熱釋電人體紅外傳感器ppt課件

1、第3講 第3講 存在于自然界的物體，如人體、火焰、冰塊等物都會(huì)發(fā)射存在于自然界的物體，如人體、火焰、冰塊等物都會(huì)發(fā)射紅外線，但波長(zhǎng)各不一樣。人體溫度為紅外線，但波長(zhǎng)各不一樣。人體溫度為3637oC，所發(fā)射的紅，所發(fā)射的紅外線波長(zhǎng)為外線波長(zhǎng)為910m，屬遠(yuǎn)紅外區(qū)；，屬遠(yuǎn)紅外區(qū)；400700oC的發(fā)熱體，所的發(fā)熱體，所放射出的紅外線波長(zhǎng)為放射出的紅外線波長(zhǎng)為35m，屬中紅外區(qū)。熱釋電紅外傳感，屬中紅外區(qū)。熱釋電紅外傳感器不受白天黑夜的影響，可晝夜不停地用于監(jiān)測(cè)，廣泛地用于器不受白天黑夜的影響，可晝夜不停地用于監(jiān)測(cè)，廣泛地用于防盜報(bào)警。防盜報(bào)警。第3講 1、熱釋電人體紅外傳感器的構(gòu)造與任務(wù)原理、熱釋

2、電人體紅外傳感器的構(gòu)造與任務(wù)原理 熱釋電人體紅外傳感器熱釋電人體紅外傳感器(PIP)普通都采用差動(dòng)平衡構(gòu)普通都采用差動(dòng)平衡構(gòu)造，由敏感元件、場(chǎng)效應(yīng)管，高值電阻等組成，如圖造，由敏感元件、場(chǎng)效應(yīng)管，高值電阻等組成，如圖11.20所示。其中所示。其中(a)為內(nèi)部構(gòu)造圖，為內(nèi)部構(gòu)造圖，(b)為內(nèi)部電氣銜接圖。為內(nèi)部電氣銜接圖。 1)敏感元件敏感元件 敏感元件，是用熱釋電人體紅外資料敏感元件，是用熱釋電人體紅外資料(通常是鋯鈦酸通常是鋯鈦酸鋁鋁)制成的，先把熱釋電資料制成很小的薄片，再在薄片制成的，先把熱釋電資料制成很小的薄片，再在薄片兩面鍍上電極，構(gòu)成兩個(gè)串聯(lián)的有極性的小電容器。將極兩面鍍上電極，構(gòu)

3、成兩個(gè)串聯(lián)的有極性的小電容器。將極性相反的兩個(gè)敏感元做在同一晶片上，是為了抑制由于環(huán)性相反的兩個(gè)敏感元做在同一晶片上，是為了抑制由于環(huán)境與本身溫度變化而產(chǎn)生熱釋電信號(hào)的干擾，見圖境與本身溫度變化而產(chǎn)生熱釋電信號(hào)的干擾，見圖11.20(b)所示。而熱釋電人體紅外傳感器在實(shí)踐運(yùn)用時(shí)，前面要安所示。而熱釋電人體紅外傳感器在實(shí)踐運(yùn)用時(shí)，前面要安裝透鏡，經(jīng)過透鏡的外來紅外輻射只會(huì)聚在一個(gè)敏感元上，裝透鏡，經(jīng)過透鏡的外來紅外輻射只會(huì)聚在一個(gè)敏感元上，以加強(qiáng)接納信號(hào)。熱釋電人體紅外傳感器的特點(diǎn)是它只在以加強(qiáng)接納信號(hào)。熱釋電人體紅外傳感器的特點(diǎn)是它只在由于外界的輻射而引起它本身的溫度變化時(shí)，才給出一個(gè)由于外界

4、的輻射而引起它本身的溫度變化時(shí)，才給出一個(gè)相應(yīng)的電信號(hào)，當(dāng)溫度的變化趨于穩(wěn)定后就再?zèng)]有信號(hào)輸相應(yīng)的電信號(hào)，當(dāng)溫度的變化趨于穩(wěn)定后就再?zèng)]有信號(hào)輸出，所以說熱釋電信號(hào)與它本身的溫度的變化率成正比，出，所以說熱釋電信號(hào)與它本身的溫度的變化率成正比，或者說熱釋電紅外傳感器只對(duì)運(yùn)動(dòng)的人體敏感，運(yùn)用于當(dāng)或者說熱釋電紅外傳感器只對(duì)運(yùn)動(dòng)的人體敏感，運(yùn)用于當(dāng)今探測(cè)人體挪動(dòng)報(bào)警電路中。今探測(cè)人體挪動(dòng)報(bào)警電路中。第3講 第3講 2)場(chǎng)效應(yīng)管和高阻值電阻場(chǎng)效應(yīng)管和高阻值電阻Rg 通常敏感元件資料阻值高達(dá)。因此，要用場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)展通常敏感元件資料阻值高達(dá)。因此，要用場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)展阻抗變換，場(chǎng)效應(yīng)管常用阻抗變換，場(chǎng)效應(yīng)管常用

