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双通道热释电红外硫分析仪的研制

双通道热释电红外硫分析仪的研制
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热释电人体红外线传感器

年代末期出现的一种新型传感器件。现在,已得到越热释电人体红外线传感器是上世纪80一些书刊只简要介绍了被动式热释电人体红外线传感器的基本应用。来越广泛的应用。目前,本文就主动式和被动式两方面的基本应用原理作一大致介绍。 一、热释电人体红外线传感器的基本结构和原理 ,德国产的SD02PH5324、目前,市场上出现的热释电人体红外线传感器主要有上海产的公司的CERAMICP2288,日本NIPPON LH1954、LH1958,美国HAMAMATSU公司产等。虽然它们的型号不一样,但其结构、外型和电参数大致相同,大部RS02DSCA02-1、分可以彼此互换使用。 由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三大部(以下简称:传感器)热释电人体红外线传感器为它们的顶视图,其中较大的1a的外形图。图P2288分组成。图1为、SD02、SCA02-1为1b1mm。图矩形部分为滤光窗,两个虚线框矩形为敏感单元,面积约2x1mm2 ,间距的数据,,其中参数为SCA02-11c为底视图;它们的监视、探测角度如图1a、侧视图;图d 其它两种的参数大致相同。 1.敏感单元 SD02对不同的传感器来说,敏感单元的制造材料有所不同。其内部结构见图1a及图2如,。制成。这些材料再做成很薄的薄片,每一由LiTaO3 P2288的敏感单元由锆钛酸铅制成;、P12片薄片相对的两面各引出一根电极,在电极两端则形成一个等效的小电容,如图中的。因为这两个小电容是做在同一硅晶片上的,而它们形成的等效小电容能自身产生极化,P2但这两个电容的极性是相反串联负电荷。极化的结果是,在电容的两端产生极性相反的正、的。这正是传感器的独特设计之处,因而使得它具有独特的抗干扰性。 P1、P2当传感器没有检测到人体辐射出的红外线信号时,由于自身产生极化,在电容的两端产生极性相反、电量相等的正、负电荷,而这两个电容的极性是相反串联的,所以,正、负电荷相互抵消,回路中无电流,传感器无输出。 当人体静止在传感器的检测区域内时,照射到P1、P2上的红外线光能能量相等,且达到平衡,极性相反、能量相等的光电流在回路中相互抵消。传感器仍然没有信号输出。同理,在灯光或阳光下,因阳光移动的速度非常缓慢,P1、P2上的红外线光能能量仍然可以看作是相等的,且在回路中相互抵消;再加上传感器的响应频率很低(一般为0.1~10Hz),即传感器对红外光的波长的敏感范围很窄(一般为5~15um),因此,传感器对它们不敏感。 当环境温度变化而引起传感器本身的温度发生变化时,因P1、P2做在同一硅晶片上的,它所产生的极性相反、能量相等的光电流在回路中仍然相互抵消,传感器无输出。 从原理上讲,任何发热体都会产生红外线,热释电人体红外线传感器对红外线的敏感程度主要表现在传感器敏感单元的温度所发生的变化,而温度的变化导致电信号的产生。环境与自身的温度变化由其内部结构决定了它不向外输出信号;而传感器的低频响应(一般为0.1~10Hz)和对特定波长红外线(一般为5~15um)的响应决定了传感器只对外界的红外传感所以,而这种变化对人体而言就是移动。线的辐射而引起传感器的温度的变化而敏感, 它可以抗可见光和大部分器对人体的移动或运动敏感,对静止或移动很缓慢的人体不敏感;红外线的干扰。 2.滤光窗 ,滤光窗能有效地滤除2中的M它是由一块薄玻璃片镀上多层滤光层薄膜而成的,如图,

