【正文】 隨時(shí)隨地、安全又方便的使用貴重奢華的物品是人們一直向往安心、舒適的生活方式。它的工作性能好，不易出現(xiàn)不報(bào)和誤報(bào)現(xiàn)象，安全可靠。 。 器。本設(shè)計(jì)的名稱(chēng)為 “ 紅外 防盜 報(bào)警器 ” 。該設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)： ，這就需要防盜報(bào)警系統(tǒng)不斷改進(jìn)其功能以應(yīng)對(duì)盜賊層出不窮的盜竊手段。當(dāng)報(bào)警探測(cè)器受到破壞、人為將其傳輸線(xiàn)短路或斷路時(shí)，均能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)輸出。當(dāng)恒定的紅外輻射照射在探測(cè)器上時(shí)，熱釋電晶體溫度不變，晶體對(duì)外呈電中性，探測(cè)器沒(méi)有電信號(hào)輸出，因而恒定的紅外輻射不能被檢測(cè)到。 、部件的研制，包括輻射源、微型制冷器、紅外窗口材料和濾光電等。與紅外線(xiàn)相關(guān)的技術(shù)還有：探測(cè)技術(shù) 。 （二） 紅外技術(shù)的發(fā)展史 自從 1800 年英國(guó)天文學(xué)家 F當(dāng)時(shí)，德國(guó)研制成硫化鉛和幾種紅外透射材料， 利用這些元、部件制成一些軍用紅外系統(tǒng)，如高射炮用導(dǎo)向儀、海岸用船舶偵察儀、船舶探測(cè)和跟蹤系統(tǒng)，機(jī)載轟炸機(jī)探測(cè)儀和火控系統(tǒng)等等。目前，美國(guó)將紅外技術(shù)應(yīng)用于單兵裝備、裝甲車(chē)輛、航空和航天的偵察監(jiān)視、預(yù)警、跟蹤以及武器制導(dǎo)等各個(gè)領(lǐng)域。赫歇爾發(fā)現(xiàn)紅外輻射時(shí)使用的是水銀溫度計(jì)，這是最原始的熱敏型紅外探測(cè)器 。它們都是電磁波之一，具有波動(dòng)性，其傳播速度都是光速、波長(zhǎng)是它們的特征參數(shù)并可以測(cè)量。 50 年代，半導(dǎo)體物理學(xué)的迅速發(fā)展，使光電型紅外探測(cè)器得到新的推動(dòng)。 ，但是為了提高靈敏度和分辨率，后來(lái)發(fā)展為 多元線(xiàn)列探測(cè)器。現(xiàn)在，紅外探測(cè)器已從多元發(fā)展到焦平面陣列，相應(yīng)的系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)了從點(diǎn)探測(cè)到目標(biāo)熱成像的飛躍。隨著紅外技術(shù)的發(fā)展，紅外探測(cè)器的工作波段已擴(kuò)展到中紅外和遠(yuǎn)紅外。為了實(shí)現(xiàn)小型化，必須減少制冷設(shè)備和相關(guān)電源，因此，高效小型制冷器和無(wú)需制冷的紅外探測(cè)器將是今后的發(fā)展方向。如果一個(gè)紅外探測(cè)系統(tǒng)能在兩個(gè)或多個(gè)波段上獲取目標(biāo)信息，那么這個(gè)系統(tǒng)自然就可更精確、更可靠地獲取更多的目標(biāo)信息，提高對(duì)目標(biāo)的探測(cè)效果，降低預(yù)警系統(tǒng)的虛 警概率，提高系統(tǒng)的搜索和跟蹤性能，適用更多的應(yīng)用需求，更好地滿(mǎn)足各軍兵種的需要。 （三）紅外技術(shù)的影響 物理學(xué)的研究告訴我們，在自然界中，任何溫度高于絕對(duì)零度 (0176。 紅 外技術(shù)已成為軍事目標(biāo)的偵察、監(jiān)視、預(yù)警與跟蹤的最重要的手段之一。裝有紅外探測(cè)器的導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星從 70 年代以來(lái)，一直監(jiān)視著世界各國(guó)的彈道導(dǎo)彈發(fā)射，為國(guó)家及軍事指揮部門(mén)提供警報(bào)，如目前美國(guó)國(guó)防支援計(jì)劃中的預(yù)警衛(wèi)星在幾十秒鐘內(nèi)，就可以鑒別來(lái)襲導(dǎo)彈的發(fā)射和方向，據(jù)說(shuō)將來(lái)美國(guó)的天基 紅外系統(tǒng)可在20 秒內(nèi)，提供有關(guān)導(dǎo)彈發(fā)射和方向方面的精確信息，為攔截來(lái)襲導(dǎo)彈提供寶貴的預(yù)警時(shí)間。 (2)雙色、多色紅外器件的發(fā)展使整機(jī)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)的多光譜成像探測(cè)，成倍擴(kuò)大系統(tǒng)信息量，成為目標(biāo)識(shí)別和光電對(duì)抗的有效手段。 （五） 紅外探測(cè)器 （一） 什么是紅外探測(cè)器 紅外探測(cè)器是將入射的紅外輻射信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸出的器件。這些效應(yīng)的輸出大都是電量，或者可用適當(dāng)?shù)姆椒ㄞD(zhuǎn)變成電量。 