本帖最后由 twq19810302 于 2023-9-25 11:13 編輯 # S& o3 Q; A" ]$ t
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市面上有很多不同類(lèi)型的感應(yīng)燈,,而以下這幾種的感應(yīng)燈是最常見(jiàn)的:聲光控感應(yīng)燈,、人體紅外感應(yīng)燈,、雷達(dá)感應(yīng)燈,。; X2 N: h. B' s, e. f' n# y( t
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今天我們就來(lái)了解一下人體紅外感應(yīng)燈的關(guān)鍵元器件——熱釋電傳感器。
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紅外人體感應(yīng)燈可以在悄無(wú)聲息的情況下,,實(shí)現(xiàn)開(kāi)燈動(dòng)作,。它主要是通過(guò)一個(gè)熱釋電傳感器加菲尼爾透鏡以及外圍控制電路組成。
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熱釋電傳感器可以感應(yīng)人體溫釋放的熱輻射,,菲尼爾透鏡則可以收集和聚焦人體釋放紅外線,。. c0 ]0 @ p) e6 k3 V+ i* o7 g
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當(dāng)有人出現(xiàn)在感應(yīng)范圍內(nèi)時(shí),菲尼爾透鏡將人體熱量釋放出來(lái)的紅外輻射聚焦到熱釋電傳感器上,,再由熱釋電傳感器輸出一個(gè)控制型號(hào)到后段電路,,實(shí)現(xiàn)燈的亮滅控制。
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0 ~( F1 E$ U# e: Z工作原理' R2 g8 @7 K! }3 y; ]
; F4 L! |. s( k6 G& t8 K1 N但凡有溫度的物體都會(huì)對(duì)外產(chǎn)生熱輻射,,不同的溫度物體所輻射的波長(zhǎng)也不同,,而人體都有恒定的體溫,因此會(huì)輻射出一種特定長(zhǎng)度紅外線,,而PIR人體紅外感應(yīng)器能接受感應(yīng)到這種波長(zhǎng),,導(dǎo)致電流變化,,觸發(fā)報(bào)警。/ m: m6 N5 Q% q A7 j3 h. }. \
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紅外熱釋電人體感應(yīng)傳感器是靠探測(cè)人體發(fā)射的紅外線而工作的,。
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9 r! u" [$ ]- d主要原理是:人體發(fā)射的10μm左右的紅外線通過(guò)菲涅爾透鏡增強(qiáng)后聚集到熱釋電元件PIR(被動(dòng)式紅外)探測(cè)器上,
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當(dāng)人活動(dòng)時(shí),,紅外輻射的發(fā)射位置就會(huì)發(fā)生變化,,該元件就會(huì)失去電荷平衡,發(fā)生熱釋電效應(yīng)向外釋放電荷,,紅外傳感器將透過(guò)菲涅爾透鏡的紅外輻射能量的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào),,即熱電轉(zhuǎn)換。% {! b& G# v2 E) k. |$ {! V- H% d
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在被動(dòng)紅外探測(cè)器的探測(cè)區(qū)內(nèi)無(wú)人體移動(dòng)時(shí),,紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的只是背景溫度,,當(dāng)人體進(jìn)入探測(cè)區(qū),通過(guò)菲涅爾透鏡,,熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異,,信號(hào)被采集后與系統(tǒng)中已存在的探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較以判斷是否真的有人等紅外線源進(jìn)入探測(cè)區(qū)域。
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+ B8 O0 _* K$ \9 u( A# p被動(dòng)式紅外傳感器有個(gè)關(guān)鍵性的元件——菲涅爾透鏡,。
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+ T0 C0 f! H- V6 |1 ~菲涅爾透鏡有兩個(gè)作用:2 v: D8 q; a6 l) y% c/ u+ @& G
( I% k7 Y, g7 u2 d' }一是聚焦作用,,即將熱釋紅外信號(hào)折射在PIR上;
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二是將探測(cè)區(qū)內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū),,使進(jìn)入探測(cè)區(qū)的移動(dòng)物體/人能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化的熱釋紅外信號(hào),。
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( M& |$ Y0 F3 [9 {# u, y$ {. G 一般還會(huì)匹配低噪放大器,當(dāng)探測(cè)器上的環(huán)境溫度上升,,尤其是接近人體正常體溫(37℃)時(shí),,傳感器的靈敏度下降,經(jīng)由它對(duì)增益進(jìn)行補(bǔ)償,,增加其靈敏度,。
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紅外人體傳感器的兩個(gè)關(guān)鍵使用環(huán)境因素:溫差和移動(dòng),對(duì)于靜止,,或者目標(biāo)和環(huán)境溫差不大,,不適用。3 k/ f% f: y' b# I
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安裝要求1 _3 a! q/ _4 R2 k
