【文章內(nèi)容簡介】 熱釋電紅外傳感器的安裝與使用 熱釋電紅外傳感器在使用和安裝中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1)熱釋電紅外傳感器必須與菲涅爾透鏡配合使用才能有效地發(fā)揮它的作用。菲涅爾透鏡除使用購買的成品外，還可以自樹。其方法是 將原紙板用小刀刻出若干條狹縫，然后彎成弧形即可。不過這種透鏡無聚焦功能，故靈敏度較低。菲涅你透鏡與熱釋電傳感器配合使用時，必須仔細(xì)調(diào)整其距離，使傳感器位于透鏡的焦點(diǎn)區(qū)，以發(fā)揮傳感器的最佳靈敏度。 (2)根據(jù)說明書確定安裝高度 ，傳感 器的安裝高度不是隨意的，會直接影響到探測器的靈敏度和防小動物的效果，一般壁掛型紅外探測器安裝高度為 米處。熱釋電紅外傳感器的安裝高度應(yīng)在距地面 1～ 2m 之間，傳感器向下應(yīng)有一定的傾斜度，以減小探測死角，如圖 6。其中圖（ a）為傳感器安裝示意圖，圖（ b）為探測方向示意圖。 6 圖 6傳感 器的安裝 （ 3） 不宜面對玻璃門窗 ， 正對玻璃門窗會有兩個問題 :一是白光干擾，雖然被動式紅外探測器（ PIR）對白光具有很強(qiáng)的抑制功能，但畢竟不是 100%的抑制，不要正對玻璃門窗，可以避免強(qiáng)光的干擾；二是避免門窗外復(fù)雜的環(huán)境干擾，比如太陽直射、人群、流動車輛等。 （ 4） 不宜正對冷熱通風(fēng)口或冷熱源 ， 被動紅外探測器感應(yīng)作用是與溫度的變化具有密切的關(guān)系，冷熱通風(fēng)口和冷熱源均有可能引起探測器的誤報，對有些低性能的探測器，有時通過門窗的空氣對流也會造成誤報。 （ 5） 不宜正對易擺動的大型物體 ， 大型物體大幅度擺動可瞬 間引起探測區(qū)域的突然的氣流變化，同樣可能引起誤報；如室外探測器要避開大樹和較高的灌木。 （ 6）合理的位置， 應(yīng)盡量探測范圍內(nèi)不得有隔屏、家具、大型盆景或其他隔離物；在同一個空間最好不要安裝兩個無線紅外探測器，以避免發(fā)生因同時觸發(fā)而干擾的現(xiàn)象；紅外探測器應(yīng)與室內(nèi)的行走線呈一定的角度，探測器對于徑向移動反應(yīng)最不敏感，而對于切向 (即與半徑垂直的方向 )移動則最為敏感。在現(xiàn)場選擇合適的安裝位置是避免紅外探測器誤 報、求得最佳檢測靈敏度的極為重要的一環(huán)。 （ 7） 合理的選型 ， 被動紅外探測器具有多種型號，從室內(nèi)到室外，從有線 到無線，從單紅外到三紅外，從壁掛式到吸頂式的都有，那么所要安裝的探測器必須要考慮防范空間的大小，周邊的環(huán)境，出入口的特性等實(shí)際狀況。 將探測器安裝完中后，調(diào)試探測器是最后所要做的工作。被動紅外探測器的調(diào)試一般是步測，就是調(diào)試人員在警戒區(qū)內(nèi)走 S 型的線路來感知警戒范圍的長度寬度等來測試整個報警系統(tǒng)是否達(dá)到要求。可查閱說明書來適當(dāng)調(diào)節(jié)探測器的靈敏度，過高過低的靈敏度都將影響防范效果。 熱釋電紅外傳感器的選擇使用 熱釋電紅外傳感器根據(jù)其使用目的的不向，每一型號都有自己的響應(yīng)波長范圍，使用時應(yīng)根據(jù)使用 目的選擇合適的傳感器。例如：當(dāng)用來測量溫度時，應(yīng)選用響應(yīng)波長為 1～20um 的傳感器。用于火焰探測時，則應(yīng)選用響應(yīng)波長為 177。 的傳感器。如果用 7 于人體探測，如防盜或保安等，則應(yīng)選用波長為 7～ 15um 的傳感器。若選擇不當(dāng)，則會使儀器失去控制作用或達(dá)不到控制要求。 