精准测温：Amphenol主动加热红外热电堆传感器显著降低环境温度干扰-感算商城

在人体温度测量领域，精度与响应速度始终是研发工程师关注的核心问题之一，尤其是在耳温枪等快速红外测温设备中，如何在复杂应用环境中保持稳定、准确的读取结果，是提升用户体验与产品性能的关键。

如果我们查看红外热电堆的输出电压信号和环境温度之间的关系，知道理想情况下有:

其中除了被测物体温度和传感器冷端温度之外，其余被认为是常数。

在测温过程中，当信号放大和数据读取时，我们希望这些两个变量是稳定的。从某种意义上，被测物体的温度和传感器的本身温度都受到环境温度的影响，不过被测物体的温度还好说，尤其是耳朵内部这些小环境内；然而传感器的温度就不是你说了算的，它受环境温度的影响显然会更大一些。

这种情况下，当传感器的冷端温度还在变化的时候，而传感器内部的环温测温部件还存在加热时间常数因而尚不能表达环境温度的时候就开始测温，得到的结果往往会存在偏差。

对一些工业测温枪，我们可以通过加大传感器探头的热容量的方式，来降低环境温度对传感器探头温度的影响，但是对于耳温枪，耳温枪这类应用，尤其是耳温枪，本身需要探头尺寸要尽可能小巧，因此使用大的外部金属件来增加探头热容量的方式并不适合。

那么，有什么解决方法吗？

牛顿冷却定律

当物体与周围环境的温差不大时，单位时间内物体温度的变化率与物体和环境的温差成正比。

这里，T表示物体温度，T_env表示环境温度，k是冷却常数。负号表示物体温度向环境温度靠近。如果有传感器的初始温度To，那么有传感器的温度T：

前面提到热电堆的输出信号和传感器热电堆的冷端温度息息相关。当环境温度和热电堆传感器的本地温度（我们称之为冷端）温度相差较大时，传感器本身的温度变化率就会较大，而内置的NTC也因为存在跟踪温度的一阶时间常数，就存在可能无法及时跟踪传感器冷端的温度变化。

在不加其它额外的部件来增加热容量的情况下，怎么样减少传感器的温度变化率？

我们回头再看牛顿一眼，他告诉我们：可以减少传感器和环境温度之间的温差，来降低传感器的温度变化率。

新产品：ZTP-210H

这里小编要为安费诺传感器的工程师团队点赞。这些家伙基于前面提到的原理搞了个红外热电堆传感器新产品：既然我们无法控制环境温度，那我就控制传感器自己的温度。针对人体测温，比如人体的温度在37C°左右，那就把传感器温度加热到这个温度附近，不仅控制了传感器的温度变化率，而且还提供了测温的亲和性，尤其针对小孩的测温。一举两得啊!

ZTP-210H

这就是ZTP-210H，一款主动加热红外热电堆传感器。该产品专为耳温枪、额温枪的人体测温应用打造，其最大亮点在于通过内部微型加热模块对传感器自身进行控温，从而使测量结果更独立于周围环境变化，实现高稳定性、高精度的非接触温度检测。

为什么“主动加热”？

红外热电堆传感器通过黑体吸收目标物体发出的红外辐射而使得和热电堆的冷端形成温差，并且由于赛贝克原理造成热电势差。然而，在快速变化或不稳定的环境温度（如开空调、开门时的突变气流）下，纤细的传感器自身温度也会发生波动，进而影响测量精度。这种温漂问题尤其在高要求的医疗测温设备中表现明显，容易导致误差大、重复性差的问题。

Amphenol的主动加热型红外热电堆传感器通过紧凑内置的微型加热元件持续维持传感器本体在一个稳定的工作温度，提高热电堆温端与冷端之间的温差控制能力，从而在环境温度变化剧烈的工况下依然保持高的响应稳定度。

因为传感器内部原本就有测环境温度的NTC，当环境温度（比如耳蜗）高于传感器探头温度，我们持续加热探头让传感器探头温度接近这个环境温度；当环境温度低于探头温度时，我们仍然可以加热探头，通过控制功率的方式让探头温度维持在一个相对较高但是稳定的温度。这样就可以让红外热电堆的工作始终处于一个相对稳定的环境温度之中。

实验结果：温度变化率显著降低

在我们的内部实验中，主动加热版本传感器在模拟常温房间中开启空调（模拟冷风冲击）的工况下，相比传统无加热型热电堆，其测温值的瞬时变化率（ΔT/Δt）平均下降达46%以上，极端情况下降幅甚至超过60%。

这意味着耳温枪用户在环境温度突变时所受到的误差扰动将显著被抑制，例如在医院、家庭或户外测温场景中，测温值保持更加一致可靠。

应用优势：不仅限于耳温枪

虽然该系列传感器目前主要面向耳温枪应用，但其所体现出的温度抑制特性和边界稳定性，也让它成为以下领域的理想选择：