CN212963724U - 红外传感器及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种红外传感器及电子设备。所述红外传感器包括：基板；多个热电偶，所述多个热电偶依次串联且设置于所述基板的表面，所述热电偶包括第一结点和第二结点；红外滤光片，所述红外滤光片间隔设置于所述第一结点背离所述基板的一侧。本实用新型的红外传感器，在第一结点背离基板的一侧设置红外滤光片，其可以过滤掉环境中除了红外光之外的其它波段的光，使得第一结点可以更多的吸收红外光能量，使得红外传感器的温度测量精度更高。
Description
技术领域
本实用新型涉及温度测量领域，具体涉及一种红外传感器及电子设备。
背景技术
现有的电堆红外传感器，除了吸收红外光能量之外，还吸收其它波长的光，其它波长光的能量被电堆红外传感器吸收后，对电堆红外传感器产生干扰，使得测量的被测物体的温度误差较大，难以准确测量被测物体的实际温度。
实用新型内容
鉴于此，本实用新型提供一种红外传感器，其温度测量准确性高。
本实用新型提供一种红外传感器，所述红外传感器包括：
基板；
多个热电偶，所述多个热电偶依次串联且设置于所述基板的表面，所述热电偶包括第一结点和第二结点；
红外滤光片，所述红外滤光片设置于所述第一结点背离所述基板的一侧。
由此，本实用新型的红外传感器，在第一结点背离基板的一侧设置红外滤光片，其可以过滤掉环境中除了红外光之外的其它波段的光，使得第一结点可以更多的吸收红外光能量，使得红外传感器的温度测量精度更高。
可选地，所述红外传感器还包括红外吸收体，所述红外吸收体位于所述第一结点和所述红外滤光片之间，所述红外吸收体覆盖多个所述第一结点。红外吸收体用于增强第一结点的红外能量吸收能力，以提高红外传感器测量的精度。
可选地，所述红外吸收体的厚度为大于等于0.5μm。若红外吸收体的厚度太薄，则红外吸收体的红外能量吸收能力不够。
可选地，所述红外吸收体包括黑硅层、铝黑层、银黑层、金黑层、碳纳米管层中的至少一种。这样使红外吸收体具有更好的红外能量吸收能力。
可选地，所述红外传感器还包括保护层，所述保护层位于所述多个热电偶和所述红外吸收体之间，且所述保护层覆盖所述多个热电偶。用于保护热电偶，防止热电偶的被氧化或腐蚀，降低红外传感器测量的准确性，缩短红外传感器的寿命。
可选地，所述保护层的厚度为2μm-5μm。保护层太薄起不到保护作用，保护层太厚，使红外吸收体吸收的热量传递至第一结点较慢，且热量传递较小，降低红外传感器的灵敏度及测量精度。
可选地，所述红外滤光片与所述红外吸收体之间的距离为1mm-5mm。当红外滤光片与红外吸收体之间的距离太远时，红外传感器的测量视角太小，需要对准特定位置才能准确测量被测物体的温度；当红外滤光片与红外吸收体之间的距离太近时，红外传感器的测量视角太大，红外传感器周边的热辐射体容易对被测物体产生干扰，降低红外传感器温度测量的准确性。
可选地，所述热电偶还包括第一导线和第二导线，所述第一导线的两端和所述第二导线的两端分别电连接形成所述第一结点和所述第二结点；每个所述热电偶的所述第一导线与另一个所述热电偶的所述第二导线电连接，形成串联结构的多个所述热电偶，多个所述热电偶的所述第一导线和所述第二导线交替间隔排列于所述基板的同一表面。这样使结构更紧凑，有利于减小红外传感器的体积。
可选地，所述第一导线的厚度为50nm-300nm；所述第二导线的厚度为50nm-300nm。这样有利于减小红外传感器的体积，节约成本。
基于同样的构思，本实用新型还提供一种电子设备，其包括：
设备本体，所述设备本体包括电路板；
上述的红外传感器，所述红外传感器与所述电路板电连接。
本实用新型的电子设备的红外传感器，在第一结点背离基板的一侧设置红外滤光片，其可以过滤掉环境中除了红外光之外的其它波段的光，使得第一结点可以更多的吸收红外光能量，使得电子设备的温度测量精度更高。
