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热释电红外传感器报警系统.doc
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1、基于热释电红外传感器报警系统设计1.设计思路 当人通过时,利用菲涅尔透镜可将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外探测元上,热释电红外传感器是报警器的核心器件,他可以把人体的红外信号转化成电信号,然后进行信号处理,当有人入侵时,经过信号处理后,便可完成报警功能。报警器结构框图如下:待测目标光学系统(菲涅尔透镜)热释电红外传感器信号处理报警电路图1 报警器结构框图 2. 方案设计2.1 热释电红外传感器的选择热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶) 其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗
2、口组成) 其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰) 该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式,因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化) 并将其转换为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号,并不能直接使用)因而需要用电阻将其转换为电压形式) 该电阻阻抗高达 %VW ) 故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式(即源极跟随器)来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片,并在它的两面镀上金属电极,然后加电
3、对其进行极化,这样便制成了热释电探测元。由于加电极化的电压是有极性的,因此极化后的探测元也是有正、负极性的。图2是一个双探测元热释电红外传感器的结构示意图。使用时D端接电源正极,S端接电源负极,端为信号输出。该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一起,目的是消除因环境和自身变化引起的干扰。它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿。对于辐射至传感器的红外辐射,热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上,从而使传感器输出电压信号。制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料,它的探测波长范围为0.2-20um。为了对某一波长
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