專利名稱：無接觸溫度傳感器和用于該傳感器的檢測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫度傳感器，特別地涉及一種以無接觸方式檢測利用微波爐進(jìn)行微波加熱的食品的表面溫度的無接觸溫度傳感器，以及用于該無接觸溫度傳感器的檢測電路。
背景技術(shù)：
常規(guī)地建議使用JP-A-11-223555中所公開的一種無接觸溫度傳感器。這種無接觸傳感器可以在很短的時間內(nèi)檢測到被檢測物體的表面溫度。
這種無接觸溫度傳感器是一種以無接觸方式檢測旋轉(zhuǎn)物體的表面溫度的溫度傳感器，被檢測的旋轉(zhuǎn)物體例如熔解裝置(fusing device)的熔解固定滾筒(fusing fixing roller)，用以在一張紙上熔解非固定調(diào)色劑圖形(non-fixed toner image)。
附圖5為常規(guī)無接觸溫度傳感器的分解透視圖。
從圖中可以看出，這種無接觸溫度傳感器包括一個具有橫截面呈直角的光傳導(dǎo)部分的支架(holder)101；一個裝備有熱敏元件104a和104b以及覆蓋構(gòu)件(cover member)103的樹脂薄膜(resin film)102。支架101包括一個在其一端讓紅外線入射的開口101a；一個與開口101a相通的內(nèi)部部分(interior)，構(gòu)成了光傳導(dǎo)部分105，紅外線從其中通過，還包括在另一端的另一個開口組成。
光傳導(dǎo)部分105具有一個紅外線吸收薄膜，用來吸收紅外線。開口101b被樹脂薄膜覆蓋，并由覆蓋構(gòu)件103封閉。在正對著紅外線入射表面的樹脂薄膜的后表面上提供了一個紅外線檢測熱敏元件(DHE)104a和一個溫度補(bǔ)償熱敏元件(CHE)104b，它們可以作為薄膜電熱調(diào)節(jié)器(thermistor)。在樹脂薄膜102和覆蓋構(gòu)件103之間留有空間。
光傳導(dǎo)部分105的紅外線吸收薄膜用來吸收從背景部分(background portion)而不是從被檢測物體發(fā)射出的紅外線，這樣樹脂薄膜102可以僅僅吸收從開口101a直接入射的由被檢測物體發(fā)出的紅外線。
在常規(guī)的無接觸溫度傳感器中，從被檢測物體發(fā)射出的紅外線從無接觸溫度傳感器的開口101a入射，并通過光傳導(dǎo)部分105而由樹脂薄膜102吸收。吸收的紅外線被轉(zhuǎn)化為熱能，提高樹脂薄膜的溫度。利用與樹脂薄膜緊密接觸的DHE104a來檢測溫度升高，就可以檢測到被檢測物體的表面溫度。
附圖6是附圖5中所示無接觸溫度傳感器的輸出檢測電路的電路圖。在此輸出電路中，電阻R10和紅外線檢測熱敏元件104a在電源終端V與地之間串聯(lián)起來。此外，電阻R20和溫度補(bǔ)償熱敏元件104b在電源終端V與地之間串聯(lián)起來。根據(jù)電阻R10、R20和DHE104a、CHE104b之間的連接關(guān)系，紅外線檢測熱敏元件104a和CHE104b的一端通常接地。此外，電阻R10和DHE104a的另一端互相連接，電阻R20和CHE104b的另一端相互連接。這樣，形成了一個橋式電路(bridging circuit)。
DHE104a和CHE104b可以作為具有大體相同溫度特性的薄膜電熱調(diào)節(jié)器。DHE104a的阻抗隨著由被檢測物體發(fā)出的紅外線而變化，這樣連接點(diǎn)a處的電位被改變了。
同時，由于目標(biāo)物體輻射的熱量和周圍環(huán)境的溫度，支架101的溫度也會上升。這樣，與支架101的溫度增加程度相應(yīng)地，CHE104b的電阻上升。這樣，接觸點(diǎn)b處的電位發(fā)生變化。
