CN216309226U - 一种热电堆传感器及温度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例适用于体温测量装置领域，提供了一种热电堆传感器及温度检测装置，热电堆传感器包括封装底座以及壳体，所述封装底座具有相背对的顶面和底面，所述顶面上设置有热电堆芯片，所述顶面和所述热电堆芯片之间还设置有感温层，所述热电堆芯片与所述感温层相互接触；所述底面设置有多个引脚且所述引脚分别与所述感温层和所述热电堆芯片电连接。本实用新型可快速实现热电堆芯片与感温层之间的温度平衡，加快热电堆传感器的响应速度，即使在温度变化较大的环境下使用，上述热电堆传感器也能迅速响应温度的变化，及时根据变化后的温度调整测温结果，提高测量准确度。

Description

一种热电堆传感器及温度检测装置

技术领域

本实用新型属于体温测量装置技术领域，尤其涉及一种热电堆传感器及温度检测装置。

背景技术

随着新冠疫情的爆发，非接触测温技术因可在不接触的情况下，快速地测量待测物温度而被广泛应用。在非接触测温技术中，通常使用热电堆传感器来测温。

相关技术中，热电堆传感器一般采用TO(Transistor Outline，晶体管外形)46封装，其管内部设有有相互间隔的热电堆和热敏电阻，因热电堆和热敏电阻分立设置，所以两者只能通过TO底座金属和/或TO管内部空气进行热传导，这使得热电堆和热敏电阻需要较长时间才能达成温度平衡，热敏电阻自身温度稳定时间也相应较长，影响测量的准确性。这种情况在热电堆传感器被用在前后温差较大的环境下时更为突出。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于提供一种热电堆传感器及温度检测装置，旨在快速实现热电堆芯片与感温层之间的温度平衡，提高测量准确度。

本实用新型实施例是这样实现的，一种热电堆传感器，包括封装底座以及壳体，所述封装底座具有相背对的顶面和底面，所述顶面上分别设置有热电堆芯片和感温层，所述热电堆芯片与所述感温层相互接触；所述底面设置有多个引脚且所述引脚分别与所述感温层和所述热电堆芯片电连接。

进一步地，所述感温层为纳米碳层。

进一步地，所述感温层涂覆在所述顶面上。

进一步地，所述感温层为热敏陶瓷层。

进一步地，所述感温层设置于所述顶面和所述热电堆芯片之间，所述感温层在所述封装底座上的覆盖面积大于或等于所述热电堆芯片与所述感温层的接触面积。

进一步地，所述感温层与所述顶面的接触面为矩形、圆形、椭圆形、半圆形、三角形、星形或不规则形状。

进一步地，所述引脚包括第一引脚、第二引脚、第三引脚以及第四引脚，所述第一引脚和所述第二引脚与所述感温层电连接，所述第三引脚和所述第四引脚与所述热电堆芯片电连接；

其中，所述第一引脚和所述第二引脚分别为所述感温层的正极引脚和负极引脚，所述第三引脚和所述第四引脚分别为所述热电堆芯片的正极引脚和负极引脚。

进一步地，所述壳体的与所述热电堆芯片相对的位置开设有通孔，所述红外滤光片所述通孔内嵌设有所述红外滤光片。

进一步地，所述壳体的与所述热电堆芯片相对的位置开设有通孔，所述热电堆传感器还包括有红外滤光片，所述红外滤光片设置在所述壳体的内壁且覆盖所述通孔。

进一步地，提供一种温度检测装置，包括如上任一项所述的热电堆传感器。

进一步地，所述温度检测装置为电子体温计、耳温枪或额温枪。

本实用新型实施例与相关技术相比，有益效果在于：本实用新型在封装底座的顶面和热电堆芯片之间设置有能够更快地响应温度的感温层，可缩短其自身温度稳定时间；并且热电堆芯片与感温层相互接触，能够快速实现热电堆芯片与感温层之间的温度平衡，加快热电堆传感器的响应速度，即使在温度变化较大的环境下使用，上述热电堆传感器也能迅速响应温度的变化，及时根据变化后的温度调整测温结果，从而提高温度测量的准确度。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的热电堆传感器的剖切结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的热电堆传感器去除壳体后的部分俯视结构示意图。

在附图中，各附图标记表示：

10、封装底座；20、壳体；11、顶面；12、底面；30、热电堆芯片；40、感温层；51、第一引脚；52、第二引脚；53、第三引脚；54、第四引脚；21、通孔；60、红外滤光片。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1和图2所示，是本实用新型实施例提供的一种热电堆传感器，包括封装底座10以及罩设在封装底座10上的壳体20，封装底座10具有相背对的顶面11和底面12，顶面11上分别设置有热电堆芯片30和感温层40，热电堆芯片30与感温层40相互接触。底面12设置有多个引脚且引脚分别与感温层40和热电堆芯片30电连接。

