热释电红外报警器及其应用000.doc

? ? ? 1 绪论 随着夏季的到来，入室盗窃也迎来了它的高发季节。自己所处环境的安全性，尤其是在家居安全方面，不得不时刻留意那些不速之客。现在很多小区都安装了智能报警系统，因而大大提高了小区的安全程度，有效保证了居民的人身财产安全。很强的隐蔽性和保密性因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用此外，在电子防盗、人体探测等领域中，热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。系统采用了热释电红外传感器，用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比，具有如下：它的制作简单、成本低、安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，同时它的信号经过单片机系统处理后方便和PC机通信，便于多用户统一管理。，并将其转变为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其它非生物，也可以用于自动控制灵敏度高、控制范围大。不需要用红外线或电磁波等发射源。 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。是一 种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。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。自然界中存在的各种物体，如人体、木材、石头、火焰、冰等都会发出不同波长的红外线，利用红外传感器可对其进行检测。根据工作原理，红外传感器分为热型和量子型两类，热型红外传感器也称热释电红外传感器或被动红外传感器。与量子型相比，其频响速度较慢，但响应的红外线波长范围较宽，价格便宜，并可在常温下工作。量子型与热型的特点相反，而且要求冷却条件。目前在防盗报警、火灾检测、自动门、自动水龙头、自动电梯、 自动照明及非接触温度测量等领域应用最广泛的传感器。其原因为：被测对象自身发射红外线，可不必另设光源；大气对2-2．6lLm、3—5lLm、8—141m三个被称为“大气窗口”的特定波段的红外线吸收甚少，可非常容易被检测；中、远红外线不受可见光影响，可不分昼夜进行检测。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米范围内人的行动。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，从而强其能量幅度。人体辐射的红外线中心波长为910um，而探测元件的波长灵敏度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 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。 图2.1热释电红外传感器外形图 其中本设计主要应用的是热释元件，此报警器应该在当有人进入感应范围时，开关自动接通电路，发出报警声音，并且只要人一直在感应范围之内，电路就会持续导通，当人不在开关感应范围时，开关延时一段时间后将自动关闭。下面图2.2是热释电红外传感器的结构框图。 图2.2 双探测元热释电红外传感器 使用时D端接电源正极，G端接电源负极，S端为信号输出。该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元件串接在一起，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光学系统菲涅尔透镜将其聚集后加至两个参测元上，从而使传感器输出电压信号。 2. 3 热释电红外传感器的结构特性 被动式红外报警器主要由光学系统菲涅尔透镜2.3所示 图2.3 热释电红外报警器的结构电路 图中，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信号处理主要是把传感器输出的微弱电信号进行放大为报警功能的实现打下基础热释电红外