產(chǎn)品說明
MRT116 傳感器是 CMOS 技術(shù)兼容的新型熱電堆紅外傳感器，具有高紅外 響應(yīng)率、高重復(fù)性和高可靠性等特點(diǎn)。傳感器采用 TO-46 金屬管殼封裝，配置 一個(gè)紅外濾光片窗口（透過率曲線如下圖所示）。并且在封裝管殼內(nèi)，內(nèi)置高精 度熱敏電阻芯片，可對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行補(bǔ)償。
特點(diǎn)
? TO-46 金屬管殼封裝
? 非接觸表面溫度測(cè)量
? 包含環(huán)境溫度補(bǔ)償?shù)母呔葻崦綦娮?nbsp;
? 高紅外響應(yīng)率
? 快速的響應(yīng)時(shí)間
應(yīng)用
◆ 耳溫、額溫等紅外體溫非接觸測(cè)量
◆ 自動(dòng)化感應(yīng)設(shè)備
◆ 家用電器（微波爐、護(hù)發(fā)吹風(fēng)機(jī)、烤面包機(jī)、吐司機(jī)等）——智能溫度感應(yīng) 與控制
◆ 空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)（HVAC）
表1 MRT116 熱電堆參數(shù)
參數(shù) | 符號(hào) | 典型值 | 單位 | 備注 |
敏感膜面積 | A | 1 | mm2 | 吸收區(qū)面積 |
熱電堆電阻 | RTP | 130±10 | KΩ | |
紅外響應(yīng)率 | R | 250±50 | V/W | 500K 黑體，濾光片截止波長為 5.5 μm |
時(shí)間常數(shù) | t | 17 | ms | |
等效噪聲電壓 | VN | 46.3 | nV/Hz1/2 | 25oC |
歸一化探測(cè)率 | D* | 1.9×108 | cmHz1/2/W | 25oC |
熱 電 堆 電 阻 溫度 系數(shù) | TCRTP | 0.08±0.04 | %/K | -40oC~100oC |
視場(chǎng)角 | Fov | 90 | Degress | |
工作溫度 | -20~100 | oC | ||
存儲(chǔ)溫度 | -40~100 | oC |
表2 MRT116 熱電堆電壓輸出特性
Thermopile Output Voltage [mV] | Thermistor Temperature [°C] | |||||||
10 | 20 | 25 | 30 | 40 | 50 | 60 | ||
Object Temperature [°C] | -20 | -1.781 | -2.517 | -2.913 | -3.330 | -4.229 | -5.218 | -6.302 |
-10 | -1.193 | -1.893 | -2.271 | -2.668 | -3.524 | -4.465 | -5.500 | |
0 | -0.605 | -1.277 | -1.640 | -2.021 | -2.844 | -3.749 | -4.742 | |
10 | 0.000 | -0.677 | -1.044 | -1.429 | -2.257 | -3.169 | -4.169 | |
20 | 0.686 | 0.000 | -0.370 | -0.760 | -1.598 | -2.520 | -3.533 | |
30 | 1.483 | 0.780 | 0.400 | 0.000 | -0.861 | -1.808 | -2.848 | |
40 | 2.406 | 1.683 | 1.293 | 0.883 | 0.000 | -0.973 | -2.039 | |
50 | 3.417 | 2.686 | 2.292 | 1.876 | 0.983 | 0.000 | -1.079 | |
60 | 4.411 | 3.694 | 3.307 | 2.900 | 2.024 | 1.058 | 0.000 | |
70 | 5.465 | 4.762 | 4.382 | 3.983 | 3.123 | 2.176 | 1.137 | |
80 | 6.583 | 5.893 | 5.520 | 5.129 | 4.283 | 3.354 | 2.335 | |
90 | 7.767 | 7.089 | 6.723 | 6.338 | 5.508 | 4.595 | 3.594 | |
100 | 9.018 | 8.351 | 7.992 | 7.614 | 6.799 | 5.902 | 4.919 | |
110 | 10.338 | 9.683 | 9.331 | 8.958 | 8.158 | 7.277 | 6.312 | |
120 | 11.730 | 11.087 | 10.739 | 10.375 | 9.588 | 8.723 | 7.773 | |
130 | 13.195 | 12.563 | 12.221 | 11.863 | 11.090 | 10.239 | 9.306 | |
140 | 14.735 | 14.113 | 13.779 | 13.425 | 12.665 | 11.830 | 10.912 | |
150 | 16.351 | 15.740 | 15.411 | 15.064 | 14.317 | 13.495 | 12.593 | |
160 | 18.045 | 17.445 | 17.120 | 16.780 | 16.045 | 15.238 | 14.351 | |
170 | 19.819 | 19.229 | 18.910 | 18.575 | 17.852 | 17.058 | 16.186 | |
180 | 21.673 | 21.093 | 20.779 | 20.449 | 19.739 | 18.958 | 18.101 | |
190 | 23.608 | 23.038 | 22.730 | 22.405 | 21.707 | 20.938 | 20.095 | |
200 | 25.626 | 25.064 | 24.762 | 24.443 | 23.756 | 23.000 | 22.171 | |
表3 NTC溫度與電阻值對(duì)應(yīng)表