然而，因為DHE104a和CHE104b具有同樣的溫度特性，連接點(diǎn)a處的電位取決于從被檢測物體發(fā)出的紅外線引起的溫度變化。這樣，通過運(yùn)算放大器amp放大連接點(diǎn)a和b之間的電位差，就可在運(yùn)算放大器amp的輸出終端110生成與目標(biāo)物體的表面溫度相應(yīng)的電信號。
同時，微波爐通過以微波照射食物來加熱食品。這樣的微波爐在家庭和商業(yè)領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。微波爐要求能夠精確檢測到食物的加熱結(jié)束，并自動停止加熱。
常規(guī)地，微波爐的加熱結(jié)束通過采用紅外傳感器進(jìn)行表面溫度測量的方法。紅外傳感器的常用的例子為溫差電堆(therompile)或者焦熱電傳感器(pyroelectric sensor)。
然而，這些紅外傳感器是放在微波爐中的，由于輸出信號很小，用來以增強(qiáng)的信噪比(S/N)放大的電回路和結(jié)構(gòu)會變得復(fù)雜。
既然微波爐內(nèi)部處在相對高的溫度，當(dāng)紅外傳感器被安裝在微波爐中的時候就必須要做溫度補(bǔ)償。然而，紅外傳感器為了進(jìn)行溫度補(bǔ)償，每個紅外傳感器就必須安裝一個用于溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葌鞲衅?。紅外傳感器必須逐個調(diào)節(jié)。這項工作非常繁瑣而且成本很高。
此外，常規(guī)的溫差電堆型紅外傳感器在芯片上設(shè)置了一個熱/冷觸點(diǎn)，它易受電磁波影響，從而很難精確檢測溫度。
考慮到這些問題，本發(fā)明的發(fā)明人研究了JP-A-11-223555中公開的無接觸溫度傳感器是否能夠用來作為檢測食品被微波爐加熱結(jié)束的溫度傳感器。結(jié)果是，這些沒有考慮微波影響的常規(guī)無接觸溫度傳感器的支架在樹脂薄膜或者延伸線路(extended line)的布線圖案(wiringpattern)中產(chǎn)生了感生電流，因此DHE和CHE被加熱而其阻抗發(fā)生變化。其結(jié)果是溫度不能被精確檢測，所以不是加熱烹調(diào)的食品被過度加熱，就是在食品尚未得到充分加熱的時候加熱操作就停止了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，并且意圖提供一種能夠精確檢測目標(biāo)物體發(fā)出的紅外線而不受微波影響的無接觸溫度傳感器，以及用于此無接觸溫度傳感器的檢測電路。
為了達(dá)到上述目標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明，此處提供了一種無接觸溫度傳感器，其中包括具有帶有光線傳導(dǎo)部分，用來傳導(dǎo)從在其一端的第一個開口入射的紅外線的空腔(cavity)，以及與此空腔相鄰排列的一端封閉的端封閉空腔(closed-end cavity)的支架；設(shè)置在支架的光傳導(dǎo)部分另一端的第二個開口和端封閉空腔的第三個開口的側(cè)面的樹脂薄膜；在樹脂薄膜后面形成的空間；設(shè)置在光傳導(dǎo)部分另一端的開口處的樹脂薄膜上面的紅外線檢測熱敏元件(DHE)；放置在光傳導(dǎo)部分另一端的開口處的樹脂薄膜上面的溫度補(bǔ)償熱敏元件(CHE)；以及用來密封樹脂薄膜并形成空間的覆蓋構(gòu)件。
在此結(jié)構(gòu)中，覆蓋構(gòu)件可以采用與支架相同的材料制成；兩個熱敏元件以及樹脂薄膜被密封在空間中；空間中可以形成一個反射從樹脂薄膜散發(fā)的熱量的紅外線反射薄片，這樣進(jìn)一步改善了檢測靈敏度。
在上述無接觸溫度傳感器中，空腔和端封閉空腔最好具有大體相同的形狀并且平行設(shè)置。
