【正文】 有很強(qiáng)的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。 發(fā)展的現(xiàn)狀及特點(diǎn) 目 前國(guó)內(nèi)使用的各類防盜、保安報(bào)警器基本都是以超聲波、主動(dòng)式紅外發(fā)射／接收以及微波等技術(shù)為基礎(chǔ)。這種熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，同時(shí)，它還能鑒別出運(yùn)動(dòng)的生物與其它非生物。用它制作的防盜報(bào)警器與目前市場(chǎng)上銷售的許多防盜報(bào)警器材相比，具有如下特點(diǎn)： ● 不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源。 ● 隱蔽性好，可流動(dòng)安裝。本設(shè)計(jì)在以前的防盜器基礎(chǔ)上進(jìn)行了很大的改進(jìn)，不但可以用于單一的住宅區(qū)，也可以用于比較大規(guī)模住宅區(qū)的防盜系統(tǒng)，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。 0應(yīng)用元件的介紹 1 應(yīng)用元件的介紹 熱釋電傳感器的原理 當(dāng)一些晶體受熱時(shí)，在晶體兩端將會(huì)產(chǎn)生數(shù)量相等而符號(hào)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)。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 。 紅外測(cè)溫的特點(diǎn) 紅外測(cè)溫屬非接觸式測(cè)溫，是測(cè)溫技術(shù)中的主要手段，其特點(diǎn)是測(cè)溫范圍廣，響應(yīng)速度快和不明顯破壞被測(cè)對(duì)象溫度場(chǎng)，因而廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等領(lǐng)域。 （ 2）測(cè)溫范圍寬。 （ 4）不必接觸被測(cè)物體，操作方便。 紅外測(cè)溫的原理 紅外測(cè)溫是通過(guò)探測(cè)物體表面發(fā)射的能量來(lái)測(cè)量其溫度，由物理學(xué)可知，處于絕對(duì)溫度（－ ℃ ）以上的任何物體，都要釋放熱能，而紅外輻射溫度計(jì)測(cè)量其中與溫度有關(guān)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的熱能，并將其轉(zhuǎn)換成與溫度成比例的電信號(hào)，由此測(cè)出其溫度。 實(shí)際中大多數(shù)物體為非黑體，其熱輻射公式為： 0EE?? （ 22） 其中： E 為物體在一定溫度下的輻射能力； E0 為與 E 在同一溫度下的黑體輻射能力 。 由（ 22），任何物體只要溫度不是絕對(duì)零度都在不斷地發(fā)射紅外輻射，物體的溫度越高，輻射的功率就越大，只要知道物體的溫度和它的比輻射率，就可算出它所發(fā)射的輻射功率。 熱釋紅外傳感器的結(jié)構(gòu) 紅外探測(cè)器是熱釋紅外傳感器的重要組成部分。常用的熱釋電探測(cè)器如： LiTaO2(鉭酸鋰 ) 探測(cè)器、 BaTi O2(鈦酸鋇 ) 探測(cè)器和 TGS（硫酸三甘酞）探測(cè)器等。傳感器的敏感元為 PZT，在上下兩面做電極，并在表面加一層黑色氧化膜以提高其轉(zhuǎn)化效率。在管殼的頂部設(shè)有濾光片， 人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為 9~10ｕ m，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在 ~20ｕ m范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。 熱釋電體的自發(fā)極化強(qiáng)度與溫度有關(guān)。溫度升高到 Tc時(shí)，自極化消失，此溫度稱為居里溫度。 由于自發(fā)極化，在與極化軸相垂直的晶體兩外表面上出現(xiàn)正負(fù)極化強(qiáng)度。因 此不能在靜態(tài)條件下測(cè)量自發(fā)極化，但是自由電荷和面束縛電荷中和所需的時(shí)間很長(zhǎng)，因晶體自發(fā)極化的持續(xù)時(shí)間很短，約 10－ 12s，因此當(dāng)晶體經(jīng)受一定頻率的溫度變化時(shí)其體內(nèi)的自由電荷和外部雜散電荷便來(lái)不及中和變化著的面束縛電荷，因此可在動(dòng)態(tài)條件下測(cè)量自發(fā)極化。 如圖 23所示的電路連接負(fù)載，則在紅外輻射時(shí)，就有電流流過(guò)負(fù)載經(jīng)放大后成為輸出信號(hào)。因此，熱釋電探測(cè)器與其他熱釋探測(cè)器不同，它只存在溫度升降的過(guò)程中才有信號(hào)輸出。 如果用調(diào)制頻率為 f 的紅外線照射熱釋電晶體，則晶體的溫度自發(fā)極化強(qiáng)度（ PS）及其引起的面電荷密度均以頻率 f作周期變化。如果用負(fù)載電阻 Rg 把兩個(gè)電極連接起來(lái)，就會(huì)有熱釋電電流 Is 通過(guò)負(fù)載。 電流源的電流強(qiáng)度為 Is為： dTdAPItS)(?? （ 24） 式中 :p 一自發(fā)極化強(qiáng)度對(duì)溫度變化率，稱為熱釋電系數(shù)。熱釋電傳感器只有與菲涅爾透鏡配合使用才能發(fā)揮最大作用。