微波红外双鉴传感器的研究Word文档下载推荐.docx

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DesignoftheDualMicrowave-InfraredSensor

Abstract

Inthemodemanti-thefttechnology,Doublereflectedsensor'

sappearancehasovercomethesoletechnicalsensor'

sflaw.ThissubjectfocusontheissuesofopticalDopplereffecttotheprinciplesofmonitoringforthedesignideas,toinfraredsensorsandhigh-reliabilitymicrowavesensingdeviceatthecoreofthissensor,andtheuseof200vto12velectricitysupplytothetransformer,theuseofmoreconvenient,andhighlypracticality.ThedesignusesinfraredsensorstodetecttheinfraredbytheQ74-typedetector,low-poweroperationalamplifierLM324,low-powerlow-offsetvoltagedualcomparatorLM393andsoon.Torequirefewerexternalcomponents,Sensor'

scircularantennaalreadymakesthetransmittingantennaalsotobepossibletoreceivetheechowhichmovesbytheintruderreflects.Theentireelectriccircuitonlydistinguishesthepulseenoughwidththemonomersignal,Finallytheinvasionsignalwhichsurveysrespectivelythemicrowavesensorandtheinfraredsensorthroughandgate（74LS00）inputstothealarmcircuitincompletestheentiresurveyandthewarning.

Keywords:

Infraredsensor;

Microwavesensor;

ANDgate74LS00;

Alarmcircuit

论文总页数：

15页

1引言

在防盗报警领域中，报警探测器是用来探测入侵者的入侵行为，需要防范入侵的地方通常是某些特定的点、线、面甚至是整个空间范围。

传感器由探测器和信号处理器组成而探测器是传感器的核心：

通常把压力、震动、声响、光强等物理量转换成易处理的电量再经过处理器将电量进行放大、滤波、整形处理形成可报警信号。

常见的传感器有：

微波传感器、压力传感器、热释电红外传感器、超声波传感器等，这些传感器在测量，仓库、超市、家庭等防盗领域都有很广泛的应用。

微波、红外双鉴传感器属于双技术传感器也称组合式传感器，是将微波传感技术与红外传感技术结合以“相与”的关系进行探测触发报警，也就是只有当两种传感器同时或者相继在短暂时间内都探测到目标时才可发出警报信号。

从实际的可信度和误报率来看，以微波、红外传感器为核心的探测器其正报率是单技术探测器的421倍是其他双技术探测器的270倍[5]。

本课题设计的微波、红外双鉴传感器以高可靠微波感应人体传感器和红外传感器为核心器件，采用12V直流供电或以220V市电直接进过变压器进行供电，具有探测和报警功能，使用方便，具有很强的实用价值可用于实验和生产。

2微波、红外双鉴传感器的实现方案

2.1微波、红外传双鉴感器的性能和本设计的要求

随着科学技术高度发展，人类已经进入瞬息万变的信息时代，人们对个人的人生、财产安全需要更高更好的保障，在现代的各种防盗报警技术不断的更新中，微波、红外传感器作为双鉴传感器的核心器件，同时具备微波与被动红外两种探测技术并经过模糊逻辑数码分析排除种种干扰只对人体等移动做出报警，降低误报和漏报兼具备微波传感器的稳定、可靠、抗干扰能力强等特点使其在探测质量、稳定性等性能指标得到很大提高，在探测领域也起到了更深远的影响[1]。

本课题要求设计的微波红外传感器可以用于实验和生产，具有一定的使用价值。

具体参数指标要求如下：

（1）采用微波＋红外探测传感器，有效防止误报

（2）灵敏度可调并带有声音提示装置

（3）可配置遥控开关（对探测器进行布撤防）

（4）技术参数：

探测距离12M，探测角度110 

，微波天线使用环形天线附高频晶体振荡器

2.2方案的工作流程图及电路图

图2-1微波、红外双鉴传感器工作的流程图

从设计思路上看，本设计主要将电路分成了4个部分即：

电源部分；

红外传感器部分；

微波传感器部分；

报警部分。

以下对4个部分的设计分别进行说明。

2.3电源的设计

本设计采用的供电电源是220V市用电源。

电源设计思路如图2-2所示

图2-2电源部分设计思路图

具体电路原理图如图2-3所示

图2-3微波、红外双鉴传感器220V转12供电电源

两传感器的供电电源采用220V市经变压器转成直流稳定12V电压进行整个电路的供电，使用方便，将两个传感器使用统一电源，保证两个传感器同时工作，减少误报的可能性。

如上图2-3所示为电源驱动电路，外接开关S1统一控制微波传感器和红外传感器的工作状态，VD4、VD5、VD6、VD7共同组成一个整流器对变压后的交流电进行整流，C8、C9又可组合对整流后的交流电进行滤波使交流点转为直流电，电容C8保证电压的稳定，外接电源能提供在市电停电状态下，电源仍能让两个传感器处于正常工作状态，VD8可以防止在市电停电后蓄电池的反向放电[2]。