從當(dāng)前應(yīng)用的情況來(lái)看，紅外探測(cè)有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：環(huán)境適應(yīng)性?xún)?yōu)于可見(jiàn)光，尤其是在夜間 和惡劣天候下的工作能力；隱蔽性好，一般都是被動(dòng)接收目標(biāo)的信號(hào)，比雷達(dá)和激光探測(cè)安全且保密性強(qiáng)，不容易被干擾；由于是目標(biāo)和背景之間的溫差和發(fā)射率差形成的紅外輻射特性進(jìn)行探測(cè)，因而識(shí)別偽裝目標(biāo)的能力優(yōu)于可見(jiàn)光；與雷達(dá)系統(tǒng)相比，紅外系統(tǒng)的體積小，重量輕，功耗低；由于紅外探測(cè)技術(shù)有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)從而使其在軍事國(guó)防和民用領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用，尤其是在軍事需求的牽引和相關(guān)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，作為高新技術(shù)的紅外探測(cè)技術(shù)在未來(lái)的應(yīng)用將更加廣泛，地位將更加重要。例如，被動(dòng)紅外探測(cè)器受外界環(huán)境的影響就比較大，當(dāng)外界溫度較高，接近人體溫度時(shí)，就容易發(fā)生誤報(bào)現(xiàn)象；而當(dāng)溫度較低時(shí)，探測(cè)器則可能因?yàn)楦袘?yīng)不到人體的存在又發(fā)生漏報(bào)的情況；另外被動(dòng)紅外入侵探測(cè)器 還無(wú)法分清人的移動(dòng)、微風(fēng)、空調(diào)的運(yùn)轉(zhuǎn)以及小動(dòng)物的活動(dòng)，容易發(fā)生誤報(bào)現(xiàn)象 。 (2) 熱電偶和熱電堆：利用了溫度梯度可使不同材料間產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)的溫差電效應(yīng)。另外，由于高溫超導(dǎo)材料出現(xiàn)，利用轉(zhuǎn)變溫度附近電阻陡變的超導(dǎo)探測(cè)器引起重視。半導(dǎo)體吸收能量足夠大的光子后，體內(nèi)一些載流子從束縛態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂蓱B(tài)，從而使半導(dǎo)體電導(dǎo)率增大，這種現(xiàn)象稱(chēng)為光電導(dǎo)效應(yīng)。存在的結(jié)電場(chǎng)使空穴進(jìn)入 p 區(qū)，電子進(jìn)入 n 區(qū)，兩部分出現(xiàn)電位差，外電路就有電壓或電流信號(hào)。利用量子阱中能級(jí)電子躍遷原理可以做紅外探測(cè)器。人是恒溫動(dòng)物，紅外輻射也最為穩(wěn)定。被動(dòng)式紅外探測(cè)器主要由光學(xué)系統(tǒng)、熱傳感器（或稱(chēng)為紅外傳感器）及報(bào)警控制器等部分組成。這種方式的探測(cè)器境界視場(chǎng)角較窄，一般在 5176。這種透鏡是 用特殊塑料一次成型，若干個(gè)小透鏡排列在一個(gè)弧面上。下邊透鏡較少，一是因?yàn)槿梭w下部紅外輻射較弱，二是為防止地面小動(dòng)物紅外輻射干擾。所有透鏡都向內(nèi)部設(shè)置的熱釋電器件聚焦，因此靈敏度較高，只要有人在透鏡視場(chǎng)內(nèi)走動(dòng)就會(huì)報(bào)警。 （五） 主動(dòng)式紅外探測(cè)器 主動(dòng)紅外探測(cè)器由紅外發(fā)射機(jī)、紅外接收機(jī)和報(bào)警控制器組成。主動(dòng)式紅外探測(cè)器遇到小動(dòng)物、樹(shù)葉、沙塵、雨、雪、霧遮擋則不應(yīng)報(bào)警，人或相當(dāng)體積的物品遮擋將發(fā)生報(bào)警。但若對(duì)一個(gè)空間進(jìn)行布防，則需有多個(gè)主動(dòng)式探測(cè)器，價(jià)格昂貴。當(dāng)反射面的位置與方向發(fā)生變化或紅外發(fā)射光束和反射光束之一被阻擋而使接收機(jī)無(wú)法接收到紅外反射光束時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。早在 1938年，有人就提出利用熱釋電效應(yīng)探測(cè)紅外輻射，但并未受到重視。 熱釋電效應(yīng) 在自然界，任何高于絕對(duì)溫度（ 273K）的物體都將產(chǎn)生紅外光譜，不同溫 度的物體釋放的紅外能量的波長(zhǎng)是不一樣的，因此紅外波長(zhǎng)與溫度的高低是相關(guān)的，而且輻射能量的大小與物體表面溫度有關(guān)。當(dāng)溫度變化時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)中的正負(fù)電荷重心相對(duì)移位，自發(fā)極化發(fā)生 變化，晶體表面就會(huì)產(chǎn)生電荷耗盡，電荷耗盡的狀況正比于極化程度，圖 1表示了熱釋電效應(yīng)形成的原理。從原理上講應(yīng)與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，但由熱釋電材料做成的傳感器有一個(gè)透光窗，而透光窗的選材與波長(zhǎng)有關(guān)系。量子型的紅外傳感器又分為光導(dǎo)電型和光電動(dòng)勢(shì)型兩種。 熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器?不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱電偶。在傳感器頂端開(kāi)設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為 7~10um，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng) 的紅外線(xiàn)由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專(zhuān)門(mén)用作探測(cè)人體輻射的紅外線(xiàn)傳感器。