在此結(jié)構(gòu)中，由于空腔和端封閉空腔具有大體相同的形狀并且平行設(shè)置，當(dāng)?shù)攘康臒崮鼙患拥紻HE和CHE上時，僅僅從光傳導(dǎo)部分入射的紅外線的能量能夠被精確檢測到。
在上述無接觸溫度傳感器中，支架最好由6-尼龍、66-尼龍、PBT、PPS、ABS樹脂以及液晶聚合體樹脂中的一種構(gòu)成的主要成分，以及包含于主要成分之中的鎢(W)粉、錫(Sn)粉、碳粉、碳纖維、鋁(Al)粉、銅(Cu)粉、鉛(Pb)粉或者鎂(Mg)粉中的任何一種或者其混合物制成。
與常規(guī)支架不同，在此結(jié)構(gòu)中，為了吸收從背景而不是被檢測物體發(fā)出的紅外線，并不需要在光傳導(dǎo)部分形成紅外線吸收薄膜的步驟。此外，也無需考慮選擇紅外線吸收薄膜的厚度，以能夠精確形成光傳導(dǎo)部分。對于每件無接觸溫度傳感器產(chǎn)品，紅外線的入射角是固定的，紅外線可以被精確測量。
此外上述無接觸溫度傳感器最好包括一個具有橫截面剖面面積大于支架的第一個開口的第四個開口的熱絕緣構(gòu)件(heat-insulatingmember)，并將其設(shè)置以能夠在其自身和支架之間形成空氣絕緣層。
在此結(jié)構(gòu)中，由于無接觸溫度傳感器通過空氣絕緣層被設(shè)置在熱絕緣構(gòu)件之內(nèi)，即使當(dāng)裝備了熱絕緣構(gòu)件的加熱室(heating chamber)的機(jī)柜(cabinet)被微波加熱時，加熱和從熱絕緣構(gòu)件輻射出來的熱量也很難影響到無接觸溫度傳感器。
此外，根據(jù)本發(fā)明，為采用上述無接觸溫度傳感器提供了一個檢測電路，其中在串聯(lián)連接于電源與地和第一個電阻之間的DHE的第一個接觸點(diǎn)處出現(xiàn)的一個輸出電壓，和串聯(lián)連接于電源與地和第二個電阻之間的CHE的第二個接觸點(diǎn)處出現(xiàn)的另一個輸出電壓之間的差值電壓被進(jìn)行處理，以用來檢測被檢測物體的表面溫度。
在此結(jié)構(gòu)中，由于由DHE和第一個電阻組成的串聯(lián)電路和由CHE和第二個電阻組成的另一個串聯(lián)電路的布線圖案部分是對稱的，重疊在處于溫度補(bǔ)償器和紅外線傳感器的側(cè)面的輸出上的噪聲具有相同相位。這樣，接收處于溫度補(bǔ)償器和紅外線傳感器的側(cè)面的輸出信號的差分放大器電路可以消除來自于相同相位的噪聲影響。這樣，盡管傳感器輸出很小，但是它經(jīng)過去除噪聲分量而被放大，從而信噪比得到了提高。
本發(fā)明的上述以及其它目標(biāo)和特性會在下面以附圖相結(jié)合的說明中更加明了。


附圖1表示了根據(jù)本發(fā)明的無接觸溫度傳感器的一種實(shí)施例的分解透視圖；附圖2為附圖1中的無接觸溫度傳感器沿X-Y線的剖面圖；附圖3表示了附圖1中無接觸溫度傳感器安放在微波爐中的狀態(tài)；附圖4為根據(jù)本發(fā)明的無接觸溫度傳感器的檢測電路的電路圖；附圖5表示了常規(guī)無接觸溫度傳感器的一種實(shí)施例的分解透視圖；以及附圖6為無接觸溫度傳感器的常規(guī)檢測電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
現(xiàn)在參照附圖將給出根據(jù)本發(fā)明的無接觸溫度傳感器的一種實(shí)施例的說明。附圖1為根據(jù)本發(fā)明的無接觸溫度傳感器的分解透視圖。附圖2為附圖1中的無接觸溫度傳感器沿X-Y線的剖面圖。
在附圖1和2中，無接觸溫度傳感器1包括支架101，樹脂薄膜20和用來固定樹脂薄膜20的覆蓋構(gòu)件50。支架101在其一端包括一個橫截面為圓形并且紅外線由其入射的開口10a，一個與開口10a相通并構(gòu)成光傳導(dǎo)部分的空腔12，以及在另一端的另一個開口10b，和一個與空腔12相鄰并且在其一端具有與空腔12的開口形狀大體相同的開口10c的端封閉空腔13。樹脂薄膜20被設(shè)置在支架10的開口10b和10c的側(cè)面。
