热释电红外传感无线电遥控报警电路设计【毕业论文设计】.doc

热释电红外传感无线电遥控报警电路设计 目录 一、二、热释电红外传感器菲涅尔镜片主要参数：如何避免红外探测器误报警和漏报警、编码电路无线发射∕接收电路、热释电红外探测多路无线报警设计总结参考文献热释电红外传感器是一种被动式调制型温度敏感器件，利用热释电效应工作，它是通过目标与背景的温差来探测目标的。其响应速度虽不如光子型，但由于它可在室温下使用、光谱响应宽、工作频率宽，灵敏度与波长无关，容易使用。这种探测器，灵敏度高，探测面广，是一种可靠性很强的探测器。因此广泛应用于各类入侵报警器，自动开关、非接触测温、火焰报警器等，目前生产有单元、双元、四元、180°等传感器和带有PCB控制电路的传感器。常用的热释电探测器如：硫酸三甘钛（TGS）探测器、铌酸锶钡（SBN）探测器、钽酸锂（LiTaO3）探测器、锆钛酸铅（PZT）探测器等。热释电红外传感器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。在电子防盗、人体探测器领域中，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。 套被动式红外探测无线报警系统，总体设计思路是由探测发射电路和接收报警电路两部分组成。探测发射电路通过热释电红外探测器探测人体的红外辐射信号，并经过放大、编码和发射等环节，将人体的移动信号转为电信号应用无线电技术发射出去；而接收报警电路则是通过对电信解调、译码和报警等环节，将电信号转为声音、光源信号，从而达到无线报警的目的。由于是毕业设计，在设计过程中要以电路原理为主题，因此在电路元件和模块的选择上尽量采用通用、基础的元器件，避免采用大规模的集成电路来设计电路。 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。 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。μm；用于火焰探测的传感器，它的工作波长为4.35±0.15μm；用于人体探测的传感器，它的工作波长为7～15μm。 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是一个双探测元的热释电红外传感器的结构示意图。该传感器将两极性相反、特性一致的探测元串接在一起，目的在于消除闭环境温度和自身变化起的干扰。它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号可在内部相互抵消的原理，使传感器起到补偿作用。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，因此传感器会输出探测信号电压。 用来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0.2~20μm。为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度，在传感器的窗口上加装了一块干涉滤光片。这种滤光片除了允许某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。 图2 双探测元热释电红外传感器 红外辐射在大气中传播时会被大气吸收而降低辐射强度，不过这种吸收对整个红外辐射波段的吸收是不均匀的。在l～2.5μm、3～5μm、8～14μm这三个波长范围内，大气的吸收是很小的，它的透射特性如图3所示。 图3大气透射光谱 人体辐射的红外线波长约为9.5μm，恰好位于8～14μm这个大气窗口的波长范围内。因此人体发出的红外辐射能够较好地穿过大气到达热释电红外传感器。 图4是某种滤光片的透射比曲线。由该图可见，该滤光片能将4～6.5μm波长内的红外辐射大部分吸收，用作人体红外传感器。 热释电红外探测元的阻抗高达1000MΩ，因此必须采用变换元件对其输出的信号进行阻抗变换后才能作为控制信号输出。通常使用具有高输人阻抗的场效应管，将其接成源极跟随器，使其变成低输出阻抗的控制信号，与放大器的输人端相匹配。这和驻极体话筒中采用场效应管进行阻抗变换的作用很相似，其中电阻R：是用来释放场效应管的栅极电荷，使其正常工作的。 热释电红外传感器有两种封装形式，图5（a）为金属封装形式。在图（d）中，D为内部场效应管的漏极，S为源极，G为栅极。图5（e）为塑料封装形式。实际使用时，D端接电源正极，G端接电源负极，S端为信号输出端。 图4 某种滤光片的透射比 图5（a）封装形式 3.2热释电红外传感器