红外报警原理与实习end

热释电红外报警器的安装与调试主讲：贺老师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等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件。热释电红外传感器通过目标与背景的温差来探测目标。一般人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。热释电红外传感器的特点是反应速度快、灵敏度高、准确度高、测量范围广、使用方便，随着相关信号处理器性能和可靠性的不断提高，热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎红外传感器在生活中的应用本次安装的红外报警器内部红外传感器在生活中的应用

1.“有电，危险”安全警示电路用于有电的场合，当有人进入这些场合时，通过发出语音和声光提醒人们注意安全。

2.自动门主要用于银行、宾馆。当有人来到时，大门自动打开，人离开后又自动关闭。

3.红外线防盗报警器用于银行、办公楼、家庭等场合的防盗报警。

4.高速公路车辆车流计数器

5.自动开、关的照明灯，人体接近自动开关等。热释电红外传感器的工作原理1.光谱基础2.人体辐射3.热释电核心探头

红外传感器的工作原理光谱基础

红外线属于一种电磁射线，其特性等同于无线电或X射线。人眼可见的光波是380nm-780nm，发射波长为780nm-1mm的长射线称为红外线红外传感器的工作原理人体辐射♣任何发热体都会产生红外线

辐射的红外线波长跟物体温度有关。表面温度越高,辐射能量越强。♣最强波长和温度的关系满足λm*T=2989（um.k）♣人体的正常体温为36~37.5。C，其辐射的最强的红外线的波长为9.67~9.64um，中心波长为 9.65um。其内部的热电元由高热电系数的晶体材料(硫酸三苷肽)配合滤光镜片窗口组成，其极化产生正、负电荷,随温度的变化而变化。热释电核心探头

热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。红外传感器理 热释电核心探头Ｄ端接电源正极，Ｇ端接电源负极，Ｓ端为信号输出

热释电红外探头

热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用,因而需要用电阻将其转换为电压形式,该电阻阻抗高达104ＭΩ，故引入的Ｎ沟道结型场效应管应接成共漏形式即源极跟随器来完成阻抗变换。

滤光窗

----由一块薄玻璃片镀上多层滤光层薄膜而成的，能有效地滤除7.0~14um波长以外的红外线。

人体正常体温时，辐射的最强的红外线的中心波长为9.65um,正好落在滤光窗的响应波长（7~14um）中心。

传感器只对移动或运动的人体、体温近似人体的物体起作用。 故滤光窗能有效地让人体辐射的红外线通过，而最大限度地阻止阳光、灯光等可见光中的红外线的通过，以免引起干扰。

（1）人体经过探头先后被A源或被B源感应，Sa<Sb或Sa>Sb产生差值，双源失去互补平衡作用而很敏感地产生信号输出，见图（3C）。（2）人对着探头呈垂直状态运动，Sa=Sb不产生差值，双源很难产生信号输出。红外传感器的工作原理

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。

菲涅尔镜片是红外线探头的“眼镜”，它就象人的眼镜一样，配用得当与否直接影响到使用的功效，配用不当产生误动作和漏动作，致使用户或者开发者对其失去信心。配用得当充分发挥人体感应的作用，使其应用领域不断扩大。聚集能量菲涅尔镜片的原理和应用菲涅尔透镜的作用有两个：一是聚焦作用，即将探测空间的红外线有效地集中到传感器上。不使用菲涅尔透镜时传感器的探测半径不足2米，配上菲涅尔透镜时传感器的探测半径可达到10米。第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化的热释红外信号。下图是常用三区多段镜片区段划分、垂直和平面感应图。菲涅尔镜片的原理和应用

