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UMRT116 热电堆温度传感器
| 介绍： | 产品说明MRT116 传感器是 CMOS 技术兼容的新型热电堆红外传感器，具有高红外 响应率、高重复 |
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产品说明
MRT116 传感器是 CMOS 技术兼容的新型热电堆红外传感器，具有高红外 响应率、高重复性和高可靠性等特点。传感器采用 TO-46 金属管壳封装，配置 一个红外滤光片窗口（透过率曲线如下图所示）。并且在封装管壳内，内置高精 度热敏电阻芯片，可对环境温度进行补偿。
特点
◼ TO-46 金属管壳封装
◼ 非接触表面温度测量
◼ 包含环境温度补偿的高精度热敏电阻
◼ 高红外响应率
◼ 快速的响应时间
应用
◆ 耳温、额温等红外体温非接触测量
◆ 自动化感应设备
◆ 家用电器（微波炉、护发吹风机、烤面包机、吐司机等）——智能温度感应 与控制
◆ 空气调节系统（HVAC）
表1 MRT116 热电堆参数
参数 | 符号 | 典型值 | 单位 | 备注 |
敏感膜面积 | A | 1 | mm2 | 吸收区面积 |
热电堆电阻 | RTP | 130±10 | KΩ | |
红外响应率 | R | 250±50 | V/W | 500K 黑体，滤光片截止波长为 5.5 μm |
时间常数 | t | 17 | ms | |
等效噪声电压 | VN | 46.3 | nV/Hz1/2 | 25ºC |
归一化探测率 | D* | 1.9×108 | cmHz1/2/W | 25ºC |
热 电 堆 电 阻 温度 系数 | TCRTP | 0.08±0.04 | %/K | -40ºC~100ºC |
视场角 | Fov | 90 | Degress | |
工作温度 | -20~100 | ºC | ||
存储温度 | -40~100 | ºC |
表2 MRT116 热电堆电压输出特性
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温度与电阻值对应表
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 引脚命名和描述
Pin | Function | Description |
1 | 热电堆正极 | 输出电压正极 |
2 | NTC 正极 | 环境温度补偿电阻NTC正极 |
3 | 热电堆负极 | 输出电压负极 |
4 | NTC 接地脚 | 环境温度补偿电阻NTC负极 且接地 |
红外测温传感器应用说明
1. 管脚定义
（1） 管脚 1、3 为热电堆传感器电压输出引脚，输出电压为μV 量级，该电压随 被测物体温度变化而变化。
（2） 管脚 2、4 为内置 NTC（热敏电阻）的引脚，2、4 脚之间为电阻值，该阻 值随传感器自身温度变化而变化，该阻值在 25ºC 时为 100Kohm。
2. 测温步骤
（1） 读取传感器 2、4 脚电阻值 A；
（2） 根据 A 在规格书中最后的 R-T 表查找到环境温度 Ta；
（3） 读取传感器 1、3 脚的电压 B；
（4） 在 V-T 表里的 Ta 列中找到与 B 值相等或相近的电压值，其对应的横坐标 则为被测物体温度。
3. 测温电路
（1） AMB-TEMP，环境温度，此处接 ADC 以获得 2、4 脚的电压值，并转化 成电阻阻值；
（2） Vbias，偏置电压，根据电路系统而定；
（3） IR Vout，红外响应电压输出，此处接 ADC 以获得 1、3 脚电压值。
4. 标定
要获得准确的测温结果，需要进行标定。由于传感器的响应电压、NTC 的 阻值、匹配电阻（R3）的阻值均有偏差，根据以上方法完成的测温系统并不能 获得准确的测温结果，标定的目的是消除传感器及电路引入的偏差，达到准确测 温的效果。标定的方法如下：
1）将传感器放在恒温水槽（25ºC）中静置 20 分钟以上，使得传感器本身达到恒 定 25ºC。注意传感器需要与水隔离。
2）读取 2、4 脚阻值，将其与 100Kohm 比较，产生修正系数 a，通过热敏电阻
的校准消除热敏电阻的偏差。
3）用传感器对准 37℃黑体目标进行测量，读取 1、3 脚电压，将其与 V-T 表中
37℃电压值进行比较，产生修正系数 b，通过红外传感器的校准消除红外传 感器的偏差。
4）传感器测量的电阻阻值和响应电压在修正后通过 R-T 表和 V-T 表查表进行测量。
5. 测温及校准公式
Tobj=(V/(s*5e-10*(1+2e-3*Tamb)+(Tamb+273.15)^4)^0.25-273.15
其中 Tobj 为红外测量结果温度，V 为传感器电压，s 为校准系数；Tamb 为 环境温度。
校准系数计算公式如下：
s=(V(Tobj=37)/((37+273.15)^4-(Tamb+273.15)^4))/(5e-10*(1+2e-3*Tamb))
6. 测量稳定性
由于测试输出电压容易受到 NTC 阻值影响，为了提高测量稳定性，需要确 保 NTC 温度的稳定。为此，需要给传感器增加热阻、热容来提高传感器自身的 温度稳定性。一般使用金属套件（铜、铝）来作为热阻、热容。
7. 传感器自身的热干扰
为了减少传感器 PIN 脚之间的热干扰，在制作 PCB 时，应该将传感器 PIN
脚之间进行热隔离。
8. 其他建议
由于传感器的电压输出信号为 uV 量级，所以对电路（运放、ADC 等）噪声 要求比较高，建议使用专业的 MCU 来进行测温运算。
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