菲涅耳透鏡 菲涅爾透鏡 (Fresnel lens) 多是由聚烯烴材料注壓而成的薄片，也有玻璃制作的，鏡片表面一面為光面，另一面刻錄了由小到大的同心圓，它的紋理是利用光的干涉及擾射和根據(jù)相對靈敏度和接收角度要求來設(shè)計(jì)的，透鏡的要 求很高，一片優(yōu)質(zhì)的透鏡必須是表面光潔，紋理清晰，其厚度隨用途而變，多在 1mm 左右，特性為面積較大，厚度薄及偵測距離遠(yuǎn)。 菲涅爾透鏡的原理 菲涅爾鏡片是根據(jù)法國光物理學(xué)家 FRESNEL 發(fā)明的原理采用電鍍模具工藝和 PE（聚乙烯）材料壓制而成。鏡片（ 厚）表面刻錄了一圈圈由小到大，向外由淺至深的同心圓，從剖 面看似鋸齒。圓環(huán)線多而密感應(yīng)角度大，焦距遠(yuǎn)；圓環(huán)線刻錄的深感應(yīng)距離遠(yuǎn)，焦距近。紅外光線越是靠進(jìn)同心環(huán)光線越集中而且越強(qiáng)。同一行的數(shù)個同心環(huán)組成一個垂直感應(yīng)區(qū)，同心環(huán)之間組成一個水平感應(yīng)段。 垂直感應(yīng)區(qū)越多垂直感應(yīng)角度越大；鏡片越長感應(yīng)段越多水平感應(yīng)角度就越大。區(qū)段數(shù)量多被感應(yīng)人體移動幅度就小，區(qū)段數(shù)量少被感應(yīng)人體移動幅度就要大。不同區(qū)的同心圓之間相互交錯，減少區(qū)段之間的盲區(qū)。區(qū)與區(qū)之間，段與段之間，區(qū)段之間形成盲區(qū)。由于鏡片受到紅外探頭視場角度的制約，垂直和水平感應(yīng)角度有限，鏡片面積也有限。鏡片從外觀分類為：長形、方形、圓形，從功能分類為：單區(qū)多段、雙區(qū)多段、多區(qū)多段。當(dāng)人進(jìn)入感應(yīng)范圍，人體釋放的紅外光透過鏡片被聚集在遠(yuǎn)距離 A 區(qū)或中距離 B 區(qū)或近距離 C 區(qū)的某個段的同心環(huán)上，同心環(huán)與紅外線探頭有一 個適當(dāng)?shù)慕咕?，紅外光正好被探頭接收，探頭將光信號變成電信號送入電子電路驅(qū)動負(fù)載工作。整個接收人體紅外光的方式也被稱為被動式紅外活動目標(biāo)探測器。 菲涅爾透鏡作用 一是聚焦作用，即將熱釋紅外信號折射（反射）在 PIR 上，第二個作用是將探測區(qū)域內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入探測區(qū)域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 菲涅爾透鏡的主要技術(shù)指標(biāo) （ 1） 外形尺寸，根據(jù)傳感器和探測摘要來設(shè)計(jì)和生產(chǎn)不同尺寸的透鏡。 8 （ 2） 水平視角和垂直視角，它表明透鏡的可監(jiān)視范圍。 （ 3） 焦距，它表明鏡片與傳感器的安裝距離。 菲涅爾透鏡分類 (1)從光學(xué)設(shè)計(jì)上來劃分： 正菲涅爾透鏡： 光線從一側(cè)進(jìn)入，經(jīng)過菲涅爾透鏡在另一側(cè)出來聚焦成一點(diǎn)或以平行光射出。焦點(diǎn)在光線的另一側(cè)，并且是有限共軛。 這類透鏡通常設(shè)計(jì)為準(zhǔn)直鏡（如投影用菲涅爾透鏡，放大鏡）以及聚光鏡（如太陽能用聚光聚熱用菲涅爾透鏡。 負(fù)菲涅爾透鏡： 和正焦菲涅爾透鏡剛好相反，焦點(diǎn)和光線在同一側(cè)，通常在其表面進(jìn)行涂層，作為第一反射面使用。 (2) 從結(jié)構(gòu)上劃分： 圓形菲涅爾透鏡 ,菲涅爾透鏡陣列，柱狀菲涅爾透鏡，線性菲涅爾透鏡，衍 射菲涅爾透鏡，菲涅爾反射透鏡，菲涅爾光束分離器和菲涅爾棱鏡。 菲涅爾透鏡應(yīng)用 菲涅爾透鏡應(yīng)用于多個領(lǐng)域，包括： 投影顯示：菲涅爾投影電視，背投菲涅爾屏幕，高射投影儀，準(zhǔn)直器； 聚光聚能：太陽能用菲涅爾透鏡，攝影用菲涅爾聚光燈， 菲涅爾放大鏡 ； 航空航海：燈塔用菲涅爾透鏡，菲涅爾飛行模擬； 科技研究：激光檢測系統(tǒng)等； 紅外探測：無源移動探測器； 照明光學(xué)：汽 車頭燈，交通標(biāo)志，光學(xué)著陸系統(tǒng)。 