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人体热释电红外传感器原理

2014-07-17 展誉传感 1752
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一、人体热释电红外传感器工作原理及特性。 

人体热释电红外传感器(PIR SENSOR )是上世纪80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测组件。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,如做电源开关控制、防盗报警、自动监测等。  人体热释电红外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的探测组件。在每个传感器内装入两个探测组件,并将两个探测组件以反极性串联,以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。 

当人体红外线照射到传感器探测组件上后,因热释电效应将向外释放电荷,探测组件将红外辐射转变成微弱的电压信号,经装在传感器内的场效应管放大后向外输出,后续电路经检测处理后就能产生控制信号。环境背景辐射对传感器内包含的两个反极性串联的热释电元几乎具有相同的作用,使其产生释电效应相互抵消,于是传感器无信号输出。一旦有人侵入探测区域内,人体红外辐射通过部分镜面聚焦,并被热释探测组件接收,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,于是输出检测信号。 人体辐射的红外线中心波长为9~10--um ,而探测组件的波长灵敏度在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。  

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米范围内人体的移动。 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,从而增强其能量幅度。 

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