热释电红外传感器应用:浅谈热释电红外传感器原理和应用

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热释电红外传感器应用:浅谈热释电红外传感器原理和应用随着社会的发展,各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活,以热释电红外传感器为核心的自动门系统就是其中之一。热释电红外传感器是基于热电效应原理的热电型红外传感器。其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合虑光镜片窗口组成,其极化随温度的变化而变化。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效

热释电红外传感器应用:浅谈热释电红外传感器原理和应用

  随着社会的发展,各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活,以热释电红外传感器为核心的自动门系统就是其中之一。热释电红外传感器是基于热电效应原理的热电型红外传感器。其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合虑光镜片窗口组成,其极化随温度的变化而变化。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片,并在它的两面镀上金属电极,然后加电对其进行极化,这样便制成了热释电探测元。
  1、热释电红外传感器原理
  1.1热释电红外传感器的原理特性
  热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶,其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成,其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式,因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化并将其转换为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号,并不能直接使用因而需要用电阻将其转换为电压形式该电阻阻抗高达104Mω,故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式即源极跟随器来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片,并在它的两面镀上金属电极,然后加电对其进行极化,这样便制成了热释电探测元。由于加电极化的电压是有极性的,因此极化后的探测元也是有正、负极性的。
  1.2 被动式热释电红外传感器的工作原理与特性
  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:
  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GB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。
  1.3 热释电效应
  当一些晶体受热时,在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷,这种由于热变化产生的电极化现象,被称为热释电效应。通常,晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和,其自发极化电矩不能表现出来。当温度变化时,晶体结构中的正负电荷重心相对移位,自发极化发生变化,晶体表面就会产生电荷耗尽,电荷耗尽的状况正比于极化程度。
  能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件,其常用的材料有单(LiTaO3 等)、压电陶瓷(PZT等)及高分子薄膜(PVFZ等)。
  根据菲涅耳原理制成,把红外光线分成可见区和盲区,同时又有聚焦的作用,使热释电人体红外传感器 (PIR) 灵敏度大大增加。菲涅耳透镜折射式和反射式两种形式,其作用一是聚焦作用,将热释的红外信号折射(反射)在PIR上;二是将检测区内分为若干个明区和暗区,使进入检测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就能产生变化电信号。
  如果我们在热电元件接上适当的电阻,当元件受热时,电阻上就有电流流过,在两端得到电压信号。
  2、 热释电红外传感器应用-自动门
  2.1 自动门设计原理
  在自动门领域中,被动式人体热释电红外线感应开关的应用非常广泛,因其性能稳定且能长期稳定可靠工作而受到广大用户的欢迎,这种开关主要由人体热释电红外线传感器、信号处理电路、控制及执行电路、电源电路等几部分组成。
  热释电红外自动门主要由光学系统、热释电红外传感器、信号滤波和放大、信号处理和自动门电路等几部分组成。菲涅尔透镜可以将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外探测元上,同时也产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区,以适应热释电探测元要求信号不断变化的特性;热释电红外传感器是报警器设计中的核心器件,它可以把人体的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用;信号处理主要是把传感器输出的微弱电信号进行放大、滤波、延迟、比较,为报警功能的实现打下基础。
  在该探测技术中,所谓“被动”是指探测器本身不发出任何形式的能量,只是靠接收自然界能量或能量变化来完成探测目的。被动红外自动门的特点是能够响应人体在探测区域内移动时所引起的红外辐射变化,并能使监控报警器产生报警信号,从而完成报警功能。图6所示是该报警器的工作电路原理图。
  当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元上时,电路中的传感器将输出电压信号,然后使该信号先通过一个由C1、C2、R1、R2组成的带通滤波器,该滤波器的上限截止频率为16Hz,下限截止频率为0.16Hz。由于热释电红外传感器输出的探测信号电压十分微弱(通常仅有1mV左右),而且是一个变化的信号,同时菲涅尔透镜的作用又使输出信号电压呈脉冲形式(脉冲电压的频率由被测物体的移动速度决定,通常为0.1~10Hz左右),所以应对热释红外传感器输出的电压信号进行放大。本设计运用集成运算放大器LM324来进行两级放大,以使其获得足够的增益。当传感器探测到人体辐射的红外线信号并经放大后送给窗口比较器时,若信号幅度超过窗口比较器的上下限,系统将输出高电平信号;无异常情况时则输出低电平信号。在该比较器中,R9、R10、R11用做参考电压,两个运算放大器用做比较,两个二极管的主要作用是使输出更稳定。窗口比较器的上下限电压即参考电压分别为3.8V和1。2V。将这个高低电平变化的信号上升沿信号作为单稳电路HEF4538B的触发信号,并让其输出一个脉宽大约为10s的高电平信号。再用这一脉宽信号作为报警电路KD9561的输入控制信号,来使电路产生10s的报警信号,最后用三极管VT1和VT2再一次对电信号进行放大,以便有足够大的电流来驱动喇叭使其连续发出10s的报警声。
  前两个LM324是两级放大器。传感器检测到人体红外线后产生的感应信号很微弱,电路中设置了诸多旁路电容都是为了抑制干扰,避免误动作。后两个LM324是上、下限电压比较器。只有传感器感应产生的交变信号经放大达到足够电平才能使其输出为高电平,以控制后面继电器K1是否得电。K1得电,此时将进入自动门控制部分。K1得电则KA2得电吸合,KA2常开闭合自锁,电机开始正转,门就慢慢打开。当接触到行程开关QS1后,之前动作的触点复位,电机停止,门也不动了,一直处于开启状态。同时行程开关的常开触点闭合,时间继电器KT得电延时5S。5S后KT常开闭合, KA得电,KA3常开闭合自锁,电机开始反转,直到碰到行程开关QS2,门已关上,电机停止反转。以上为电路运行的所有过程。
  2.2 安装:
  元件选择与参数确定:
  这次设计中主要选择LM324作为主要芯片,因是这两块芯片在以前学过的书本中都有所接触,运用起来相对比较熟悉。LM324是一个具有两极放大的比较器。而在自动门控制电路中,我使用了继电器、时间继电器、行程开关等一些强电器件来实现自动门的正常工作。
  3.结 论
  随着相关信号处理器性能和可靠性的不断提高,热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器,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,广泛应用于各种自动化控制装置中,既可作为红外激光的一种较理想的探测器,又可适用于防盗报警、自动门等红外领域。
热释电红外传感器应用:浅谈热释电红外传感器原理和应用  第1张

