Termometro auricolare

U.S. Patent 4.797.840 by Jacob Fraden

Sensore di radiazione IR• Materiale piroelettrico: presentano una

polarizzazione dielettrica spontanea che varia con la temperatura (ad esempio da un sottile strato di Tantalato di Litio con elettrodi metallici depositati sulle due facce).

• Quando la temperatura del sensore varia anche la polarizzazione (e la carica) del condensatore, producendo una debole corrente alternata (dell’ordine di 10-12÷ 10-10 A).

Circuiti per la lettura

Chargegeneratorq = KT

Rp Cp Cc Ca

+iAmplifier = 0 o

-

R = Ra Rp /(Ra+ Rp ) » Ra

C = Cp + Cc + Ca

Charge

generatoris = dq/dt=KdT/dt

is

C RiC

iR+

ia= 0

o

-

Ra

€

iS = iC + iR

v0 = vC =1

C

⎛

⎝ ⎜

⎞

⎠ ⎟ iCdt∫

iS − iR =Cdv0

dt

⎛

⎝ ⎜

⎞

⎠ ⎟=K

dT

dt−v0

R

V0(s)

T(s)=KSsτ

sτ +1

KS=K/C sensibilità, V/°C

=RC costante di tempo C KS

R

+ FET

Sensore piroelettrico

C

is

isRisC

dqs/ dt = is = K dT/dt

L’amplificatore trasferisce la carica generata dal sensore piroelettrico alla capacità C

€

v0 = −1

CKdT

dtt∫ dt = −

K

CdT

t∫

Schema termometro

Sensore piroelettrico

Polyvinylidene fuoride (PVDF)

5-100 micron

Guida per la radiazione IR

Circuito di lettura

SegnaleOtturatore: si apre in 5-25 ms, tempi di apertura 200 ms

€

Vir = f (Ta )(TS4 −Ta

4 )

€

f (Ta ) = a0 + a1T + a2T2 + a3T

3 + ....

€

TS = (Vir / f (Ta ) +Ta4 )

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Circuiti di calibrazionePiezoelettricità

Piroelettricità

Ulteriore applicazione