9 紅外傳感器 紅外線傳感器 IC1 采用 熱釋電傳感器 PIR D204，波長為 9－ 10um。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 左右的紅外線。 IC1 探測到前方人體輻射出的紅外線信號時，由 IC1 的②腳輸出微弱的電信號進(jìn)入放大電路，經(jīng)過放大比較之后可以蜂鳴器發(fā)出響聲。 圖 7傳感器實(shí)物圖 信號放大電路 圖 8信號放大電路 信號放大電路如圖 8， VT1 和運(yùn)算放大器 LM358 等組成放大電路，由 IC1 的②腳輸出微弱的電信號，經(jīng)三極管 VT1 等組成第一級放大電路放大，再通過 C2 輸入到運(yùn)算放大器 ICA 中進(jìn)行高增益、低噪聲放大，此時由 IC2A①腳輸出的信號已足夠強(qiáng)，輸入電壓比 10 較電路。 電壓比較器 圖 9電壓比較器 電壓比較器如圖 9， IC2B 和 VD1 等作電壓比較器， IC2B 的第⑤腳由 R VD1 提供基準(zhǔn)電壓，當(dāng) IC2A①腳輸出的信號電壓到達(dá) IC2B 的⑥腳時，兩個輸入端的電壓進(jìn)行比較， 此時 IC2B 的⑦腳由原來的高電平變?yōu)榈碗娖健? 報警延時電路 圖 10報警延時電路 如圖 10， IC3A LM393 為報警延時電路， R14 和 C6 組成延時電路，其時間約為 1分鐘。當(dāng) IC2B 的⑦腳變?yōu)榈碗娖綍r， C6 通過 VD2 放電，此時 IC3 的②腳變?yōu)榈碗娖剿?11 與 IC3 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， IC3 的①腳變?yōu)楦唠娖剑?VT2 導(dǎo)通，訊響器 BELL 通電發(fā)出報警聲。人體的紅外線信號消失后， IC2B 的⑦腳又恢復(fù)高電平輸出，此時 VD2 截止。由于 C6 兩端的電壓不能突變， 故通過 R14 向 C6 緩慢充電，當(dāng) C6 兩端的電壓高于其基準(zhǔn)電壓時， IC3 的①腳才變?yōu)榈碗娖剑瑫r間約為 1 分鐘，即持續(xù) 1 分鐘報警。 開機(jī)延時電路 圖 11開機(jī)延時電路 如圖 11，由 VT R C8 組成開機(jī)延時電路，時間也約為 1 分鐘，它的設(shè)置主要是防止使 用者開機(jī)后立即報警，好讓使用者有足夠的時間離開監(jiān)視現(xiàn)場，同時可防止停電后又來電時產(chǎn)生誤報。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，檢測電路采用 IC378L06 供電。本裝置交直流兩用，自動無間斷轉(zhuǎn)換。 電源電路 由功率為 12V 5W 的變壓器，電橋等組成，為報警電路提供 12V 的電壓源。 圖 12 電源電路 12 . 紅外線監(jiān)控報警 總 電路 圖 13紅外線監(jiān)控報警 器總 電路 總結(jié)： 該電路由紅外線傳感器、信號放大電路、電壓比較器、延時電路和音響報警電路等組成 。紅外線探測傳感器 IC1 探測到前方人體輻射出的紅外線信號時，由 IC1 的②腳輸出微弱的電信號，經(jīng)三極管 VT1 等組成第一級放大電路放大，再通過 C2 輸入到運(yùn)算放大器 IC2中進(jìn)行高增益、低噪聲放大，此時由 IC2①腳輸出的信號已足夠強(qiáng)。 IC3 作電壓比較器，它的第⑤腳由 R VD1 提供基準(zhǔn)電壓，當(dāng) IC2①腳輸出的信號電壓到達(dá) IC3 的⑥腳時，兩個輸入端的電壓進(jìn)行比較，此時 IC3 的⑦腳由原來的高電平變?yōu)榈碗娖健?IC4 為報警延時電路， R14 和 C6 組成延時電路，其時間約為 1 分鐘。