西人马新型红外传感器赋能消费电子产品,让测温更高效便捷

来源:    未知 发布时间:    2021-12-03

过去小时候看科幻电影的时候,你是不是经常看到电影里的人物拿着探测仪对着远处的森林扫描,或者站在室外对着建筑物“比划”,然后从容不迫地报出哪里有人,有多少人,在做什么。当时觉得这个场景简直太妙了,以至于总是幻想自己这样操作的样子。现在,随着红外传感器的普及,这一科幻场景已经逐步成为现实。

例如,在智能手机充电过程中,为了防止过充电发热起火爆炸酿成事故,手机会内置温度传感器,在机身温度过高时自动切断电源;还有疫情期间得到广泛使用的额温枪,在一定距离内对着人体皮肤一扫,就能报出体温……

西人马公司即将发布的新型红外热电堆传感器SGXV06和SGXV16也可实现上述功能,它们可应用于智能手机、平板电脑、电子手表、电子手环等消费电子产品,让消费者可以更高效、方便地测量温度,也可以给家用电器设备安上一道限温保险,避免电器设备过热烧坏。那么问题来了,什么是红外热电堆传感器,它的工作原理是什么,它有哪些优点呢?别急,让小编一一来解答。

△SGXV06(左图)和SGXV16(右图)红外热电堆传感器

任何物体的温度只要在绝对零度以上,都会向外辐射一定波长的电磁波能量。物体的温度越低,所辐射的电磁波的波长越长。常温下自然界的物体辐射的波长通常在红外波段(波长在0.75~1000μm),人的眼睛是无法看到的。例如,人体温度在37℃时,红外辐射波长为9~10μm,而当物体的温度上升到400~700℃时,辐射波长缩短到3~5μm。因此,我们可以根据红外辐射波长的数值,来判断物体的温度,这是所有非接触式红外测温的原理。


△自然界常温物体的辐射波长都在红外波段

红外热电堆传感器作为一种非接触式测温传感器,不需要直接接触被测物体就可以快速测得物体表面温度。由于传感器不接触被测物体,因此不会影响物体的温度场,从而保证了所测温度数值的可信性。红外热电堆传感器不仅可以测量常见的低温、低速运动或静止的物体,甚至还可以测量高温、高速运动的物体。因此,红外热电堆传感器在工业生产和日常生活中具有广泛的应用价值,其主要应用在医疗设备、智能家居、消费电子、工业控制、安防监控等领域。

目前,部分高端智能手机、可穿戴设备可以实现非接触测温的功能,即在后置相机模组中加入一片红外热电堆传感器,通过接收红外辐射来实现测温功能。例如,2020年6月华为荣耀发布了全球首款红外测温 5G 手机。由于这种测温方式属于非接触式的,所以测量过程简单快速。由于目前全球疫情形势的不确定性,未来随着体温监测的常态化,红外热电堆传感器将有望成为智能手机、可穿戴设备的标准配置。

根据《热电堆红外传感器行业研究、市场现状及未来发展趋势(2020-2026)》所述,2019年全球红外热电堆传感器的市场规模为3.36亿美元,预计到2026年将达到7.82亿美元,年复合增长率为11.08%。2020年受新冠疫情爆发影响,非接触式红外体温监测仪器作为疫情防控初步筛检手段,市场需求出现爆发式增长,全年产值达到7.14亿美元。


△内置红外传感器的智能手机实现体温检测功能

作为一家IDM模式的芯片供应商,西人马公司即将发布SGXV06和SGXV16红外热电堆传感器,这两款传感器可以很好地满足智能手机、电子手表、手环等消费电子产品对非接触式测温的需求,其测量精度要优于市场上的同类产品。

SGXV06为双通道差分红外热电堆传感器,结构类型为穿孔式结构;SGXV16为单通道贴片式红外热电堆传感器。两款传感器均选用西人马自主研发的CS0708红外热电堆芯片,过滤器都采用5.5μm红外滤光片,波长在5.5~14μm范围内的红外长波通过率在75%以上。两款传感器的工作温度范围为-20~100℃,而普通智能手机的工作温度范围为-20~85℃,因此它们都可以应用于智能手机等消费类电子产品上。SGXV06和SGXV16红外热电堆传感器的其它参数请见下表。

∇SGXV06/16红外热电堆传感器性能参数

序号 参数项目 指标
1 工作温度范围 -20~100℃
2 储存温度 -40~100℃
3 敏感区域 0.4 X 0.4 mm²
4 灵敏度 140µV/K(Tobj = 60℃, Tamb = 25℃)
5 响应率 125V/W
6 探测率 0.63E08cm·Hz½/W
7 等效噪声功率 0.44nW·Hz½
8 噪声电压 86nV/Hz
9 时间常数 15ms
10 热电堆阻值 Min:100 Typ:130 Max:160
11 NTC电阻 100±0.5%kΩ
12 NTC β值 3950±0.3%K
13 FOV(视角) 120°
经过测试,SGXV06和SGXV16传感器输出的数据和物体温度呈线性比例关系,具有高精度和高分辨率的特性,拥有良好的一致性以及抗热冲击性能,可适应较大环境温度变化的场景。此外,SGXV06和SGXV16传感器的包装、储存和运输均满足《GJB1443-1992产品包装、装卸、运输、贮存的质量管理要求》中的相关要求。

西人马公司一直致力于先进MEMS芯片及传感器制造,拥有MEMS高端传感器和芯片制造基地,包括各类先进的MEMS芯片、功能材料芯片及传感器的封装与测试设备,客户主要集中在能源、民用航空、轨道交通、精密仪器、工业自动化、物联网等领域。此外,西人马公司的近千名员工中,科研人员占比超过60%,其中95%以上为硕博士学历。公司拥有500多项专利,并以每年30%以上的速度递增。西人马公司有信心,也有能力为广大客户提供满足使用要求的红外传感器产品,让温度检测过程更加高效、方便。