热释电红外线传感器

HC-SR501是基于红外线技术的自动控制模块,采用德国原装进口LHI778探头设计,灵敏度高,可靠性强,超低电压工作模式,广泛应用于各类自动感应电器设备,尤其是干电池供电的自动控制产品。 ?7m范围内 100度锥角即可检测到! : ?功能特点 1、全自动感应:人进入其感应范围则输出高电平,人离开感应范围则自动延时关闭高电平,输出低电平。 2、光敏控制(可选择,出厂时未设)可设置光敏控制,白天或光线强时不感应。 3、温度补偿(可选择,出厂时未设):在夏天当环境温度升高至30~32℃,探测距离稍变短,温度补偿可作一定的性能补偿。 4、两种触发方式:(可跳线选择) a、不可重复触发方式:即感应输出高电平后,延时时间段一结束,输出将自动从高电平变成低电平;

b、可重复触发方式:即感应输出高电平后,在延时时间段内,如果有人体在其感应范围活动,其输出将一直保持高电平,直到人离开后才延时将高电平变为低电平(感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段,并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。 5、具有感应封锁时间(默认设置:2.5S封锁时间):感应模块在每一次感应输出后(高电平变成低电平),可以紧跟着设置一个封锁时间段,在此时间段内感应器不接受任何感应信号。此功能可以实现“感应输出时间”和“封锁时间”两者的间隔工作,可应用于间隔探测产品;同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。(此时间可设置在零点几秒—几十秒钟)。 6、工作电压范围宽:默认工作电压DC4.5V-20V。 7、微功耗:静态电流<50微安,特别适合干电池供电的自动控制产品。 8、输出高电平信号:可方便与各类电路实现对接。 : ?使用说明 1.感应模块通电后有一分钟左右的初始化时间,在此期间模块会间隔地输出 0-3次,一分钟后进入待机状态。 2.应尽量避免灯光等干扰源近距离直射模块表面的透镜,以免引进干扰信号产生误动作;使用环境尽量避免流动的风,风也会对感应器造成干扰。 3.感应模块采用双元探头,探头的窗口为长方形,双元(A元B元)位于较长方向的两端,当人体从左到右或从右到左走过时,红外光谱到达双元的时间、距离有差值,差值越大,感应越灵敏,当人体从正面走向探头或从上到下或从下到上方向走过时,双元检测不到红外光谱距离的变化,无差值,因此感应不灵敏或不工作;所以安装感应器时应使探头双元的方向与人体活动最多的方向尽量相平行,保证人体经过时先后被探头双元所感应。为了增加感应角度范围,本模块采用圆形透镜,也使得探头四面都感应,但左右两侧仍然比上下两个方向感应范围大、灵敏度强,安装时仍须尽量按以上要求。

热释电红外传感器

热释电红外传感器 主要是由一种高热电系数的材料,如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件,并将两个探测元件以反极性串联,以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。 热释电效应同压电效应类似,是指由于温度的变化而引起晶体表面荷电的现象。热释电传感器是对温度敏感的传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成,在元件两个表面做成电极,在传感器监测范围内温度有ΔT的变化时,热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ,即在两电极之间产生一微弱的电压ΔV。由于它的输出阻抗极高,在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷ΔQ会被空气中的离子所结合而消失,即当环境温度稳定不变时,ΔT=0,则传感器无输出。当人体进入检测区,因人体温度与环境温度有差别,产生ΔT,则有ΔT输出;若人体进入检测区后不动,则温度没有变化,传感器也没有输出了。所以这种传感器检测人体或者动物的活动传感。由实验证明,传感器不加光学透镜(也称菲涅尔透镜),其检测距离小于 2m,而加上光学透镜后,其检测距离可大于7m。 四、人体感应模块只能工作在室内并且工作环境应该避免阳光、强烈灯光直接照射,如果工作环境有强大的射频干扰,可以采用屏蔽措

施。若遇有强烈气流干扰,关闭门窗或阻止对流。感应区尽量避免正对着发热电器和物体以及容易被风吹动的杂物和衣物。 五、人体感应模块建议安装在密封的盒里,否则可能一直会有输出信号。 六、如果要求人体感应模块的探测角度小于90度时,可以用不透明胶纸遮挡镜片或裁剪缩小镜片来实现。 七、人体感应模块采用双元探头,人体的手脚和头部运动方向与感应灵敏度有着密切的联系,而且红外模块的特性决定了无法精确控制感应距离。 八、模块中的探头(PIR)可以装焊在电路板的另一面。也可将探头用双芯屏蔽线延长,长度应在20厘米以内为好。 功能特点: 1.全自动感应:当有人进入其感应范围则输入高电平,人离开感应范围则自动延时关闭高电平。输出低电平。 3.两种触发方式:L不可重复,H可重复。可跳线选择,默认为H。 A.不可重复触发方式:即感应输出高电平后,延时时间一结束,输出将自动从高电平变为低电平。 B.可重复触发方式:即感应输出高电平后,在延时时间段内,如果有人体在其感应范围内活动,其输出将一直保持高电平,直到人离开后

