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MEMS 红外温度传感器之-校准补偿/发射率篇

已有 3948 次阅读| 2019-3-26 12:25 |个人分类:MEMS 红外传感器|系统分类:其他| MEMS, 红外, 温度, 传感器, 发射率

                 如何校准环温补偿热敏电阻NTC

为了获得足够高的整体测量精度,要校准NTC。根据应用场景所需的性能及公差范围,可以设定1~3个环境温度点作为NTC校准温度点,可通过恒温水槽或恒温箱实现。校准步骤如下:

6.1 在选取的校准温度点(一般选取25 )下,待校准NTC热电堆传感器TPx用绝缘塑料防水薄膜包好后浸入恒温水槽中(或将传感器与标准热敏电阻Ry (3950B100k)相邻放置恒温箱内)

6.2 测量TPxNTC电阻值RNTC x,与标准R-T表校准温度点对应的标称值RNTC标称计算得到NTC校准系数p存储到单片机的非易失性存储器中

p = RNTC标称/ RNTC x = Ry / RNTC x

采用多个NTC校准温度点时,先在每个温度点Ti下计算得对应的NTC校准系数pi,然后取平均值p存储到单片机的非易失性存储器中

6.3补偿后的NTC电阻值RNTC,Corr = p* RNTC实测

 

                如何校准热电堆电压

随热电堆传感器提供给用户的V-T,是在没有外部结构件,传感器本征视场全视场覆盖黑体辐射面(发射率0.98~1.00)的条件下测量得到的,如下图(需要修改)所示。

当传感器搭配光学组件进行应用时,一方面光阑套筒缩小了红外光进入到传感器的角度范围,另一方面透镜对红外光的透过率仅有20%~90%;意味着测量同一温度的物体,带光学组件的传感器TP1与不带光学组件的传感器TP0相比,TP1接收到的红外辐射能量小于TP0接收到的,也即热点堆输出电压VTP1<VTP0

根据黑体辐射的相关公式可以计算得近似关系

VTP1 ≈ VTP0*(FOV1/FOV0)*τ

FOV1/FOV0是视场比例系数,τ透过率比例系数。用户可以通过已经确定下来结构(外壳、光学组件、传感器)的测温应用产品实测几组VTP1V-T表中的VTP0计算得到视场比例系数和透过率比例系数,也可以通过结构参数进行理论计算得到两个系数。

发射率

高精度黑体发射率ε接近1(或100%), 在现实生活环境下,大多数材料的发射率<1

发射率<1的任何物体将透射或反射由周围物体提供的红外辐射。 如果透射率可以忽略不计,则反射率是发射率与1的平衡。

因此,所产生的测量失败不仅取决于待测物体本身的发射率,还取决于传感器温度本身和环境温度。总的来说,物体的发射率越小,环境产生的红外辐射就越多。

根据Stefan-Boltzmann公式:

VTP = S *ε * (Tobj4-δ- Tamb4-δ)

得发射率校正公式:

VTP, Corr = VTP / ε

 

            发射率表

材料

发射率ε

 

材料

发射率ε

 

 

人体皮肤

0.99

抛光

0.05~0.10

 

 

氧化

0.10~0.40

 

抛光

0.20

粗糙

0.10~0.30

 

氧化

0.50~0.95

阳极氧化处理

0.60~0.95

 

生锈

0.50~0.70

沥青

0.90~1.00

 

涂料

 

黄铜

 

 

铝粉漆

0.50

抛光

0.05

 

青铜漆bronze

0.80

氧化

0.50~0.60

 

在金属上涂漆

0.60~0.90

磨光

0.30

 

在塑料上涂漆

0.80~0.95

陶瓷

0.90~0.95

 

0.85~1.00

Copper

 

 

塑料

0.95~1.00

抛光

0.10

 

不锈钢

 

氧化

0.20~0.80

 

抛光

0.10~0.15

食品

0.85~1.00

 

氧化

0.45~0.95

黄金

0.05

 

 

玻璃

 

 

液体

0.90~0.95

盘子

0.90~0.95

 

0.95~1.00

熔融石英

0.75

 

0.80~1.00

技术交流请联系Dorian Liu 137 98518475

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