▼ 以下文章转载自《EETimes》
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正如 Covid-19 大流行所证明的那样，快速和非侵入性的体温评估技术已成为必要。在包括医院、机场和学校在内的各种场所，采用红外传感器测量表面温度而无需身体接触的非接触式红外测温仪已变得流行，并常用于测量体温。红外温度计是非侵入式的，可提供快速、可靠的读数。
本文将以Melexis微电子集成系统开发的微型红外温度传感器为例，展示如何成功解决：在减小尺寸的同时获得医疗级精度和温度补偿。
远红外传感器
Melexis 营销经理 Joris Roels 说：
“Melexis 是一家芯片和封装设计公司，在我们每个产品的设计中，都有相当大的发展和大量受保护的知识产权。我们更愿意将制造外包给我们的晶圆厂合作伙伴，但所有测试和校准都在内部进行，以保证最终质量。”
这款极小的器件是一个完整的解决方案 3 mm × 3 mm × 1 mm QFN 封装，集成了传感器元件、信号处理、数字接口和光学器件，可实现快速、轻松地集成在空间有限的情况下融入广泛的现代应用。
MLX90632 经过工厂校准，可确保高精度，同时在内部采取了电气和热预防措施以补偿严酷的外部条件。如图 2 所示，热电堆传感元件电压信号被放大和数字化。经过数字滤波后，原始测量结果存储在RAM中。状态机控制所有功能。每次测量转换的结果都可以通过 I2C 接口访问，该接口还允许访问内部状态机的控制寄存器、用于像素和辅助测量数据的 RAM 以及用于存储微调值、校准常数和各种设备/测量设置。
Melexis 营销经理 Joris Roels 说：
“我们开发了 MLX90632 传感器来满足客户对皮肤温度测量的需求，我们添加了一个附加功能；也就是说，它是一种非接触式解决方案。”
根据定义，接触式温度计需要良好的热接触才能运行。此外，已经证明接触式温度测量会影响测量值；也就是说，皮肤受到传感器系统的干扰。使用非接触技术可以克服这两个问题。
热稳定性
得益于精密的工厂内校准程序，MLX90632 可在正常人体温度范围内提供 ±0.2°C 的医疗级精度。当物体温度在 35°C 至 42°C 范围内且环境温度在 15°C 至 40°C 之间时，可以实现这种高精度。
热梯度在可穿戴设备和消费类应用中可能是一种常见现象。小型 FIR（非接触式）传感器通常对热梯度敏感，但 Melexis 通过采用先进的补偿算法在 MLX90632 中减轻了这种影响。
Melexis 使用 MLX90632 和标准红外温度传感器进行了测试实验，以测量物体在 40°C 时的温度。他们用热风枪加热两者以评估它们的热稳定性。图 3 底部的图表（绿色曲线）显示了两个芯片传感器上的快速加热 (1°C/s)。图 3 上方的图表展示了 MLX90632（蓝线）实现的出色热稳定性。无论外部强制加热如何，它都提供几乎相同的温度测量。相反，红色曲线显示了在相同条件下，标准传感器提供的测量值如何受到误差的严重影响。
Melexis 营销经理 Joris Roels 说：
“标准 FIR 传感器采用大型封装，因为它有助于消除热梯度，当你试图制造更小的传感器时，你自然会面临不稳定问题。我们所做的是让热梯度发生，但对其进行实时补偿以保持测量精度。”