热释电红外线传感器的工作原理

热释电红外线传感器的工作原理 热释电红外线传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化,并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大,便可驱动各种控制电路,如作电源开关控制、防盗防火报警、自动览测等。 (1)热释电红外线传感器应用电路图如下: 主要是由一种高热电系数的材料,如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件,并将两个探测元件以反极性串联,以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号,经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离,一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜,该透镜用透明塑料制成,将透镜的上、下两部分各分成若干等份,制成一种具有特殊光学系统的透镜,它和放大电路相配合,可将信号放大70分贝以上,这样就可以测出10~20米范围内人的行动。 菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理,在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”,以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时,人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”,这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入,从而强其能量幅度。 人体辐射的红外线中心波长为9~10--um,而探测元件的波长灵敏度在0.2~20--um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口,这个滤光片可通过光的波长范围为7~10--um,正好适合于人体红外辐射的探测,而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收,这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。

热释电红外传感器简介(相关知识)

热释电红外传感器简介 被动式红外探测器不需要附加红外辐射光源,本身不向外界发射任何能量,而是由探测器直接探测来自移动目标的红外辐射,因此才有被动式之称。被动式红外探测器是利用热释电效应进行探测的。被动式红外探测器又称为热释电红外探测器,其主要工作原理便是热释电效应。热释电效应是指如果使某些强介电质材料(如钦酸钡、钦错酸铅P(zT)等)的表面温度发生变化,则随着温度的上升或下降,材料表面发生极化,即表面上就会产生电荷的变化,从而使物质表面电荷失去平衡,最终电荷变化将以电压或电流形式输出。 热释电红外传感器通过接收移动人体辐射出的特定波长的红外线,可以将其转化为与人体运动速度,距离,方向有关的低频电信号。当热释电红外传感器受到红外辐射源的照射时,其内部敏感材料的温度将升高,极化强度减弱,表面电荷减少,通常将释放掉的这部分电荷称为热释电电荷。由于热释电电荷的多少可以反映出材料温度的变化,所以由热释电电荷经电路转变成的输出电压也同样可以反映出材料温度的变化,从而探测出红外辐射能量的变化。红外探测器的光学系统可以将来自多个方向的红外辐射能量聚焦在探测器上,这样红外探测器就可以探测到某一个立体探测空间内热辐射的变化。 当防范区域内没有移动的人体时,由于所有的背景物体(如墙壁、家具等)在室温下红外辐射的能量比较小,而且基本上是稳定的,所以不能触发报警器。当有人体突然进入探测区域时,会造成红外辐射

能量的突然变化,红外探测器将接收到的活动人体与背景物体之间的红外热辐射能量的变化转化为相应的电信号,电信号的大小,决定于敏感元件温度变化的快慢,经过后级比较器与状态控制器产生相应的输出信号U,送往报警器,发出报警信号。红外探测器的探测波长为8~14um,人体的红外辐射波长正好处于这个范围之内,因此能较好的探测到活动的人体。被动式红外探测器属于空间控制型探测器,其警戒范围在不同方向呈多个单波束状态,组成锥体感热区域,构成立体警戒。 由于被动式红外技术具有监测距离较远,灵敏度较高,节能价廉等优点,本课题采用红外探测器作为报警探测器,并在设计中增加了自动声光报警的功能,使报警系统更加趋于完善。 2 热释电红外传感器电路图 热释电红外线(PIR)传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器,它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化,并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大,便可驱动各种控制电路。 图2-3为热释电红外传感器的内部电路框图。

热释电红外传感器模块原理与使用.