热释电红外传感器应用:热释电红外传感器在各方面有哪些应用?

怎样判断热释电红外传感器的好坏

热释电红外传感器是一种能检测人或某些动物发射的红外线并转换成电信号输出的高灵敏度红外探测元件,它能将输出的电压信号加以放大,可驱动各种控制电路。 ? 热释电红外传感器原理: 利用热电效应原理来完成对红外

2021-09-01 10:27:34

热释电传感器的原理及特性

热释电传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。早在1938年,就有人提出过利用热释电效应探测红外辐射,但并未受到重视,直到20世纪60年代才又兴起了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用。

2020-11-30 10:27:19

HD-03C热释电红外线传感器构成的热释电红外线报警电路

下图是由HD-03C热释电红外线传感器构成的热释电红外线报警电路,适用于报警、自动开关等场合。

2020-09-17 14:08:12

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本书结合具体的实际应用电路实例,主要介绍了红外线传感器、热释电红外传感器、声传感器和超声传感器电路的工作原理,以及它们在照明节能、安全防护、防盗报警和超声探测方面的应用,内容实用,资料新颖。本书可供无线电爱好者学习使用,也可供电子企业产品开发、生产人员参考。

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2019-04-11 16:08:29

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2019-03-22 14:47:03

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热释电红外传感器原理及其应用

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当约定荏苒成泪 2017-12-20 17:22:43

【Realplay】HC-SR501 人体红外感应模块 热释电

HC-SR501 人体红外感应模块 热释电 红外传感器资料。

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滚 2016-05-09 09:41:41

红外热释电电子狗

热释电红外线传感器可作电源开关控制、防盗防火报警、自动监测等。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

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2015-11-10 11:51:29

避免热释电红外传感器误报警和漏报警的方法

热释电红外传感器在如今安防报警系统中扮演着重要的角色,其广泛的应用于保险装置、防盗报警器、感应门、自动灯具、智能玩具等方面,但是在使用过程中,经常会出现误报警或者漏报警的状况,下面小编集合了这方面的有关材料,供大家参考。

2020-07-22 18:14:33

什么是热释电红外传感器?

