熱釋電紅外傳感器是基於熱電效應原理的熱電型紅外傳感器。其內部的熱電元由高熱電係數的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合慮光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、幹gan涉she濾lv光guang片pian和he場chang效xiao應ying管guan匹pi配pei器qi三san部bu分fen組zu成cheng。設she計ji時shi應ying將jiang高gao熱re電dian材cai料liao製zhi成cheng一yi定ding厚hou度du的de薄bo片pian，並bing在zai它ta的de兩liang麵mian鍍du上shang金jin屬shu電dian極ji
，然ran後hou加jia電dian對dui其qi進jin行xing極ji化hua，這zhe樣yang便bian製zhi成cheng了le熱re釋shi電dian探tan測ce元yuan。

 

 

 

熱(re)釋(shi)電(dian)紅(hong)外(wai)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)熱(re)電(dian)偶(ou)都(dou)是(shi)基(ji)於(yu)熱(re)電(dian)效(xiao)應(ying)原(yuan)理(li)的(de)熱(re)電(dian)型(xing)紅(hong)外(wai)傳(chuan)感(gan)器(qi)。不(bu)同(tong)的(de)是(shi)熱(re)釋(shi)電(dian)紅(hong)外(wai)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)熱(re)電(dian)係(xi)數(shu)遠(yuan)遠(yuan)高(gao)於(yu)熱(re)電(dian)偶(ou)
，其(qi)內(nei)部(bu)的(de)熱(re)電(dian)元(yuan)由(you)高(gao)熱(re)電(dian)係(xi)數(shu)的(de)鐵(tie)鈦(tai)酸(suan)鉛(qian)汞(gong)陶(tao)瓷(ci)以(yi)及(ji)鉭(tan)酸(suan)鋰(li)、liusuansangantiedengpeihelvguangjingpianchuangkouzucheng

，qijihuasuiwendudebianhuaerbianhua。weileyizhiyinzishenwendubianhuaerchanshengdeganraogaichuanganqizaigongyishangjianglianggetezhengyizhideredianyuanfanxiangchuanlianhuojiechengchadongpinghengdianlufangshi，yinernengyifeijiechushijiancechuwutifangchudehongwaixiannengliangbianhuabingjiangqizhuanhuanweidianxinhaoshuchu。reshidianhongwaichuanganqizaijiegoushangyinruchangxiaoyingguandemudezaiyuwanchengzukangbianhuan。youyuredianyuanshuchudeshidianhexinhao，bingbunengzhijieshiyongyinerxuyaoyongdianzujiangqizhuanhuanweidianyaxingshigaidianzuzukanggaoda104MΩ，故引入的N溝道結型場效應管應接成共漏形式即源極跟隨器來完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、幹gan涉she濾lv光guang片pian和he場chang效xiao應ying管guan匹pi配pei器qi三san部bu分fen組zu成cheng。設she計ji時shi應ying將jiang高gao熱re電dian材cai料liao製zhi成cheng一yi定ding厚hou度du的de薄bo片pian，並bing在zai它ta的de兩liang麵mian鍍du上shang金jin屬shu電dian極ji，然ran後hou加jia電dian對dui其qi進jin行xing極ji化hua，這zhe樣yang便bian製zhi成cheng了le熱re釋shi電dian探tan測ce元yuan。由於加電極化的電壓是有極性的，因此極化後的探測元也是有正、負極性的。

 

 

人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會發出特定波長10UM左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發射的10UM左右的紅外線而進行工作的。人體發射的10UM左(zuo)右(you)的(de)紅(hong)外(wai)線(xian)通(tong)過(guo)菲(fei)泥(ni)爾(er)濾(lv)光(guang)片(pian)增(zeng)強(qiang)後(hou)聚(ju)集(ji)到(dao)紅(hong)外(wai)感(gan)應(ying)源(yuan)上(shang)。紅(hong)外(wai)感(gan)應(ying)源(yuan)通(tong)常(chang)采(cai)用(yong)熱(re)釋(shi)電(dian)元(yuan)件(jian)
，這(zhe)種(zhong)元(yuan)件(jian)在(zai)接(jie)收(shou)到(dao)人(ren)體(ti)紅(hong)外(wai)輻(fu)射(she)溫(wen)度(du)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)時(shi)就(jiu)會(hui)失(shi)去(qu)電(dian)荷(he)平(ping)衡(heng)，向(xiang)外(wai)釋(shi)放(fang)電(dian)荷(he)，後(hou)續(xu)電(dian)路(lu)經(jing)檢(jian)測(ce)處(chu)理(li)後(hou)就(jiu)能(neng)產(chan)生(sheng)報(bao)警(jing)信(xin)號(hao)。

