通俗易懂的人体热释电红外传感器原理

　　前两天有个朋友问我用人体热释电红外传感器检测车内有没有人，是否可靠。当时比较忙，所以回答的比较简单，现在发现一篇不错的文章，发出来。

    在电子防盗、人体探测器领域中，被动式热释电红外探测器的应用非常广泛，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎。

 

　　被动式热释电红外探头的工作原理及特性：

 

　　人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。

        红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。

 

　　1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射必须非常敏感。

 

　　2)为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。

 

　　3)被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。

 

　　4)一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。

 

　　5)菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距(感应距离)，从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。

 

　　被动式热释电红外探头的优缺点：

 

　　优点：

 

　　本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。价格低廉。

 

　　缺点：

 

　　◆容易受各种热源、光源干扰

 

　　◆被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收。

 

　　◆易受射频辐射的干扰。

 

　　◆环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。

 

　　抗干扰性能：

 

　　1.防小动物干扰

 

　　探测器安装在推荐地使用高度，对探测范围内地面上地小动物，一般不产生报警。

 

　　2.抗电磁干扰

 

　　探测器的抗电磁波干扰性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手机电磁干扰不会引起误报。

 

　　3.抗灯光干扰

 

　　探测器在正常灵敏度的范围内，受3米外H4卤素灯透过玻璃照射，不产生报警。

 

　　红外线热释电传感器的安装要求：

 

　　红外线热释电人体传感器只能安装在室内，其误报率与安装的位置和方式有极大的关系，正确的安装应满足下列条件：

 

　　1.红外线热释电传感器应离地面2.0-2.2米。

 

　　2.红外线热释电传感器远离空调, 冰箱，火炉等空气温度变化敏感的地方。

 

　　3.红外线热释电传感器探测范围内不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。

 

　　4.红外线热释电传感器不要直对窗口，否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报，有条件的最好把窗帘拉上。红外线热释电传感器也不要安装在有强气流活动的地方。

 

红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。红外线热释电传感器对于径向移动反应最不敏感, 而对于横切方向 (即与半径垂直的方向)移动则最为敏感. 在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。

 

菲涅尔镜片的原理和应用 

    菲涅尔镜片是红外线探头的“眼镜”，它就象人的眼镜一样，配用得当与否直接影响到使用的功效，配用不当产生误动作和漏动作，致使用户或者开发者对其失去信心。配用得当充分发挥人体感应的作用，使其应用领域不断扩大。
    菲涅尔镜片是根据法国光物理学家FRESNEL发明的原理采用电镀模具工艺和PE（聚乙烯）材料压制而成。镜片（0.5mm厚）表面刻录了一圈圈由小到大，向外由浅至深的同心圆，从剖面看似锯齿。圆环线多而密感应角度大，焦距远；圆环线刻录的深感应距离远，焦距近。红外光线越是靠进同心环光线越集中而且越强。同一行的数个同心环组成一个垂直感应区，同心环之间组成一个水平感应段。垂直感应区越多垂直感应角度越大；镜片越长感应段越多水平感应角度就越大。区段数量多被感应人体移动幅度就小，区段数量少被感应人体移动幅度就要大。不同区的同心圆之间相互交错，减少区段之间的盲区。

区与区之间，段与段之间，区段之间形成盲区。由于镜片受到红外探头视场角度的制约，垂直和水平感应角度有限，镜片面积也有限。镜片从外观分类为：长形、方形、圆形，从功能分类为：单区多段、双区多段、多区多段。
       下图是常用镜片外观示意图： 

 

       下图是常用三区多段镜片区段划分、垂直和平面感应图。

    当人进入感应范围，人体释放的红外光透过镜片被聚集在远距离A区或中距离B区或近距离C区的某个段的同心环上，同心环与红外线探头有一个适当的焦距，红外光正好被探头接收，探头将光信号变成电信号送入电子电路驱动负载工作。整个接收人体红外光的方式也被称为被动式红外活动目标探测器。
    镜片主要有三种颜色，一、聚乙烯材料原色，略透明，透光率好，不易变形。二、白色主要用于适配外壳颜色。三、黑色用于防强光干扰。镜片还可以结合产品外观注色，使产品整体更美观。

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