【正文】 變化而敏感，而這種變化對人體而言就是移動。傳感器仍然沒有信號輸出。但這兩個電容的極性是相反串聯(lián)的。 如圖 所示 對不同的傳感器來說，敏感單元的制造材料有所不同。傳感器主要有外殼、濾光片、熱釋電元件 PZT、場效應(yīng)管 FET 等組成。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，元件兩個表面做成電極，當(dāng)傳感器監(jiān)測范圍內(nèi)溫度有 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 7 ΔT 的變化時，熱釋電效應(yīng)會在兩個電極上會產(chǎn)生電荷 ΔQ ，即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱電壓 ΔV 。 如圖 所示 熱釋電效應(yīng) 當(dāng)一些晶體受熱時，在晶體兩端將會產(chǎn)生數(shù)量相等而符號相反的電荷，這種由于熱變化產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象，被稱為熱釋電效應(yīng)。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷 ΔQ 會被空氣中的離子所結(jié)合而消失，即當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時， ΔT=0 ，則傳感器無輸出。 人體熱釋電紅外線傳感器（以下簡稱：傳感器）由敏感單元、阻抗變換器和濾光窗等三大部分組成 。 熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人或動物發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器。輸出延遲時間Tx由外部的 R9 和 C7的大小調(diào)整，值為 Tx≈24576xR9C7 ；觸發(fā)封鎖時間 Ti 由外部的 R10 和 C6 的大小調(diào)整，值為 Ti≈24xR10 C6。 由于熱釋電紅外傳感器輸出的探測信號電壓十分微弱 (通常僅有 1 mV左右 )，而且是一個變化的信號，同時菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號電壓呈脈沖形式(脈沖電壓的頻率由被測物體的移動速度決定，通常為 ～ 10Hz左右 )， 所以運算放大器 OP1 將熱釋電紅外傳感器的輸出信號作第一級放大，然 后由 C3 耦合給運算放大器 OP2 進(jìn)行第二級放大，再經(jīng)由電壓比較器 COP1 和 COP2 構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號 Vs 去啟動延遲時間定時器，輸出信號 Vo 經(jīng)晶體管 T1 放大驅(qū)動繼電器去接通負(fù)載。當(dāng)人離開感應(yīng)區(qū)域，感應(yīng)器進(jìn)入延時狀態(tài)，待已設(shè)置河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 3 的延時時間段過后，感應(yīng)器自動關(guān)閉其連接的負(fù)載。它要求 PIR熱釋電人體紅外傳感器的信號放大處理電路有很高的靈敏度 并要能準(zhǔn)確鑒別生物體與非生物體的運動，使誤動作率降到最低。探頭內(nèi)包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元，而且制成 的兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測器無信號輸出。環(huán)境與自身的溫度變化由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了它不向外輸出信號；而傳感器的低頻響應(yīng)（一般為 ~10Hz）和對特定波長紅外線（一般為 5~15um）的響應(yīng)決定了傳感器只對外界的紅外線的輻射 而引起傳感器的溫度的變化而敏感，而這種變化對人體而言就是移動。人體溫度產(chǎn)生的輻射在光譜中屬于紅外線的范圍。 ）又飛速發(fā)展起來，其中實現(xiàn)自動照明系統(tǒng)可以減少電能浪費成為實現(xiàn)現(xiàn)代化住宅的重要一筆。所以通過這種直接和間接的損耗，每年電能的損失就達(dá)數(shù)億元。由于我國在新能源研發(fā)方面處于落后局面，目前市場上的普通開關(guān)、拉線開關(guān)占據(jù)著燈具開關(guān)市場的主要位置。本開關(guān)能探測來自移動人體的紅外輻射，只要人體進(jìn)入探測區(qū)域，開關(guān)會自動開啟。該設(shè)計可作為企業(yè)、賓館、商場及住宅的走廊、樓梯、電梯間、衛(wèi)生間、庫房等處的 自動開關(guān)，起到 “ 人來燈自亮，人走燈自滅 ” 的作用，既新穎方便，又節(jié)約用電，在某些場所還能起到威懾盜竊活動的防范作用。然而由于許多不可控因素的出現(xiàn)及人們?nèi)粘Ａ?xí)慣所限，造成了大量的電能的浪費。 近十年以來，我國建筑體系的不斷發(fā)展，也對照明系統(tǒng)提出了更高的要求。本課題從實際出發(fā)，準(zhǔn)備對紅外線樓道自動照明系統(tǒng)進(jìn)行探索，隨著現(xiàn)代化的發(fā)展 ,工業(yè) ,農(nóng)業(yè) ,商業(yè) ,教育等等行業(yè)的用電量都大幅度增加 ,在這種情況下電能的浪費成為人們普遍關(guān)注的問題 。