)重影響。
“標(biāo)準(zhǔn) FIR 傳感器采用大型封裝,因?yàn)樗兄谙裏崽荻?,?dāng)你試圖制造更小的傳感器時(shí),你自然會(huì)面臨不穩(wěn)定問題。我們所做的是讓熱梯度發(fā)生,但對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償以保持測(cè)量精度?!?/span>
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