支架10裝備了具有附加孔10f的附加耳狀物10e，以固定無接觸溫度傳感器1。樹脂薄膜20的表面形成布線圖案40a。布線圖案40a具有形成在與開口10b和10c對應(yīng)位置處的DHE30a和CHE30b。DHE30a和CHE30b連接到布線圖案40a上的接合區(qū)(land)(圖中未表示出)。
延伸線路55電氣連接到附加終端40b。樹脂薄膜20由覆蓋構(gòu)件50保護(hù)，并設(shè)置在支架10的凹入部分10d中。覆蓋部分50在與樹脂薄膜20上的DHE30a和CHE30b相連接的位置具有一個空間50a。
連接到附加終端40b的延伸線路55這樣延伸出去，使得它們能夠安裝到凹入部分10d的上表面上縱向凹進(jìn)的長孔10g中。
支架10由能夠吸收紅外線和包含導(dǎo)電粉末的樹脂構(gòu)成。在本實(shí)施例中，支架10通過已知的注模技術(shù)將一種6-尼龍樹脂和包含重量占70％的碳粉或者碳纖維的混合物模制而成。在其它例子中，PBT、PPS、ABS、6-尼龍、66-尼龍樹脂和液晶聚合物等等其中的任何一種可以與鎢(W)粉、錫(Sn)粉、碳粉、碳纖維、鋁(Al)粉、銅(Cu)粉、鉛(Pb)粉或者鎂(Mg)粉相混合。
由于不包括被檢測物體的由背景放射的紅外線被具有上述結(jié)構(gòu)的支架吸收，與常規(guī)的支架不同，在本實(shí)施例中不需要形成紅外線吸收薄膜的步驟。這樣，由于不需考慮被沉積的紅外線吸收薄膜的厚度，可以形成具有高度精確度的光傳導(dǎo)部分。這樣，各種不同產(chǎn)品的紅外線入射角變化消失了。由此，可以生產(chǎn)出具有優(yōu)良紅外線檢測精確度的無接觸溫度傳感器。
此外，通過將開口10a的直徑設(shè)計成8mm或者更小，可以設(shè)計出布線圖案40a、DHE30a和CHE30b不受微波影響的無接觸溫度傳感器。
此外，由于支架10和覆蓋構(gòu)件50同樣包含導(dǎo)電粉末，布線圖案40a由支架40和覆蓋構(gòu)件50保護(hù)。因此，可以防止由微波侵入引起的感生電流產(chǎn)生，從而可以防止由于加熱DHE30a和CHE30b而引起的不良溫度檢測。
兩個空腔12和13的形狀大體相同，并在支架10之內(nèi)平行排列。入射紅外線通過光傳導(dǎo)部分被樹脂薄膜20吸收，也被支架10的外表面吸收。由于空腔12和端封閉空腔13平行排列，等量的熱能通過支架10被加到DHE30a和CHE30b之上。這樣，只有通過光傳導(dǎo)部分入射的紅外線能夠被精確檢測。
樹脂薄膜20被設(shè)置得能夠覆蓋支架10之中形成的開口10b和10c。紅外線從開口10a入射，被樹脂薄膜20在對應(yīng)于開口10a的區(qū)域吸收。樹脂薄膜20可以由包括氟塑料、硅、聚酯、聚酰亞胺、聚乙烯、聚碳酸酯、PPS(多磷酸硫化物)等等的高聚合材料制成，也可以是任意其它的材料，只要可以吸收紅外線。
這些樹脂可以由把炭黑或者無機(jī)色素(至少鉻黃、鐵丹、鈦白和天青之中的一種)擴(kuò)散在其中的材料制成，以使得大體上所有波長的紅外線都能夠被吸收。
在樹脂薄膜20上形成的布線圖案40a具有用于連接延伸線路的終端40b。由于布線圖案40a連接到DHE30a和CHE30b的兩個部分是相互對稱的，疊加在輸出信號上的噪聲的影響可以在后面將描述的差分放大器中去除。
此外，為了確保布線圖案40a和覆蓋部分50之間的電絕緣，布線圖案40a可以安裝絕緣薄膜，或者可以在覆蓋元件50的側(cè)面形成絕緣薄膜。
DHE30a和CHE30b連接到位于樹脂薄膜20的表面上的布線圖案40a的接合區(qū)(圖中未表示出來)。DHE30a和CHE30b可以是具有大體相同的溫度特性的熱敏元件。DHE30a被設(shè)置在支架10的開口10b的中央，CHE30b被設(shè)置在支架10的開口10c的中央。