當(dāng)人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)時(shí)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生 ΔT ，則有信號(hào)輸出；若人體 進(jìn)入檢測(cè)區(qū)后不動(dòng)，則溫度沒(méi)有變化，傳感器也沒(méi)有輸出，所以這種傳感器能檢測(cè)人體或者動(dòng)物的活動(dòng)。為了提高探測(cè)器的探測(cè)靈敏度以增大探測(cè)距離，一般在探測(cè)器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅耳透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的 上、下兩部分個(gè)分成若干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號(hào)放大 70分貝以上，這樣就可以測(cè)出 10~20米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。在傳感器頂端開(kāi)設(shè)一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為 7~10um，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其他波長(zhǎng)的紅外線(xiàn)由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專(zhuān)門(mén)用于探測(cè)人體輻射的紅外傳感器。圖 3 為引腳功能。圖 4 圖 5 分別為 BISS0001 的引腳圖和原理框圖。 VC 為觸發(fā)禁止端 ，當(dāng) VCVR 時(shí)，禁止觸發(fā)，反之，允許觸發(fā)。 IC1 探測(cè)到前方人體輻射出的紅外線(xiàn)信號(hào)時(shí)，由 IC1 的②腳輸出微弱的電信號(hào)進(jìn)入放大電路，經(jīng)過(guò)放大比較之后可以蜂鳴器發(fā)出響聲。當(dāng) IC2B 的⑦腳變?yōu)榈碗娖綍r(shí)， C6 通過(guò) VD2 放電，此時(shí) IC4 的②腳變?yōu)榈碗娖剿c IC4 的③腳基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)它低于其基準(zhǔn)電壓時(shí)，IC4 的①腳變?yōu)楦唠娖剑?VT2 導(dǎo)通，訊響器 BL 通電發(fā)出報(bào)警聲。該裝置采用 9－ 12V 直流電源供電，由 T 降壓，全橋 U 整流， C10 濾波，檢測(cè)電路采用 IC378L06 供電。 九、 紅外線(xiàn)探測(cè)報(bào)警器的正確安裝方法 對(duì)正確使用被動(dòng)紅外探測(cè)器將有很大的幫助作用。 4. 不宜正對(duì)易擺動(dòng)的大型物體 大型物體大幅度擺動(dòng)可瞬間引起探測(cè)區(qū)域的突然的氣流變化，同樣可能引起誤報(bào)；如室外探測(cè)器要避開(kāi)大樹(shù)和較高的灌木。 將探測(cè)器安裝完中后，調(diào)試探測(cè)器是最后所要做的工作。各種高檔家電產(chǎn)品和貴重物品為許多家庭所擁有。 報(bào)警器這時(shí)正為人們解決了不少問(wèn)題 .但是市場(chǎng)上的報(bào)警器大部分都是用于一些大公司財(cái)政機(jī)構(gòu)。 十一 、參考文獻(xiàn) 1 胡海編 .《單片機(jī)原理與應(yīng)用》 .機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 2 姜志海 . 《單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用》 .機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 3 何立民 . 《 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編》 . 8 北京航空航天大學(xué)出版社， 2021 4 潘永雄 . 《 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐 》 . 電子工業(yè)出版社， 2021 5 李光飛 . 《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》 .北京航空航天大學(xué)出版社， 2021 6 朱清慧 . 《 Proteus 教程 —— 電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)、制版與仿真》 . 清華大學(xué)出版社， 2021. 7 鄒應(yīng)全 . 《 51 系列單片機(jī)原理與實(shí)驗(yàn)教程 》 . 西安電科大， 2021 8 黃繼昌 . 《 傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例 》 .人民郵電出版社， 1998 9 樓然苗 . 《 51 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例》（第二版）北京航空航天大學(xué)出版社， 10 孫惠芹 . 《 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