热释电红外传感器在结构上引入场效应管,其目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号,并不能直接使用,因而需要用电阻将其转换为电压形式。故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式来完成阻抗变换。

2020-02-25 09:21:55

热释电红外传感器在自动门中的应用原理解析

热释电红外自动门主要由光学系统、热释电红外传感器、信号滤波和放大、信号处理和自动门电路等几部分组成。

2020-01-09 16:28:42

热释电红外传感器原理

热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶,其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成,其极化随温度的变化而变化。

2020-01-03 10:09:19

dfrobot人体红外热释电运动传感器简介

红外热释电运动传感器能检测运动的人或动物身上发出的红外线,输出开关信号,可以应用于各种需要检测运动人体的场合。

2019-12-23 10:08:52

dfrobot人体热释电红外传感器介绍

热释电红外传感器是一种能检测人或动物身体发射的红外线而输出电信号的传感器,输出开关信号。可以应用于各种需要检测运动人体的场合。

2019-12-11 15:20:09

红外传感器工作原理_红外传感器的应用

本文首先介绍了红外传感器工作原理,其次介绍了红外传感器的种类,最后介绍了红外传感器的应用。

2019-09-17 08:58:45

热释电红外传感器优缺点

热释电红外传感器在结构上引入场效应管,其目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号,并不能直接使用,因而需要用电阻将其转换为电压形式。故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式来完成阻抗变换。

2019-07-11 14:16:31

热释电红外传感器工作原理

下图是一款热释电红外传感器模块,工作时,若有人靠近自动门,热释电红外传感器便会接收到人体发出的9~10μm的红外线信号,并输出相应的电信号送至模块上的放大电路处理,该信号经放大、整形等处理后驱动电机及机械装置使门自动打开。

2019-07-11 14:13:19

热释电传感器结构

热释电红外传感器由滤光片、热释电探测元和前置放大器组成,补偿型热释电传感器还带有温度补偿元件,图所示为热释电传感器的内部结构。为防止外部环境对传感器输出信号的干扰,上述元件被真空封装在—个金属营内。

2019-07-11 14:07:42

热释电传感器的应用

热释电红外传感器利用专用晶体材料产生的热释电效应来检测红外线辐射的变化。通过检测红外线辐射的变化来实现检测人体运动的目的。在智能家居领域,热释电传感器主要应用在智能照明、智能安防、智能迎宾等方面。

2019-07-11 14:07:17

热释电红外传感器电路

热释电红外传感器(PIR)属于热电型红外传感器,是基于热电效应原理制成的。这种探测元件有三种类型,单元型、双元型、四元型这三种探测元件。火焰检测器、辐射高温计,这样的检测仪表用的是单元型探测元件

2019-07-02 14:57:53

热释电红外传感器工作原理及结构说明

自动门一般是靠热释电红外传感器(亦有采用微波多普勒模块的)来检测人体发出的红外线信号工作的,并不会向外发射对人体有害的射线,故没有什么伤害。下面我们来介绍一下热释电红外传感器的基本工作原理。

2019-07-02 14:39:01

PIC12F675单片机用于热释红外传感器中的应用设计

现在用于检测人员进出的探测器主要采用热释红外传感器。人体能够发射10μm左右的红外线,热释红外传感器就是靠接收这种红外线而进行工作的。

2018-11-14 16:38:52

浅谈热释电红外传感器原理和应用

随着社会的发展,各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活,以热释电红外传感器为核心的自动门系统就是其中之一。

2018-09-24 15:43:00

热释电红外传感器简单制作方法

物体射出的红外线先通过菲涅尔透镜,然后到达热释电红外探测器。

2018-09-20 15:30:33

热释电红外传感器的应用 浅谈热释电红外传感器在物联网中的应用

物联网中可以大量使用红外传感器(也叫红外感应器)来实现物体信息的获取,尽管目前尚未研发生产出成熟的产品,但是红外传感器已经有很多成熟的应用领域,可以借鉴。

2018-09-14 10:57:43

微波传感器将取代热释电红外传感器的成本优势!