2.4红外传感器的设计

本设计中红外传感器部分采用由Q74型红外探测器加外围元件组成，外围元件主要包括：

放大器LM324、比较器LM393、延时电路和若干的电阻、电容以及三极管。

设计思路如图2-4所示

图2-4红外传感器设计思路图

红外传感器一般由光学系统、探测器、信号处理电路及显示单元等组成。

红外探测器是红外传感器的核心，红外探测器是利用红外辐射与物质相互作用所呈现的无路效应来探测红外辐射的。

红外探测器的种类很多，按探测机理的不同，分为热探测器和光子探测器两大类，本设计用的红外探测器属于热探测器，下面对热探测器的工作机理进一步阐述。

热探测器的工作机理是：

利用红外辐射的热效应，探测器的敏感元件吸收辐射能后引起温度升高，进而使某些有关物理参数发生相应变化，通过测量物理参数的变化来确定探测器所吸收的红外辐射。

与光子探测器相比，热探测器的探测率比光子探测器的峰值探测率低，响应时间长。

但探测器主要优点是相应波段宽，响应范围可扩展到整个红外区域，可以在常温下工作，使用方便，应用相当广泛。

热释电型红外探测器是根据热释电效应制成的，即电石、水晶、酒石酸钾钠、钛酸钡等晶体受热产生温度变化时，其院子排列将发生变化，晶体自然极化，在其两表面产生电荷的现象称为热释电效应。

用此效应制成的“铁电体”，其极化强度与温度有关。

当红外辐射照射到已经极化的铁电体薄片表面上时引起薄片温度升高，使其极化强度降低，表面电荷减少，这相当于释放一部分电荷，所以叫做热释电型传感器[1]。

具体电路原理图如图2-5所示

图2-5微波、红外双鉴传感器红外传感器部分

微波、红外双鉴传感器的红外传感器部分采用红外线探测传感器Q74以及电阻、电容、放大器、比较器及延时电路等组成。

如图2-5所示，用Q74红外探头探测人体等入侵者在探测区域的移动，通过外围电阻电容放大器等元件对监测到的信号进行分析对比，具体工作流程：

当红外探头检测到人体辐射的红外信号后，Q74的S管脚输出的信号经过VT1、IC1放大以后，从IC1的输出端输出的信号作为比较信号加到IC2的输入端，IC2的另一输入端的基准电压由R10、VD1、R11、RP提供。

比较后的信号使IC2输出为低电平，R13、C6组成延时电路，时间为1min。

由IC2输出的低电平再次经过由IC3组成的比较器将信号输出为高电平，此信号被直接输入到74LS00与门的2管脚上与微波传感器探测到的信号进行相与，从而完成红外探测[2]。

在红外传感器的探测部分通常还要用到一个重要的元件菲涅尔透镜，菲涅尔透镜的主要作用就是将探测空间的红外线有效的集中到传感器上。

通过分布在镜片上的同心圆的窄带用来实现红外线的聚集，相当于凸透镜的作用。

这部分选择主要是看透镜窄带的设计及透镜的材质。

考虑透镜的参数主要有：

光通量、不同透镜同心度、厚度不均匀性、透镜光轴与外形同心度2透过率、焦距误差等。

菲涅尔透镜窄带的设计一班都不是均匀的，自上而下分为几排，上面较多、下边较少，一般中间密集、两侧疏。

因为人脸部、膝部、手臂红外辐射较强，正好对着上边的透镜；

下边较少，一是因为人体下部红外辐射较弱，二是为防止地面小动物红外辐射干扰；

材质一般选用有机玻璃[3]。

2.5微波传感器的设计

本设计的微波传感器部分采用tx982高可靠微波感应人体传感器以及若干电阻电容和二极管等外围元件。

设计思路如图2-6所示。

图2-6微波传感器部分设计思路

和红外传感器部分相同的，在微波传感器里面也有相似功能的部件。

微波传感器一般由微波振荡器、微波天线和微波检测三个部分组成。

1微波振荡器及微波天线

微波振荡器是是产生微波的装置。

由于微波波长很短，即频率很高（300MHz～300GHz），要求振荡器回路中具有非常微小的电感与电容，因此不能用普通的电子管与晶体管构成微波振荡器。

构成微波振荡器的器件有调速管、磁控管或某些固态器件，小型微波振荡器也可以采用体效应管。

常用的天线如图2.7所示，其中有喇叭形天线（a）、抛物面天线（b）、圆形天线（c）、介质天线和隙缝天线等，本设计中微波振荡器的天线采用圆形天线。

喇叭形天线结构简单，制作方便，可以看作是波导管的延续。

抛物面天线使微波发射方向性得到改善。

圆形天线不仅制作简单，并且探测范围比较广，天线在波导管与空间之间起匹配作用，可以获得较大的能量输出。

如下图所示，图中只画出了喇叭形天线（a）、抛物面天线（b）以及圆形天线（c）[1]。

图2-7三种常用的微波天线图

具体电路原理图如图2-8所示

采用微波传感器tx982为核心器件组成微波、红外双鉴传感器的微波探测部分。

图2-8微波、红外双鉴传感器微波传感器部分

如图2-8所示，电路由微波传感器t