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热释电红外线传感器原理与应用

时间:2006-12-01   来源:   作者:   点击:……  字体大小:【

         热释电红外线传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化,并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大,便可驱动各种控制电路,如作电源开关控制、防盗防火报警、自动览测等。 
         热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数的材料,如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件,并将两个探测元件以反极性串联,以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号,经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离,一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜,该透镜用透明塑料制成,将透镜的上、下两部分各分成若干等份,制成一种具有特殊光学系统的透镜,它和放大电路相配合,可将信号放大70分贝以上,这样就可以测出10~20米范围内人的行动。
        菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理,在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”,以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时,人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”,这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入,从而强其能量幅度。
       人体辐射的红外线中心波长为9~10--um,而探测元件的波长灵敏度在0.2~20--um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口,这个滤光片可通过光的波长范围为7~10--um,正好适合于人体红外辐射的探测,而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收,这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。
?? 一旦人侵入探测区域内,人体红外辐射通过部分镜面聚焦,并被热释电元接收,但是两片热释电元接收到的热量不同,热释电也不同,不能抵消,经信号处理而报警。
      菲泥尔滤光片根据性能要求不同,具有不同的焦距(感应距离),从而产生不同的监控视场,视场越多,控制越严密。

被动式热释电红外探头的优缺点
  优点:  本身不发任何类型的辐射,器件功耗很小,隐蔽性好。价格低廉。
????缺点: 1、容易受各种热源、光源干扰。
                       2、被动红外穿透力差,人体的红外辐射容易被遮挡,不易被探头接收。
                       3、易受射频辐射的干扰。
                       4、环境温度和人体温度接近时,探测和灵敏度明显下降,有时造成短时失灵。

抗干扰性能
  1、防小动物干扰:探测器安装在推荐地使用高度,对探测范围内地面上地小动物,一般不产生报警。
  2、抗电磁干扰:探测器的抗电磁波干扰性能符合GB10408中4.6.1要求,一般手机电磁干扰不会引起误报。
  3、抗灯光干扰:探测器在正常灵敏度的范围内,受3米外H4卤素灯透过玻璃照射,不产生报警。

红外线热释电传感器的安装要求
  红外线热释电人体传感器只能安装在室内,其误报率与安装的位置和方式有极大的关系.。正确的安装应满足下列条件:
  1、红外线热释电传感器应离地面2.0-2.2米。
  2、红外线热释电传感器远离空调, 冰箱,火炉等空气温度变化敏感的地方。
  3、红外线热释电传感器探测范围内不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。
  4、红外线热释电传感器不要直对窗口,否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报,有条件的最好把窗帘拉上。红外线热释电传感器也不要安装在有强气流活动的地方。
 
  红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。红外线热释电传感器对于径向移动反应最不敏感, 而对于横切方向 (即与半径垂直的方向)移动则最为敏感. 在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。

热释电红外线传感器 应用电路图
 


Tags:热释电红外线   传感器    
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