當(dāng) IC3 的⑦腳變?yōu)榈碗娖綍r， C6通過 VD2 放電 ，此時 IC4 的②腳變?yōu)榈碗娖?，它與 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， IC4 的①腳變?yōu)楦唠娖剑?VT2 導(dǎo)通，訊響器 BELL 通電發(fā)出報警聲。人體的紅外線信號消失后， IC3 的⑦腳又恢復(fù)高電平輸出，此時 VD2 截止。由于 C6 兩端的電壓不能突變，故通過 R14 向 C6 緩慢充電，當(dāng) C6 兩端的電壓高于其基準(zhǔn)電壓時， IC4的①腳才變?yōu)榈碗娖?，時間約為 1 分鐘，即持續(xù) 1 分鐘報警。由 VT R C8 組成開機(jī)延時電路，時間也約為 1 分鐘 。 在 IC1 傳感器的端面前安裝 了 菲涅爾透鏡，因?yàn)槿梭w的活動頻率范圍為 － 10Hz，需要用菲涅爾透鏡對人體活動頻率倍增。 本 設(shè)計(jì) 靜態(tài)工作電流約 10mA，接通電源約 1 分鐘后進(jìn)入守候狀態(tài)，只要有人進(jìn)入監(jiān)視區(qū)便會報警，人離開后約 1 分鐘停止報警。 13 紅外線探測報警器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 圖 14 總體結(jié)構(gòu)圖 紅外線探測報警器系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：本身不發(fā)任何類型輻射，器件功耗很小，隱蔽性較好，價格低廉 缺點(diǎn)：容易受各種熱源、陽光源干擾；被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探測器接收；易受 射頻輻射的干擾；環(huán)境溫度和人體溫度接近時，探測和靈敏度明顯下降，有時造成短時失靈。 避免紅外探測器誤報警和漏報警 的措施 避免誤報警 （ 1） 探測范圍內(nèi)不要放置會發(fā)熱的物體，如：暖氣、熱水器、電視機(jī)、電腦、冰箱等電器，除非這些電器都關(guān)了。暖氣、熱水器、電腦、冰箱在自動程序控制狀態(tài)會時開時關(guān)，會引起誤報警。 （ 2） 探測范圍內(nèi)避免強(qiáng)光照射干擾，如：陽光照射、汽車燈光照射、射燈照射及照明等光源。這些光源含有豐富的紅外光譜會引起誤報警。 (3)探測范圍內(nèi)避開被風(fēng)吹而引起飄動的物體，如：窗簾、衣物、 花草等。布防前，關(guān)上窗戶和門避免空氣對流引起物體瓢動而造成誤報警。因?yàn)轱h動的物體切割了紅外線致使探測器誤判斷。 感應(yīng)到的微弱信號 共射一級放大 運(yùn)算高增益二級放大 電壓比較器 報警電路 報警延時 開機(jī)延時 14 (4)探測范圍內(nèi)避免動物干擾，可調(diào)高下深測區(qū)，使 米以下動物活動不在探測區(qū)內(nèi)。家庭養(yǎng)有寵物可將多區(qū)域探測器更換為水平式探測器。最簡單的方法是用不透明的膠布粘貼在鏡片下端。 (5)發(fā)現(xiàn)誤報探測器，找出原因排除之。通常在保證防盜探測范圍內(nèi)，可微調(diào)探測靈敏度適度降低探測距離。 (6)選擇經(jīng)公安部檢驗(yàn)合格，性價比好的探測器。 避免漏報警 (1)探測范圍內(nèi)不要有障礙物遮擋，留有探測空隙不足 以引起報警。 (2)探測范圍與人活動方向呈穿越形式（見 A 箭頭人體活動方向圖示），不要正對著人體活動方向（見 B 箭頭人體活動方向圖示）。 圖 15 探測范圍 (3)探測器安裝位置不要致使探測范圍造成盲區(qū)，給盜賊可乘之機(jī)。 (4)探測器安裝位置要靠近被保護(hù)物體，如保險柜、保密資料等貴重物體。 (5)探測