赤外線温度センサーの紹介
赤外線温度センサーは、物体から放出される赤外線エネルギーを利用して表面温度を測定する非接触センサーです。その基本原理は、シュテファン・ボルツマンの法則に基づいています。絶対零度以上の温度を持つすべての物体は赤外線を放射し、その放射強度は物体の表面温度の4乗に比例します。センサーは、内蔵のサーモパイルまたは焦電検出器を介して受信した赤外線を電気信号に変換し、アルゴリズムによって温度値を算出します。
技術的特徴:
非接触測定: 測定対象物に接触する必要がないため、高温や移動する対象物による汚染や干渉を回避できます。
高速応答速度: ミリ秒応答、動的温度監視に適しています。
広範囲: 標準的な範囲は -50℃ ～ 3000℃ です (モデルによって大きく異なります)。
強力な適応性: 真空、腐食性環境、電磁干渉のシナリオでも使用できます。
コアテクニカル指標
測定精度：±1％または±1.5℃（ハイエンドの産業グレードでは±0.3℃に達することができます）
放射率調整: 0.1～1.0 の調整が可能 (異なる材質表面に合わせて調整可能)
光学解像度：例えば、30:1は、直径1cmの領域を30cmの距離で測定できることを意味します。
応答波長：8～14μm（常温の物体に適する）が一般的で、高温検出には短波長タイプを使用する。
典型的な応用例
1. 産業機器の予知保全
ある自動車メーカーは、モーターベアリングにMLX90614赤外線アレイセンサーを設置し、ベアリングの温度変化を継続的に監視し、AIアルゴリズムを組み合わせることで故障を予測しました。実データによると、ベアリングの過熱故障を72時間前に警告することで、年間23万ドルのダウンタイム損失を削減できます。
2. 医療用体温スクリーニングシステム
2020年のCOVID-19パンデミックの際、FLIR Tシリーズのサーモグラフィーは病院の救急入口に配備され、1秒あたり20人の異常体温スクリーニングを実現し、体温測定誤差は≤0.3℃でした。また、顔認識技術と組み合わせて、異常体温の人員の軌跡追跡を実現しました。
3. スマート家電の温度制御
このハイエンド電磁調理器は、Melexis MLX90621赤外線センサーを搭載し、鍋底の温度分布をリアルタイムで監視します。局所的な過熱（空焚きなど）を検知すると、自動的に出力を低下させます。従来の熱電対ソリューションと比較して、温度制御の応答速度は5倍向上します。
4. 農業用精密灌漑システム
イスラエルのある農場では、ハイマンHTPA32x32赤外線サーモグラフィーを用いて作物のキャノピー温度を監視し、環境パラメータに基づいた蒸散モデルを構築しています。このシステムは点滴灌漑量を自動調整することで、ブドウ園の水を38%節約し、生産量を15%増加させました。
5. 電力システムのオンライン監視
国家電網は、高電圧変電所にOptris PIシリーズのオンライン赤外線温度計を設置し、母線接合部や絶縁体などの主要部品の温度を24時間監視しています。2022年には、ある変電所で110kV断路器の接触不良を警告し、地域停電を回避しました。
革新的な開発動向
マルチスペクトル融合技術：赤外線温度測定と可視光画像を組み合わせることで、複雑なシナリオにおけるターゲット認識能力を向上
AI温度場解析：医療現場における炎症部位の自動ラベリングなど、ディープラーニングに基づいた温度分布特性の解析
MEMSの小型化：AMSが発売したAS6221センサーはわずか1.5×1.5mmの大きさで、スマートウォッチに組み込んで皮膚温度を監視できる。
ワイヤレスIoT統合：LoRaWANプロトコル赤外線温度測定ノードは、石油パイプラインの監視に適したキロメートルレベルの遠隔監視を実現します。
選択候補
食品加工ライン: IP67保護レベルと応答時間<100msのモデルを優先
実験室研究：0.01℃の温度分解能とデータ出力インターフェース（USB / I2Cなど）に注意してください
防火用途: 煙浸透フィルターを備えた600℃以上の範囲の防爆センサーを選択してください
5Gやエッジコンピューティング技術の普及に伴い、赤外線温度センサーは単一の測定ツールからインテリジェントなセンシングノードへと発展し、インダストリー4.0やスマートシティなどの分野でより大きな応用可能性を示しています。
投稿日時: 2025年2月11日