 

　　1）這種探頭是以探測人體輻射為目標的。所以熱釋電元件對波長為10UM左右的紅外輻射必須非常敏感。

 

　　2）為了僅僅對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照麵通常覆蓋有特殊的菲泥爾濾光片，使環境的幹擾受到明顯的控製作用。

 

　　3）被bei動dong紅hong外wai探tan頭tou
，其qi傳chuan感gan器qi包bao含han兩liang個ge互hu相xiang串chuan聯lian或huo並bing聯lian的de熱re釋shi電dian元yuan。而er且qie製zhi成cheng的de兩liang個ge電dian極ji化hua方fang向xiang正zheng好hao相xiang反fan，環huan境jing背bei景jing輻fu射she對dui兩liang個ge熱re釋shi元yuan件jian幾ji乎hu具ju有you相xiang同tong的de作zuo用yong，使shi其qi產chan生sheng釋shi電dian效xiao應ying相xiang互hu抵di消xiao

，於yu是shi探tan測ce器qi無wu信xin號hao輸shu出chu。

 

　　4）一(yi)旦(dan)人(ren)侵(qin)入(ru)探(tan)測(ce)區(qu)域(yu)內(nei)，人(ren)體(ti)紅(hong)外(wai)輻(fu)射(she)通(tong)過(guo)部(bu)分(fen)鏡(jing)麵(mian)聚(ju)焦(jiao)，並(bing)被(bei)熱(re)釋(shi)電(dian)元(yuan)接(jie)收(shou)，但(dan)是(shi)兩(liang)片(pian)熱(re)釋(shi)電(dian)元(yuan)接(jie)收(shou)到(dao)的(de)熱(re)量(liang)不(bu)同(tong)
，熱(re)釋(shi)電(dian)也(ye)不(bu)同(tong)，不(bu)能(neng)抵(di)消(xiao)，經(jing)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)而(er)報(bao)警(jing)。

 

　　5）菲泥爾濾光片根據性能要求不同，具有不同的焦距（感應距離），從而產生不同的監控視場
，視場越多

，控製越嚴密。

　　

 

　　本身不發任何類型的輻射
，器件功耗很小
，隱蔽性好。價格低廉。

 

 

　　1、容易受各種熱源、光源幹擾

 

　　2、被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋
，不易被探頭接收。

 

　　3
、易受射頻輻射的幹擾。

 

　　4、環境溫度和人體溫度接近時
，探測和靈敏度明顯下降，有時造成短時失靈。

 

 

　　1

、防小動物幹擾

 

    探測器安裝在推薦地使用高度

，對探測範圍內地麵上地小動物
，一般不產生報警。

 

　　2、抗電磁幹擾

 

　　探測器的抗電磁波幹擾性能符合GB10408中4.6.1要求
，一般手機電磁幹擾不會引起誤報。

 

　　3、抗燈光幹擾

 

　　探測器在正常靈敏度的範圍內，受3米外H4鹵素燈透過玻璃照射
，不產生報警。

 

 

紅外線熱釋電人體傳感器隻能安裝在室內

，其誤報率與安裝的位置和方式有極大的關係。正確的安裝應滿足下列條件：

 

　　1、紅外線熱釋電傳感器應離地麵2.0-2.2米。

 

　　2、紅外線熱釋電傳感器遠離空調

， 冰箱

，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。

 

　　3、紅外線熱釋電傳感器探測範圍內不得隔屏、家具
、大型盆景或其他隔離物。

 

　　4
、hongwaixianreshidianchuanganqibuyaozhiduichuangkou
，fouzechuangwaidereqiliuraodongherenyuanzoudonghuiyinqiwubao
，youtiaojiandezuihaobachuanglianlashang。hongwaixianreshidianchuanganqiyebuyaoanzhuangzaiyouqiangqiliuhuodongdedifang。

 

紅外線熱釋電傳感器對人體的敏感程度還和人的運動方向關係很大。紅外線熱釋電傳感器對於徑向移動反應最不敏感， 而對於橫切方向 （即與半徑垂直的方向）移動則最為敏感。 在現場選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報、求得最佳檢測靈敏度極為重要的一環。

 