5、2SK303V3、2SK94X3等來構(gòu)成源極跟隨等來構(gòu)成源極跟隨器，高阻值電阻器，高阻值電阻Rg的作用是釋放柵極電荷，使場(chǎng)效應(yīng)管正常任務(wù)。的作用是釋放柵極電荷，使場(chǎng)效應(yīng)管正常任務(wù)。普通在源極輸出接法下，源極電壓約為普通在源極輸出接法下，源極電壓約為0.41.0V。經(jīng)過場(chǎng)效應(yīng)管，。經(jīng)過場(chǎng)效應(yīng)管，傳感器輸出信號(hào)就能用普通放大器進(jìn)展處置。傳感器輸出信號(hào)就能用普通放大器進(jìn)展處置。3)濾光窗濾光窗 熱釋電人體紅外傳感器中的敏感元件是一種廣譜資料，能探測(cè)各熱釋電人體紅外傳感器中的敏感元件是一種廣譜資料，能探測(cè)各種波長(zhǎng)輻射。為了使傳感器對(duì)人體最敏感，而對(duì)太陽、電燈光等有種波長(zhǎng)輻射。為了使傳感器對(duì)人體最敏感，

6、而對(duì)太陽、電燈光等有抗干擾性，傳感器采用了濾光片作窗口，即濾光窗。濾光片是在抗干擾性，傳感器采用了濾光片作窗口，即濾光窗。濾光片是在S基板上鍍多層膜做成的。每個(gè)物體都發(fā)出紅外輻射，其輻射最強(qiáng)的基板上鍍多層膜做成的。每個(gè)物體都發(fā)出紅外輻射，其輻射最強(qiáng)的波長(zhǎng)滿足維恩位移定律：波長(zhǎng)滿足維恩位移定律： mT=2 989(mk) 式中式中m-最大波長(zhǎng)，最大波長(zhǎng)，T絕對(duì)溫度。絕對(duì)溫度。第3講 人體溫度為人體溫度為3637，即，即309310k，其輻射的紅外波長(zhǎng)，其輻射的紅外波長(zhǎng)m=2 9893093109.679. 64 m ?？梢?，人體輻射的紅外線最強(qiáng)的波長(zhǎng)正好在濾?？梢?，人體輻射的紅外線最強(qiáng)的波長(zhǎng)正好

7、在濾光片的呼應(yīng)波長(zhǎng)光片的呼應(yīng)波長(zhǎng)7.514mm的中心處。故濾光窗能有效地讓人體輻射的紅的中心處。故濾光窗能有效地讓人體輻射的紅外線經(jīng)過，而阻止太陽光、燈光等可見光中的紅外線經(jīng)過，免除干擾。外線經(jīng)過，而阻止太陽光、燈光等可見光中的紅外線經(jīng)過，免除干擾。所以，熱釋電人體紅外傳感器只對(duì)人體和近似人體體溫的動(dòng)物有敏感作所以，熱釋電人體紅外傳感器只對(duì)人體和近似人體體溫的動(dòng)物有敏感作用。用。第3講 4)菲涅爾透鏡菲涅爾透鏡 熱釋電人體紅外傳感器只需配合菲涅爾透鏡運(yùn)用才干發(fā)揚(yáng)最大熱釋電人體紅外傳感器只需配合菲涅爾透鏡運(yùn)用才干發(fā)揚(yáng)最大作用。不加菲涅爾透鏡時(shí)，該傳感器的探測(cè)半徑能夠缺乏作用。不加菲涅爾透鏡時(shí)，該

8、傳感器的探測(cè)半徑能夠缺乏2m，配，配上菲涅爾透鏡那么可達(dá)上菲涅爾透鏡那么可達(dá)10m，甚至更遠(yuǎn)。菲涅爾透鏡是用普遍的聚，甚至更遠(yuǎn)。菲涅爾透鏡是用普遍的聚乙烯制成的，安裝在傳感器的前面。透鏡的程度方向上分成三部分，乙烯制成的，安裝在傳感器的前面。透鏡的程度方向上分成三部分，每一部分在豎直方向上又分成假設(shè)干不同的區(qū)域，所以菲涅爾透鏡每一部分在豎直方向上又分成假設(shè)干不同的區(qū)域，所以菲涅爾透鏡實(shí)踐是一個(gè)透鏡組，如圖實(shí)踐是一個(gè)透鏡組，如圖1121(a)所示。當(dāng)光線經(jīng)過透鏡單元后，所示。當(dāng)光線經(jīng)過透鏡單元后，在其反面那么構(gòu)成明暗相間的可見區(qū)和盲區(qū)。每個(gè)透鏡單元只需一在其反面那么構(gòu)成明暗相間的可見區(qū)和盲區(qū)。每

