人体热释电红外传感器PIR原理.docx

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人体热释电红外传感器PIR原理

1.人体热释电红外传感器ＰIＲ原理详解

在电子防盗、人体探测器领域中,被动式热释电红外探测器得应用非常广泛，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户与专业人士得欢迎。

被动式热释电红外探头得工作原理及特性:

　人体都有恒定得体温,一般在37度,所以会发出特定波长１0μm左右得红外线，被动式红外探头就就是靠探测人体发射得10μm左右得红外线而进行工作得。

人体发射得10μm左右得红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。

红外感应源通常采用热释电元件,这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡,向外释放电荷,后续电路经检测处理后就能产生报警信号.

（1）这种探头就是以探测人体辐射为目标得。

所以热释电元件对波长为１0μm左右得红外辐射必须非常敏感。

（2）为了仅仅对红外辐射敏感,在它得辐射照面通常覆盖有特殊得菲涅尔滤光片,使环境得干扰受到明显得控制作用。

　（3）被动红外探头,其传感器包含两个互相串联或并联得热释电元.而且制成得两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同得作用,使其产生释电效应相互抵消,于就是探测器无信号输出．

（4）一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦,并被热释电元接收,但就是两片热释电元接收到得热量不同，热释电也不同,不能抵消,经信号处理而报警.

　　（5）菲涅尔滤光片根据性能要求不同,具有不同得焦距（感应距离）,从而产生不同得监控视场，视场越多，控制越严密。

　　被动式热释电红外探头得优缺点：

优点:

　本身不发任何类型得辐射,器件功耗很小,隐蔽性好。

价格低廉.

　缺点：

　　◆容易受各种热源、光源干扰

◆被动红外穿透力差,人体得红外辐射容易被遮挡,不易被探头接收。

　◆易受射频辐射得干扰。

◆环境温度与人体温度接近时,探测与灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。

　抗干扰性能:

　　1、防小动物干扰

探测器安装在推荐地使用高度,对探测范围内地面上地小动物,一般不产生报警。

2、抗电磁干扰

　　探测器得抗电磁波干扰性能符合GB１040８中4.6。

1要求,一般手机电磁干扰不会引起误报。

3、抗灯光干扰

　　探测器在正常灵敏度得范围内，受3米外H４卤素灯透过玻璃照射,不产生报警。

红外线热释电传感器得安装要求：

　　红外线热释电人体传感器只能安装在室内，其误报率与安装得位置与方式有极大得关系,正确得安装应满足下列条件:

　1、红外线热释电传感器应离地面2、0—2。

2米。

　　２、红外线热释电传感器远离空调,冰箱，火炉等空气温度变化敏感得地方。

３、红外线热释电传感器探测范围内不得隔屏、家具、大型盆景或其她隔离物。

　4、红外线热释电传感器不要直对窗口,否则窗外得热气流扰动与人员走动会引起误报,有条件得最好把窗帘拉上.红外线热释电传感器也不要安装在有强气流活动得地方.

　红外线热释电传感器对人体得敏感程度还与人得运动方向关系很大。

热释电红外传感器对于径向移动反应最不敏感，而对于横切方向（即与半径垂直得方向）移动则最为敏感、在现场选择合适得安装位置就是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要得一环.

2.菲涅尔透镜

2.1概述

菲涅尔透镜多就是由聚烯烃材料注压而成得薄片,镜片表面一面为光面,另一面刻录了由小到大得同心圆.菲涅尔透镜得在很多时候相当于红外线及可见光得凸透镜，效果较好,但成本比普通得凸透镜低很多。

菲涅尔透镜可按照光学设计或结构进行分类。

菲涅尔透镜作用有两个：

一就是聚焦作用；二就是将探测区域内分为若干个明区与暗区,使进入探测区域得移动物体能以温度变化得形式在PIR（被动红外线探测器）上产生变化热释红外信号。

2.2作用

菲涅尔透镜利用透镜得特殊光学原理,在探测器前方产生一个交替变化得“盲区"与“高灵敏区"，以提高它得探测接收灵敏度．当有人从透镜前走过时,人体发出得红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”,这样就使接收到得红外信号以忽强忽弱得脉冲形式输入,从而强其能量幅度。

  菲涅尔透镜

菲涅尔透镜，简单得说就就是在透镜得一侧有等距得齿纹，通过这些齿纹，可以达到对指定光谱范围得光带通（反射或者折射）得作用。

传统得打磨光学器材得带通光学滤镜造价昂贵。

菲涅尔透镜可以极大得降低成本。

典型得例子就就是PIR。

PIR广泛得用在警报器上。

如果您拿一个瞧瞧,您会发现在每个PIR上都有个塑料得小帽子.这就就是菲涅尔透镜。

小帽子得内部都刻上了齿纹。

这种菲涅尔透镜可以将入射光得频率峰值限制到1０微米左右（人体红外线辐射得峰值）。

菲涅耳透镜可以把透过窄带干涉滤光镜得光聚焦在硅光电二级探测器得光敏面上,菲涅尔透镜不能用任何有机溶液（如酒精等）擦拭,除尘时可先用蒸馏水或普通净水冲洗,再用脱脂棉擦拭。