据中商产业研究院《中国热释电红外传感器行业市场前景调查及投融资战略研究报告》中指出,随着下游应用领域的需求增加,热释电红外传感器的市场容量快速增长。数据显示,2009年我国热释电红外传感器产量仅为

2018-07-11 07:01:00

RD-623热释电红外传感器测试方法及典型应用电路

本文主要介绍了RD-623热释电红外传感器测试方法及典型应用电路。RD-623热释电红外传感器是利用温度变化的特征来探测红外线的辐射,采用双灵敏元互补的方法抑制温度变化产生的干扰,提高了传感器的工作

2018-03-04 09:25:59

热释电红外传感器结构及型号

本文主要介绍了热释电红外传感器结构及型号以及应用电路。热释电红外传感器由滤光片、热释电探测元和前置放大器组成,补偿型热释电传感器还带有温度补偿元件,热释电探测元是热释电传感器的核心元件,它是在热释电晶体的两面镀上金属电极后,加电极化制成,相当于一个以热释电晶体为电介质的平板电容器。

2018-01-26 15:13:51

热释电红外传感器放大电路设计案例

随着信息技术的普及,红外探测技术取得了迅速的发展,并广泛应用于夜视仪、报警、医疗和自动控制等领域。在红外探测系统中,红外传感器是核心器件,它的性能决定了整个红外探测系统的灵敏性,而前置放大电路又是影响红外传感器性能的关键部分

2016-11-05 07:09:58

热释电红外传感器原理和应用介绍

  随着社会的发展,各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活,以热释电红外传感器为核心的自动门系统就是其中之一。热释电红外传感器是基于热电效应原理的热电型红外传感器。其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合虑光镜片窗口组成,其极化随温度的变化而变化。

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热释电红外传感器应用:热释电红外传感器的原理应用和优缺点介绍

热释电红外传感器的原理应用和优缺点介绍

随着社会的发展,各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活,以热释电红外传感器为核心的自动门系统就是其中之一。热释电红外传感器是基于热电效应原理的热电型红外传感器。其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合虑光镜片窗口组成,其极化随温度的变化而变化。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片,并在它的两面镀上金属电极,然后加电对其进行极化,这样便制成了热释电探测元。

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GB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。
热释电红外传感器应用:浅谈热释电红外传感器原理和应用  第2张

热释电红外传感器应用:热释电红外传感器的应用 浅谈热释电红外传感器在物联网中的应用

  本文主要是关于热释电红外传感器的相关介绍,并着重对热释电红外传感器的应用进行了详尽的阐述。
  热释电红外传感器
  热释电红外传感器在结构上引入场效应管,其目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号,并不能直接使用,因而需要用电阻将其转换为电压形式。故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片,并在它的两面镀上金属电极,然后加电对其进行极化,这样便制成了热释电探测元。
  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20米范围内人的行动。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”和“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,从而强化其能量幅度。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。
  结构
  由于加电极化的电压是有极性的,因此极化后的探测元也是有正、负极性的。该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一起,目的是消除因环境和自身变化引起的干扰。它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿。对于辐射至传感器的红外辐射,热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上,从而使传感器输出电压信号。制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料,它的探测波长范围为0.2-20um。为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏度,该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片。这种滤波片除了允许某些波长范围的红外辐射通过外,还能将灯光、阳光和其它红外辐射拒之门外。
  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。
  ◆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。
  PIR管脚分配
  热释电红外传感器的应用
  热释电红外传感器利用专用晶体材料产生的热释电效应来检测红外线辐射的变化。通过检测红外线辐射的变化来实现检测人体运动的目的。产品的主要应用领域为家电、玩具、防盗报警、感应门、感应灯具、感应开关等。
  炜盛热释电产品集合:
  
