原创 被动式红外探测器介绍

2008-12-22 22:11 3428 12 15 分类: 工业电子

 


1 .1.1探测器原理


被动红外探测器的原理是人体表面温度与周围环境温度存在差别的,在人体移动时,这种差别产生的变化可以通过红外敏感元件来检测到,从而触发报警。而且,为了防止误报,被动红外探测器通过菲涅尔透镜将探测覆盖范围分成一定数量的探测区,当温度变化在两个区之间产生时,探测器电路就触发一个信号脉冲,探测器根据信号脉冲触发警报输出。
      
因此为了防止一些空气流动、小动物(如老鼠等)引起的误报,可以设置脉冲计数方式,即只有当探测到连续的两个以上的脉冲才触发报警,但要注意此时探测器灵敏度相对降低,需要做步行测试来保证不会漏报。被动红外探测器一般安装在如大厅、走廊等做整个空间的防范,页可以安装在出入口、周边等做周界防范。被动红外探测器安装时要避免在空气变化快的地方安装,对于有宠物的地方要使用防宠物方式安装,而且要注意安装高度要合乎要求。 <?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />


早期的被动红外探测器因为技术与生产工艺的原因,可靠性较差,容易发生误报,于是很多人就认为被动红外探测器不好,其实,这是一种误解。实际上,被动红外探测器由于采用了多项防误报的措施,有效地防止了因为环境温度改变、射频干扰等各种因素造成的误报,其防误报能力与可靠性都比其他品牌的产品更加稳定,可以满足一般家庭与办公环境的使用。


表面贴片技术:表面贴片式元件(SMD)是直接贴焊在电路板上,没有引脚线,因此没有相当于构成射频告饶干扰(RFI)所必需的天线,从而使到探头的防射频干扰达到10V/m,该指标的含义是一个100W的无线设备在<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />3米处发射而不会引起误报。
     ●
温度补偿电路:因为被动红外探测器探测的信号是人体与环境温度的差别,因此,当环境温度上升到一定程度时,需要补偿增益的变化,使得灵敏度不至于下降。而常规的温度补偿是线形递增形,在环境温度上升到人体体温之上时,温差是逐渐增大,而补偿反而继续增加,此时就容易发生误报。因此,温度补偿应采用抛物线形,做到在温度变化时,灵敏度及稳定性不变。
     ●
防白光镜片:白光,如车头灯、电筒等发出的光通常是PIR误报的原因,而被动红外探测器的菲涅尔镜片有效消除白光的干扰达到2000烛光强度,该指标相当于机场的跑道灯在2米处照射探头而不会误报。    
     ●
反射镜聚焦:被动红外探测器采用反射镜聚集红外能量,有效的聚集能量,因此探测器信号放大电路的增益可以做得较低,避免增益太大时干扰信号同时放大而引起误报。
     ●
交替极性脉冲计数:被动红外探测器可采用交替极性脉冲计数功能,其原理是识别双元红外元件输出的正负极性的脉冲信号(只有人体移动才能触发正负极性脉冲)才触发警报,一般脉冲计数功能只是单纯计数双元红外元件输出的脉冲信号,对电器干扰引发的脉冲会误触发警报。


1 .1.2典型电路 


探测器典型框图如图:


 


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常见的的热释电红外传感器有P2288


热释电红外线传感器是80 年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化,并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大,便可驱动各种控制电路,如作电源开关控制、防盗防火报


警、自动览测等。


热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数的材料,如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件,并将两个探测元件以反极性串联,以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号,经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离,一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜,该透镜用透明塑料制成,将透镜的上、下两部分各分成若干等份,制成一种具有特殊光学系统的透镜,它和放大电路相配合,可将信号放大70 分贝以上,这样就可以测出10~20范围内人的行动。


菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理,在探测器前方产生一个交替变化的盲区高灵敏区,以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时,人体发出的红外线就不断地交替从盲区进入高灵敏区,这样就使接收到的红外信号以忽强忽


弱的脉冲形式输入,从而强其能量幅度。


人体辐射的红外线中心波长为9~10--um,而探测元件的波长灵敏度在0.2~20--um 范围内几乎稳定不变。在传感器顶端


开设了一个装有滤光镜片的窗口,这个滤光片可通过光的波长范围为7~10--um,正好适合于人体红外辐射的探测,而对其它


波长的红外线由滤光片予以吸收,这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。


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。


__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: 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GB104084.6.1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3H4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


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。


 


1 .1.3其他


(1)为什么现在常开探测器越来越少了呢?

这是因为常开有很多弊端。常开顾名思义了,也就是继电器一直是处以常开的状态,报警时才闭合。大家都知道继电器的原始状态多是常闭的,要让继电器变常开必须加上一定电流。是不是会产生功耗?继电器的寿命是不是老化的更快?很显然这样对探测器的使用寿命会大大缩减!


常闭:正常状态继电器时闭合的,只有在报警时继电器才会变常开一下,而且这种情况是很少的。所以就没有功耗和使用寿命的说法了,这就是常闭探测器普遍的原因!

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文章评论3条评论)

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用户193093 2009-4-21 00:22

太感谢了····

用户211545 2008-12-27 22:06

不错

用户211545 2008-12-27 22:06

不错
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