Introducción al sensor de temperatura infrarrojo
Un sensor de temperatura infrarrojo es un sensor sin contacto que utiliza la energía de la radiación infrarroja emitida por un objeto para medir la temperatura superficial. Su principio fundamental se basa en la ley de Stefan-Boltzmann: todos los objetos con una temperatura superior al cero absoluto emiten rayos infrarrojos, cuya intensidad es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura superficial del objeto. El sensor convierte la radiación infrarroja recibida en una señal eléctrica mediante una termopila o detector piroeléctrico integrado y calcula el valor de temperatura mediante un algoritmo.
Características técnicas:
Medición sin contacto: no es necesario entrar en contacto con el objeto que se está midiendo, lo que evita la contaminación o interferencia con altas temperaturas y objetivos en movimiento.
Velocidad de respuesta rápida: respuesta de milisegundos, adecuada para monitoreo dinámico de temperatura.
Amplio rango: cobertura típica de -50℃ a 3000℃ (los diferentes modelos varían mucho).
Fuerte adaptabilidad: se puede utilizar en vacío, en entornos corrosivos o en escenarios de interferencia electromagnética.
Indicadores técnicos básicos
Precisión de medición: ±1 % o ±1,5 ℃ (el grado industrial de alta gama puede alcanzar ±0,3 ℃)
Ajuste de emisividad: admite ajuste de 0,1 a 1,0 (calibrado para diferentes superficies de materiales)
Resolución óptica: Por ejemplo, 30:1 significa que se puede medir un área de 1 cm de diámetro a una distancia de 30 cm.
Longitud de onda de respuesta: común 8~14 μm (adecuada para objetos a temperatura normal), el tipo de onda corta se utiliza para detección de alta temperatura
Casos típicos de aplicación
1. Mantenimiento predictivo de equipos industriales
Un fabricante de automóviles instaló sensores infrarrojos MLX90614 en los rodamientos del motor y predijo fallas mediante la monitorización continua de los cambios de temperatura de los rodamientos y la combinación de algoritmos de IA. Datos prácticos demuestran que advertir sobre fallas por sobrecalentamiento de los rodamientos con 72 horas de anticipación puede reducir las pérdidas por inactividad en 230.000 dólares estadounidenses al año.
2. Sistema de detección de temperatura médica
Durante la pandemia de COVID-19 de 2020, las cámaras termográficas de la serie T de FLIR se implementaron en la entrada de emergencia de los hospitales, logrando un control de temperatura anormal de 20 personas por segundo, con un error de medición de temperatura de ≤0,3 ℃, y se combinaron con tecnología de reconocimiento facial para lograr el seguimiento de la trayectoria del personal con temperatura anormal.
3. Control de temperatura de electrodomésticos inteligentes
La cocina de inducción de alta gama integra el sensor infrarrojo Melexis MLX90621 para monitorizar la distribución de la temperatura del fondo de la olla en tiempo real. Al detectar un sobrecalentamiento local (como una quema en vacío), la potencia se reduce automáticamente. En comparación con la solución tradicional de termopar, la velocidad de respuesta del control de temperatura se quintuplica.
4. Sistema de riego de precisión agrícola
Una granja en Israel utiliza la cámara termográfica infrarroja Heimann HTPA32x32 para monitorear la temperatura del dosel del cultivo y crear un modelo de transpiración basado en parámetros ambientales. El sistema ajusta automáticamente el volumen de riego por goteo, ahorrando un 38 % de agua en el viñedo y aumentando la producción un 15 %.
5. Monitoreo en línea de sistemas de energía
State Grid implementa termómetros infrarrojos en línea de la serie Optris PI en subestaciones de alta tensión para monitorear la temperatura de componentes clave, como las juntas de barras y los aisladores, las 24 horas del día. En 2022, una subestación detectó con éxito un mal contacto en los seccionadores de 110 kV, lo que evitó un corte de suministro eléctrico regional.
Tendencias de desarrollo innovadoras
Tecnología de fusión multiespectral: combine la medición de temperatura infrarroja con imágenes de luz visible para mejorar las capacidades de reconocimiento de objetivos en escenarios complejos.
Análisis del campo de temperatura con IA: Analice las características de la distribución de la temperatura basándose en el aprendizaje profundo, como el etiquetado automático de áreas inflamatorias en el campo médico.
Miniaturización MEMS: El sensor AS6221 lanzado por AMS tiene un tamaño de solo 1,5 × 1,5 mm y se puede integrar en relojes inteligentes para monitorear la temperatura de la piel.
Integración inalámbrica de Internet de las cosas: los nodos de medición de temperatura infrarroja con protocolo LoRaWAN logran un monitoreo remoto a nivel kilométrico, adecuado para el monitoreo de oleoductos.
Sugerencias de selección
Línea de procesamiento de alimentos: Priorizar modelos con nivel de protección IP67 y tiempo de respuesta <100ms
Investigación de laboratorio: preste atención a la resolución de temperatura de 0,01 ℃ y a la interfaz de salida de datos (como USB/I2C).
Aplicaciones de protección contra incendios: Seleccione sensores a prueba de explosiones con un rango de más de 600 ℃, equipados con filtros de penetración de humo
Con la popularización de las tecnologías 5G y de computación de borde, los sensores de temperatura infrarrojos están evolucionando desde herramientas de medición únicas hasta nodos de detección inteligentes, mostrando un mayor potencial de aplicación en campos como la Industria 4.0 y las ciudades inteligentes.
Hora de publicación: 11 de febrero de 2025