本实施例提供的热电堆传感器因热电堆芯片与感温层相互接触，能够快速实现热电堆芯片与感温层之间的温度平衡，加快热电堆传感器的响应速度，即使在温度变化较大的环境下使用，上述热电堆传感器也能迅速响应温度的变化，及时根据变化后的温度调整测温结果，从而提高温度测量的准确度。

在一些实施例中，感温层40为纳米碳层，纳米碳具有良好的传热性能，热交换性能很高，这使得感温层40能够快速的响应温度变化。与在不同的环境温度切换中需要较长时间来稳定温度的热敏电阻相比，纳米碳自身温度稳定时间极短。另外，因为纳米碳不导电，故热电堆芯片30可直接与感温层40接触，这种热传导的方式有利于快速实现热电堆芯片30与感温层40之间的温度平衡。在其他实施例中，感温层40可以为热敏陶瓷层，也可以是其他感温性能较强的非导电材料，本实施例对此不做限制。

在一些实施例中，感温层40可涂覆于顶面11上。具体地，感温层40为纳米碳层时，可用由纳米管形成的浆料，将其涂覆于顶面11上以形成感温层40。

在一些实施例中，感温层40可通过粘接的方式设置于顶面11上。

在一些实施例中，感温层40设置于顶面11和热电堆芯片30之间，即，热电堆芯片30叠加于感温层40上。感温层40可以完全覆盖于顶面11，也可以部分覆盖于顶面11。作为一种实施方式，为使感温层40和热电堆芯片30之间快速通过热传导建立温度平衡，感温层40在封装底座10上的覆盖面积可以大于或等于热电堆芯片30与感温层40的接触面积，以保证热电堆芯片30的底面与感温层40完全接触。设置于顶面11上的感温层40的形状可以与热电堆芯片30相同，也可以不同。

作为一种实施方式，感温层40的形状，即感温层40与顶面11的接触面可以为矩形。

作为一种实施方式，感温层40的形状，即感温层40与顶面11的接触面也可以是圆形、椭圆形、半圆形、三角形、星形或不规则形状等。

在一些实施例中，感温层40设置于热电堆芯片30的周围，即感温层40和热电堆芯片30均直接与顶面11接触。感温层40设置于热电堆芯片30的至少一侧面。为使感温层40和热电堆芯片30之间快速通过热传导建立温度平衡，感温层40可以环绕热电堆芯片30设置于顶面11上，以保证热电堆芯片30的所有侧面均与感温层40接触。设置于顶面11上的感温层40的形状与热电堆芯片30的形状相关，具体地，感温层40与热电堆芯片30相接触部分的形状与热电堆芯片30的形状相关。

作为一种实施方式，热电堆芯片30为矩形柱状体，则感温层40与热电堆芯片30相接触的部分为平面，未与热电堆芯片30相接触的部分形状不受限制。

作为一种实施方式，热电堆芯片30为圆柱体、椭圆柱体，则感温层40与热电堆芯片30相接触的部分为曲面，未与热电堆芯片30相接触的部分形状不受限制。

在一些实施例中，热电堆芯片30可以在一定距离外通过检测物体的红外(IR)能来测量温度，其中温度越高，产生的红外能越多，因此，可通过测量人体发出的红外辐射量来测量人体对应的温度。热电堆芯片30具有红外接收面，红外接收面与壳体20相对设置，壳体20设置有通孔21，该通孔21正对红外接收面，红外能通过通孔21聚集在红外接收面上，热电堆芯片30通过引脚连接至信号处理电路，将红外接收面接收的红外能传输至信号处理电路进行相应处理，输出热电堆传感器测得的温度值。

在一些实施例中，通孔21处还设置有红外滤光片60，红外辐射能够透过红外滤光片60照射到热电堆芯片30的红外接收面上，红外滤光片60可以选择性地透过特定波长范围的红外光，从而将引起干扰的波段屏蔽在热电堆芯片30之外，确保热电堆芯片30接收到的辐射能量仅与被测物体的表面温度有关，以准确地测量人体的体温。

作为一种实施方式，红外滤光片60内嵌于通孔21，即通孔21内嵌设有红外滤光片60。可选地，可以用与壳体20金属键合的方式将红外滤光片60嵌设在通孔21中，保证壳体20和红外滤光片60之间具有良好的密封性；也可以在通孔21的内侧壁设置定位槽，将红外滤光片60通过定位槽嵌设于通孔21中。

作为一种实施方式，红外滤光片60设置在壳体20的内壁且覆盖通孔21。即，红外滤光片60与热电堆芯片30、感温层40一起被封装在壳体20内部，而壳体20在与红外滤光片60相对的位置开设有通孔，使红外滤光片60外露于壳体，从而接收被测物体辐射的红外能。

作为一种实施方式，当壳体20较厚时，即通孔21的内壁具有一定厚度时，红外滤光片60可以粘接在通孔21的内壁上，例如可以通过气密胶红外滤光片60粘接在通孔21的内壁上，或直接使用导电胶粘剂灌封固定红外滤光片60与通孔21等。红外滤光片60的位置与通孔21的位置对应，红外滤光片60的面积可大于或等于通孔21的面积。