热释电红外传感器模块原理与使用 热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器。除了在楼道自动开关、防盗报警上得到应用外,在更多的领域得到应用。比如:在房间无人时会自动停机的空调机、饮水机;电视机能判断无人观看或观众已经睡觉后自动关机的电路;开启监视器或自动门铃上的应用;摄影机或数码照相机自动记录动物或人的活动等等。 热释电传感需内部结构 J企福diy科孝據宪孝习网 热释电原理: 热释电红外传感器内部的热释电晶体具有极化现象,并且随温度的变化而变化。当恒定的红外辐射照射在探测器上时,热释晶体温度不变,晶体对外呈电中性,探测器没有电信号输出,因而恒定的红外辐射不能被检测到。当交变的红外线照射到晶体表面时,晶体温度迅速变化,这时才发生电荷的变化从而形成一个明显的外电场,这种现象称为热释电效应。

人体温36?37度,会发出10um 左右的红外线,当无人体移动时,热释电红外 感应器感应到的只是背景温度,当人体进人警戒区,通过菲涅尔透镜,热释电 红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异信号,因此,红外探测器的 红外探测的基本概念就是感应移动物体与背景物体的温度的差异。 传感器模块感应范围 输出引脚图 热释电人体红外传感器只有配合菲涅尔透镜使用才能发挥最大作用。 不加菲涅尔 透镜时,该传感器的探测半径可能不足 2m 配上菲涅尔透镜则可达10m 甚至更 远。菲涅尔透镜是用普遍的聚乙烯制成的, 安装在传感器的前面。透镜的水平方 向上分成三部分,每一部分在竖直方向上又分成若干不同的区域, 所以菲涅尔透 镜实际是一个透镜组,当光线通过透镜单元后,在其反面则形成明暗相间的可见 区和盲区。每个透镜单元只有一个很小的视场角, 视场角内为可见区,之外为盲 区。而相邻的两个单元透镜的视场既不连续,更不交叠,却都相隔一个盲区。当 人体在这一监视范围中运动时,顺次地进入某一单元透镜的视场, 又走出这一视 场,热释电传感器对运动的人体一会儿看到, 一会又看不到,再过一会儿又看到, 然后又看不到,于是人体的红外线辐射不断改变热释电体的温度,使它输出一个 又一个相应的信号。输出信号的频率大约为 0.1~10Hz ,这一频率范围由菲涅尔 透镜、人体运动速度和热释电人体红外传感器本身的特性决定。 安装使用注意事项: 1、应尽量避免灯光等干扰源近距离直射模块表面的透镜,以免引进干扰信号产 生误动作;使用环境尽量避免流动的风,风也会对感应器造成干扰。 2、感应模块采用双元探头,探头的窗口为长方形,双元( A 元B 元)位于较长 方向的两端,当人体从左到右或从右到左走过时 ,红外光谱到达双元的时间、距 离有差值,差值热释电传感蒔爍块

热释电红外感测器PIR的原理

图3、电源电路 BISS0001的可重复触发/不可重复触发模式通过R22、R36来设置,使晶片A引脚为高电平或低电平来决定模式。A为高电平的时候,晶片处在可重复触发模式;A为低电平的时候,晶片处在不可重复触发模式。 输出延迟时间Tx由R16、R17、R12和C14来设定。R15和C12决定输出控制信号的触发封锁时间。 Tx=24567*R*C14,其中R=R16,R17,R12。 Ti=R15*C12*24。 Vo为输出控制信号,根据不同的运用可以将Vo接光电偶合器的输入端进行大功率的开关控制;也可以将Vo接RF发射电路的触发信号,通过Vo控制RF电路发射输出“开”信号和“关”信号。 三、硫化镉光敏电阻(以下简称CDS) CDS是一种光导器件,当光照射到CDS上时,其电阻值会发生变化。光照越强,CDS的阻值越小。在没有光照的情况下测得的CDS阻值为“暗电阻”,通常为几MΩ到几十MΩ;在有光照的情况下测得电阻为“亮电阻”,在光强度为10Lux的时候,亮电阻通常为几KΩ到几百KΩ。通常对於一个CDS元件,它的暗电阻越大并且亮电阻越小,则说明它的灵敏度越好。 图4、CDS实物和结构图 CDS的光谱回应范围为350-800nm,峰值在520-620nm之间。CDS在可见光环境里灵敏度高,结构简单,成本低。CDS光敏电阻的实物和结构如图4所示。