 

dangyixiejingtishoureshi
，zaijingtiliangduanjianghuichanshengshuliangxiangdengerfuhaoxiangfandedianhe，zhezhongyouyurebianhuachanshengdedianjihuaxianxiang，beichengweireshidianxiaoying。tongchang，jingtizifajihuasuochanshengdeshufudianhebeilaizikongqizhongfuzhezaijingtibiaomiandeziyoudianzisuozhonghe
，qizifajihuadianjubunengbiaoxianchulai。dangwendubianhuashi
，jingtijiegouzhongdezhengfudianhezhongxinxiangduiyiwei，zifajihuafashengbianhua，jingtibiaomianjiuhuichanshengdianhehaojin，dianhehaojindezhuangkuangzhengbiyujihuachengdu。

 

能產生熱釋電效應的晶體稱之為熱釋電體或熱釋電元件
，其常用的材料有單（LiTaO3 等）、壓電陶瓷（PZT等）及高分子薄膜（PVFZ等）。

 

 

根據菲涅耳原理製成
，把紅外光線分成可見區和盲區，同時又有聚焦的作用
，使熱釋電人體紅外傳感器 （PIR） 靈敏度大大增加。菲涅耳透鏡折射式和反射式兩種形式

，其作用一是聚焦作用
，將熱釋的紅外信號折射（反射）在PIR上；二是將檢測區內分為若幹個明區和暗區，使進入檢測區的移動物體能以溫度變化的形式在PIR上產生變化熱釋紅外信號
，這樣PIR就能產生變化電信號。

 

如果我們在熱電元件接上適當的電阻，當元件受熱時，電阻上就有電流流過，在兩端得到電壓信號。

　　

 

 

在(zai)自(zi)動(dong)門(men)領(ling)域(yu)中(zhong)，被(bei)動(dong)式(shi)人(ren)體(ti)熱(re)釋(shi)電(dian)紅(hong)外(wai)線(xian)感(gan)應(ying)開(kai)關(guan)的(de)應(ying)用(yong)非(fei)常(chang)廣(guang)泛(fan)
，因(yin)其(qi)性(xing)能(neng)穩(wen)定(ding)且(qie)能(neng)長(chang)期(qi)穩(wen)定(ding)可(ke)靠(kao)工(gong)作(zuo)而(er)受(shou)到(dao)廣(guang)大(da)用(yong)戶(hu)的(de)歡(huan)迎(ying)，這(zhe)種(zhong)開(kai)關(guan)主(zhu)要(yao)由(you)人(ren)體(ti)熱(re)釋(shi)電(dian)紅(hong)外(wai)線(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)
、信號處理電路、控製及執行電路、電源電路等幾部分組成。

 

熱釋電紅外感自動門電路結構框圖

 

熱釋電紅外自動門主要由光學係統、熱釋電紅外傳感器、信號濾波和放大、xinhaochulihezidongmendianludengjibufenzucheng。feinieertoujingkeyijiangrentifushedehongwaixianjujiaodaoreshidianhongwaitanceyuanshang，tongshiyechanshengjiaotibianhuadehongwaifushegaolingminquhemangqu
，yishiyingreshidiantanceyuanyaoqiuxinhaobuduanbianhuadetexing；熱釋電紅外傳感器是報警器設計中的核心器件，它可以把人體的紅外信號轉換為電信號以供信號處理部分使用
；信號處理主要是把傳感器輸出的微弱電信號進行放大
、濾波、延遲、比較，為報警功能的實現打下基礎。

 

在該探測技術中，所謂“被動”是(shi)指(zhi)探(tan)測(ce)器(qi)本(ben)身(shen)不(bu)發(fa)出(chu)任(ren)何(he)形(xing)式(shi)的(de)能(neng)量(liang)，隻(zhi)是(shi)靠(kao)接(jie)收(shou)自(zi)然(ran)界(jie)能(neng)量(liang)或(huo)能(neng)量(liang)變(bian)化(hua)來(lai)完(wan)成(cheng)探(tan)測(ce)目(mu)的(de)。被(bei)動(dong)紅(hong)外(wai)自(zi)動(dong)門(men)的(de)特(te)點(dian)是(shi)能(neng)夠(gou)響(xiang)應(ying)人(ren)體(ti)在(zai)探(tan)測(ce)區(qu)域(yu)內(nei)移(yi)動(dong)時(shi)所(suo)引(yin)起(qi)的(de)紅(hong)外(wai)輻(fu)射(she)變(bian)化(hua)，並(bing)能(neng)使(shi)監(jian)控(kong)報(bao)警(jing)器(qi)產(chan)生(sheng)報(bao)警(jing)信(xin)號(hao)，從(cong)而(er)完(wan)成(cheng)報(bao)警(jing)功(gong)能(neng)。圖(tu)6所示是該報警器的工作電路原理圖。

