一、人體熱釋電紅外傳感器工作原理及特性。
人體熱釋電紅外傳感器(PIR SENSOR )是上世紀80年代發展起來的一種新型高靈敏度探測組件。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化,并將其轉換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大,便可驅動各種控制電路,如做電源開關控制、防盜報警、自動監測等。 人體熱釋電紅外傳感器主要是由一種高熱電系數的材料,如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測組件。在每個傳感器內裝入兩個探測組件,并將兩個探測組件以反極性串聯,以抑制由于自身溫度升高而產生的干擾。
當人體紅外線照射到傳感器探測組件上后,因熱釋電效應將向外釋放電荷,探測組件將紅外輻射轉變成微弱的電壓信號,經裝在傳感器內的場效應管放大后向外輸出,后續電路經檢測處理后就能產生控制信號。環境背景輻射對傳感器內包含的兩個反極性串聯的熱釋電元幾乎具有相同的作用,使其產生釋電效應相互抵消,于是傳感器無信號輸出。一旦有人侵入探測區域內,人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦,并被熱釋探測組件接收,但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同,熱釋電也不同,不能抵消,于是輸出檢測信號。 人體輻射的紅外線中心波長為9~10--um ,而探測組件的波長靈敏度在0.2~20--um 范圍內幾乎穩定不變。在傳感器頂端開設了一個裝有濾光鏡片的窗口,這個濾光片可通過光的波長范圍為7~10--um ,正好適合于人體紅外輻射的探測,而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收,這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。
為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離,一般在探測器的前方裝設一個菲涅爾透鏡,該透鏡用透明塑料制成,將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份,制成一種具有特殊光學系統的透鏡,它和放大電路相配合,可將信號放大70分貝以上,這樣就可以測出10~20米范圍內人體的移動。 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學原理,在探測器前方產生一個交替變化的“ 盲區” 和“ 高靈敏區” ,以提高它的探測接收靈敏度。當有人從透鏡前走過時,人體發出的紅外線就不斷地交替從“ 盲區” 進入“ 高靈敏區” ,這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入,從而增強其能量幅度。
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