CDS的工作状态的稳定性可以通过γ值来说明。一般均按10Lux和100Lux照度条件下,CDS的对应阻值R10和R100来计算其γ值。 γ=lg(R10/R100) CDS的γ值在0.55~0.98之间。在这里,Lux为发光强度的衡量单位,指的是1流明(lumen)的光通量(Luminous flux)均匀地分布在1平方米面积上的照度。具体的,每平方米的面积上,受距离一米、发光强度为1烛光的光源,垂直照射的光通量。适宜於阅读的光照强度约为60Lux。 CDS在较宽的测光范围内,γ值不能保持一致,特别是在高、低照度时,γ值差异较大;在低照度时回应缓慢,存在光滞效应;受环境温度的影响较大。基於上述的这些原因使得CDS光敏电阻不宜作线性检测元件,一般在自动控制系统中用作光电开关。另外,CDS的性能还可以通过其他特性表现∶ (1)光照特性。在一定外加电压下,光敏电阻的光电流和光通量之间的关系叫做光敏电阻的光照特性; (2)光谱特性。对不同波长的光,光敏电阻的光谱灵敏度不同,而且不同种类光敏电阻的峰值波长也不同; (3)伏安特性。在一定照度下,加在光敏电阻两端的电压与电流之间的关系称为光敏电阻的伏安特性; (4)温度特性。温度特性是电阻和灵敏度受温度影响的变化特性,随著温度的升高,其暗电阻和灵敏度都会下降。 四、热释电红外感测器PIR的原理 PIR的作用是将感应到的光谱转换成电信号,它能感应的光谱波长为8~12um。任何有温度的物体都会发出红外线光谱,不同的温度的物体所发出的光谱波长不一样,人体的温度通常为37℃左右,所发出的光谱波长为10um左右。图5给出了PIR的一个实物图。 图5,PIR的实物图 当一些晶体受热时,在晶体两端将会产生数量相等而极性相反的电荷,这种现象被称为热释电效应。PIR正是利用热释电效应将人体与环境的红外线产生热量的差异转换成电压。而完成热电

热释电红外传感器简介

Pyroelectric infrared sensor Preface Pyroelectric infrared sensor is a very potential applications of the sensor.It can detect people or animals, the infrared transmitter and converted into anelectrical signal output. As early as 1938, it was proposed detection using pyroelectric infrared radiation effect, but not taken seriously. Until the sixties, with the laser, infrared technology is developingrapidly, it has contributed tothepyroelectric effect and research on pyroelectric crystals application development. In recent years, along with the rapid development of integrated circuit technology, as well as the characteristics of the sensor depth study of the relevant application specific integrated circuit processing technology is also growing rapidly. This article first describes the principle of the pyroelectric sensor, and then describe the relevant ASIC processing technology. Pyroelectric effect In nature, any more than the absolute temperature (-273K) objects will have infrared spectra, objects at different temperatures the wavelength of infrared energy released is not the same, so the level of infrared wavelengths is related to temperature, and radiation energy size and surface temperature. 1μm wavelength of visible light is usually less, but more than 1μm light the human eye can not see, but can be an appropriate instrument to detect the energy oradiation. When some of the crystal is heated, the crystal will have an equal number of both ends of the opposite sign of charge, such as heat of changes in the polarization phenomenon, known as the pyroelectric effect. Typically, the crystals produced by the spontaneous polarization bound charge is attached to the air from the surface of free electrons in the crystal and in its

热释电红外传感器工作原理讲解学习

1 概述 随着时代的不断进步,人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求,尤其是在家居安全方面,不得不时刻留意那些不速之客?现在很多小区都安装了智能报警系统,因而大大提高了小区的安全程度,有效保证了居民的人身财产安全?由于红外线是不可见光,有很强的隐蔽性和保密性,因此在防盗?警戒等安保装置中得到了广泛的应用?此外,在电子防盗?人体探测等领域中,被动式热释电红外探测器也以其价格低廉?技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎? 目前国内使用的各类防盗?保安报警器基本都是以超声波?主动式红外发射/接收以及微波等技术为基础?而这里所设计的被动式红外报警器则采用了美国的传感元件——热释电红外传感器?这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线,并将其转变为电压信号,同时,它还能鉴别出运动的生物与其它非生物?热释电红外传感器既可用于防盗报警装置,也可以用于自动控制?接近开关?遥测等领域?用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比,具有如下特点: ●不需要用红外线或电磁波等发射源? ●灵敏度高?控制范围大? ●隐蔽性好,可流动安装?