由此，本实用新型的红外传感器，在第一结点背离基板的一侧设置红外滤光片，其可以过滤掉环境中除了红外光之外的其它波段的光，使得第一结点可以更多的吸收红外光能量，使得红外传感器的温度测量精度更高。
附图说明
为更清楚地阐述本实用新型的构造特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。
图1是本实用新型一实施例的红外传感器的透视结构示意图；
图2是本实用新型图1实施例的沿A-A方向的剖视图；
图3是本实用新型图1实施例的沿B-B方向的剖视图；
图4是本实用新型又一实施例的红外传感器的透视结构示意图；
图5是本实用新型图4实施例的沿A-A方向的剖视图；
图6是本实用新型图4实施例的沿B-B方向的剖视图；
图7是本实用新型又一实施例的红外传感器的透视结构示意图；
图8是本实用新型图7实施例的沿A-A方向的剖视图；
图9是本实用新型图7实施例的沿B-B方向的剖视图；
图10是本实用新型电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。
热电堆是一种热释红外线传感器，热电堆是由两个或多个热电偶串接组成，各热电偶输出的热电势是互相叠加的。把两根不同材料的两个端头焊接(电焊、铜焊或锡焊)起来，即构成一个热电偶。当一个端头较热、另一个端头较冷时，由于Seebeck效应即将在热电偶的开路端产生出温差电动势(在闭路热电偶中产生出温差电流)；因为产生的温差电动势与两个端头之间的温度差(温度梯度)成正比(比例系数为Seebeck系数)，所以，如果固定一个端头(参考极)的温度不变，那么由热电偶的温差电动势大小即可得知另一个端头(传感器)的温度，从而可把热电偶作为温度传感器使用。
请参见图1至图3，本实用新型实施例的红外传感器100，用于测量被测物体的温度，其包括：基板10；多个热电偶30，多个热电偶30依次串联且设置于基板10的表面，热电偶30包括第一结点31和第二结点33；红外滤光片50，红外滤光片50设置于第一结点31背离基板10的一侧。本实用新型的红外传感器100还包括壳体(图未示)，该壳体可以用于容置基板10、热电偶30及红外滤光片50等，还用于固定红外滤光片50，以使红外滤光片50与第一结点31间隔设置。
测量时，控制红外滤光片50与被测物体的距离为1㎝-5㎝之间，被测物体发出的红外辐射，经过红外滤光片50后被第一结点31吸收，第一结点31吸收红外辐射后温度升高，第一结点31和第二结点33之间产生温度差，通过热电偶30的热电效应就可以将温度差转换成电压信号进行输出，从而实现温度测量。
具体地，本实用新型的术语“红外滤光片”指红外带通滤光片，其可以供红外光自由通过，截止环境中除了红外光之外的其它波段的光的滤光片。
具体地，第一结点31为热结点，或者称工作端、热端；第二结点33为冷结点，或者称自由端、参考端、冷端。
可选地，基板10可以为但不限于为聚对苯二甲酸酯基板(例如聚对苯二甲酸乙二酯基板，Polyethylene terephthalate，PET)、聚酰亚胺(Polyimide，PI)基板等，本实用新型对此不作具体限定。
可选地，热电偶30还包括第一导线35和第二导线37，第一导线35的两端和第二导线37的两端分别电连接形成第一结点31和第二结点33。每个热电偶30的第一导线35与另一个热电偶30的第二导线37电连接，从而形成串联结构的多个热电偶30，多个热电偶30的第一导线35和第二导线37交替间隔排列于基板10的同一表面。这样使结构更紧凑，有利于减小红外传感器100的体积。
可选地，第一导线35和第二导线37均可以为金属、合金或者半导体等可以导电的物质制得。
可选地，第一导线35的厚度为50nm-300nm，例如可以为50nm、80nm、100nm、150nm、180nm、200nm、230nm、250nm、280nm、300nm等。
