《热释电红外传感器》PPT课件.ppt

热释电红外传感器,热释电红外传感器简介,热释电红外传感器是一种新型高灵敏探测元件。它是利用某些材料的热释电效应制成的红外检测元件。1938年就曾有人提出过利用热释电效应探测红外辐射的想法,但长期没有得到重视。直到20世纪60年代，随着激光、红外技术的迅速发展，才推动了热释电效应的研究和对热释电晶体的应用。90年代初期,人们采用新材料研制成功了一种新型传感器件热释电红外传感器,它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,目前已广泛应用于国际安全防御系统、自动控制、报警系统中。,热释电效应,当温度变化时，介质的固有电极化强度发生变化，使屏蔽电荷失去平衡，多余的屏蔽电荷被释放出来的现象。,热释电材料,单晶材料,高分子有机 聚合物及 复合材料,金属氧化物陶瓷及薄膜 材料,如PVF（聚氟乙烯）、PVDF（聚偏二氟乙烯）、P(VDF-TrFE)（偏二氟乙烯一三氟乙烯共聚物）、四氟乙烯一六氟丙烯共聚物等,如Zn0、BaTi03、PMN（镁铌酸铅）、PST（钽钪酸铅）、BST（钛酸锶钡）、PbTi03、PLT(钛酸铅镧)、PZT（锆钛酸铅）等,如TGS（硫酸三甘肽）、DTGS(氘化的TGS)、CdS、LiTa03、LiNbO3、SBN（铌酸锶钡）、PGO（锗酸铅）、KTN（钽铌酸钾）等,光谱基础,红外线属于一种电磁射线，其特性等同于无线电或X射线。人眼可见的光波是380nm-780nm，发射波长为780nm-1mm的 长射线称为红外线。任何发热体都会产生红外线辐射的红外线波长跟物体温度有关。表面温度越高,辐射能量越强。最强波长和温度的关系满足m*T=2989（um.k）人体的正常体温为3637.5。C,其辐射的最强的红外线的波长为9.679.64um，中心波长为9.65um。,6,两块反向串联的热释电晶片,场效应管,热释电红外传感器内部由光学滤镜、场效应管、红外感应源(热释电元件)、偏置电阻、EMI电容等元器件组成。,菲涅尔透镜,菲涅尔透镜,热释电晶片,菲涅尔透镜外形,菲涅尔透镜的作用有两个：一是聚焦作用，即将探测空间的红外线有效地集中到传感器上。不使用菲涅尔透镜时传感器的探测半径不足2米，只有配合菲涅尔透镜使用才能发挥最大作用。配上菲涅尔透镜时传感器的探测半径可达到10米。二是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR（被动红外线探测器）上产生变化的热释红外信号。,菲涅尔镜片的原理和应用,聚集能量,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。,红外感应源通常由两个串联或者并联的热释电元件组成，这两个热释电元件的电极相反，环境背景辐射对两个热释电元件几乎具有相同的作用，使其产生的热释电效应相互抵消，输出信号接近为零。一旦有人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元件接收，由于角度不同，两片热释电元件接收到的热量不同，热释电能量也不同，不能完全抵消，经处理电路处理后输出控制信号。,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。,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104，故引入的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。,热释电感应灯,热释电传感器,热释电报警器,菲涅尔透镜,设定按钮,高分贝喇叭,热释电报警器（续）,吸顶式 热释电报警器,17,热释电传感器用于自动亮灯，当然也可以用于防盗,热释电传感器的感应范围,热释电传感器在智能空调中的应用,智能空调能检测出屋内是否有人，微处理器据此自动调节空调的出风量，以达到节能的目的。,空调中，热释电传感器的菲涅尔透镜做成球形状，从而能感受到屋内一定空间角范围里是否有人，以及人是静止着还是走动着。,