Einführung in den Infrarot-Temperatursensor
Der Infrarot-Temperatursensor ist ein berührungsloser Sensor, der die von einem Objekt abgegebene Infrarotstrahlung zur Messung der Oberflächentemperatur nutzt. Sein Grundprinzip basiert auf dem Stefan-Boltzmann-Gesetz: Alle Objekte mit einer Temperatur über dem absoluten Nullpunkt senden Infrarotstrahlen aus, wobei die Strahlungsintensität proportional zur vierten Potenz der Oberflächentemperatur des Objekts ist. Der Sensor wandelt die empfangene Infrarotstrahlung über eine eingebaute Thermosäule oder einen pyroelektrischen Detektor in ein elektrisches Signal um und berechnet anschließend mithilfe eines Algorithmus den Temperaturwert.
Technische Merkmale:
Berührungslose Messung: Das zu messende Objekt muss nicht berührt werden, wodurch Verunreinigungen oder Störungen durch hohe Temperaturen und bewegliche Ziele vermieden werden.
Schnelle Reaktionsgeschwindigkeit: Reaktion im Millisekundenbereich, geeignet für die dynamische Temperaturüberwachung.
Großer Bereich: typischer Bereich -50 °C bis 3000 °C (verschiedene Modelle variieren stark).
Starke Anpassungsfähigkeit: Kann im Vakuum, in korrosiven Umgebungen oder bei elektromagnetischen Störungen verwendet werden.
Wichtigste technische Indikatoren
Messgenauigkeit: ±1 % oder ±1,5 °C (High-End-Industriequalität kann ±0,3 °C erreichen)
Emissionsgradeinstellung: unterstützt 0,1 bis 1,0 einstellbar (kalibriert für verschiedene Materialoberflächen)
Optische Auflösung: Beispielsweise bedeutet 30:1, dass ein Bereich mit 1 cm Durchmesser in einer Entfernung von 30 cm gemessen werden kann
Reaktionswellenlänge: Üblicherweise 8 bis 14 μm (geeignet für Objekte mit normaler Temperatur), Kurzwellentyp wird zur Erkennung hoher Temperaturen verwendet
Typische Anwendungsfälle
1. Vorausschauende Wartung von Industrieanlagen
Ein Automobilhersteller installierte MLX90614-Infrarot-Array-Sensoren an den Motorlagern und prognostizierte Fehler durch kontinuierliche Überwachung der Lagertemperaturänderungen und die Kombination von KI-Algorithmen. Praxisdaten zeigen, dass eine Warnung vor Lagerüberhitzungsausfällen 72 Stunden im Voraus Ausfallzeiten um 230.000 US-Dollar pro Jahr reduzieren kann.
2. Medizinisches Temperatur-Screening-System
Während der COVID-19-Pandemie 2020 wurden Wärmebildkameras der FLIR T-Serie an den Notaufnahmeeingängen von Krankenhäusern eingesetzt. Sie ermöglichten die Erkennung abnormaler Temperaturen bei 20 Personen pro Sekunde mit einem Temperaturmessfehler von ≤0,3 °C und kombinierten sie mit Gesichtserkennungstechnologie, um die Bewegungsbahn von Personen mit abnormalen Temperaturen zu verfolgen.
3. Intelligente Temperaturregelung für Haushaltsgeräte
Der hochwertige Induktionsherd ist mit dem Infrarotsensor Melexis MLX90621 ausgestattet, der die Temperaturverteilung am Topfboden in Echtzeit überwacht. Bei lokaler Überhitzung (z. B. Leerbrennen) wird die Leistung automatisch reduziert. Im Vergleich zur herkömmlichen Thermoelementlösung ist die Reaktionsgeschwindigkeit der Temperaturregelung fünfmal schneller.
4. Präzisionsbewässerungssystem für die Landwirtschaft
Ein israelischer Bauernhof nutzt die Infrarot-Wärmebildkamera Heimann HTPA32x32, um die Temperatur des Pflanzendachs zu überwachen und ein Transpirationsmodell basierend auf Umweltparametern zu erstellen. Das System passt die Tropfbewässerungsmenge automatisch an und spart so 38 % Wasser im Weinberg, während die Produktion um 15 % steigt.
5. Online-Überwachung von Stromsystemen
State Grid setzt Online-Infrarotthermometer der Optris PI-Serie in Hochspannungsumspannwerken ein, um die Temperatur wichtiger Teile wie Sammelschienenverbindungen und Isolatoren rund um die Uhr zu überwachen. Im Jahr 2022 warnte ein Umspannwerk erfolgreich vor schlechtem Kontakt von 110-kV-Trennschaltern und verhinderte so einen regionalen Stromausfall.
Innovative Entwicklungstrends
Multispektrale Fusionstechnologie: Kombinieren Sie Infrarot-Temperaturmessung mit Bildern im sichtbaren Licht, um die Zielerkennungsfähigkeiten in komplexen Szenarien zu verbessern
KI-Temperaturfeldanalyse: Analyse von Temperaturverteilungsmerkmalen auf Basis von Deep Learning, wie beispielsweise die automatische Kennzeichnung von Entzündungsherden im medizinischen Bereich
MEMS-Miniaturisierung: Der von AMS eingeführte Sensor AS6221 ist nur 1,5 x 1,5 mm groß und kann in Smartwatches integriert werden, um die Hauttemperatur zu überwachen.
Drahtlose Integration des Internets der Dinge: Infrarot-Temperaturmessknoten des LoRaWAN-Protokolls ermöglichen eine Fernüberwachung auf Kilometerebene, geeignet für die Überwachung von Ölpipelines
Auswahlvorschläge
Lebensmittelverarbeitungslinie: Bevorzugen Sie Modelle mit Schutzgrad IP67 und einer Reaktionszeit <100 ms
Laborforschung: Achten Sie auf eine Temperaturauflösung von 0,01 °C und eine Datenausgabeschnittstelle (z. B. USB/I2C).
Brandschutzanwendungen: Wählen Sie explosionsgeschützte Sensoren mit einem Bereich von mehr als 600 °C, ausgestattet mit Rauchdurchdringungsfiltern
Mit der Verbreitung von 5G- und Edge-Computing-Technologien entwickeln sich Infrarot-Temperatursensoren von einzelnen Messinstrumenten zu intelligenten Sensorknoten und zeigen ein größeres Anwendungspotenzial in Bereichen wie Industrie 4.0 und Smart Cities.
Veröffentlichungszeit: 11. Februar 2025