sind thermopile und pyrodetektoren das gleiche?
Im Unterforum Grundlagen - Beschreibung: Grundlagen und Fragen für Einsteiger in der Elektronik
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sind thermopile und pyrodetektoren das gleiche? |
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BID = 141091
mr_malthy
Gerade angekommen
Beiträge: 17
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hallo zusammen!
ich habe mal eine ganz simple frage: sind thermopile und pyrodetektoren das gleiche? beide begriffe werden immer in ganz ähnlichen zusammenhängen gebraucht, ich bin mir aber nie ganz sicher, ob es sich dabei einfach um synonyme handelt.
zur technik von pyrodetektoren: habe ich die sache soweit richtig verstanden, dass diese elemente einfallende ir-strahlung (1-12 um wellenlänge) in eine der strahlungsmenge proportionale spannung umsetzen? mir ist aus den etwas komplzierten ausführungen, die ich bisher im netz dazu gefunden habe nicht klar geworden, ob diese sensoren wirklich eine konstante ausgangsspannung machen, wenn eine konstante strahlungmenge einfällt, oder ob sie ein nur transientes signal bei temperaturänderungen machen. man liest in datenblättern oft von irgendeiner frequenzabhängigkeit, ohne das auf den ersten (und zweiten) blick klar wäre, was da für eine frequenz gemeint ist. in diesem zusammenhang ist auch oft von einem "chopper" die rede.
konkreter gefragt: könnte man im prinzip ein ir-thermometer mit einem pyrodetektor aufbauen, indem man das ausgangsignal des detektors einfach verstärkt und nach °C umskaliert?
vielen dank für eure hilfe, viele grüße,
malthy |
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BID = 141107
perl
Ehrenmitglied
Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach
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Thermopiles, früher auch als Thermosäulen bezeichnet, bestehen aus einer Vielzahl, z.B. 1000, von hintereinandergeschaltetem Thermoelementen.
Sie geben relativ niederohmig eine Spannung ab, die der Temperaturdifferenz zwischen Warm- und Kaltseite proportional ist.
Pyroelektrische Detektoren bestehen aus piezoelektrischen, also isolierenden Materialien.
Durch die ungleichmäßige Erwärmung entstehen mechanische Spannungen im Material, die wegen der piezoelektrischen Eigenschaften zur Ausbildung einer Spannung führen.
Wegen der hochohmigen und kapazitiven Eigenschaft dieses Wandler werden sie oft mit einem FET als Impedanzwandler zusammengebaut.
Die für eine bestimmte eingestrahlte IR-Leistung abgegebene Spannung ist um viele Größenordungen höher als bei einem Thermoelement, und immer noch um einige Größenordnungen höher als bei einem Thermopile.
Allerdings kann man mittels eines Transformators das niederohmige Thermoelement an den Eingangswiderstand des Verstärkers anpassen und dann ist der Empfindlichkeitsunterschied zum pyroelektrischen Detektor nicht mehr sehr groß.
Mit dem Chopper ist eine mechanische Blende gemeint, die den IR-Lichtstrahl zerhackt. Der Detektor erzeugt dann eine Wechselspannnung als Ausgangssignal, die sich einfacher und stabiler verstärken läßt als ein Gleichsignal.
Manche Chopper sind in Form einer rotierenden Sektorblende wobei die Rückseite des Sektors verspiegelt ist.
Damit kann man kontinuierlich zwischen Meßstrahl und Referenzstrahl hin- und herschalten und so die Empfindlichkeit stabilisieren.
Die Frequenz der mit den Choppern erzeugten Wechselspannung liegt meist in der Größenordnung von 10Hz, wobei man darauf achtet keine Interferenzen mit der Netzfrequenz zu bekommen.
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Haftungsausschluß:
Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.
Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.
Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !
[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 20 Dez 2004 21:49 ] |
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BID = 141142
mr_malthy
Gerade angekommen
Beiträge: 17
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danke perl!
nochmal eine nachfrage: im prinzip ist es schon so, dass der pyrodetektor ein dem ir-eingangsignal proportionales ausgangssignal macht, oder? das "zerhacken" des ir-signals wäre also eher in der nachgeschalteten elektronik begründet. ich frage deshalb, weil ich mit einem pyrodetektor ein thermometer bauen will. der einfachste fall wäre da natürlich, das sensorsignal schlicht zu verstärken und auf den chopper zu verzichten. spricht prinzipiell etwas dagegen?
danke schonmal, mfg
malthy
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BID = 141146
perl
Ehrenmitglied
Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach
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Zitat :
| pyrodetektor ein thermometer bauen will. der einfachste fall wäre da natürlich, das sensorsignal schlicht zu verstärken und auf den chopper zu verzichten. spricht prinzipiell etwas dagegen?
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Ja, der Eingangsstrom des eingebauten FET.
Du kannst dir das pyroelektrische Element als einen aufgeladenen Kondensator vorstellen.
Auch ein noch so kleiner Stromfluß bringt die Ladung irgendwann zum Verschwinden.
Das Thermopile hingegen produziert tatsächlich ein statisches Signal. Allerdings kann auch das kleiner werden, wenn sich das Gehäuse erwärmt.
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[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 20 Dez 2004 22:59 ]
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BID = 141263
mr_malthy
Gerade angekommen
Beiträge: 17
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o.k., verstehe... wenn man also auf "einfachem wege" eine ir-temperaturmessung realisieren will, wählt man eher ein thermopile, da braucht man keinen chopper, oder? bleibt nur noch eine kleine frage. die sog. "responsivity" gibt im endeffekt an, wie hoch die ausgangspannung bei einer bestimmten eingestrahlten energiemenge ist? je niedriger die temperaturen also sind, die man mit dem element messen möchte, je höher sollte die respnsivitiy sein, stimmst?
vielen dank schonmal, du hast mir sehr geholfen!
gruß,
malthy
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BID = 141745
perl
Ehrenmitglied
Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach
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Zitat :
| | wenn man also auf "einfachem wege" eine ir-temperaturmessung realisieren will, wählt man eher ein thermopile, da braucht man keinen chopper, oder? |
Mit Chopper erreicht man aber eine bessere Stabilität und Genauigkeit.
Zitat :
| | je niedriger die temperaturen also sind, die man mit dem element messen möchte, je höher sollte die respnsivitiy sein, stimmst? |
Das kann man so nicht sagen. Wenn du wirklich tiefe Temperaturen messen willst, mußt du evtl. den Detektor kühlen.
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