菲涅爾透鏡實(shí)際是一個(gè)透鏡組，每個(gè)單元一般都只有一個(gè)不大的視場(chǎng)，且相鄰的視場(chǎng)既不連續(xù)，也不交叉，都相隔一個(gè)盲區(qū) (如圖 24所示 )。 菲涅爾透鏡不僅可以形成亮區(qū)和盲區(qū)，而 且還有聚焦作用，其焦距一般在 5cm 左右。 需要說(shuō)明的是 :在每次接通電源時(shí)，傳感器要 有幾秒到十幾秒的“預(yù)熱”時(shí)間，在這段時(shí)期 內(nèi)該傳感器不起作用。整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)軟件查詢，統(tǒng)計(jì)平均及識(shí)別判決等環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)發(fā)出入侵報(bào)警狀態(tài)控制信號(hào) [3]。同時(shí) ,還可把整個(gè)系統(tǒng)變?yōu)樽詣?dòng)開(kāi)關(guān)燈系統(tǒng) ,當(dāng)有主人在時(shí) ,可用手動(dòng)解除報(bào)警功能 ,并且可以開(kāi)啟開(kāi)關(guān)燈執(zhí)行電路 ,在探測(cè)頭感應(yīng)到有人時(shí)執(zhí)行電路執(zhí)行開(kāi)燈 [4]。 圖 31系統(tǒng)組成 89C51 單 片 機(jī) 紅外探頭 比較放大電路 門(mén)限電路 聲光報(bào)警 執(zhí)行電路 手動(dòng)清除 LED顯示 2 p 39p 38p 37p 36p 35p 34p 33p 32p 21p 22P 24P 25P 26P 27P 28R X D10WR16P S E N29A L E / P30T X D11P 8P 7P 6P 5P 4P 3P 2P 1T115TO14I N T 113I N T 012P E S E T9X218X119E A / V P31P 23RD17A T 8 9C 51abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 1abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 2abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 3abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 488 8 8 8R nA5 00 x8S4S3S2R24 70R 7A4 .7KR 5A4 .7KD3+5Y6MC13 0p FC23 0p F1KQ22 N 3 90 41 0m H+5P or tX1S22 20 V ~G N DC11 00 uFR11KR31 00 KC 112 20 uFC 101 00 uFR71 00 KR 142 20 KR 146 8KR 165 60 KC54 7u FR91KR 126 8KD1C24 70 uFR41 0K321411U 1AL M 3 24321411U 2AL M 3 24321411U 3AL M 3 24C41 0n FC71 0n FR62 00 KR 101 M KC31 0u FC 171 0u FR51 00 KR81 00 KR 132 20 KQ12 N 3 90 4R 156 8KT R I G2Q3R4C V o l t5T H R6D I S7VCC8GND1N E 5 55C91 00 pFC81 0n F+5X1DSG N D 圖 32系統(tǒng)總體電路圖 0總體電路設(shè)計(jì) 3 單片機(jī)系統(tǒng) 本系統(tǒng)采用 了 89C51,由 T1 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過(guò) P0 傳輸數(shù)據(jù)到 LED 顯示，同時(shí)用 ～ 進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描控制。如圖 33所示。按圖 34 所示參數(shù)計(jì)算得到 ,第一級(jí)放大增益為 : 61 4V RA R?,第二級(jí)放大增益為 : 102 9V RA R?,總放大增益為 : 12 2 0 1 0 0 2 0 0 0 6 6V V VA A A d B? ? ? ? ?,比較符合實(shí)際應(yīng)用 ,能保證電路工作可靠。當(dāng)紅外傳感器檢測(cè)到人體的活動(dòng)，其產(chǎn)生的微弱電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)放大，傳送到 LM324 的 U3A⑶腳時(shí)，用示波器可以檢測(cè)到峰值約為 5V 的正弦波，那么比較器中輸出為低電平，使定時(shí)器的⑵腳由高電平跳成低電平，以便控制定時(shí)電 路工作 [5]。此時(shí)，電壓比較器輸出端⑴為低電平；而延時(shí)器的⑵腳原來(lái)經(jīng) R14上拉電阻設(shè)置為高電平，則 D1導(dǎo)通，將定時(shí)器的⑵腳鉗位成低電平。靜態(tài)態(tài)時(shí)， LM324 的 U3A⑴為低電平，開(kāi)關(guān)管截止，三極管的⑵腳仍為高電平，延時(shí)電路不工作。 0總體電路設(shè)計(jì) 5 R 146 8KR 165 60 KD1321411U 3AL M 3 24Q12 N 3 90 4R 156 8KT R I G2Q3R4C V o l t5T H R6D I S7VCC