可选地，第二导线37的厚度为50nm-300nm，例如可以为50nm、80nm、100nm、150nm、180nm、200nm、230nm、250nm、280nm、300nm等。
具体地，第一导线35和第二导线37均可以为镍铬线、镍硅线、镍铝线、铜线、康铜线等。例如，第一导线35为镍铬线，第二导线37为镍硅线或镍铝线，该材料制得的热电偶30复现性好、热电动势较大、价格便宜。再例如，第一导线35为镍铬线，第二导线37为康铜线，这两种材料制得的热电偶30热电灵敏度高、价格便宜。再例如，第一导线35为铜线，第二导线37为康铜线，这两种材料制得的热电偶30复现性好、稳定性好、精度高、价格便宜，其温度测量准确性可达±0.1℃。
在一些实施例中，本实用新型实施例红外传感器100还包括第一接口20和第二接口40，第一接口20和第二接口40分别与串联后的多个热电偶30的两端电连接，用于焊接至电子设备的电路板上。
可选地，红外滤光片50可以为但不限于为硅介质滤光片。
本实用新型的红外传感器100，在第一结点31背离基板10的一侧设置红外滤光片50，其可以过滤掉环境中除了红外光之外的其它波段的光，使得第一结点31可以更多的吸收红外光能量，使得红外传感器100的温度测量精度更高。
请参见图4至图6，在一些实施例中，本实用新型实施例红外传感器100还包括红外吸收体70，红外吸收体70位于第一结点31和红外滤光片50之间，红外吸收体70覆盖多个第一结点31，用于增强第一结点31的红外能量吸收能力，以提高红外传感器100测量的精度。
可选地，红外吸收体70的厚度为大于等于0.5μm，更具体地，为0.5μm-1μm，例如可以为0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm等。若红外吸收体70的厚度太薄，则红外吸收体70的红外能量吸收能力不够，若红外吸收体70的厚度太厚，则会造成材料浪费。
可选地，红外吸收体70包括但不限于包括黑硅层、铝黑层、银黑层、金黑层、碳纳米管层中的至少一种。具体地，红外吸收体70包括但不限于包括黑硅、铝黑、银黑、金黑、碳纳米管中的至少一种材料。
本实用新型术语“铝黑层”指的是铝原子凝集成的，呈黑色的镀层或涂层。例如：采用蒸发法，使铝属铝发生蒸发，再设法使蒸发铝原子凝集，从而形成的一种黑色的材质，该材料具备吸收红外线的性能。
本实用新型术语“银黑层”指的是银原子凝集成的，呈黑色的镀层或涂层。例如：采用蒸发法，使银属银发生蒸发，再设法使蒸发银原子凝集，从而形成的一种黑色的材质，该材料具备吸收红外线的性能。
本实用新型术语“金黑层”指的是金原子凝集成的，呈黑色的镀层或涂层。例如：采用蒸发法，使金属金发生蒸发，再设法使蒸发金原子凝集，从而形成的一种黑色的材质，该材料具备吸收红外线的性能。
测量时，被测物体发出的红外辐射，经过红外滤光片50后被红外吸收体70吸收，红外吸收体70吸收红外能量后，将热量传导给第一结点31，使第一结点31温度升高，第一结点31和第二结点33之间产生温度差，通过热电偶30的热电效应就可以将温度差转换成电压信号进行输出，从而实现温度测量。
可选地，在一些实施例中，红外滤光片50与红外吸收体70之间的距离为1mm-5mm，例如可以为1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm等。当红外滤光片50与红外吸收体70之间的距离太远时，红外传感器100的测量视角太小，需要对准特定位置才能准确测量被测物体的温度；当红外滤光片50与红外吸收体70之间的距离太近时，红外传感器100的测量视角太大，红外传感器100周边的热辐射体容易对被测物体产生干扰，降低红外传感器100温度测量的准确性。