2 热释电红外传感器的原理特性 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104MΩ,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1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,G 端接电源负极,S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0.2~2 0μm?为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度,该传感器在窗口上加装了一块

热释电人体红外线传感器(电子技术课程设计及实训)

成绩: 课程设计与实训报告书 所属课程名称电子技术课程设计及实训 项目类型自动控制和检测电路 题目热释电人体红外线检测电路 分院机电学院 专业、班级测控技术与仪器 B1003 学号 0614100332 学生姓名郑飞 指导教师于洪泽 20 年月日

目录 1 课程设计任务书---------------------------------- 1 2 项目类型设计 ----------------------------------------- 2 1.目前市场概况 --------------------------------------- 2 2.该电路设计的用途及实际应用情况---------------------- 2 3.该电路设计旨在解决的关键问题------------------------ 3 3原理设计----------------------------------------------- 4 1.电路图 --------------------------------------------- 4 2. 原理分析 ------------------------------------------ 4 3.主要元器件功能介绍---------------------------------- 5 4.估算安装调试检测点的电位---------------------------- 6 5. 所需元器件清单 ------------------------------------ 7 4布线设计----------------------------------------------- 8 1.布线设计见附录1 ------------------------------------ 8 2.实图如下 ------------------------------------------- 8 5安装调试及结果分析------------------------------------- 9 6总结--------------------------------------------------- 9 7 参考文献 -------------------------------------------- 9

热释电红外传感器研究背景意义及现状

热释电红外传感器研究背景意义及现状 1研究背景 (1) 2 国内外现状 (2) 3 研究目的及意义 (3) 1研究背景 人体目标是环境中最重要和最活跃的元素,对场景中的人体目标进行检测、识别和跟踪一直以来都是关注的热点。目前,它已成为计算机视觉领域中的一个重要研究方向,在智能监控、高级人机接口、机器人视觉等方面有着广泛的应用前景。用于人体识别的特征必须具有差异性,在一定时间内具有不变性,并且容易得到量化的测量。可见光视频人体检测在图像图形处理、智能监控、视频编码等领域有着重要的地位。但由于受可见光成像所需条件的限制,使得相关研究应用范围受到一定的限制。与可见光成像相比,红外热成像因其具有强大的“穿透”能力,可以透过黑暗和烟雾,看到在可见光波段无法看见的感兴趣的目标。目前,红外图像在交通、夜视、安全监控、医学、天文、工业监控等领域都取得了较好的效果。但由于红外成像设备价格昂贵,检测和识别算法复杂度高,运算量大,而在某些场合一些简单的设备就完全能满足需要。 热释电红外(Pyroelectric Infrared Detector, PIR)传感器早在1938年就受到关注,有人就提出利用热释电效应探测红外辐射,但并未受到重视。直到六十年代,随着激光、红外技术的迅速发展,才又推动了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用开发。近年来,伴随着集成电路技术的飞速发展,以及对该传感器特性的深入研究,相关的专用集成电路处理技术也迅速发展起来。另一方面,随着经济的发展与科技的进步,人们对社会公共安全、家居环境安全提出了更高的要求。而政府开展的“平安城市”建设,给安防产业带来了巨大的商机,同时也对各种安防产品提出了更高的技术挑战。“平安城市”的核心系统包括电子巡查系统,电视监控系统,入侵报警系统等。PIR探测器作为入侵报警系统中最常见的监控产品之一,由于其具有功耗小、隐蔽性好、成本低廉、对光照条件无要求等优点,而被广泛应用到安防系统、智能家居、企业安全等领域。 但是目前PIR探测器存在许多不足,从而导致其应用领域局限在对安防性能要求不高的场合,或是作为其它高端监控产品的前端感应器件。其主要原因在于:

