热电堆

结构

　　辐射接收面分为若干块，每块接一个热电偶，把它们串联起来，就构成热电堆。按用途不同，实用的热电堆可以制成细丝型和薄膜型，亦可制成多通道型和阵列型器件。下图是典型的热电堆

工作原理

　　被红外线照射的吸收膜是一种热容量小、温度容易上升的薄膜。在紧靠衬板中央的下部为一空洞结构，这种结构的设计确保了冷端和测温端的温度差。热电偶由多晶硅与铝构成，两者串联连接。当各个热电偶测温端温度上升时，热电偶之间就会产生热电动势 Vn，因此在输出端就可以获得它们的电压之和。

　　热电堆的结构与工作原理图

主要参数

　　热电堆的内阻 所有串联热电偶的内阻之和，即：

　　热电堆的内阻Rpi较大，可达几十千欧姆，易于与放大器的阻抗匹配，可利用普通的运算放大器。

　　热电堆的温差电动势

　　在相同的温差时，热电堆的开路输出电压Upo是所有串联热电偶的温差电动势之和：

　　在相同的电信号检测条件下，热电堆能检测到的最小温差是单个热电偶的1/n，热电堆对温度的分辨能力增强。

　　热电堆的噪声等效功率

　　噪声等效功率NEP主要取决于热电堆的热噪声。

应用

　　热电堆红外测温传感器

　　热电堆红外测温传感器直接感应热辐射，为非接触温度测量提供完美的解决方案，它的具有创新的硅基微机械技术保证了它的极好的长期稳定性，非常低的温度灵敏系数,极好的光电特性。热电堆红外传感器使非接触温度测量系统具备很低的价格。它不需要冷却，但在整个温度测量范围内能达到±1℃的精度。对于比较窄的温度测量范围，例如体温测量，精度可以达到±0.1℃。

　　在非接触温度计中的应用

　　用高精度热敏电阻来测量热电堆所处的环境温度，然后由CPU计算出测量温度。可以在EEPROM中预先写入一些标准的温度条件，例如：在被测物体温度为37℃、热电堆所处环境温度为25℃条件下测得的输出电压。而且，热电堆的输出电压、运放的偏置及增益的离散性等等也可以通过软件来进行修正。

　　另外，被测对象的温度与热电堆所处的环境温度之间，存在着下面的关系。

　　Vout=A(Tb4-Ts4)

　　Vout为热电堆的输出电压(V)

　　A为比例系数

　　Tb为被测物体的温度(K)

　　Ts为热电堆所处的环境温度(K)

　　因此，被测对象的温度，可以通过测量热电堆输出电压和热电堆所处环境的温度，并通过运算后获得。