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通俗易懂的人体热释电红外传感器原理解析

信息来源: http://ggbsw.combbin体育  时间:2017/1/5 8:49:07 

前两天有个朋友问我用人体热释电红外传感器检测车内有没有人,是否可靠。当时比较忙,所以回答的比较简单,现在发现一篇不错的文章,发出来。

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

  被动式热释电红外探头的工作原理及特性:

  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。

  1)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。

  2)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。

  3)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。

  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。

  5)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:

  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:

  ◆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。

  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。

  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。

  菲涅尔镜片的原理和应用

  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FRESNEL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。


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