Resistance | 100k Ohms at 25deg. C | Resistance Tolerance | + / -3% |
B Value | 3950K at 25/50 deg. C | B Value Tolerance | + / - 1% |
Temp(oC) | Rmax(KΩ) | Rnor(KΩ) | Rmin(KΩ) | Temp(oC) | Rmax(KΩ) | Rnor(KΩ) | Rmin(KΩ) |
-40 | 3588.689 | 3429.745 | 3277.513 | 40 | 54.036 | 53.164 | 52.300 |
-30 | 1858.693 | 1787.980 | 1719.785 | 50 | 36.616 | 35.884 | 35.163 |
-20 | 1008.272 | 975.804 | 944.287 | 60 | 25.316 | 24.717 | 24.130 |
-10 | 569.930 | 554.702 | 539.826 | 70 | 17.828 | 17.345 | 16.874 |
0 | 334.226 | 327.020 | 319.936 | 80 | 12.770 | 12.383 | 12.005 |
10 | 202.584 | 199.201 | 195.854 | 90 | 9.292 | 8.981 | 8.679 |
20 | 126.505 | 124.973 | 123.448 | 100 | 6.860 | 6.610 | 6.369 |
25 | 101.000 | 100.000 | 99.000 | 110 | 5.133 | 4.932 | 4.738 |
30 | 81.509 | 80.527 | 79.550 | 120 | 3.890 | 3.727 | 3.570 |
表4 引腳命名和描述
Pin | Function | Description |
1 | 熱電堆正極 | 輸出電壓正極 |
2 | NTC 正極 | 環(huán)境溫度補(bǔ)償電阻NTC正極 |
3 | 熱電堆負(fù)極 | 輸出電壓負(fù)極 |
4 | NTC 接地腳 | 環(huán)境溫度補(bǔ)償電阻NTC負(fù)極 且接地 |
紅外測(cè)溫傳感器應(yīng)用說明
1. 管腳定義
（1） 管腳 1、3 為熱電堆傳感器電壓輸出引腳，輸出電壓為μV 量級(jí)，該電壓隨 被測(cè)物體溫度變化而變化。
（2） 管腳 2、4 為內(nèi)置 NTC（熱敏電阻）的引腳，2、4 腳之間為電阻值，該阻 值隨傳感器自身溫度變化而變化，該阻值在 25oC 時(shí)為 100Kohm。
2. 測(cè)溫步驟
（1） 讀取傳感器 2、4 腳電阻值 A；
（2） 根據(jù) A 在規(guī)格書中最后的 R-T 表查找到環(huán)境溫度 Ta；
（3） 讀取傳感器 1、3 腳的電壓 B；
（4） 在 V-T 表里的 Ta 列中找到與 B 值相等或相近的電壓值，其對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo) 則為被測(cè)物體溫度。
3. 測(cè)溫電路
（1） AMB-TEMP，環(huán)境溫度，此處接 ADC 以獲得 2、4 腳的電壓值，并轉(zhuǎn)化 成電阻阻值；
（2） Vbias，偏置電壓，根據(jù)電路系統(tǒng)而定；
（3） IR Vout，紅外響應(yīng)電壓輸出，此處接 ADC 以獲得 1、3 腳電壓值。
4. 標(biāo)定
要獲得準(zhǔn)確的測(cè)溫結(jié)果，需要進(jìn)行標(biāo)定。由于傳感器的響應(yīng)電壓、NTC 的 阻值、匹配電阻（R3）的阻值均有偏差，根據(jù)以上方法完成的測(cè)溫系統(tǒng)并不能 獲得準(zhǔn)確的測(cè)溫結(jié)果，標(biāo)定的目的是消除傳感器及電路引入的偏差，達(dá)到準(zhǔn)確測(cè) 溫的效果。標(biāo)定的方法如下：
1）將傳感器放在恒溫水槽（25oC）中靜置 20 分鐘以上，使得傳感器本身達(dá)到恒 定 25oC。注意傳感器需要與水隔離。
2）讀取 2、4 腳阻值，將其與 100Kohm 比較，產(chǎn)生修正系數(shù) a，通過熱敏電阻
的校準(zhǔn)消除熱敏電阻的偏差。
3）用傳感器對(duì)準(zhǔn) 37℃黑體目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，讀取 1、3 腳電壓，將其與 V-T 表中
37℃電壓值進(jìn)行比較，產(chǎn)生修正系數(shù) b，通過紅外傳感器的校準(zhǔn)消除紅外傳 感器的偏差。
4）傳感器測(cè)量的電阻阻值和響應(yīng)電壓在修正后通過 R-T 表和 V-T 表查表進(jìn)行測(cè)量。
5. 測(cè)溫及校準(zhǔn)公式
Tobj=(V/(s*5e-10*(1+2e-3*Tamb)+(Tamb+273.15)^4)^0.25-273.15
其中 Tobj 為紅外測(cè)量結(jié)果溫度，V 為傳感器電壓，s 為校準(zhǔn)系數(shù)；Tamb 為 環(huán)境溫度。
校準(zhǔn)系數(shù)計(jì)算公式如下：
s=(V(Tobj=37)/((37+273.15)^4-(Tamb+273.15)^4))/(5e-10*(1+2e-3*Tamb))
6. 測(cè)量穩(wěn)定性
由于測(cè)試輸出電壓容易受到 NTC 阻值影響，為了提高測(cè)量穩(wěn)定性，需要確 保 NTC 溫度的穩(wěn)定。為此，需要給傳感器增加熱阻、熱容來提高傳感器自身的 溫度穩(wěn)定性。一般使用金屬套件（銅、鋁）來作為熱阻、熱容。
7. 傳感器自身的熱干擾
為了減少傳感器 PIN 腳之間的熱干擾，在制作 PCB 時(shí)，應(yīng)該將傳感器 PIN
腳之間進(jìn)行熱隔離。
8. 其他建議
由于傳感器的電壓輸出信號(hào)為 uV 量級(jí)，所以對(duì)電路（運(yùn)放、ADC 等）噪聲 要求比較高，建議使用專業(yè)的 MCU 來進(jìn)行測(cè)溫運(yùn)算。