9 r3 ] K5 y: H2 B; c) [2 m人體紅外感應(yīng)器只能安裝在室內(nèi),,其靈敏度和安裝位置有很大聯(lián)系,。正確安裝人體紅外感應(yīng)器應(yīng)當(dāng)滿足以下條件:) Y7 k1 Z' ]- D( X
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- 安裝位置應(yīng)該遠(yuǎn)離暖氣、空調(diào),、冰箱,、火爐等空氣溫度變化敏感的地方& f5 r k; L! d4 d+ ]
- 不要直對(duì)窗口,防止窗外的熱氣流擾動(dòng)和人員走動(dòng)會(huì)引起誤報(bào)
5 S, c6 h8 u5 K' v- x - 不要安裝門(mén)口,、風(fēng)道等有強(qiáng)氣流活動(dòng)的地方
+ }. K/ T q5 n) Q( m X9 x2 o% e - 探測(cè)范圍內(nèi)不得有隔屏,、家具,、大型盆景或其他隔離物。+ P# `4 E! P7 x5 T9 J2 f
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菲涅爾透鏡, c* Z( m2 r$ t/ N
# v! u& w5 V. v3 e* I# j5 V菲涅爾透鏡是由法國(guó)物理學(xué)家?jiàn)W古斯汀.菲涅爾(Augustin.Fresnel)發(fā)明的,,他在1822年最初使用這種透鏡設(shè)計(jì)用于建立一個(gè)玻璃菲涅爾透鏡系統(tǒng)——燈塔透鏡,。% o# `0 d* d c- F6 B. g8 y
+ ^! \5 g7 c) s, W3 r; h# U- B菲涅爾透鏡(Fresnel Lens)是一種微細(xì)結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件,從正面看其象一個(gè)飛鏢盤(pán),,由一環(huán)一環(huán)的同心園組成,。. Z; A8 ]$ h( _. A
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菲涅爾透鏡,簡(jiǎn)單的說(shuō)就是在透鏡的一側(cè)有等距的齒紋,,通過(guò)這些齒紋,,可以達(dá)到對(duì)指定光譜范圍的光帶通(反射或者折射)的作用。
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傳統(tǒng)的打磨光學(xué)器材的帶通光學(xué)濾鏡造價(jià)昂貴,。菲涅爾透鏡可以極大的降低成本,。典型的例子就是PIR(被動(dòng)紅外線探測(cè)器)。
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PIR廣泛的用在警報(bào)器上,。如果你拿一個(gè)看看,,你會(huì)發(fā)現(xiàn)在每個(gè)PIR上都有個(gè)塑料的小帽子。這就是菲涅爾透鏡,。小帽子的內(nèi)部都刻上了齒紋,。這種菲涅爾透鏡可以將入射光的頻率峰值限制到10微米左右(人體紅外線輻射的峰值)。# r- f, X$ s' j
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熱釋電紅外傳感器
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9 l. e* B% m. j: Q3 h熱釋電紅外傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料,,如鋯鈦酸鉛系陶瓷,、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測(cè)元件,。* m4 C% v) x, T: }& J
; a7 P- a: k( V0 n; H6 b在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件,,并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串聯(lián),以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾,。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào),,經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。4 \$ O1 r+ d+ u1 _4 c! g3 Z
" K1 o6 h/ U, g/ a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)菲涅爾透鏡,,利用菲涅爾透鏡的特殊光學(xué)原理,在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”,,以提高它的探測(cè)接收靈敏度,。. X6 v' O+ P4 H. h
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當(dāng)有人從透鏡前走過(guò)時(shí),人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”,,這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入,,從而強(qiáng)其能量幅度。
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1 r# `7 p& R% t; b1 o: e5 l, H, o菲涅爾透鏡和放大電路相配合,可將信號(hào)放大70分貝以上,,這樣熱釋電紅外傳感器就可以檢測(cè)到10~40米范圍內(nèi)人的行動(dòng),。
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7 q0 n: N1 \6 q, Y% h u 人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為9~10--um,而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在0.2~20--um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變,。
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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7~10--um,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)人體輻射的紅外線傳感器。
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