9、個(gè)透鏡單元只需一個(gè)很小的視場(chǎng)角，視場(chǎng)角內(nèi)為可見區(qū)，之外為盲區(qū)。而相鄰的兩個(gè)個(gè)很小的視場(chǎng)角，視場(chǎng)角內(nèi)為可見區(qū)，之外為盲區(qū)。而相鄰的兩個(gè)單元透鏡的視場(chǎng)既不延續(xù)，更不交疊，卻都相隔一個(gè)盲區(qū)。當(dāng)人體單元透鏡的視場(chǎng)既不延續(xù)，更不交疊，卻都相隔一個(gè)盲區(qū)。當(dāng)人體在這一監(jiān)視范圍中運(yùn)動(dòng)時(shí)，依次地進(jìn)入某一單元透鏡的視場(chǎng)，又走在這一監(jiān)視范圍中運(yùn)動(dòng)時(shí)，依次地進(jìn)入某一單元透鏡的視場(chǎng)，又走出這一視場(chǎng)，熱釋電傳感器對(duì)運(yùn)動(dòng)的人體一會(huì)兒看到，一會(huì)又看不出這一視場(chǎng)，熱釋電傳感器對(duì)運(yùn)動(dòng)的人體一會(huì)兒看到，一會(huì)又看不到，再過一會(huì)兒又看到，然后又看不到，于是人體的紅外線輻射不到，再過一會(huì)兒又看到，然后又看不到，于是人體的紅外線輻射不斷改

10、動(dòng)熱釋電體的溫度，使它輸出一個(gè)又一個(gè)相應(yīng)的信號(hào)。輸出信斷改動(dòng)熱釋電體的溫度，使它輸出一個(gè)又一個(gè)相應(yīng)的信號(hào)。輸出信號(hào)的頻率大約為號(hào)的頻率大約為0.110Hz，這一頻率范圍由菲涅爾透鏡、人體運(yùn)動(dòng)，這一頻率范圍由菲涅爾透鏡、人體運(yùn)動(dòng)速度和熱釋電人體紅外傳感器本身的特性決議。速度和熱釋電人體紅外傳感器本身的特性決議。第3講 菲涅爾透鏡不僅是構(gòu)成可見區(qū)和盲區(qū)，菲涅爾透鏡不僅是構(gòu)成可見區(qū)和盲區(qū)，還有聚焦作用。其焦距普通為還有聚焦作用。其焦距普通為5Cm左右，左右，運(yùn)用時(shí)視不同傳感器所配用的透鏡也不運(yùn)用時(shí)視不同傳感器所配用的透鏡也不同，普通把透鏡固定在傳感器正前方同，普通把透鏡固定在傳感器正前方1-5cm處

11、。菲涅爾透鏡構(gòu)成圓弧狀，透鏡處。菲涅爾透鏡構(gòu)成圓弧狀，透鏡的焦距正好對(duì)準(zhǔn)傳感器敏感元的中心，的焦距正好對(duì)準(zhǔn)傳感器敏感元的中心，見圖見圖11.21(b)所示。所示。 目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上常見的熱釋電紅外傳目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上常見的熱釋電紅外傳感器有上海尼賽拉公司的感器有上海尼賽拉公司的SD02、PH5324和德國(guó)海曼和德國(guó)海曼LHi954、LHi958以及日本的以及日本的產(chǎn)品等，其中產(chǎn)品等，其中SD02適宜防盜報(bào)警電路。適宜防盜報(bào)警電路。第3講 第3講 2、熱釋電人體紅外傳感器的運(yùn)用、熱釋電人體紅外傳感器的運(yùn)用 在熱釋電人體紅外傳感器的運(yùn)用中，其前級(jí)配用菲涅在熱釋電人體紅外傳感器的運(yùn)用中，其前級(jí)配用菲涅爾透鏡，其后級(jí)采用帶通放大器，放大器的中心頻率普通爾透鏡，其后級(jí)采用帶通放大器，放大器的中心頻率普通取取1Hz左右。放大器帶寬對(duì)靈敏度與可靠性的影響大。帶左右。放大器帶寬對(duì)靈敏度與可靠性的影響大。帶寬窄，噪聲小，誤測(cè)率低；帶寬寬，噪聲大，誤測(cè)率高；寬窄，噪聲小，誤測(cè)率低；帶寬寬，噪聲大，誤測(cè)率高；但對(duì)快、慢速挪動(dòng)呼應(yīng)好。放大器信號(hào)的輸出可