人体红外感应灯的关键元器件——热释电传感器

市面上有很多不同类型的感应灯，而以下这几种的感应灯是最常见的：声光控感应灯、人体红外感应灯、雷达感应灯。今天我们就来了解一下人体红外感应灯的关键元器件——热释电传感器。

红外人体感应灯可以在悄无声息的情况下，实现开灯动作。它主要是通过一个热释电传感器加菲尼尔透镜以及外围控制电路组成。

热释电传感器可以感应人体温释放的热辐射，菲尼尔透镜则可以收集和聚焦人体释放红外线。

当有人出现在感应范围内时，菲尼尔透镜将人体热量释放出来的红外辐射聚焦到热释电传感器上，再由热释电传感器输出一个控制型号到后段电路，实现灯的亮灭控制。

工作原理

但凡有温度的物体都会对外产生热辐射，不同的温度物体所辐射的波长也不同，而人体都有恒定的体温，因此会辐射出一种特定长度红外线，而PIR人体红外感应器能接受感应到这种波长，导致电流变化，触发报警。

红外热释电人体感应传感器是靠探测人体发射的红外线而工作的。

主要原理是：人体发射的10μm左右的红外线通过菲涅尔透镜增强后聚集到热释电元件PIR(被动式红外)探测器上，

当人活动时，红外辐射的发射位置就会发生变化，该元件就会失去电荷平衡，发生热释电效应向外释放电荷，红外传感器将透过菲涅尔透镜的红外辐射能量的变化转换成电信号，即热电转换。

在被动红外探测器的探测区内无人体移动时，红外感应器感应到的只是背景温度，当人体进入探测区，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，信号被采集后与系统中已存在的探测数据进行比较以判断是否真的有人等红外线源进入探测区域。

被动式红外传感器有个关键性的元件——菲涅尔透镜。

菲涅尔透镜有两个作用：一是聚焦作用，即将热释红外信号折射在PIR上；二是将探测区内分为若干个明区和暗区，使进入探测区的移动物体/人能以温度变化的形式在PIR上产生变化的热释红外信号。

一般还会匹配低噪放大器，当探测器上的环境温度上升，尤其是接近人体正常体温(37℃)时，传感器的灵敏度下降，经由它对增益进行补偿，增加其灵敏度。

红外人体传感器的两个关键使用环境因素：温差和移动，对于静止，或者目标和环境温差不大，不适用。

安装要求

人体红外感应器只能安装在室内，其灵敏度和安装位置有很大联系。正确安装人体红外感应器应当满足以下条件：

1. 安装位置应该远离暖气、空调、冰箱、火炉等空气温度变化敏感的地方

2. 不要直对窗口，防止窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报

3. 不要安装门口、风道等有强气流活动的地方

4. 探测范围内不得有隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。

菲涅尔透镜

菲涅尔透镜是由法国物理学家奥古斯汀.菲涅尔（Augustin.Fresnel)发明的，他在1822年最初使用这种透镜设计用于建立一个玻璃菲涅尔透镜系统——灯塔透镜。

菲涅尔透镜(Fresnel Lens)是一种微细结构的光学元件，从正面看其象一个飞镖盘，由一环一环的同心园组成。

菲涅尔透镜，简单的说就是在透镜的一侧有等距的齿纹，通过这些齿纹，可以达到对指定光谱范围的光带通(反射或者折射)的作用。

传统的打磨光学器材的带通光学滤镜造价昂贵。菲涅尔透镜可以极大的降低成本。典型的例子就是PIR（被动红外线探测器）。

PIR广泛的用在警报器上。如果你拿一个看看，你会发现在每个PIR上都有个塑料的小帽子。这就是菲涅尔透镜。小帽子的内部都刻上了齿纹。这种菲涅尔透镜可以将入射光的频率峰值限制到10微米左右（人体红外线辐射的峰值）。

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。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，利用菲涅尔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。

菲涅尔透镜和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样热释电红外传感器就可以检测到10~40米范围内人的行动。

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。

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