紅外感應(yīng)器，亦稱為活動探測器，能河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆專科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 對活動的人體熱能輻射作出反應(yīng)，自動開啟和關(guān)閉電源。所以，傳感器對人體的移動或運動敏感，對靜止或移動很緩慢的人體不敏感；它可以抗可見光和大部分紅外線的干擾。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，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，于是輸出檢測信號。且體積小，自耗電微少。 人體紅外 感應(yīng) 開關(guān)的原理 該電路的主要元件是熱釋電紅外傳感器， 熱釋電紅外開關(guān)是 BISS0001 配以 熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成的被動式紅外開關(guān) ，它能自動快速開啟 各 類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風(fēng)扇和烘干機 等裝置，是一種高技術(shù)產(chǎn)品。 上圖中， R3為光敏電阻，用來檢測環(huán)境照度。 具體 設(shè)計 人體熱釋電紅外線傳感器的基本結(jié)構(gòu)和原理 人的眼睛能看到的可見光按波長從長到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。 一般人體都 有恒定的體溫，一般在 37 度，所以會發(fā)出特定波長 10UM 左右的河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆專科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的 10UM 左右的紅外線而進(jìn)行工作的。熱釋電傳感器是對溫度 變化 敏感的傳感器。當(dāng)人體進(jìn)入檢測區(qū)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生 ΔT ，則有 ΔT 輸出；若人體進(jìn)入檢測區(qū)后不動，則溫度沒 有變化，傳感器也沒有輸出了。通常，晶體自發(fā)極化所產(chǎn)生的束縛電荷被來自空氣中附著在晶體表面的自由電子所中和，其自發(fā)極化電矩不能表現(xiàn)出來。由于它的輸出阻抗極高，所以傳感器中有一個場效應(yīng)管進(jìn)行 阻抗變換。其中，濾光片設(shè)置在窗口處，組成紅外線通過的窗口。如， SD02 的敏感單元由鋯鈦酸鉛制成； P2288 由 LiTaO3 制成。這正是 傳感器的獨特設(shè)計之處，因而使得它具有 懸浮電荷 溫度變化 熱平衡條件 T[K] 極化 溫度變化造成極化 T+ △ T[K] 熱能 圖 熱釋電效應(yīng)的形成原理 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆專科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 圖 熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電路 獨特的抗干擾性。同理，在燈光或陽光下，因陽光移動的速度非常緩慢，P P2 上的紅外線光能能量仍然可以看作是相等的，且在回路中相互抵消；再加上傳感器的響應(yīng)頻率很低（一般為 ~10Hz），即傳感器對紅外光的波長的敏感范圍很窄（一般為 5~15um），因此，傳感器對它們不敏感。所以，傳感器對人體的移動或運動敏感，對靜止或移動很緩慢的人體不敏感；它可以抵抗可見光和大部分紅外線的干擾。例如， SCA021 對 ~14um 波長的紅外線的穿透量為 70%，在 處時下降為 65%，而在 %； P2288 的響應(yīng)波長為 6~14um，中心波長為 10um。因此，人體輻射的最強的紅外線的波長正好落在濾光窗的響應(yīng)波長（ 7~14um）的中心。 但是，被動式熱釋電傳感器也有缺點，如： ，容易受各種熱源、光源干擾； ，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收； ； ，探測和靈敏度明顯下降，有時造成短時失靈； ，對徑向 方向運動的 物體檢測能力比較差 抗干擾性能： 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。 正確的安裝應(yīng)滿足下列條件： 米。紅外線熱釋電傳感器也不要安裝在有強 氣流活動的地方。菲涅耳透鏡折射式和反射式兩種形式，其作用一是聚焦作用，將熱釋的紅外信號折射（反射）在 PIR上；二是將檢測區(qū)內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入檢測區(qū)的移動物體能以溫度變化的形式在 PIR 上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號，這樣 PIR 就能產(chǎn)生變化電信號。菲涅爾透鏡采用塑料片制作而成。中間和下半部分的每一等份也為分別一個透鏡單元，同樣由同心圓構(gòu)成，但同心圓圓心不在透鏡單元內(nèi)。也可以這樣理解，人體在檢測區(qū)內(nèi)活動時，一離開一個透鏡單元的視場，又會立即進(jìn)入另一個透鏡單元的視場，（因為 相鄰?fù)哥R單元之間相隔很近），傳感器上就出現(xiàn)隨人體移動的盲區(qū)和可見區(qū)，導(dǎo)致傳感器的溫度變化，而輸出電信號。