热释电红外传感器原理及应用

~ 热释电红外传感器的工作原理及特点
热释电红外传感器的工作原理基于热电效应，其热电系数远高于热电偶。传感器内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷和钽酸锂、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，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，从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。
热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。在设计时，应将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在其两面镀上金属电极，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。传感器能检测到物体放出的红外辐射，并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。
为了提高传感器的灵敏度，通常在传感器的窗口上加装一块干涉滤波片，这种滤波片除了允许某些波长范围的红外辐射通过外，还能将灯光、阳光和其他红外辐射拒之门外。
被动式红外报警器的结构原理
被动式红外报警器主要由光学系统、热释电红外传感器、信号滤波和放大、信号处理和报警电路等几部分组成。光学系统通常采用菲涅尔透镜，它可以将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外探测元上，并产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区，以适应热释电探测元要求信号不断变化的特性。
当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元上时，电路中的传感器将输出电压信号。信号处理主要是将传感器输出的微弱电信号进行放大、滤波、延迟、比较，为报警功能的实现打下基础。
被动式红外报警器的工作原理是能够响应入侵者在所防范区域内移动时所引起的红外辐射变化，并使监控报警器产生报警信号，从而完成报警功能。
结束语
热释电红外传感器设计监控报警系统具有结构简单、成本低等优点。经过多次测试，该系统工作情况稳定。然而，热释电红外报警器只能安装在室内，其误报率与安装的位置和方式有极大的关系。正确的安装应满足一系列条件，如报警器应离地面一定高度，远离空气、温度变化敏感的地方，探测范围内不得有隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物，不要直对窗口等。
此外，还介绍了一种热释电红外控制开关，它采用热释电红外传感器和专用集成电路制作，可以在检测到人体发射的红外传感器信号后接通，使负载通电工作。电路工作原理和元器件选择也有详细说明。

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