Fraunhofer IPMS开发高灵敏度红外传感器

弗劳恩霍夫光子微系统研究所（IPMS）正与海曼传感器公司（Heimann Sensor）以及德累斯顿莱布尼茨固体与材料研究所（IFW Dresden）合作，共同为新一代热电红外传感器阵列奠定技术基础。通过首次将高效热电材料整合到兼容CMOS的制造技术中，该项目旨在打造性能显著提升的传感器。其目标是在像素尺寸小于45微米的情况下，实现低于20毫开尔文（mK）的温度分辨率，这是迈向医疗、工业、移动出行及安全领域新应用的重要一步。

热电红外传感器能够实现非接触式温度测量并生成热图像。如今，它们已广泛应用于过程监控、楼宇自动化和安全技术中。然而，现有系统的性能受到了所用热电偶材料的限制。这一新项目通过采用更为高效的热电材料和创新的微机电系统（MEMS）器件概念，着手解决这一挑战。

更高灵敏度催生新应用
提高温度分辨率这一目标开拓了众多全新的应用领域。在医疗领域，未来的应用可用于支持癌症的早期发现或皮肤表面肉眼可见炎症的检测。在老年看护方面，这些传感器同样能提供新的解决方案，例如可靠地检测居家环境中的跌倒或紧急情况。

此外，自动驾驶汽车也将受益于传感器阵列更高的灵敏度。在工业应用中，热成像和过程监控领域正迎来新的机遇。同时，将这些传感器用于高性价比的非接触式测温方案，也为进一步拓展应用和市场份额打开了大门。

用于整合新型材料的MEMS技术
弗劳恩霍夫IPMS在项目的MEMS技术开发中承担着关键角色。这包括新型热电偶层的整合、必要制造工艺的开发与优化，以及示范芯片的生产。此外，该研究所还在制定相关策略，以便未来将这些新材料引入其200毫米（8英寸）生产线中。

项目合作伙伴最初将利用被动传感器阵列来展示开发的技术。在随后的开发阶段，这些技术将被用于创建带有集成CMOS驱动电子设备的主动传感器阵列。该项目的目标是使开发的示范设备达到4级技术成熟度（TRL 4）。

补充背景信息
注：本节详细介绍了原始新闻发布中未包含的技术规格。

实施诸如140ME之类的马达保护断路器（MPSD），需要将传统的“三组件”马达启动器——包括独立的手动隔离开关、分支短路熔断器（保险丝）和机电式热过载继电器——替换为一个集成的固态单元。为了符合国际标准，140ME结合使用了机械触点和微处理器控制的测量变压器，以提供精确且可调的保护参数。

电子过载感应电路会持续监测所有三相的电流波形；如果发生非对称跌落（这意味着出现了缺相情况），电子脱扣单元将在几毫秒内做出响应，以防止局部定子绕组过热——这是三相异步电动机常见的故障点。

将这些设备整合到数字网络中，依赖于直接构建在控制柜导轨架构中的单对以太网（Single-Pair Ethernet）骨干网。传统的柜内组件需要专用的点对点数字与模拟输入/输出（I/O）接线路由回集中式输入模块，这会带来高昂的人工成本和潜在的接线错误。

而 EtherNet/IP 柜内解决方案用经过ODVA（开放设备网络供应商协会）认证的扁平介质电缆取代了这种布局，该电缆通过单根总线同时传输24V DC控制电源和高速工业以太网通信。100-E接触器通信模块充当本地网络网关，读取所连接140ME设备的内部数据寄存器——包括历史脱扣日志、热利用率百分比、相电流不平衡度以及触点磨损指标。这些数据通过通用工业协议（CIP）对象原生传输到Studio设计软件（使用特定的附加配置文件 Add-On Profiles），从而在不增加额外现场收发器的情况下，实现同步自动化控制与资产管理闭环。

由Evgeny Churilov编辑，Induportals媒体-由AI改编。

www.ipms.fraunhofer.de