热释电人体红外线传感器

热释电人体红外线传感器是上世纪80年代末期出现的一种新型传感器件。现在,已得到越来越广泛的应用。目前,一些书刊只简要介绍了被动式热释电人体红外线传感器的基本应用。本文就主动式和被动式两方面的基本应用原理作一大致介绍。 一、热释电人体红外线传感器的基本结构和原理 目前,市场上出现的热释电人体红外线传感器主要有上海产的SD02、PH5324,德国产的LH1954、LH1958,美国HAMAMATSU公司产P2288,日本NIPPON CERAMIC公司的SCA02-1、RS02D等。虽然它们的型号不一样,但其结构、外型和电参数大致相同,大部分可以彼此互换使用。 热释电人体红外线传感器(以下简称:传感器)由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三大部分组成。图1为P2288、SD02、SCA02-1的外形图。图1a为它们的顶视图,其中较大的矩形部分为滤光窗,两个虚线框矩形为敏感单元,面积约2x1mm2 ,间距1mm。图1b为侧视图;图1c为底视图;它们的监视、探测角度如图1a、d,其中参数为SCA02-1的数据,其它两种的参数大致相同。 1.敏感单元 其内部结构见图1a及图2。对不同的传感器来说,敏感单元的制造材料有所不同。如,SD02的敏感单元由锆钛酸铅制成;P2288由LiT aO3 制成。这些材料再做成很薄的薄片,每一片薄片相对的两面各引出一根电极,在电极两端则形成一个等效的小电容,如图2中的P1、P2。因为这两个小电容是做在同一硅晶片上的,而它们形成的等效小电容能自身产生极化,极化的结果是,在电容的两端产生极性相反的正、负电荷。但这两个电容的极性是相反串联的。这正是传感器的独特设计之处,因而使得它具有独特的抗干扰性。 当传感器没有检测到人体辐射出的红外线信号时,由于P1、P2自身产生极化,在电容的两端产生极性相反、电量相等的正、负电荷,而这两个电容的极性是相反串联的,所以,正、负电荷相互抵消,回路中无电流,传感器无输出。 当人体静止在传感器的检测区域内时,照射到P1、P2上的红外线光能能量相等,且达到平衡,极性相反、能量相等的光电流在回路中相互抵消。传感器仍然没有信号输出。同理,在灯光或阳光下,因阳光移动的速度非常缓慢,P1、P2上的红外线光能能量仍然可以看作是相等的,且在回路中相互抵消;再加上传感器的响应频率很低(一般为0.1~10Hz),即传感器对红外光的波长的敏感范围很窄(一般为5~15um),因此,传感器对它们不敏感。 当环境温度变化而引起传感器本身的温度发生变化时,因P1、P2做在同一硅晶片上的,它所产生的极性相反、能量相等的光电流在回路中仍然相互抵消,传感器无输出。

人体热释电红外传感器PIR原理

1.人体热释电红外传感器PIR原理详解 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10μm左右的红外线,被动式红外探头就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。人体发射的10μm 左右的红外线通过菲涅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10μm 左右的红外辐射必须非常敏感。 (2)为了仅仅对红外辐射敏感,在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅尔滤光片,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,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)菲涅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,对探测围地面上地小动物,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围,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,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围不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。

热释电红外传感器RE200B

Material call ferroelectrics absorb thermal energy which changes spontaneous polarization generating a surface electrical charge. The charge is proportional to polarizarion change. This phenomenon is called the pyroelectric effect. A pyrosensor using fine ceramic materials can detect even the slightest infrared energy charge, such as that from a human body. The pyrosensor, as developed and supplied to the market by NICERA, is being used world wide for many applications. For example, light switch control, visitor acknowledgement, security systems and burglar alarms. Utilizing our expertism gained by years of state of the art expertise, we satisfy marketing needs for high quality and low cost. Principle of Operation Pyroelectric Infrared Sensor

人体热释电红外传感器PIR原理

1. 人体热释电红外传感器PIR原理详解 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10μm左右的红外线,被动式红外探头就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。人体发射的10μm左右的红外线通过菲涅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10μm左右的红外辐射必须非常敏感。 (2)为了仅仅对红外辐射敏感,在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅尔滤光片,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)菲涅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。

