Hallo, ich möchte bei einer Raumtemperatur von 25°C einen Gegenstand messen der 55 °C hat. Welche Spannung wird von Thermopile TPS 334 ausgegeben und vor allem Dingen wie kommt man darauf. Ich habe die Daten mal angehängt und schon mit schwarzem Körper usw gerechnet komme aber nicht weiter. Vielleicht kann ja jemand helfen. Heiko
Das Signal zu berechenen ist gar nicht so einfach: Über die Formeln zum schwarzen strahler kann man ausrechnen wieviel Strahlung im Wellenlängenbereich 5 - 14 µm etwa abgegeben wird. Eine gewisse Unsicherheit hat man aber noch wegen des Emmisionskoeffizienenten. Mit der Sensorfläche, dem Öffnungswinkel oder ggf, der Geometrie um den Sensor kann man dann ausrechenen wieviel Strahlung wirklich am Sensor ankommt. Zum umrechnen in die Spannung hilft dann die DC Empfindlichkeit aus dem Datenblatt. Den genauen Wert wird man aber wohl messen müssen, denn die Daten zum öffnungswinkel sind nicht so eindeutig. Als grobe Abschätzung: Bei 300 K gibt ein schwarzer Strahler ca. 300 W/m² (Faustregel zum merken). Bei 330 K (ca. 55 C) sind das etwa 40% mehr, wegen T^4. Der Sensor dürfte etwa 1/10 des Raumwinkels erfassen haben und hat 0,5 mm² Fläche. Das wären dann etwa 21 µW über alle Wellenlängen und vielleicht 10 µW im Wellenlängenfenster. Mit 35 V/W kann man also mit etwa 350 µV rechnen. Das ist nicht wirklich viel, aber durchaus messbar.
Da ist was zum nachlesen. http://optoelectronics.perkinelmer.com/content/applicationnotes/app_thermophileambienttempcomp.pdf
Hallo, zunächst mal Ulrich und Timmo vielen Dank für Antwort und Link. Ich möchte die Temperatur von dem Sensor messen (mit dem eingebauten Widerstand) dann soll zu dieser Temperatur der Wert den der Infrarotsensor ausgibt addiert werden. Jetzt meine Fragen: Kommen die 1/10 vom Raumwinkel in Ulrichs Erklärung daher, dass das Sensorfenster 2,5 mm Durchmesser = 4,9 mm^2 und der Absorber 0,7x0,7=0,49 mm^2 haben oder ist das Zufall? Wenn ich jetzt den schwarzen Strahler bei Raumtemperatur (Sensortemperatur) berechne und dann von der Strahlungsleistung bei 1,2,3.. K über Raumtemperatur abziehe erhalte ich die Leistung die über alle Wellenlängen zur Verfügung steht? Wie komme ich dann von diesem Wert auf den Bereich 5-14 µm um mit 35 V/W die Spannung die am Sensorausgang anliegt zu berechnen um die Tabelle zu erstellen? Oder ist das der völlig verkehrte Weg? Heiko
Der Raumwinkel war mit 1/10 nur grob geschätzt aus dem Öffnungswinkel. Nach der Formel aus dem Link sollte das aber eher etwa 1/4 werden. Das mit der größe des Sensorfensters ist eher Zufall, wäre ja auch eher andersherum (kleines Fenster gäbe weniger Raumwinkel). Dafür hatte ich vergessen die Strahlung bei Raumtemperatur abzuziehen. Im Endeffekt bleibt die Größenordnung der Spannung etwa das selbe. Wenn man es wirklich berechenen will, dann müßte man die Strahlungsformel nach Wellenlängen nehmen, also die Formel nach Plank, und dann über die Wellenlängen integrieren. Der Weg mit dem Abziehen der Strahlungsleistung des Sensors selber ist im Prinzip schon richtig. Mit der Integration über den Wellenlängenbereich wird das aber schon recht aufwendig. Ein wenig kommt da noch eine Temperaturabhängigkeit der Empfindlichkeit dazu. Man hat allerdings immer ein paar unbekannte: Der Öffmungswinkel ist nicht so genau angegeben, der Filter wird nicht ideal scharf sein, der Sensor muß nicht ideal absorbieren, die 35 V/W sind vermutlich auch nicht so exact. Für viel mehr als die Größenordnung und den ungefähren zusammenhang wird die Rechnung nicht helfen. Für eine Messung wird man das Gesamtsystem noch einmal kalibireren müssen.
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.