如何利用热释电传感器及其他元器件

1、如何利用热释电传感器及其他元器件实现宾馆玻璃大门的自动开闭 1热释电传感器简介 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

2、可以测出1020米范围内人的行动。 人体辐射的红外线中心波长为910um，而探测元件的波长灵敏度在0.220um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710-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。2热释电传感器实物图3热释电效应 当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相而 符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象被称为热释电效应。 凡是有自发极化的晶体，其表面均会出现面束缚电荷。而这些面束缚电荷平时被晶体内部的自由电子和空气中附着在晶体表面的自由

3、电荷所中和，其白发极化电矩不能表现出来，因此在常态下呈中性。 如果交变的辐射通过光敏元照射在极化晶体上，则品体的温度就会变化，晶体结构中的止负电荷重心相对移位，自发极化发生变化，晶体表面就会产生电荷耗尽，电荷耗尽的状况正比丁-极化程度。即：晶片的白发极化强度以及由此引起的面束缚电荷的密度均以同样频率发生周期性变化。如果面束缚电荷变化较快，自由电荷来不及中和，在垂直自发极化矢量的两个端面间就会出现交变的端电压。4热释电传感器的工作原理热释电传感器利用的是热释电效应，是一种温度敏感传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极而构成响应元。当传感器监测范围内温度有T的变化时，因热释

4、电效应会在两个电极上产生电荷AQ，即在两电极之间产生一微弱电压AV。由于它的输出阻抗极高，所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷O会跟空气中的离子结合而消失，当境温度稳定不变时， T=O，传感器无输出。5热释电传感器结构原理图6实现宾馆玻璃大门的自动开闭被动式热释电红外探头 人体都有恒定的体温，一般在37。C左右，会发出10nm左右特定波长的红外线，被动式热释电红外探头(又叫红外人体探测传感器)就是靠探测人体发射的红外线而进行操作的。红外线通过菲涅耳滤光片增强后聚集到热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，经检测处理后就能产生报警信

5、号。 被动式热释电红外探头包含两个互相串联或并联的热释电元件，而且制成的两个电极方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件儿乎具有相同的作州，使其产生的释电效应相互抵消，于是传感器无信号输出。 当人体进入检测区时，因人体温度与环境温度有差别，产生温差T，则有信号输出，大门开启；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出，所以这种传感器能检测人体或者动物的活动。7被动式热释电红外探头的特点被动式热释电红外探头具有本身不发任何类型的辐射、隐敲性好、器件功耗很小、价格低廉等优点。但是，被动式热释电红外探头也有缺点，如：信号幅度小，容易受各种热源、光源干扰；穿透力差，人体的红外辐射容易被遮

6、挡，不易被探头接收：易受射频辐射的干扰；环境温度和人体温度接近时，探测灵敏度明显下降，有时还会造成短时失灵：主要检测的运动方向为横向运动方向，对径向方向运动的物体检测能力比较差。 虽然被动式热释电红外探头有些缺点，但是采用特殊信号处理方法后，仍然可使它在某些领域具有利润的应用前景。8参考文献l孙人志ZT和PT陶瓷的热释电效应与品格参数的关系无机材料学报19979期2杨如增，廖宗廷天然黑色I乜气石热释电特性的研究宝石和宝石学杂忐20001期3黄继昌等编著检测专用集成电路及其应用北京：人民邮电出版社，20064马西秦主编自动检测技术第2版北京：机械工业m版社，20065张宏建，蒙建波自动检测技术。j装置北京：化学T业版，20046张毅等编著自动检测技术及仪