DHE30a和CHE30b是每個尺寸為1.0×0.5mm的薄膜電熱調(diào)節(jié)器。
薄膜電熱調(diào)節(jié)器可以通過在絕緣基片，例如鋁上面噴濺錳、鎳、鈷、銅等的金屬氧化物的混合物，對電極進(jìn)行噴濺，并把絕緣基片切割成合適的尺寸而形成。
DHE30a和CHE30b不應(yīng)當(dāng)被局限在應(yīng)用于本實(shí)施例的薄膜電熱調(diào)節(jié)器，而可以是芯片電熱調(diào)節(jié)器或者其它的半導(dǎo)體溫度傳感器。
覆蓋部分50由與支架10同樣的材料制成。兩個熱敏元件以及樹脂薄膜20密封在空間之中。在空間50之中提供了紅外線反射薄膜，反射由樹脂薄膜20散發(fā)的熱量，能夠進(jìn)一步改善檢測靈敏度。
盡管在本實(shí)施例中DHE30a和CHE30b被設(shè)置在位于空間50a的側(cè)面的樹脂薄膜20之上，它們也可以被設(shè)置在孔腔12和13的側(cè)面。
盡管在本實(shí)施例中為DHE30a和CHE30b分別形成了空間50a，也可以為它們形成一個單一的整體空間。
下面將說明裝配上述無接觸溫度傳感器1的步驟。
首先，通過絲板印刷(screen printing)將導(dǎo)電的粘合劑(conductive adhesive)應(yīng)用于布線圖案40a的接合區(qū)。
DHE30a和CHE30b被設(shè)置在接合區(qū)上，并且在150℃-180℃的空氣中電氣連接到接合區(qū)。
或者，采用分配器(dispenser)將導(dǎo)電粘合劑應(yīng)用于DHE30a和CHE30b的電極部分。DHE30a和CHE30b被設(shè)置在接合區(qū)上，并且在150℃-180℃的空氣中電氣連接到接合區(qū)。
延伸線路55通過軟焊(soldering)或者熔接(welding)電氣連接到附加終端40b上。樹脂薄膜20這樣連接到支架10，使得樹脂薄膜20未設(shè)置DHE30a和CHE30b的表面位于支架10的開口10b和10c的側(cè)面。在這種情況下，延伸線路55被安裝到在凹入部分10d的上表面縱向凹進(jìn)的長孔10g中。
之后，覆蓋構(gòu)件50被安裝到支架10的凹入部分10d中。凹入部分10d和覆蓋部分50之間的間隙以粘合劑，例如環(huán)氧樹脂來填充，以完成無接觸溫度傳感器1。
盡管在本實(shí)施例中使用粘合劑將覆蓋構(gòu)件50固定到支架10，將也可以用螺栓覆蓋構(gòu)件50固定到支架10。
實(shí)施例2參照附圖3，將給出對于將無接觸溫度傳感器1應(yīng)用于微波爐的說明。
無接觸溫度傳感器1被密封在設(shè)置于電微波爐100的外部機(jī)柜(cabinet)100c與加熱室100d之間的熱絕緣構(gòu)件60之中。無接觸溫度傳感器1用螺栓旋緊在熱絕緣構(gòu)件60的內(nèi)壁上，使得開口10a與在加熱室100d的壁中以及熱絕緣構(gòu)件60a上形成的開口100e在位置上一致。
熱絕緣構(gòu)件60可以用樹脂，例如PPS、PBT、ABS等制成。熱絕緣構(gòu)件60這樣形成，以覆蓋無接觸溫度傳感器，并具有一個比無接觸溫度傳感器1的開口10a面積大的開口60a。熱絕緣構(gòu)件60具有對應(yīng)于無接觸溫度傳感器1的附加孔的孔60b。
無接觸溫度傳感器1的附加孔10f和熱絕緣構(gòu)件60的孔60b由螺絲70擰在一起。結(jié)果，從位于由磁電管100a發(fā)射的微波照射并加熱的旋轉(zhuǎn)臺100b之上的被檢測物體M輻射出的紅外線Ir，從開口60通過無接觸溫度傳感器1的開口10a被傳導(dǎo)到光傳導(dǎo)部分11。