热释电红外传感器

用单片机做智能台灯 摘要:设计制作了一种智能台灯,主要是以BISS0001和单片机组成的红外传感控制电路。其特点是在有人时且外界光强较弱时能自动开灯,无人时关灯,节约能源;且能纠正坐姿,防止近视。 关键词:节能;纠正坐姿;BISS0001 一、引言:台灯已是千家万户的必需生活用品,经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费。当夜晚来临时,人们又摸黑去开灯,非常不方便。在这里设计了以人体红外辐射(波长为9.5um)传感控制电路。当人体在台灯的范围内且环境光强较弱时,自动感应开灯;当人体太靠近桌面时,台灯自动感应,警告纠正坐姿,若在一定时间内未离开桌面则自动熄灭。当人离开时则自动关灯,达到节约能源的目的。 二、系统组成及电路设计: 1. 系统组成部分 图一系统结构图 本系统组成如图一所示,主要由三部分组成: 1) 传感器及信号处理部分:检测人体辐射红外信号及光强信号经过处理后变成可处理的数字信号 2) 以80C51组成的中央处理单元:处理信号并发出控制命令 3) 提醒电路及灯光控制电路:给出提醒信号并根据80C51给出的命令控制灯光 整个系统是以80C51控制下工作的。其工作过程为:当环境光比较强时,光敏电阻阻值比较小,信号处理电路检测到低电平信号,禁止热释电红外传感器工作,省去了80C51处理过程。当环境光比较弱时,光敏电阻阻值变大,信号处理电路接收到高电平,从而启动热释电红外传感器工作。热释电红外传感器1探测比较远的距离,当人体进入到传感器1的控测范围内且光强较弱时,信号检测电路处理信号,并向单片机发送一个中断,80C51启动灯光控制电路,使灯慢慢变亮。当环境光比校弱时,且人体过于靠近桌面,热释电红外传感器2检测到信号,同时了在热释电红外传感器1的控测范围内,信号处理电路同时向80C51发送信号,80C51处理信号根据优先级顺序,屏蔽掉热释电红外传感器1的信号,启动延时电路,发出警报使人离开,若在设定的时间内未离开桌面,则启动灯光控制电路,使灯慢慢熄灭。当人体离开热释电红外传感器2的控测范围且在热释电红外传感器1的控测范围内时,灯光又慢慢变亮。 2. 电路设计部分

基于热释电红外线传感器的自动报警器

红外声光报警器课程设计 1.设计目的 (1)掌握红外报警器的设计方法; (2)学会安装与调试由分立器件与集成电路组成的多级电子电路小系统。 2.设计任务 设计一防盗报警器,当有人靠近时,报警器发出声音,同时指示灯闪烁。 3.设计要求 (1)合理的设计硬件电路,说明工作原理及设计过程,画出相关的电路原理图(运用Multisim电路仿真软件);(2)选择常用的电器元件(说明电器元件选择的过程和依据); (3) 对电路进行局部或整体仿真分析; (4)按照规范要求,按时提交课程设计报告(打印或手写),并完成相应答辩。 4.参考资料 (l)李立主编. 电工学实验指导. 北京:高等教育出版社

(2)高吉祥主编. 电子技术基础实验与课程设计. 北京:电子工业出版社 (3)谢云,等编著.现代电子技术实践课程指导.北京:机械工业出版社

目录 1. 设计任务和要求 (4) 1.1设计任务 (4) 1.2设计要求 (5) 1.3设计原理 (6) 2. 设计方案的选择与论证 ----------------------------------- 5 2.1设计方案讨论选择----------------------------------- 5 2.1.1方案一------------------------------------------- 5 2.1.2方案二------------------------------------------- 5 3.电路设计及计算 ---------------------------------------- 9 3.1 传感器电路设计------------------------------------- 9 3.2 光敏电路设计-------------------------------------- 12 3.3 555定时器电路设计 -------------------------------- 12 3.4 报警电路设计-------------------------------------- 13 3.5 电源电路设计-------------------------------------- 15 4.课程设计总结及心得体会 ------------------------------- 17 5.附录 --------------------------------------------------- 18 6.参考文献 ----------------------------------------------- 20

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