  红外自动感应灯、感应开关能感应人体红外线,人来灯亮,人离灯灭,实现自动照明。有采用LED做光源,最大限度节约电能;有使用电池供电无需接线,可方便地即用即放在玄关、卫生间、走廊等需要临时照明的场所。也可使用感应开关接驳灯具,实现自动照明。
  感应开关
  产品应用到高性能红外探测器,利用热释电红外传感器来检测移动人体的红外辐射,只要人体在其探测范围内横切走过,红外自动开关就会产生电信号,启动负载。
  
  防盗报警
  无线智能红外探测报警器。它使用了先进的信号分析处理技术。当有入侵者通过探测区域时,探测器将自动探测区域内人体的活动。如有动态移动现象,它则向控制主机发送报警信号。产品适合家庭住宅区、楼盘别墅、厂房、商场、仓库、写字楼等场所的安全防范。
  
  人来灯亮、人走灯灭是LED红外感应要最大的特点,开关全自动,省事,杜绝了有人开,无人关的用电浪费。采用高亮LED灯作为发光光源,光效高,寿命长,省电率比相同亮度下的白炽灯和荧光灯高60%和40%。
  感应灯具
  相比较声光控的产品而言,抗干扰效果好!不会受到声音的干扰,只感应人体的温度的,人来灯亮,人走灯灭,就是夏天的灵敏度会降低一点,环境的温度与人体的温度越相近,灵敏度越低!正常时感应距离是5-8m左右!
  