由于無接觸溫度傳感器1被螺絲70穿過一個空氣絕緣層固定到熱絕緣構(gòu)件60之中，即使當(dāng)機(jī)柜100c，具體地說是加熱室100d被微波加熱，熱量也很難影響到無接觸溫度傳感器1，從熱絕緣構(gòu)件60輻射出的熱量同樣很難影響到無接觸溫度傳感器。
實(shí)施例3
現(xiàn)在參照附圖4，將給出與無接觸溫度傳感器相連的檢測電路的說明。
組成無接觸溫度傳感器的DHE30a和CHE30b的一端被連接到電阻R1和R2的一端。電阻R1和R2的另一端連接到分壓計Ra，分壓計的滑動頭連接到一個電壓恒定的電路的輸出終端。
DHE30a和CHE30b的另一端通常接地。電阻R1和DHE30a的連接點(diǎn)A通過輸入電阻Rb連接到運(yùn)算放大器OP1的反向輸入端。電阻R2和CHE30b的連接點(diǎn)B通過輸入電阻Rc連接到運(yùn)算放大器OP1的非反向輸入端。
反饋電阻Re連接到運(yùn)算放大器OP1的反向輸入端和輸出端之間，反饋電阻Rd連接到運(yùn)算放大器OP1的非反向輸入端和地之間。運(yùn)算放大器OP1和電阻Rb-Re組成了差分放大電路AMP1。
通過調(diào)節(jié)分壓計Ra的阻抗，無接觸溫度傳感器1的連接點(diǎn)A和B之間的電位保持為0。這樣，當(dāng)無接觸溫度傳感器1沒有檢測到由被檢測物體M產(chǎn)生的熱量，差分放大電路AMP1的輸入電壓為0。
差分放大電路AMP1的輸出在輸出端V1產(chǎn)生，并通過電阻Rf饋入運(yùn)算放大器OP2的非反向輸入端。運(yùn)算放大器OP2的反向輸入端通過電阻Rg接地，并通過反饋電阻Ri連接到輸出端。非反向輸入端通過電阻Rh接地。運(yùn)算放大器OP2和電阻Rh至Rg以及電阻Rf組成了非反向放大電路AMP2。
在無接觸溫度傳感器1的工作中，從被檢測物體表面發(fā)出的紅外線Ir穿過在加熱室100d的壁上形成的開口100e，由無接觸溫度傳感器1的開口10a入射。紅外線Ir穿過光傳導(dǎo)部分11到達(dá)樹脂薄膜20，并被樹脂薄膜20吸收轉(zhuǎn)化成熱能。
轉(zhuǎn)化的熱量傳導(dǎo)到DHE30a上，導(dǎo)致DHE30a的溫度升高。DHE30a和CHE30b是具有大體相同溫度特性的薄膜電熱調(diào)節(jié)器。當(dāng)DHE30a的阻抗因被檢測物體M發(fā)出的紅外線Ir而發(fā)生變化時，連接點(diǎn)A處的電位從零變化到一個指定的值。
同時，由于被檢測物體M輻射的熱量和周圍環(huán)境溫度導(dǎo)致支架10的溫度也上升，CHE30b的阻抗也會根據(jù)支架10的溫度上升而發(fā)生變化。然而，由于空腔12和端封閉空腔13具有大體相同的形狀，DHE30a和CHE30b在空氣中的溫度變化模式大體相同。因而空氣的溫度變化可以被忽略。這樣，只有由于被檢測物體M發(fā)出的紅外線Ir所引起的溫度變化才能夠被檢測到。
由于溫度變化而導(dǎo)致的連接點(diǎn)A和B之間的電壓差被差分放大電路AMP放大，并在下一階段被非反向放大電路AMP2進(jìn)一步放大，從而產(chǎn)生輸出。
由于布線圖案40a的兩部分是對稱的，疊加在溫度補(bǔ)償端和紅外線檢測端的輸出上的噪聲是同相的。因此，將溫度補(bǔ)償端和紅外線檢測端的輸出加在差分放大電路AMP1上可以消除同相位噪聲的影響。這樣，即使傳感器輸出很小，通過去除噪聲的放大也能夠改善信噪比。在下一步差分放大電路AMP1的輸出被非反向放大電路AMP2放大，在輸出端V2產(chǎn)生了電平與被檢測物體M的表面溫度相對應(yīng)的放大了的輸出。
附帶說明，盡管在上述實(shí)施例中本發(fā)明被應(yīng)用于電微波爐，本發(fā)明也可以應(yīng)用于復(fù)印機(jī)的固定裝置，或者其它以無接觸方式測量表面溫度的裝置。