在一些实施例中，壳体20的底面12设置有多个引脚，引脚分别与感温层40和热电堆芯片30电连接，并可用于与信号处理电路进行电连接，引脚可以从壳体20内伸出。热电堆传感器通过引脚与信号处理电路进行电连接。具体地，引脚包括第一引脚51、第二引脚52、第三引脚53以及第四引脚54，第一引脚51和第二引脚52与感温层40电连接，第三引脚53和第四引脚54与热电堆芯片30电连接。其中，第一引脚51和第二引脚52分别为感温层40的正极引脚和负极引脚，第三引脚53和第四引脚54分别为热电堆芯片30的正极引脚和负极引脚。

热电堆芯片30分别接收来自待测物的红外辐射以及与感温层40通过热传导获得的温度，并通过上述两种温度来测量待测物和壳体20内环境温度的温度差，将其转化为电信号并通过第三引脚53和第四引脚54输出至信号处理电路，感温层40则直接测量壳体20内的环境温度，将其转化为电信号并通过第一引脚51和第二引脚52输出至信号处理电路，信号处理电路对接收到的上述电信号进行处理以输出待测物的实际温度值。

在一些实施例中，壳体20可以通过直接在封装底座10上注塑的方式形成，并包裹热电堆芯片30等元件。即，在封装底座10上设置热电堆芯片30及其他所需的器件之后，通过注塑的方式形成包裹热电堆芯片30及其他所需器件的壳体20，从而保证了热电堆芯片30的抗振性能，避免热电堆芯片30在使用过程中因振动而从封装底座10上脱落。

可选的，热电堆传感器也可采用TO方式进行封装。

本实施例提供的热电堆传感器采用导热快的感温层，且热电堆芯片与感温层相互接触，即使用在前后温差较大的环境中，也能迅速获取当前所处的环境温度，同时快速实现热电堆芯片与感温层之间的温度平衡，加快热电堆传感器的响应速度，即使在温度变化较大的环境下使用，上述热电堆传感器也能迅速响应温度的变化，及时根据变化后的温度调整测温结果，从而提高温度测量的准确度。

本实用新型实施例还提供一种温度检测装置，温度检测装置包括上述技术方案的热电堆传感器。其中，温度检测装置可以为电子体温计、耳温枪或额温枪等。运用上述技术方案的热电堆传感器的温度检测装置，即使是在前后温差较大的环境下，比如空调房内外，也可以准确测量人体的真实温度，有效提高测量精度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种热电堆传感器，包括封装底座(10)以及壳体(20)，其特征在于，所述封装底座(10)具有相背对的顶面(11)和底面(12)，所述顶面(11)上分别设置有热电堆芯片(30)和感温层(40)，所述热电堆芯片(30)与所述感温层(40)相互接触；所述底面(12)设置有多个引脚且所述引脚分别与所述感温层(40)和所述热电堆芯片(30)电连接。

2.如权利要求1所述的热电堆传感器，其特征在于，所述感温层(40)为纳米碳层。

3.如权利要求2所述的热电堆传感器，其特征在于，所述感温层(40)涂覆在所述顶面(11)上。

4.如权利要求1所述的热电堆传感器，其特征在于，所述感温层(40)为热敏陶瓷层。

5.如权利要求1所述的热电堆传感器，其特征在于，所述感温层(40)设置于所述顶面(11)和所述热电堆芯片(30)之间，所述感温层(40)在所述封装底座(10)上的覆盖面积大于或等于所述热电堆芯片与所述感温层(40)的接触面积。

6.如权利要求5所述的热电堆传感器，其特征在于，所述感温层(40)与所述顶面(11)的接触面为矩形、圆形、椭圆形、半圆形、三角形或星形。

7.如权利要求1所述的热电堆传感器，其特征在于，所述引脚包括第一引脚(51)、第二引脚(52)、第三引脚(53)以及第四引脚(54)，所述第一引脚(51)和所述第二引脚(52)与所述感温层(40)电连接，所述第三引脚(53)和所述第四引脚(54)与所述热电堆芯片(30)电连接；

其中，所述第一引脚(51)和所述第二引脚(52)分别为所述感温层(40)的正极引脚和负极引脚，所述第三引脚(53)和所述第四引脚(54)分别为所述热电堆芯片(30)的正极引脚和负极引脚。

8.如权利要求1－7任一项所述的热电堆传感器，其特征在于，所述壳体(20)的与所述热电堆芯片(30)相对的位置开设有通孔(21)，所述通孔(21)内嵌设有红外滤光片(60)。

9.如权利要求1－7任一项所述的热电堆传感器，其特征在于，所述壳体(20)的与所述热电堆芯片(30)相对的位置开设有通孔(21)，所述热电堆传感器还包括红外滤光片(60)，所述红外滤光片(60)设置在所述壳体(20)的内壁且覆盖所述通孔(21)。

10.一种温度检测装置，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的热电堆传感器。

11.如权利要求10所述的温度检测装置，其特征在于，所述温度检测装置为电子体温计、耳温枪或额温枪。

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