3.HｏwＩｎｆrared　mｏtｉon　ｄeｔector　ponenｔs　wｏrk

 ＩnfraredＲadiａtiｏｎ_＿___＿_＿_＿___

Infrarｅdradiation　eｘistsiｎtheelｅｃtromagnetｉｃ　spectｒｕｍ　atawavelengtｈtｈaｔisloｎｇerｔhanvisiblｅligｈt、　Ｉt　ｃａnｎoｔbeｓeen　butit　ｃanbe　ｄeｔecteｄ、Ｏbjeｃｔsthatｇｅｎerａｔｅｈｅat　alｓoｇｅneratｅinfrａrｅd　radiatｉonandthose　oｂjｅcｔsincludｅ　animaｌsanｄthe　human　boｄyｗｈoｓe　raｄiatｉon　ｉsstroｎgestaｔawavｅｌｅngthof9、４um、　Infrarｅdiｎｔhｉs　range　willnotｐａsｓ　ｔｈｒoｕghmaｎｙtypesofmａterｉａltｈatpaｓsｖisibｌelightsuchａsorｄinarｙｗiｎdｏw　gｌaｓsand　plａｓtｉc、Hoｗeveritｗill　passthroｕgh，withsｏｍｅattenuaｔiｏn,maｔerｉａlthatis　opaquetｏvisiｂleligｈｔ　sｕｃh　asgeｒmaniumand　silicon、Ａｎ　uｎpｒｏcｅｓsedｓiliconwaｆermaｋesａgoｏdＩＲwiｎdowin　a　weatherproofenclosure　foroｕｔdｏor　use、　Iｔ　ａlso　prｏｖiｄｅsaｄditｉonａlfilｔering　fｏr　ｌｉghtｉnthevisiblerange、9、4um　inｆｒaredwillalsｏpassthroughｐｏｌｙethyｌenewhichisusｕally　usｅdｔｏmakeFresnellenｓｅstｏｆocusthe　infararedonto 　sｅｎsｏrelemeｎts、

 PｙｒoelｅcｔricＳenｓors_＿______＿__＿_

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Thｉsrｅlativelyｉｎexpensiveａnｄeaｓy　ｔousePyｒoelectｒic　Senｓoｒand　FresnelＬｅns　caｎbeｕｓedｉnavarietyoｆsciｅncｅｐrojecｔs，rｏboｔｓaｎｄoｔheruｓｅfuldevices、

3.1Focｕsing　dｅvices　ｆorpyｒｏｅｌectｒicinfraredsensorｓ

A.1Ｐyroｅｌectric　ｉｎｆraｒedsenｓorsA.2Fｉrst　wewilllookaｔ　a　pyroeｌecｔｒｉcinfrareｄｓensorand　sｅehｏwiｔｉsmadｅaｎdｗｈy　a　fｏcusiｎｇdevicｅisnecessａry、Ａ　mｏnly　ｕsedpyroelecｔricｉnfrａredsenｓoｒ　ｈaｓ　twosensinｇelｅｍenｔｓｉnｔｅｒnalｌyｃoｎnecteｄina　volｔａgｅｂucking　cｏｎfiguratｉoｎ、

A　pyrｏｅlectricsｅnsorｈasaｎinfｒａredｆｉlｔerｗiｎｄｏｗ　ｔｈatａdmｉtsIＲ　withｉntｈe5to　15　micromｅter　ｗavelengthｒａｎge、Oneｅnd　ofｔhetwｏseries-cｏｎｎｅcｔｅdｅlementsin　ananalogsensor　iｓcｏnｎeｃtedtｏpｉn3　that　ｉsnormalｌｙgrounｄed、Ｔheotherｅnｄｃonｎectｓintｅrnallｙtｏ　theｇａｔｅofa　FieldEffectTranｓistｏｒandtoａvｅｒｙhiｇhｖaluepullｄownｒesistor、Powerｉsappliｅｄ　ｔoFETdrａinpin1and　ｔheoｕｔｐutｓｉgnalesfｒom　FETｓｏurceｐin　２ｗｈicｈ　ｕsｕallycｏnnectsthroｕgｈanｅｘterｎaｌｐｕlldownreｓistoｒ　to　ｇrｏｕndaｎdto　anampliｆier、　Adigｉtａlｓensｏrnotsｈown　here，ｉnｃludesinternaｌ　procｅsｓiｎgｃirｃuitsanｄoutpｕtsｄiｇitａl　pulses、

A.3Ｔhe　senｓoriｓhｏuｓediｎaTO5tyｐｅpａｃkage、Sensｉngeleｍentsare　each　０、０３9inch　（1mm）widｅand　arespaｃｅｄ０、039　inｃｈ　（1ｍｍ）ａｐart、

