人体热释电红外线传感器技术解析

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：人体热释电红外线传感器容易受各种热源、光源、射频辐射的干扰，其穿透力较差，人体的红外辐射容易被各种物体遮挡，并且当环境温度和人体温度接近时，探测灵敏度会明显下降，严重时还会造成探测失效，因此在设计及安装使用时应注意上述问题。人体热释电红外线传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向有关。

1.人体热释电红外线传感器的工作原理及特性

普通人体会发射10μm左右的特定波长红外线，用专门设计的传感器就可以针对性地检测这种红外线的存在与否，当人体红外线照射到传感器上后，因热释电效应将向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生控制信号。这种专门设计的探头只对波长为10μm左右的红外辐射敏感，所以除人体以外的其他物体不会引发探头动作。探头内包含两个互相串联或并联的热释电元件，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电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，并被热释电元件接收，但是两个热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，于是输出检测信号。

为了增强敏感性并降低白光干扰，通常在探头的辐射照面覆盖有特殊的菲尼尔滤光透镜，菲尼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。

热释电红外传感器不但适用于防盗报警场所，也适用于对人体伤害极为严重的高压电及X射线、γ射线工业无损检测。

2.人体热释电红外线传感器的特点

人体热释电红外线传感器的功耗小，能长期可靠工作。同时由于其不发射任何类型的辐射信号，不易被常规手段侦测到，所以在安全监控领域得到大量使用。

人体热释电红外线传感器容易受各种热源、光源、射频辐射的干扰，其穿透力较差，人体的红外辐射容易被各种物体遮挡，并且当环境温度和人体温度接近时，探测灵敏度会明显下降，严重时还会造成探测失效，因此在设计及安装使用时应注意上述问题。

人体热释电红外线传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向有关。人体热释电红外线传感器对于径向移动反应不敏感，而对于横切方向（与半径垂直的方向）移动则较为敏感，在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报，以求得最佳检测灵敏度的重要环节。

3.检测信号处理电路

当人体进入传感器监测的范围时，传感器将输出一个有效的检测信号，此信号经检测信号处理电路进行放大、滤波、比较后输出一个电压去驱动控制电路，以此完成侦测过程。

完成检测信号的处理工作，可以使用专用的集成电路，如HT7610、PT8A2620等，也可以采用LM324等普通运算放大器来实现，这样可使整机成本得到降低。

4.控制及执行电路

在照明领域中，我们通常希望传感器侦测到人体活动后能开启一个照明灯具，依据负载类型的不同、产品成本的考虑等因素，可以选择双向可控硅或继电器等器件来作为控制及执行电路。通常，当我们需要点亮一个如白炽灯类的负载时，使用双向可控硅是比较常用的方法；若驱动的是非阻性的负载时，则常常使用继电器作为执行器件。至于在安全监控领域应用时，通常是将控制电压通过有线或无线的方式去驱动指示灯、迅响器或其他受控电路。

5.电源电路

由于人体红外线传感器及后级电路的功耗很小，在产品设计中通常使用电容降压式的电源电路。当产品用于安全监控领域时，通常会使用电池供电，在这种情况下，必须设计有电池欠压指示电路。

6.人体热释电红外线传感器开关的安装要求

人体热释电红外线传感器的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）传感器开关应离地面2.0～2.4 m。

（2）传感器远离空调、冰箱、火炉等易造成空气温度变化的物体。

（3）传感器开关探测范围内不得有隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。

（4）传感器开关不要安装在有强气流活动的地方。

人体热释电红外线传感器技术解析

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