CN207798270U - 红外温度传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种红外温度传感器，包括TO管帽、TO管座、红外测温芯片、红外滤光片以及热敏电阻，TO管帽的下端设于TO管座上，在TO管帽内部与TO管座上表面之间形成封闭的装配空间，TO管帽的上端具有连通装配空间于外部的开口，红外滤光片固定设于TO管帽的外侧表面上对开口形成遮盖，红外测温芯片固定安装于TO管座的上表面，热敏电阻处于红外测温芯片的一侧，TO管帽采用可伐合金制作而成。通过优化传统红外温度传感器封装，红外滤光片外置并且红外窗口粘固由传统环氧树脂胶改良为焊料粘接的封装设计，从而大大降低了红外温度传感器抵抗受温度冲击时产生的“热休克”现象的影响，从而达到增加的红外温度传感器精确测温的目的，并适合大批量生产。
Description
技术领域
本实用新型属于红外探测及传感器技术领域，具体涉及一种红外温度传感器。
背景技术
近年来，红外温度遥测技术在军用和民用领域飞速发展，各种红外温度传感器的市场需求也日益增加。热电堆红外传感器以其成本低、制作工艺简单、无需加偏置电压和无1/f噪声等特点被广泛应用于各种红外温度遥测系统。
通常，红外温度传感器封装形式大多为TO封装，其封装形式见图1，该封装方法将红外芯片放置并胶粘固定在封装TO管座底部。同时，在TO管座的边缘放置并胶粘固定一个测量传感器本征温度的热敏电阻。将传感器的两个引脚和热敏电阻通过金线绑定，与TO管座的引脚实现电连接。在TO管座上面通过储能焊的方法，密封一个带有红外滤波片的TO金属管帽，红外滤波片处于TO管帽的内部，红外滤波片负责过滤各种不需要的光学波段。通常红外滤光片粘接在TO金属管帽内部，这种粘接方式固然方便，但实际上并没有考虑到粘胶本身也会随着环境温度的变化产生不同量级的红外辐射，产生”热休克”现象，从而影响红外芯片的测温准确性。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种能够降低红外温度传感器抵抗受温度冲击时产生的“热休克”现象，以提升红外测温精确性的红外温度传感器。
实现本实用新型的技术方案如下：
红外温度传感器，包括TO管帽、TO管座、红外测温芯片、红外滤光片以及热敏电阻，所述TO管帽的下端设置于TO管座上，在TO管帽内部与TO管座上表面之间形成封闭的装配空间，TO管帽的上端具有连通装配空间于外部的开口，红外滤光片固定设置于TO管帽的外侧表面上对开口形成遮盖，所述红外测温芯片固定安装于TO管座的上表面，热敏电阻处于红外测温芯片的一侧，TO管帽采用可伐合金制作而成。
进一步地，所述红外滤光片下表面的边缘通过焊料粘接于TO管帽的外侧表面。
进一步地，所述红外测温芯片处于开口正下方的中间位置。
采用本申请的方案，通过优化传统红外温度传感器封装结构，红外滤光片外置并且红外窗口粘固由传统环氧树脂胶改良为焊料粘接的新型封装设计，从而大大降低了红外温度传感器抵抗受温度冲击时产生的“热休克”现象的影响，从而达到增加的红外温度传感器精确测温的目的，并适合大批量生产。
附图说明
图1为传统红外温度传感器封装结构示意图；
图2为本申请的红外温度传感器封装结构示意图；
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
传统红外温度传感器封装结构100，如图1所示。其由红外测温芯片101、TO管帽102、红外滤光片103、TO管座104以及热敏电阻105构成。其中，红外测温芯片101用于探测人体温度产生的红外辐射，并产生相应电压信号给外部的MCU处理并最终转换成温度值显示于红外测温枪的屏幕上。TO管帽102用于对红外测温芯片101进行气密封装。红外滤光片103，通常，其通过环氧树脂胶106粘接固定于TO管帽102内部，用于过滤不必要的非人体波段的红外光线，减少干扰信号。红外滤光片的两端通过环氧树脂胶与TO管帽的内壁粘接，装配不方便。随着红外体温计的普及，不同场景下的测试反应出红外体温计的测温精度普遍不如水银温度计和电子体温计。其中，抗温度冲击效果差是最致命的因素。通过研究发现，传统红外温度传感器在粘胶材料受温度冲击影响也会产生”热休克”现象，从而引起测温误差，最终影响了测温的测温稳定性及测温精度。