当人进入感应范围，人体释放的红外光透过镜片被聚集在远距离A区或中距离B区或近距离C区的某个段的同心环上，同心环与红外线探头有一个适当的焦距，红外光正好被探头接收，探头将光信号变成电信号送入电子电路驱动负载工作。整个接收人体红外光的方式也被称为被动式红外活动目标探测器。一种三射束菲涅尔镜片热释电被动红外报警器特点：特点是它只在由于外界的辐射而引起它本身的温度变化时，才给出一个相应的电信号，当温度的变化趋于稳定后就再没有信号输出，所以说热释电信号与它本身的温度的变化率成正比，或者说传感器只对运动的人体敏感，应用于当今探测人体移动报警电路中。在该探测技术中，所谓“被动”是指探测器本身不发出任何形式的能量，只是靠接收自然界能量或能量变化来完成探测目的。热释电红外报警电路原理框图在热释电人体红外传感器的应用中，其前级配用菲涅尔透镜，其后级采用带通放大器，放大器的中心频率一般取1Hz左右。放大器带宽对灵敏度与可靠性的影响大。红外热释电处理芯片GC7780ORBISS0001

上图中，运算放大器OP1将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器，输出信号Vo经晶体管T1放大驱动继电器去接通负载。红外热释电处理芯片管脚说明VC=1允许触发A=1重复触发A=0不可重复触发Tx

输出延迟时间T1触发封锁时间具体电路应用设计分析1工作模式2输出3.4延时时间设定5.6封锁时间设定7gnd8参考电压及复位9触发控制10运放偏置电流设置11电源

14.15第一运放输入16第一运放输出12.13第二运放输入安装时的几点说明思考题：1、左图是否有错？2、画出三端电感的详细电路图。声音报警片子的焊接前面板及压电片共振腔聚光系统菲涅尔镜片

聚光系统菲涅尔镜片

各式各样菲涅尔镜片----完----

2)场效应管和高阻值电阻Rg

通常敏感元件材料阻值高达。因此，要用场效应管进行阻抗变换，场效应管常用2SK303V3、2SK94X3等来构成源极跟随器，高阻值电阻Rg的作用是释放栅极电荷，使场效应管正常工作。一般在源极输出接法下，源极电压约为0.4～1.0V。通过场效应管，传感器输出信号就能用普通放大器进行处理。3)滤光窗热释电人体红外传感器中的敏感元件是一种广谱材料，能探测各种波长辐射。为了使传感器对人体最敏感，而对太阳、电灯光等有抗干扰性，传感器采用了滤光片作窗口，即滤光窗。滤光片是在S基板上镀多层膜做成的。每个物体都发出红外辐射，其辐射最强的波长满足维恩位移定律：

λm·T=2989(μm·k)

式中λm---最大波长，T—绝对温度。

人体温度为36~37℃，即309~310°k，其辐射的红外波长λm=2989／309~310≈9.67~9.64μm。可见，人体辐射的红外线最强的波长正好在滤光片的响应波长7.5~14mm的中心处。故滤光窗能有效地让人体辐射的红外线通过，而阻止太阳光、灯光等可见光中的红外线通过，免除干扰。所以，热释电人体红外传感器只对人体和近似人体体温的动物有敏感作用。4)菲涅尔透镜

热释电人体红外传感器只有配合菲涅尔透镜使用才能发挥最大作用。不加菲涅尔透镜时，该传感器的探测半径可能不足2m，配上菲涅尔透镜则可达10m，甚至更远。菲涅尔透镜是用普遍的聚乙烯制成的，安装在传感器的前面。透镜的水平方向上分成三部分，每一部分在竖直方向上又分成若干不同的区域，所以菲涅尔透镜实际是一个透镜组，如图11．21(a)所示。当光线通过透镜单元后，在其反面则形成明暗相间的可见区和盲区。每个透镜单元只有一个很小的视场角，视场角内为可见区，之外为盲区。而相邻的两个单元透镜的视场既不连续，更不交叠，却都相隔一个盲区。当人体在这一监视范围中运动时，顺次地进入某一单元透镜的视场，又走出这一视场，热释电传感器对运动的人体一会儿看到，一会又看不到，再过一会儿又看到，然后又看不到，于是人体的红外线辐射不断改变热释电体的温度，使它输出一个又一个相应的信号。输出信号的频率大约为0.1~10Hz，这一频率范围由菲涅尔透镜、人体运动速度和热释电人体红外传感器本身的特性决定。菲涅尔