 

dangrentifushedehongwaixiantongguofeinieertoujingbeijujiaozaireshidianhongwaichuanganqidetanceyuanshangshi，dianluzhongdechuanganqijiangshuchudianyaxinhao，ranhoushigaixinhaoxiantongguoyigeyouC1、C2、R1
、R2組成的帶通濾波器
，該濾波器的上限截止頻率為16Hz，下限截止頻率為0．16Hz。由於熱釋電紅外傳感器輸出的探測信號電壓十分微弱（通常僅有1mV左右），而且是一個變化的信號，同時菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號電壓呈脈衝形式（脈衝電壓的頻率由被測物體的移動速度決定，通常為0．1～10Hz左右）
，所以應對熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號進行放大。本設計運用集成運算放大器LM324來lai進jin行xing兩liang級ji放fang大da，以yi使shi其qi獲huo得de足zu夠gou的de增zeng益yi。當dang傳chuan感gan器qi探tan測ce到dao人ren體ti輻fu射she的de紅hong外wai線xian信xin號hao並bing經jing放fang大da後hou送song給gei窗chuang口kou比bi較jiao器qi時shi
，若ruo信xin號hao幅fu度du超chao過guo窗chuang口kou比bi較jiao器qi的de上shang下xia限xian，係xi統tong將jiang輸shu出chu高gao電dian平ping信xin號hao；無異常情況時則輸出低電平信號。在該比較器中，R9、R10、R11用做參考電壓，兩個運算放大器用做比較
，兩個二極管的主要作用是使輸出更穩定。窗口比較器的上下限電壓即參考電壓分別為3.8V和1。2V。將這個高低電平變化的信號上升沿信號作為單穩電路HEF4538B的觸發信號，並讓其輸出一個脈寬大約為10s的高電平信號。再用這一脈寬信號作為報警電路KD9561的輸入控製信號
，來使電路產生10s的報警信號
，最後用三極管VT1和VT2再一次對電信號進行放大，以便有足夠大的電流來驅動喇叭使其連續發出10s的報警聲。

 

前兩個LM324shiliangjifangdaqi。chuanganqijiancedaorentihongwaixianhouchanshengdeganyingxinhaohenweiruo，dianluzhongshezhilezhuduopangludianrongdoushiweileyizhiganrao，bimianwudongzuo。houlianggeLM324是上、下限電壓比較器。隻有傳感器感應產生的交變信號經放大達到足夠電平才能使其輸出為高電平，以控製後麵繼電器K1是否得電。K1得電，此時將進入自動門控製部分。K1得電則KA2得電吸合，KA2常開閉合自鎖，電機開始正轉，門就慢慢打開。當接觸到行程開關QS1後，之前動作的觸點複位
，電機停止
，門也不動了
，一直處於開啟狀態。同時行程開關的常開觸點閉合，時間繼電器KT得電延時5S。5S後KT常開閉合， KA得電
，KA3常開閉合自鎖
，電機開始反轉，直到碰到行程開關QS2

，門已關上，電機停止反轉。以上為電路運行的所有過程。

 

 

 

這次設計中主要選擇LM324作為主要芯片
，因是這兩塊芯片在以前學過的書本中都有所接觸，運用起來相對比較熟悉。LM324是一個具有兩極放大的比較器。而在自動門控製電路中
，我使用了繼電器、時間繼電器、行程開關等一些強電器件來實現自動門的正常工作。

 

 

隨著相關信號處理器性能和可靠性的不斷提高，熱釋電晶體已廣泛用於紅外光譜儀
、紅外遙感以及熱輻射探測器
，因其價格低廉、技(ji)術(shu)性(xing)能(neng)穩(wen)定(ding)而(er)受(shou)到(dao)廣(guang)大(da)用(yong)戶(hu)和(he)專(zhuan)業(ye)人(ren)士(shi)的(de)歡(huan)迎(ying)，廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)於(yu)各(ge)種(zhong)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)裝(zhuang)置(zhi)中(zhong)
，既(ji)可(ke)作(zuo)為(wei)紅(hong)外(wai)激(ji)光(guang)的(de)一(yi)種(zhong)較(jiao)理(li)想(xiang)的(de)探(tan)測(ce)器(qi)
，又(you)可(ke)適(shi)用(yong)於(yu)防(fang)盜(dao)報(bao)警(jing)、自動門等紅外領域。




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