针对常用的红外温度传感器封装结构100稳定性较差的现象，本申请采用新型红外温度传感器，使得其应用在红外体温计中的测温精度大大提升并能够满足实际应用的需求。
如图2所示，红外温度传感器200，包括TO管帽201、TO管座202、红外测温芯片203、红外滤光片204以及热敏电阻205，TO管帽的下端设置于TO管座上，在TO管帽内部与TO管座上表面之间形成封闭的装配空间206，TO管帽的上端具有连通装配空间于外部的开口207，红外滤光片固定设置于TO管帽的外侧表面上对开口形成遮盖，红外测温芯片固定安装于TO管座的上表面，热敏电阻处于红外测温芯片的一侧，TO管帽采用可伐合金制作而成。红外滤光片下表面的边缘通过焊料粘接于TO管帽的外侧表面，方便制作。红外测温芯片处于开口正下方的中间位置。将红外滤光片放置于TO管帽顶部并通过采用焊料208粘固红外滤光片，使得原本处于环氧树脂胶的顶部空位由TO管帽的可伐合金金属壁材料代替，从而达到降低红外发射率，减少测温误差的目的。
由于常规传感器结构设计中用于粘接红外滤光片的环氧树脂胶其本身是聚合物组分，其红外发射率较高，受温度冲击后热量传递到环氧树脂胶，使其发热并发射出一定的红外辐射107。该辐射被红外测温芯片所吸收并产生相应电动势，由于该红外辐射与环氧树脂胶在受温度冲击前的红外辐射不一样，故即使红外测温芯片经过标定，依然会产生一个相对电动势差值，该差值最终会导致测温误差的产生。
若环氧树脂胶的红外发射率为ε，受温度冲击影响，最终环氧树脂胶温度升高，产生一初始温差辐射功率Φ0，其实际红外辐射功率为Φ＝ε·Φ0。红外测温芯片的响应率为Rv，故产生的误差电动势U为
U＝Φ·Rv＝ε·Φ0·Rv
红外温度传感器的灵敏度为S，则最终的测温误差Terror为
Terror＝U/S
参考下方的测试数据可知环氧树脂胶在受温度冲击后，产生的红外辐射对最终测温的影响为Terror-epoxy＝0.282℃。
该温度误差已经超过了红外体温计±0.2℃的误差范围，影响到了红外温度传感器的正常工作状态，属于“热休克”范畴。
继续参考上面的测试的数据，可知顶部空位为可伐合金时，能获得较小的红外辐射209，并得到测量误差Terror-kovar＝0.03℃完全能满足红外体温计探头部分受温度冲击后的实际应用，不会出现”热休克”现象。
本申请通过优化传统红外温度传感器封装结构，红外滤光片外置并且红外窗口粘固由传统环氧树脂胶改良为焊料粘接的新型封装设计，从而大大降低了红外温度传感器抵抗受温度冲击时产生的“热休克”现象的影响，从而达到增加的红外温度传感器精确测温的目的，并适合大批量生产。
Claims (3)
1.红外温度传感器，包括TO管帽、TO管座、红外测温芯片、红外滤光片以及热敏电阻，其特征在于，所述TO管帽的下端设置于TO管座上，在TO管帽内部与TO管座上表面之间形成封闭的装配空间，TO管帽的上端具有连通装配空间于外部的开口，红外滤光片固定设置于TO管帽的外侧表面上对开口形成遮盖，所述红外测温芯片固定安装于TO管座的上表面，热敏电阻处于红外测温芯片的一侧，TO管帽采用可伐合金制作而成。
2.如权利要求1所述的红外温度传感器，其特征在于，所述红外滤光片下表面的边缘通过焊料粘接于TO管帽的外侧表面。
3.如权利要求1所述的红外温度传感器，其特征在于，所述红外测温芯片处于开口正下方的中间位置。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111290095A (zh) * | 2018-12-07 | 2020-06-16 | 福州高意通讯有限公司 | 一种小型化高性能反射型光器件的封装结构 |
| WO2022166587A1 (zh) * | 2021-02-05 | 2022-08-11 | 合肥市芯海电子科技有限公司 | 红外温度传感器以及电子设备 |
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