  晚上偶尔起床,灯自动点亮,免除频繁开关电灯和强光刺眼。是现代居家不可或缺的新颖节能产品。
  特点:发光效率高、使用寿命长久、耗电量更低。
  红外迎宾器
  
  “感应”是指自动门中的一种开门模式。感应门是广泛用于商店、酒店、企事业单位等场所的一种玻璃门,利用热释电红外人体感应传感器特性,当有人靠近门口时,它会自动感应到人体,发出指令及时将门打开。
  热释电红外传感器在物联网中的应用
  物联网是把所有物品通过射频识别、红外感应器等信息传感设备与互联网连接起来的技术,以实现智能化识别和管理,是继计算机、互联网和移动通信网之后的又一次信息产业革命。文章首先介绍了物联网的定义内涵、基本特征及研究现状,然后探讨了物联网关键技术之一传感器技术;接着阐述了红外传感器结构、原理及特点,最后对红外传感器在物联网技术中的应用进行了初步探索,指出其广阔的应用前景。
  红外传感器的结构原理与特点
  红外传感器是将红外辐射能转换成电能的一种光敏元件,根据具体工作原理的不同,可分为光子型和热释电型两种。热释电红外传感器是利用红外辐射的热效应引起元件本身的温度变化来实现某些参数的检测的,其探测率、响应速度都不如光子型传感器。但由于其可在室温下使用,灵敏度与波长无关,所以应用领域很广[5]。利用铁电体热释电效应的热释电型红外传感器灵敏度很高,获得了广泛应用。
  热释电效应某些绝缘物质受热时,随着温度的上升,在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷。这种由于热变化而产生的电极化现象称为热释电效应。热释电效应在近十年被用于热释电红外传感器中。能产生热释电效应的晶体称为热释电体,又称为热电元件。热电元件常用的材料有单晶、压电陶瓷及高分子薄膜等。
  热释电红外传感器的结构热释电红外传感器由以下四个主要部分构成:①构成电路的铝基板、场效应晶体管(FET);②具有热释电效应的陶瓷材料;③限制入射红外波长的窗口材料;④外壳TO—5型管帽和管座。
  由于热释电红外传感器中电容的电流发生器输出阻抗高,且输出电压信号又极其微弱,故在管内的敏感转换元件FET上加一层黑色氧化膜以提高其转换效率。其等效电路如图2所示,在负载电阻上并联一个放大器及厚膜电阻,以达到阻抗变换的目的。在管壳的顶部设有滤光镜(TO一5封装),而树脂封装的则设在侧面。
  红外组合件的构造由于探测器元件单独使用时,存在着探测距离较短、获得的信号后续电路不易处理的不足,所以目前多选用红外组合件来探测。红外组合件由热释电红外传感器、透镜、测量转换电路和密封管壳构成[6]。透镜可以扩大探测范围,提高测量的灵敏度;测量转换电路可以完成滤波、放大等信号处理过程;密封管壳能防止因外界噪声引起的错误动作。这种组合件体积小、成本低、功能多样,所以应用广泛。
  滤光镜材料在热释电红外传感器的窗口上装有不同材料的滤光镜,阻止不需要的红外线进入传感器。一般热释电红外传感器在0.2~20um光谱范围内的灵敏度比较好,不受可见光影响。由于不同的检测要求(如医学或气体成分分析等)光谱响应范围不同,因此可选择不同材料的滤光镜使其满足不同场合需求。
  热释电红外传感器使用时,一般前级需要先用菲涅尔透镜滤光,后级接带通放大器,放大器的中心频率一般取1.2Hz左右,放大器带宽对灵敏度、可靠性的影响比较大。使用时要根据具体要求来合理选择。
  物联网中可以大量使用红外传感器(也叫红外感应器)来实现物体信息的获取,尽管目前尚未研发生产出成熟的产品,但是红外传感器已经有很多成熟的应用领域,可以借鉴。以热释电红外传感器为核心构成的热释电红外开关,在民用领域可作为蜂鸣器、白炽灯、烘干机、自动门、和自动洗手池等装置的自动感应开关,特别适用于工矿企业、高档酒店、大型商场等区域。
  此外,热释电红外传感器还可用于遥感、制导、夜视、主动雷达、热成像、气体分析、辐射计、测温等军事和工业场合。比如在2008年5.12汶川特大地震救援过程中,就使用了红外传感器实现无光条件下(夜间和阴雨天)灾区照片的拍摄,为救援工作提供了帮助。红外传感器价格经济、测量电路简单、常温下可使用、非接触式测量、精度较高等优点决定了其在物联网中具有广泛的应用前景。
  在物联网中可以使用红外传感器获取物品信息,使用电子标签记录、实现物品的精确定位。比如用红外传感器检测超市货架是否具有足够的商品待售,当检测到货物不足时,通过后续信号处理、滤波、放大,驱动扬声器提醒超市工作人员及时补货。
  特别是在物联网消费电子电器产品中,热释电红外传感器具有极其广泛的应用前景。目前用得最多的是检测物品有无,实现自动控制。红外传感器已广泛用于防盗报警系统中,市场上有成熟的商品。一个典型的周界入侵检测报警系统本身就是一个物联网在安全方面的应用,比如上海浦东机场入侵检测系统,就是一个小型的物联网,其中使用了大量的红外传感器,作为智能节点,获取周边信息,与其他类型传感器采集得到的信息一起准确及时地提供给中央处理系统进行信息融合,作为自动控制决策的依据。国外已有把安装在售货机上,当有人接近时,机器可以说话,实现自动销售,我们也可以借鉴应用。再比如可以把红外传感器安装在工厂危险性机械系统上,能够进行非接触测量,当超过预定的安全距离时给出警示,防止人太靠近造成危险,保护工人健康、实现安全生产,节约生产成本。
  小结
  近年来物联网的研究与发展引起了人们的广泛关注,国内外政府和企业都积极采取行动参与物联网的构建,广大学者也对物联网展开深入研究,国内不少高校先后申报了物联网专业,培养物联网方面的人才,这将对未来全球经济发展产生深远影响。与此同时,热释电红外传感器的销量近几年也是每年增长30%以上。国内外厂家正在不断开发新产品以满足未来的市场需求。可以预见,红外传感器在物联网中具有广阔的应用前景。
  结语
  关于热释电红外传感器的相关介绍就到这了,如有不足之处欢迎指正。
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