请参见图7至图9，在一些实施例中，本实用新型的红外传感器100还包括保护层90，保护层90位于多个热电偶30和红外吸收体70之间，且保护层90覆盖多个热电偶30，用于保护热电偶30，防止热电偶30的被氧化或腐蚀，降低红外传感器100测量的准确性，缩短红外传感器100的寿命。在一些实施例中，保护层90的厚度为2μm-5μm，例如可以为2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm等。保护层90太薄起不到保护作用，保护层太厚，使红外吸收体70吸收的热量传递至第一结点31较慢，且热量传递较小，降低红外传感器100的灵敏度及测量精度。
可选地，保护层90可以为但不限于为聚甲基丙烯酸树脂(PMMA，又称亚克力)层、聚酰亚胺树脂层、环氧树脂层等。
请参见图10，本实用新型还提供一种电子设备200，其包括：
设备本体210，该设备本体210包括电路板211；
本实用新型实施例的红外传感器100，该红外传感器100与电路板211电连接。
本实用新型的电子设备200包括但不限于包括红外测温仪、电烤炉、食品温度检测仪、带测温功能的手机、带测温功能的可穿戴设备、医疗健康和工业控制领域的测温设备等可以进行温度测量的设备。
本实用新型的电子设备200的红外传感器100，在第一结点31背离基板10的一侧设置红外滤光片50，其可以过滤掉环境中除了红外光之外的其它波段的光，使得第一结点31可以更多的吸收红外光能量，使得电子设备200的温度测量精度更高。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易的想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种红外传感器，其特征在于，所述红外传感器包括：
基板；
多个热电偶，所述多个热电偶依次串联且设置于所述基板的表面，所述热电偶包括第一结点和第二结点；
红外滤光片，所述红外滤光片设置于所述第一结点背离所述基板的一侧。
2.根据权利要求1所述的红外传感器，其特征在于，所述红外传感器还包括红外吸收体，所述红外吸收体位于所述第一结点和所述红外滤光片之间，所述红外吸收体覆盖多个所述第一结点。
3.根据权利要求2所述的红外传感器，其特征在于，所述红外吸收体的厚度为大于等于0.5μm。
4.根据权利要求2所述的红外传感器，其特征在于，所述红外吸收体包括黑硅层、铝黑层、银黑层、金黑层、碳纳米管层中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的红外传感器，其特征在于，所述红外传感器还包括保护层，所述保护层位于所述多个热电偶和所述红外吸收体之间，且所述保护层覆盖所述多个热电偶。
6.根据权利要求5所述的红外传感器，其特征在于，所述保护层的厚度为2μm-5μm。
7.根据权利要求2-6任一项所述的红外传感器，其特征在于，所述红外滤光片与所述红外吸收体之间的距离为1mm-5mm。
8.根据权利要求1所述的红外传感器，其特征在于，所述热电偶还包括第一导线和第二导线，所述第一导线的两端和所述第二导线的两端分别电连接形成所述第一结点和所述第二结点；每个所述热电偶的所述第一导线与另一个所述热电偶的所述第二导线电连接，形成串联结构的多个所述热电偶，多个所述热电偶的所述第一导线和所述第二导线交替间隔排列于所述基板的同一表面。
9.根据权利要求8所述的红外传感器，其特征在于，所述第一导线的厚度为50nm-300nm；所述第二导线的厚度为50nm-300nm。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
设备本体，所述设备本体包括电路板；
及权利要求1-9任一项所述的红外传感器，所述红外传感器与所述电路板电连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210413 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |