红外报警探头.docx

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红外报警探头

红外报警探头

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。

人体发射的10UM左右的红外线通过菲泥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。

、这种探头是以探测人体辐射为目标的。

所以热释电元件对波长为

10UM左右的红外辐射必须非常敏感。

、为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。

、被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。

而且制成的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的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。

、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，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。

、菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。

优点：

本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。

价格低廉。

缺点：

1、容易受各种热源、光源干扰。

2、被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收。

3、易受射频辐射的干扰。

4、环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，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：

探测器的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的范围内，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的安装要求红外线热释电人体传感器只能安装在室内，其误报率与安装的位置和方式有极大的关系.。

正确的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的地方。

3、红外线热释电传感器探测范围内不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔离

物。

4、红外线热释电传感器不要直对窗口，否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报，有条件的最好把窗帘拉上。

红外线热释电传感器也不要安装在有强气流活动的地方。

焦电型红外线感应器

被动式热释电红外探头的工作原理及特性：

在自然界，任何高于绝对温度（-273度）时物体都将产生红外光谱，不同温度的物体，其释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低是相关的。

在被动红外探测器中有两个关键性的元件，一个是热释电红外传感器

（PIR），它能将波长为8一12um之间的红外信号变化转变为电信号，并能对自然界中的白光信号具有抑制作用，因此在被动红外探测器的警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感应器感应到的只是背景温度，当人体进入警戒区，通过菲涅尔透镜，热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异信号，因此，红外探测器的红外探测的基本概念就是感应移动物体与背景物体的温度的差异。

另外一个器件就是菲涅尔透镜，菲涅尔透镜有两种形式，即折射式和反射

式。

菲涅尔透镜作用有两个：

一是聚焦作用，即将热释的红外信号折射（反射）

在PIR上，第二个作用是将警戒区内分为若干个明区和暗区，使进入警戒区的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号，这样PIR就能

产生变化的电信号。

人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10微米左右

的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10微米左右的红外线而进行工作的。

人体发射的10微米左右的红外线通过菲泥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。

这种探头是以探测人体辐射为目标的。

所以热释电元件对波长为微米左右的红外辐射必须非常敏感。

为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。

被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。

而且制成的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的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。

人一旦侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。

菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。

被动式热释电红外探头的优缺点：

优点是本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。

价格低廉。

缺点是：

♦容易受各种热源、光源干扰

♦被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，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，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失

灵。

红外线热释电传感器的安装要求：

红外线热释电人体传感器只能安装在室内，其误报率与安装的位置和方式有极大的关系.。

正确的安装应满足下列条件：

1、红外线热释电传感器应离地面2〜2.2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的地方。

3、红外线热释电传感器和被探测的人体之间不得间隔家具、大型盆景、玻璃、窗帘等其他物体。

4、红外线热释电传感器不能直对窗口，否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报，有条件的最好把窗帘拉上。

红外线热释电传感器也不要安装在有强气流活动的地方。

红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。

红外线热释电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。

菲涅尔镜片是根据法国光物理学家FRESNE发明的原理采用电镀模具工艺和PE（聚乙烯）材料压制而成。

镜片（0.5mm厚）表面刻录了一圈圈由小到大，向外由浅至深的同心圆，从剖面看似锯齿。

圆环线多而密感应角度大，焦距远；圆环线刻录的深感应距离远，焦距近。

红外光线越是靠进同心环光线越集中而且越强。

同一行的数个同心环组成一个垂直感应区，同心环之间组成一个水平感应段。

垂直感应区越多垂直感应角度越大；镜片越长感应段越多水平感应角度就越大。

区段数量多被感应人体移动幅度就小，区段数量少被感应人体移动幅度就要大。

不同区的同心圆之间相互交错，减少区段之间的盲区。

区与区之间，段与段之间，区段之间形成盲区。

由于镜片受到红外探头视场角度的制约，垂直和水平感应角度有限，镜片面积也有限。

镜片从外观分类为：

长形、方形、圆形，从功能分类为：

单区多段、双区多段、多区多段。

下图是常用镜片外观示意图：

下图是常用三区多段镜片区段划分、垂直和平面感应图

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。

镜片主要有三种颜色，一、聚乙烯材料原色，略透明，透光率好，不易变形。

二、

白色主要用于适配外壳颜色。

三、黑色用于防强光干扰。

镜片还可以结合产品外观注色,使产品整体更美观。

每一种镜片有一型号（以年号+系列号命名），镜片主要参数:

、外观描述一一外观形状（长、方、圆）、尺寸（直径）。

以毫米为单位。

二、探测范围——指镜片能探测的有效距离（米）和角度。

三、焦距——指镜片与探头窗口的距离，精确度以毫米的小数点为单位。

长形和方形镜片要呈弧形以焦距为单位对准探头窗口。

镜片与探头的配合应用一一我们常用的是双源式探头，揭开滤光玻璃片，其内部有两点对7—14um的红外波长特别敏感的TO-5材料连接着场效管。

静态情况下空间存在红外光线，由于双源式探头采用互补技术，不会产生电信号输

出。

动态情况下，人体经过探头先后被A源或被B源感应，SaSb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）。

当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。

因此，探测器安装的位置与人行走方向呈平行为宜。

根据以上原理探头与镜片结合可以做成以下感应方式的人体探测器。

A、单区多段水平式和单区多段垂直式

图（4）单区多段水平式感应角度大，这是探头水平视场角度大的缘故，形成一个长方形扇面感应区，单区多段水平式亦称水平幕帘式感应，此感应方式能避开上下红外线干扰。

图（5）单区多段垂直式感应角度小，这是探头垂直视场角度小的缘故，形成一个垂直形扇面感应区，单区多段垂直式亦称垂直幕帘式感应，此感应方式能避开左右红外线干扰。

图（6）探头与镜片配合不符合SavSb或Sa>Sb产生差值的要求，因此感应不灵敏。

采用双区同心圆相近的镜片也能达到幕帘式感应效果。

单区多段和双区多段多用于局部区域感应。

B、多区多段感应式和多区多段圆锥体式。

图（7）是多区多段感应式探头与镜片对应位置和探测效果图，多区多段感应式多用

于挂墙式安装，倾斜向下探测三个不同的区域。

图（8）是多区多段圆锥体感应式，多用于吸顶式安装，直接向下探测。

采用双源探头配用圆形镜片感应方向图不似圆锥体，因为探头水平视角大于垂直视角而且出现Sa二Sb的现象，圆锥体效果图会中间凹陷。

如果圆形镜片配用四源探头，感应方向图更趋似圆锥体，见图（8）探测效果图。

多区多段感

应式和多区多段圆锥体式感应区域宽广，多用于大面积探测。

探头与镜片配合不符合要求，上图左中镜片上下放反，上图右中探头设置在镜片中

间，均无远距离感应效果，下盲区加大，出现不感应现象。

C、另类探测效果的方法。

探头与镜片偏离，产生不同的探测方向和效果。

探头偏上,探测方向向下，见下图左。

同理，探头偏下，探测方向向上。

探头偏左，探测方向向右，见下图中。

同理，探头偏右，探测方向向左。

探头偏45度，降低人体活动受方向的限制，见下图右。

探头偏45度且稍微倾斜，适宜探测狭长区域。

D、增强探测动作灵敏度的方法。

前面已经阐述区段数量越多被感应人体移动幅度就越小，因此，选用区段多且密的镜片就能增强探测动作灵敏度，人体只要在感应的有效范围内稍微移动就有效。

段密度高的镜片在50mn长度有26段之多。

E、增强抗干扰的方法。

从前面阐述的原理中得知，区段数量少被感应人体移动幅度就要大，选用区段数量少的镜片就能减少误动作，一是人体运动幅度要大二是区段数量少的镜片形成局部探测，减少外围干扰源。

菲涅耳（Fresnel）透镜系统

菲涅尔透镜作用有两个：

一是聚焦作用，即将热释红外信号折射（反射）在PIR上,

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上产生变化热释红外信号。

菲涅尔透镜，简单的说就是在透镜的一侧有等距的齿纹.通过这些齿纹，可以达到对

指定光谱范围的光带通（反射或者折射）的作用.传统的打磨光学器材的带通光学滤镜造

价昂贵。

菲涅尔透镜可以极大的降低成本。

典型的例子就是PIR（被动红外线探测器）。

PIR广泛的用在警报器上。

如果你拿一个看看，你会发现在每个PIR上都有个塑料的小

帽子。

这就是菲涅尔透镜。

小帽子的内部都刻上了齿纹。

这种菲涅尔透镜可以将入射光的频率峰值限制到10微米左右（人体红外线辐射的峰值）。

成本相当的低。

菲涅尔透镜的主要作用就是将探测空间的红外线有效地集中到传感器上。

通过分布在镜片上的同心圆的窄带（视窗）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、透过率、焦距误差等。

菲涅尔透镜窄带（视窗）的设计一般都是不均匀的，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。

材质一般用有机玻璃。

产品1:

菲涅耳透镜A每个1元

焦距：

10.5毫米

角度：

100°探测距离：

8米

尺寸：

①23

体积：

25X25X25毫米

产品2:

超小型菲涅耳球型透镜E每个1.9元

这是我们最新开发的超小球型红外透镜，它分两部分组成，底座可以直接戴到

RE200吐，上盖是菲涅尔透镜，它解决了菲涅尔透镜不好固定的问题，右图是我们做好

的成品模块，客户可以点击详细了解性能！

感应角度：

110度

焦距：

5毫米

角度：

150度

探测距离：

3米

体积：

直径14毫米，高10毫米

焦距：

25毫米

探测距离：

12米

外形：

56X36毫米

产品4:

56*36毫米长方形幕帘菲涅耳透镜D每个1元

焦距：

25毫米

探测距离：

12米

外形：

56X36毫米

红外检测专用BISS0001芯片DIP每片2.9元贴片每片3元

配套的热释电元件RE200B体积：

8.3*4.2mm每个5.8元

灵敏元面积2.0x1.0mm2

基片材料硅

基片厚度0.5mm

工作波长7-14口m

平均透过率>75%

输出信号>2.5V

（420°k黑体1Hz调制频率0.3-3.0HZ带宽72.5db增益）

噪声v200mV

（mVp-p）（25C）

平衡度v20%

工作电压2.2-15V

工作电流8.5-24口A

（VD=10V,Rs=47kQ,25C）

源极电压0.4-1.1V

（VD=10V,Rs=47kQ,25C）

工作温度-20C-+70C

保存温度-35C-+80C

视场139°X126°

说明该传感器采用热释电材料极化随温度变化的特性探测红外辐射，采用双灵敏

元互补方法抑制温度变化产生的干扰，提高了传感器的工作稳定性。

1、上述特性指标是在源极电阻R2=47血条件下测定的，用户使用传感器时，可根据自

己的需要调整R2的大小。

2、注意灵敏元的位置及视场大小，以便得到最佳光学设计。

3、所有电压信号的测量都是采用峰一峰值定标。

平衡度B中的EA和EB分别表示两个灵

敏元的电压输出信号的峰一峰值。

4、使用传感时，管脚的弯曲或焊接部位应离开管脚基部4mn以上。

5、使用传感器前，应先参考说明书，尤其要防止接错管脚