根據(jù)本發(fā)明，通過形成由包含具有導(dǎo)電性粉末的樹脂制成的支架，支架本身能夠吸收紅外線，所以不必如現(xiàn)有技術(shù)中那樣要求支架具有一個紅外線吸收薄膜。這樣，就不再需要形成紅外線吸收薄膜以及選擇薄膜厚度的步驟。從而生產(chǎn)過程可以得到簡化，并可以精確地形成開口和光傳導(dǎo)部分。
如上所述，由于開口和光傳導(dǎo)部分可以精確地形成，對于每件無接觸溫度傳感器產(chǎn)品，紅外線入射角是固定的，從而能夠精確檢測紅外線。
由于支架內(nèi)的具有光傳導(dǎo)部分的空腔和端封閉空腔具有相同的形狀，它們的熱容量相同。因此DHE和CHE接收到等量的從支架外表面發(fā)出的熱能。這樣，僅僅是從被檢測物體發(fā)出并穿過光傳導(dǎo)部分的紅外線能夠被精確檢測，從而提高溫度測量的精確度。
權(quán)利要求
1.無接觸溫度傳感器，包括具有帶有光傳導(dǎo)部分，用于傳導(dǎo)從其一端的第一個開口入射的紅外線的空腔，以及與上述空腔相鄰排列的一端封閉的端封閉空腔的支架；設(shè)置在支架的光傳導(dǎo)部分的另一端的第二個開口以及端封閉空腔的第三個開口的側(cè)面的樹脂薄膜；在樹脂薄膜后面形成的空間；設(shè)置在光傳導(dǎo)部分另一端的開口處的樹脂薄膜上的紅外線檢測熱敏元件(DHE)；設(shè)置在位于端封閉空腔的開口處的樹脂薄膜上的溫度補(bǔ)償熱敏元件(CHE)；以及用來封閉樹脂薄膜并形成上述空間的覆蓋構(gòu)件。
2.如權(quán)利要求1中所述的無接觸溫度傳感器，其中，所述的空腔與所述的端封閉空腔具有大體相同的形狀，并且平行設(shè)置。
3.如權(quán)利要求1中所述的無接觸溫度傳感器，其中，所述的支架由6-尼龍、66-尼龍、PBT、PPS、ABS樹脂以及液晶聚合體樹脂中的一種構(gòu)成的主要成分，以及包含于主要成分之中的鎢(W)粉、錫(Sn)粉、碳粉、碳纖維、鋁(Al)粉、銅(Cu)粉、鉛(Pb)粉或鎂(Mg)粉中的任何一種或者其混合物制成。
4.如權(quán)利要求1中所述的無接觸溫度傳感器，還進(jìn)一步包括具有橫截面面積大于所述支架的第一個開口的第四個開口的熱絕緣構(gòu)件，并使之在其自身和所述支架之間形成空氣絕緣層。
5.使用權(quán)利要求1中所述的無接觸溫度傳感器的檢測電路，其中，在串聯(lián)在電源和地以及第一個電阻之間的紅外線檢測熱敏元件的第一個接觸點(diǎn)處出現(xiàn)的第一個輸出電壓，與串聯(lián)在電源和地以及第二個電阻之間的所述溫度補(bǔ)償熱敏元件的接觸點(diǎn)處出現(xiàn)的另一個輸出電壓之間的差值電壓被進(jìn)行處理，以檢測被檢測物體的表面溫度。
全文摘要
一種無接觸溫度傳感器，包括具有帶有光傳導(dǎo)部分11以傳導(dǎo)從其一個末端的開口10a入射的紅外線的空腔12和帶有一個封閉的末端并與空腔12相鄰的端封閉空腔13的支架10；在支架10的光傳導(dǎo)部分11的另一端的開口10b和端封閉空腔13的開口10c的側(cè)面的樹脂薄膜20；形成于樹脂薄膜20之后的空間50a；位于光傳導(dǎo)部分11的另一端的開口處的樹脂薄膜20之上的紅外線檢測熱敏元件30a；位于端封閉空腔13的開口10c處的樹脂薄膜20之上的溫度補(bǔ)償熱敏元件30b；用以封閉樹脂薄膜并形成空間50a的覆蓋構(gòu)件50。在此結(jié)構(gòu)中，無接觸溫度傳感器能夠精確檢測到從被檢測物體輻射出的紅外線，而不受微波影響。
文檔編號F24C7/02GK1428599SQ0216084
公開日2003年7月9日 申請日期2002年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月27日
發(fā)明者野尻俊幸 申請人:石塚電子株式會社