MIR シリーズの概要 MlRシリーズは受光面積 2.2mmX2.2mm の高感度赤外線サ-モパイルです サ-モパイルは 半導体製造技術により 100 対の熱電対を受光部に集積したものです サ-モパイルは 熱起電力型素子ですので バイアス電圧や 内蔵トランジスタ用電源といったものを必要と致しません

Transcription

1 赤外線センサ - MIR- 101 LINE MIR-1001 LINE ( 高性能タイプ ) MIR-1002 LINE ( サ - ミスタ内蔵タイプ ) - 1 -

2 MIR シリーズの概要 MlRシリーズは受光面積 2.2mmX2.2mm の高感度赤外線サ-モパイルです サ-モパイルは 半導体製造技術により 100 対の熱電対を受光部に集積したものです サ-モパイルは 熱起電力型素子ですので バイアス電圧や 内蔵トランジスタ用電源といったものを必要と致しません MlRシリ-ズでは 素子はTO-5パッケージにハーメチック封止されておりますので 長期に亘って故障することなく動作致します サ - モパイルとは 一般に2 種の金属線の両端をそれぞれ接合し 2つの接合部分のうち一方の温度を高くし ( この側を温接点 Hot Junctionといいます ) 他方の温度を低く ( この側を冷接点 Cold Junctionといいます ) しますと 2 種の金属線の間に電位差を生じ電流が流れます (1) このような一対の電線からなる熱起電力素子をサ-モカップル ( 熱電対 ) と言います サ-モカップルは 一般に高精度 高信頼性の温度計測素子として使われていますが 出力電圧が極めて小さいのが難点です このサ-モカップルを集積回路技術を用いてパイルアップ ( 堆積 ) し 各素子を直列接続したものがサ-モパイル ( 熱電堆 ) と呼ばれるものです ですからサ-モパイルは サ-モカップルがもつ高精度 高信頼性に加えて 高感度という特徴を備えています 註 (1) ゼ-ベック効果 サ - モパイル赤外線センサ - MlR シリ - ズでは サ - モパイルの温接点を高分子基板の中心部に集積し 赤外線の吸収率を大きくするように その 表面に金黒 (Gold Black) をコ - ティングし 他方の冷接点を基板の周辺部に並べ セラミック製のヒ - トシンクでおおっ ています 一般に絶対零度より高い温度を有する物質は P = ηαt 4 (1) で与えられる放射エネルギ - を発しますが このエネルギ - は完全黒体に吸収されますと 再ぴエネルギ - に戻ります 放射エネルギ - を受けますと温接点の温度が上昇し (1) 式で与えられる放射エネルギ - に見合った電圧を出力しま す この出力電圧は 放射エネルギ - 源の物質の温度 T の 4 乗に比例しますので 適切な演算を加えることにより 温度 T を知ることができます 実際にはサ - モパイルの冷接点も絶対零度でなく たとえば室温 To にありますので サ - モパイ ルの出力電圧は次式で与えられる P 1 に比例します P 1 = ηαt 4 -αto 4 (2) T : 物質の温度 ( K) η : 物質のエネルギ - 放射率 α : ステファン. ボルツマン定数 ( Wcm -2 K -4 ) - 2 -

3 MIR シリーズの特徴と主要パラメータの意味 使用素子がサーモカップルですから連続光に対し連続出力が出来ます したがって焦電素子で必要とするチョッパーが不要です サーモカップルの精度の良さをそのまま引き継いでいます 約 80dB の広いダイナミックレンジに亘って優れた直線性を持っています あらゆるサーモパイルの中で際だったインピーダンスの低さを持っています サーモカップ自体が高信頼性素子ですが それを TO-5 金属缶に入れ 窒素 ( または高純度アルゴン ) 封止を行い 気密熔接封止 ( ハーメチックシール ) を施しています 100 対のサーモカップルを集積し 直列接続していますので 低インピーダンスであるにも拘わらず高感度です 感度 (Responsicity) センサーの出力電圧 V を有効照射面積 A に入射する放射エネルギーで割った値です 黒体炉のアパーチャーから放射されるエネルギー W は次の式で計算されます (ηαt 4 -αt 4 )A W= πl 2 [ W/ cm2 ] よって感度 Rvは次式で表されます 出力電圧 Vは大きいほど感度が良いと云えますが 熱源 ( 黒体炉 ) の温度 アパーチャー径 距離 及びセンサーの視野特性 素子受光面積により大きく変化します V: 出力電圧 [ V ] Rv= V W A [V/W] T T η α A L : 黒体炉の温度 [ K ] : 室温 [ K ] : 放射率 : ステファン ボルツマン定数 : アパーチャー面積 [ cm2 ] : 素子 アパーチャー距離 [ cm ] A: 素子受光面積 [ cm2 ] NEP(Noize Equivalent Power) センサーの検出能力を示す指標のひとつにNEPがあります この量は雑音出力と信号出力が等しくなるときの入射エネルギー強度で示されます Vn NEP= Rv [W/ Hz ] Vn: 雑音出力 [V/ Hz ] Rv: 感度 [V/W] D * 検出能 (D Star) D * はセンサー受光部面積 1cm 2 で信号増幅器の帯域幅を 1 Hzとした場合の検出能で その値が大きいほど検出能力が高く分解能に優れていると云えます D * = A f NEP [ cm Hz /W ] A: 素子受光面積 [ cm ] f: 増幅器の帯域幅 [ Hz ] - 3 -

