在非接触测温领域，从快速筛查体温的额温枪到工业设备的在线监控，热电堆红外传感器扮演着核心角色。它默默感知着物体散发的红外辐射，将其转化为可读的温度信号。那么，这颗关键的“芯”是如何工作的?其核心原理又是什么呢?

核心原理：塞贝克效应与热电堆的强力组合

热电堆红外传感器工作的基石是物理学中的塞贝克效应(Seebeck effect)。该效应描述了一个神奇现象：当两种不同的导体(或半导体)材料连接成回路，且两个连接点(称为“热端”和“冷端”)之间存在温度差(ΔT)时，回路中就会产生一个与温度差成正比的热电动势(电压信号)。温度差越大，产生的电压信号就越强。

单个热电偶(由两种不同材料组成的一对)产生的电压信号通常极其微弱，难以精确测量和利用。为了放大这个信号，热电堆传感器应运而生。它的核心构造是将数十甚至上百个微型热电偶在物理结构上串联起来，形成一个“堆叠”阵列。所有热电偶的“热端”集中在一起，共同接收目标物体发出的红外辐射能量;而“冷端”则连接到一个温度稳定的参考体(通常是传感器封装内的热敏电阻或恒温块)。

红外辐射如何驱动温度差?

红外辐射吸收： 传感器前端通常有一个特殊的红外吸收层(如涂覆黑体材料)。当目标物体发出的红外线穿过传感器窗口(常为硅或锗材质)照射到这个吸收层时，其能量会被高效吸收。

热能转化： 吸收的红外辐射能量迅速转化为热量，导致热电堆所有串联热电偶的公共热端温度升高。

温差产生： 此时，热端(吸收了目标辐射变热)与冷端(保持参考温度)之间就产生了温度差(ΔT)。

热电转换(塞贝克效应)： 每个热电偶都因这个温差而产生一个微小的热电动势。由于所有热电偶是串联的，这些微小的电压会叠加放大，在热电堆的两端输出一个显著增强、可测量的电压信号(Vout)。

信号解读： 这个最终的输出电压信号Vout 直接反映了热电堆热端与冷端的温度差 ΔT。而 ΔT 又与目标物体辐射到传感器上的红外辐射功率成正比。通过校准和算法处理，结合冷端的参考温度(由热敏电阻精确测量)，即可精确计算出目标物体的绝对表面温度。

热电堆传感器的核心优势

非接触测量： 无需触碰物体，安全卫生，适用于运动、高温、危险或难以触及的物体测温。

响应速度快： 热端升温快，可实现毫秒级的温度检测。

高性价比： 结构相对简单，无活动部件，可靠性高，成本可控。

低功耗： 被动感测红外辐射，自身无需主动发射能量(不同于激光或雷达)。

广泛应用领域

基于上述原理，热电堆红外传感器已成为诸多领域的标配：

医疗健康： 耳温枪、额温枪等体温快速筛查设备。

智能家居/楼宇： 人体存在感应、空调/暖气智能温控、防火报警。

工业自动化： 设备温度监控(马达、轴承)、生产线工艺温度控制(焊接、加热)、非接触式液位检测。

消费电子： 智能手机/智能手表体温监测(环境温度补偿是关键)、智能家电。

安防监控： 入侵探测(感知人体热辐射)。

汽车电子： 车内乘员检测、空调自动控制。

现代传感器：不止于基础

现代热电堆红外传感器往往集成了更多功能以提升性能和易用性：

内置热敏电阻 (NTC/PTC)： 精确测量传感器自身(冷端)温度，为计算目标绝对温度提供关键参考。

信号调理电路 (ASIC)： 将微弱的热电堆信号进行放大、滤波，并数字化输出 (I2C, SPI)，简化外部电路设计。

光学滤光片： 通常集成在窗口上，只允许特定红外波段(如人体辐射最强的 5-14μm)通过，抑制环境光干扰，提高信噪比和测量精度。

温度补偿算法： 补偿环境温度变化对测量的影响，确保读数稳定可靠。

总结

热电堆红外传感器，巧妙利用了塞贝克效应和热电堆的串联放大原理，将不可见的红外辐射能量精准转化为可测量的电信号，最终计算出目标物体的表面温度。其非接触、快速响应、可靠且经济的特点，使其在医疗、工业、家居、安防等众多领域实现了温度的“隔空感知”，成为现代智能化生活中不可或缺的关键元件。随着集成度和算法的不断提升，热电堆传感器将在更广阔的智能感知世界中持续发热发光。

浮思特科技深耕功率器件领域，为客户提供IGBT、IPM模块等功率器件以及单片机(MCU)、触摸芯片，是一家拥有核心技术的电子元器件供应商和解决方案商。