【正文】 非 常有應用潛力的傳感器。它能檢測人或某些動物發(fā)射的紅外線并轉(zhuǎn)換成電信號輸出。早在 1938 年，有人就提出利用熱釋電效應探測紅外輻射，但并未受到重視。直到六十年代，隨著激光、紅外技術(shù)的迅速發(fā)展，才又推動了對熱釋電效應的研究和對熱釋電晶體的應用開發(fā)。近年來，伴隨著 集成電路 技術(shù)的飛速發(fā)展，以及對該傳感器的特性的深入研究，相關(guān)的專用集成電路處理技術(shù)也迅速增長。 目前國內(nèi)、外使用的各類防盜、安保報警器大多采用的是以超聲波、主動式紅外發(fā)射 /接收以及微波等技術(shù)為基礎(chǔ)。它們均采用的是監(jiān)測接收到的經(jīng)反射回來的信號有無異常來判斷有無入侵者。識別效率低，容易誤報警，而熱釋電紅外傳感器 (簡稱 PIR)是 80 年代發(fā)展起來的一種新型高靈敏度探測元件。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便可驅(qū)動各種控制電路，如作電源開關(guān)控制、防盜防火報警、自動覽測等。 熱釋電紅外傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、 硫酸三甘鈦等制成尺寸為 2*1mm 的探測元件。在每個探測器內(nèi)裝入一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場效應管放大后向外輸出。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設(shè)一個菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號放大 70 分貝以上，這樣就可以測出 10~20 米范圍內(nèi)人的行動。 菲涅爾透鏡 利用透鏡的特殊光學原理，在探測器前方產(chǎn)生一個交替變化的 “ 盲區(qū) ” 和 “ 高靈敏區(qū) ” ，以提高它的探測接收靈敏度。當有人從透鏡前走過時，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從 “ 盲區(qū) ” 進入 “ 高靈敏區(qū) ” ，這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入，從而增強其能量幅度。 人體輻射的紅外線中心波長為 9~10um，而探測元件的波長靈敏度在 ~20um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為 7~10um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣 便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。 一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收， 2 但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，經(jīng)信號處理而報警。菲泥爾濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距（感應距離），從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場，視場越多，控制越嚴密。 被動式熱釋電紅外探頭具有本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好，價格低廉。防小動物干擾：探測器安裝在推薦地使用高度，對探測范圍內(nèi)地面上地小動物，一般不產(chǎn)生報警?？闺姶鸥蓴_：探測器的抗電磁波干擾性能符合GB10408 中 要求，一般手機電磁干擾不會引起誤報?？篃艄飧蓴_：探測器在正常靈敏度的范圍內(nèi)，受 3 米外 H4 鹵素燈透過玻璃照射，不產(chǎn)生報警。 利用熱釋電傳感器監(jiān)測環(huán)境變化，進行信息傳輸進而完成報警功能的系統(tǒng)主要用于家居安全，探測夜間有無人員闖入，該系統(tǒng)方便、穩(wěn)定，十分適合家庭財產(chǎn)的保護。 這里所設(shè)計的被動式報警器采用的是熱釋電紅外線傳感器，是一種被動式的紅外傳感器，它本身并不向環(huán)境中發(fā)射檢測用的紅外線，只是被動的接受，因此這種熱釋電傳感器能以非接觸形式檢測出人體輻射出的紅外線，并將其轉(zhuǎn)化為電壓信號。同時 ，它還能辨別出運動的生物與其他非生物，應用范圍十分廣泛。熱釋電傳感器既可應用于防盜報警裝置，也可以用于自動控制、接近開關(guān)及遙測等領(lǐng)域。 3 第 2 章 方案論證 熱釋電傳感器報警器設(shè)計要求 本設(shè)計要求利用 熱釋電紅外線傳感器 和光敏傳感器設(shè)計制作一套防盜報警系統(tǒng)，使之適用于家庭、商場、倉庫的夜晚自動值守防盜保護。經(jīng)過分析，有如下要求： （ 1）可實現(xiàn)非法入侵報警； （ 2）使用光敏電阻控制，白天不報警，晚上自動開始工作； （ 3）當有人靠近時熱釋電傳感器報警，無人靠近時不報警。 系統(tǒng)設(shè)計方案選擇 方案一 目前最為流行的防盜報警裝置大多采用的是主動式探測儀，例如超聲波探測儀、對射式紅外線傳感器和微波等技術(shù)。因此，方案一采用對射式紅外線傳感器，經(jīng)過具備檢波、放大、濾波和后期處理的信號處理電路后，輸入到報警裝置，報警裝置的工作與否由另外的定時開關(guān)控制?？苫緦崿F(xiàn)報警器設(shè)計要求。 方案二 光敏電阻屬半導體光敏器件，除具靈敏度高，反應速度快，光譜特性及 r 值一致性好等特點外，在高溫，多濕的惡劣 環(huán)境 下，還能保持高度的穩(wěn)定性和可靠性，可廣泛應用于 照相機 ， 太陽能庭院燈 ， 草坪燈 ， 驗鈔機 ，石英鐘，音樂杯，禮品盒，迷你小夜燈，光聲控開關(guān)，路燈自動開關(guān)以及各種光控 玩具 ，光控燈飾，燈具等光自動 開 關(guān) 控制領(lǐng)域。 光敏電阻的工作原理是基于內(nèi) 光電效應 。在 半導體 光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導體。通常采用涂敷、噴涂 、燒結(jié) 的 方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其 靈敏度 。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子 —— 空穴對將復合，光敏電阻的阻值也就恢復原值。在光敏電阻兩端的 金屬電極 加上電壓，其中便 有電流通過，受到一定波長 4 的光線照射時，電流就會隨光強的增大而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。 當白天的時候 光敏電阻 近似導通，此時的電阻被稱之為亮電阻，阻值約為幾千歐，流過的電流叫亮電流；夜晚無光照的時候，光敏電阻內(nèi)無電流流過，暗電阻的電阻值約為兆歐級，近似斷路。一般來說，暗電阻與亮電阻阻值之比約為 102 ~ 106之間。光敏電阻 沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加 直流電壓 ，也加 交流電壓 。半導體的導電能力取決于半導體導帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。 凡是溫度超過絕對 0176。C（ 273176。C） 的物體都能產(chǎn)生熱輻射（紅外光譜），而溫度低于 1725176。C 的物體產(chǎn)生的熱輻射光譜集中在紅外光區(qū)域，因此自然界的所有