紅外數(shù)字體溫計的設(shè)計挑戰(zhàn)及器件選型

由于具有速度、精度、效率和成本優(yōu)勢，紅外(IR)數(shù)字溫度計已經(jīng)取代傳統(tǒng)的水銀體溫計。耳部數(shù)字體溫計利用熱電堆傳感器測量耳膜散發(fā)的紅外熱量，該熱量反映了視丘下部的溫度。

熱電堆紅外傳感器由多個熱電偶串聯(lián)組成。每個熱電偶由兩種不同的金屬組成，當(dāng)結(jié)溫不同時便產(chǎn)生一個電壓。熱電偶位于熱電堆的熱區(qū)和冷區(qū)。結(jié)點的冷端與溫度穩(wěn)定體焊接在一起，因此與環(huán)境溫度隔離。結(jié)點的熱端暴露在耳膜的入射輻射下。為了提供有效的散熱，在熱量方面，熱結(jié)點與冷結(jié)點是是隔離的。通常利用電熱調(diào)節(jié)器對熱電偶的冷結(jié)點進(jìn)行測量，以提供精確的環(huán)境溫度測量。某些熱電堆傳感器擁有內(nèi)置電熱調(diào)節(jié)器，可以測量環(huán)境溫度，因此允許對目標(biāo)溫度進(jìn)行計算。

熱電堆輸出信號與頻率的關(guān)系十分穩(wěn)定，它直接與入射輻射強度成正比。檢測傳感器產(chǎn)生100μV～900μV范圍的輸出電壓，測量這樣的微弱信號是對信號調(diào)理電路的一項嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

解決方案

紅外數(shù)字體溫計等電池供電便攜式應(yīng)用要求低功耗并采用單電源工作。高精度的AD8538自穩(wěn)零放大器具有低功耗、低輸入偏置電流、極低失調(diào)電壓、極低失調(diào)漂移以及高開環(huán)增益，以確保最佳的系統(tǒng)性能。AD8538工作電流低，最大電源電流180μA，VOS最大值為13μV，TCVOS典型值為30nV/°C。AD8538具有軌對軌輸入/輸出，工作電壓2.7V，采用5引腳TSOT封裝。