4 サ - モパイル型赤外線センサ MIR-101 ライン MIR-101 ラインの特性 100 対のサ-モカップルを集積し 直列接続していますので 低インピ-ダンスであるにも拘わらず高感度です 素子はTO-5パッケージに窒素ガスでハ-メチック封止されておりますので 長期にわたって故障することなく動作いたします 特性等は旧 MIR-100 シリーズと全く同じで 汎用の廉価タイプです 特性 ( フィルタ - 無しの特性 ) 項目 最小 標準 最大 単位 感度 V/W (500 K,DC) 抵抗 KΩ 出力電圧 μv 雑音電圧 nv/ Hz NEP nw/ Hz D * cm Hz /W 熱時定数 120 msec 視野角 52 動作温度 -20~50 保存温度 -40~80 MIR-101 ライン ( 汎用タイプ ) 型 番 透過帯域 (μm) 透過率 (%) 感度 :Rv 代表値 :(V/W) 用途例 MIR ~ ひと感知 温度計 MIR-101B 0.13 ~ ガス分析 温度計 MIR-101C 0.12 ~ ガス分析 温度計 MIR-101Q 0.28 ~ 光量計 ( 超遠赤外線 ) MIR-101S 1 ~ 温度計 ( 高温 ) MIR-101HCA 3.4 ~ 炎検知 ガス検知 MIR-101HCB 3.2 ~ 炎検知 ガス検知 MIR-101CO2 4.2 ~ 炭酸ガス検知 炎検知 MIR-101HCO 3.5 ~ 炎検知 - 4 -

5 サ - モパイル型赤外線センサ MIR-1001 ライン MIR-1001 ラインの特性 100 対のサ-モカップルを集積し 直列接続していますので 低インピ-ダンスであるにも拘わらず高感度です MIR-101と比較し 熱追従性に優れ周囲温度変化 あぶられ等の熱環境特性に対して 優れた安定性を示します その他はMIR-101と同じです 寸法 特性は MIR-1001 と全く同じで 温度補償用サーミスタを内蔵したMIR-1002 ラインも取り揃えてあります 特性 ( フィルタ - 無しの特性 ) 項目 最小 標準 最大 単位 感度 V/W (500 K,DC) 抵抗 KΩ 出力電圧 μv 雑音電圧 nv/ Hz NEP nw/ Hz D * cm Hz /W 熱時定数 120 msec 視野角 52 動作温度 -20~50 保存温度 -40~80 MIR-1001 ライン ( 高性能タイプ ) 型 番 透過帯域 (μm) 透過率 (%) 感度 :Rv 代表値 :(V/W) 用途例 MIR ~ 温度計 ひと感知 MIR-1001Q 0.28 ~ 光量計 ( 超遠赤外線 ) MIR-1001S 1 ~ 温度計 ( 高温 ) MIR-1001HCA 3.4 ~ 炎検知 ガス検知 MIR-1001HCB 3.2 ~ 炎検知 ガス検知 MIR-1001CO2 4.2 ~ 炭酸ガス検知 炎検知 MIR-1001HCO 3.5 ~ 炎検知 - 5 -

6 サ - モパイル型赤外線センサ MIR-1002 ライン MIR-1002 ラインの特性 MIR-1001シリ-ズに 温度補償用のサ-ミスタを内蔵していますので 機器への取付け 組立が簡単です 100 対のサ-モカップルを集積し 直列接続していますので 低インピ-ダンスであるにも拘わらず高感度です サ-ミスタ内蔵以外は特性 寸法等 MIR-1001シリ-ズと全く同じで 熱追従性に優れ周囲温度変化 あぶられ等の熱環境特性に対して 優れた安定性を示します 特性 ( フィルタ - 無しの特性 ) 項目 最小 標準 最大 単位 感度 V/W (500 K,DC) 抵抗 KΩ 出力電圧 μv 雑音電圧 nv/ Hz NEP nw/ Hz D * cm Hz /W 熱時定数 120 msec 視野角 52 サ-ミスタ抵抗値 50KΩ±2% 25 における抵抗値 サ-ミスタ B 定数 3840K±1% 動作温度 -20~50 保存温度 -40~80 MIR-1002 ライン ( サ - ミスタ付高性能タイプ ) 型 番 透過帯域 (μm) 透過率 (%) 感度 :Rv 代表値 :(V/W) 用途例 MIR ~ 温度計 ひと感知 MIR-1002Q 0.28 ~ 光量計 ( 超遠赤外線 ) MIR-1002S 1 ~ 温度計 ( 高温 ) MIR-1002HCA 3.4 ~ 炎検知 ガス検知 MIR-1002HCB 3.2 ~ 炎検知 ガス検知 MIR-1002CO2 4.2 ~ 炭酸ガス検知 炎検知 MIR-1002HCO 3.5 ~ 炎検知 - 6 -

7 外径寸法と内部接続 (1/2) - 7 -

8 外径寸法と内部接続 (2/2) - 8 -

9 下に示しますフィルター ( 窓材 ) の分光特性は標準的な使用例です この特性はサーモパイル [ MIR-101 MIR-102 MIR-1001 MIR-1002 ] に共通しています - 9 -

10 御問合せ先 :SSC 商品の仕様 技術的なご質問 又はご購入の検討相談などは下記までご連絡下さい 岡山営業所 岡山県井原市木之子町 167 TEL : FAX : 東京営業所 東京都品川区大井 TEL : FAX : 営業本部 開発センター 三重県桑名市大字江場 17-1 TEL : FAX :

11