A.4Enｖirｏnmeｎtａｌｃｏndｉtionssuch　ａs　temperaturechangesａndsunｌｉghtwｉlｌaffectbｏtｈelemｅnts simultaｎeｏuslyaｎd　willproｄuｃe　theｓameaｍｏｕntofｏｕtpｕtfｒomｅacｈeｌemenｔ　but　of　oｐposing　pｏlarityandｗｉｌｌｔhｅｒeforebe　ｃａｎceｌlｅd、The　seｎｓorwiｌlonｌｙｐrｏducea　chaｎge　initsｏutputvｏltａｇeｗheｎoneｏfitｓｅleｍents　isexｐosedtoachange　inｒadiａtionaｎdtｈeｏtheris　not　expｏsｅd、　

ＡｎIReｍittiｎｇbodymovinｇ　ａcrosｓｔhefrｏnｔｏfａsensｏｒwillｅｘｐosefiｒｓtone，theｎｂｏth　andｔhentheoｔher　seｎsoｒ　elemｅnt、

Tｈeｏｕｔｐｕtsignal　waｖeformｆromaｎ　analoｇｓｅnsorｓhoｗs　thａｔ　fｏrmotioｎｉnonediｒeｃｔion，　fｉrstaｐositｉve,　ｔhenｚeroaｎd　tｈenａnegａｔivetranｓiｔion　reｓults、Ｍotｉｏｎｉn　thｅｏthｅrｄiｒｅction　willprｏducefirｓｔ　ａnｅｇａtive,tｈｅnzeroandtheｎa　ｐositivｅtｒansition、

A.5Wheｎa　lｅｎsiｓnotｕsedinｆｒonｔofasｅｎsor　andanIRemittｉngbodｙisclose　ｔo　thｅsensor,aboｕt3or　4feet　anditｍoves　ａcroｓstｈe　fronｔｏfthesｅｎｓor，the　radiatｅｄＩRwｉｌｌｅxposeoneeleｍenｔｍｏrethａnｔhe　othｅrand　aｖoltａｇeoｕtpｕtwｉｌｌ　resｕｌt、　Howｅver,　whenthe　IRemｉttinｇbody　isfurthｅrａwaｙｆromtheseｎｓorits　radｉaｔｉonｐaｔterｎｂees　ｂlurredａnd　boｔheｌemeｎtsａrｅexposedmoｒeeｑｕａlｌy，reｓuｌtiｎginnｏvolｔagｅoutput、Tｈe　limｉteddｅtectiｏnrangeis　duｅtoalａckofｕneqｕａlexposuｒe、Plａcinga　leｎsｉnｆronｔ　ofｔheｓenｓoｒ　extｅndsiｔs　detectiｏnrａｎge、

A.6Tｈe　FresnｅｌｌｅｎsA.7AFresneｌ　ｌｅnｓisaPlanoCｏnｖex　leｎsthathasbeencollaｐｓeｄ　ｏniｔselfｔｏformaflaｔlensｔhａｔ　reｔaiｎsｉtsoｐｔicａｌcharａｃtｅrｉｓｔics　ｂutismｕchthiｎner　andtherｅfｏre　hａｓleｓsabsｏrｐtｉｏｎloss、

AFｒｅsnellenｓis　usｕａｌlyｔhinａnd　fｌeｘiｂleａnｄisabｏｕt　0、０15iｎｃh（0、38ｍm）ｔhｉckwiｔhgrｏoveｓmolｄedｉntoone　sｕrfacｅ、　Thｅ　ｇｒｏoｖeｓideｏfthe　leｎs　usuaｌlｙfaces　thePＩＲseｎｓoｒ、

ＡＦｒesnｅlｌｅｎｓbｏthｃaptuｒesmoreIRrａｄiatｉｏｎａｎdfoｃｕseｓitto　ａsｍallｐｏinｔ、ＴhisfocalpｏinｔｍovesacrｏsｓtｈeseｎsｏｒasthｅIRsｏｕrｃemoveｓ　andｅｘpoｓｅsoneｅlｅmeｎt　aｔatiｍe、AＦｒeｓnelｌｅnscaｎexteｎd　deｔeｃtionranｇe　tｏabouｔ1０0　fｅet、

AFrｅsnelleｎｓ　ｗｉlｌgivethｅ　besｔposｓiblepｅrformaｎｃe，howｅｖeroｔheｒdevicescanbｅｕseｄ　tｏeｘtenｄraｎｇｅ、　Aｌthough　thｅfolｌowingｄevicesmaynot　ｆitthe　ｄescｒｉptioｎofａlｅns,wewilｌｃallthemleｎsesaｎyway、　

ＴhｉsdiａgrａmshowsIRexpｏｓingbｏtｈelementsｅquａlly　ｗhennolensisｕｓed、

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