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機械社區

標題: 人體感應燈是如何檢測到到人的存在的？ [打印本頁]

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作者: twq19810302    時間: 2023-9-25 11:11
標題: 人體感應燈是如何檢測到到人的存在的？


市面上有很多不同類型的感應燈，而以下這幾種的感應燈是最常見的：聲光控感應燈、人體紅外感應燈、雷達感應燈。

今天我們就來了解一下人體紅外感應燈的關鍵元器件——熱釋電傳感器。

紅外人體感應燈可以在悄無聲息的情況下，實現開燈動作。它主要是通過一個熱釋電傳感器加菲尼爾透鏡以及外圍控制電路組成。
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熱釋電傳感器可以感應人體溫釋放的熱輻射，菲尼爾透鏡則可以收集和聚焦人體釋放紅外線。
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* K, k0 X( x; r當有人出現在感應范圍內時，菲尼爾透鏡將人體熱量釋放出來的紅外輻射聚焦到熱釋電傳感器上，再由熱釋電傳感器輸出一個控制型號到后段電路，實現燈的亮滅控制。

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工作原理

但凡有溫度的物體都會對外產生熱輻射，不同的溫度物體所輻射的波長也不同，而人體都有恒定的體溫，因此會輻射出一種特定長度紅外線，而PIR人體紅外感應器能接受感應到這種波長，導致電流變化，觸發報警。

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紅外熱釋電人體感應傳感器是靠探測人體發射的紅外線而工作的。
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" d0 a! T- R+ h* u6 B主要原理是：人體發射的10μm左右的紅外線通過菲涅爾透鏡增強后聚集到熱釋電元件PIR(被動式紅外)探測器上，
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" A2 K- ^+ a0 S: c/ d+ F9 `0 N) w8 u當人活動時，紅外輻射的發射位置就會發生變化，該元件就會失去電荷平衡，發生熱釋電效應向外釋放電荷，紅外傳感器將透過菲涅爾透鏡的紅外輻射能量的變化轉換成電信號，即熱電轉換。
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在被動紅外探測器的探測區內無人體移動時，紅外感應器感應到的只是背景溫度，當人體進入探測區，通過菲涅爾透鏡，熱釋電紅外感應器感應到的是人體溫度與背景溫度的差異，信號被采集后與系統中已存在的探測數據進行比較以判斷是否真的有人等紅外線源進入探測區域。

$ y' ^8 Z" {' g& u被動式紅外傳感器有個關鍵性的元件——菲涅爾透鏡。

, `" N: M# ~  h% |) G菲涅爾透鏡有兩個作用：
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# r5 {  a; `; e6 N一是聚焦作用，即將熱釋紅外信號折射在PIR上；

二是將探測區內分為若干個明區和暗區，使進入探測區的移動物體/人能以溫度變化的形式在PIR上產生變化的熱釋紅外信號。
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一般還會匹配低噪放大器，當探測器上的環境溫度上升，尤其是接近人體正常體溫(37℃)時，傳感器的靈敏度下降，經由它對增益進行補償，增加其靈敏度。
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紅外人體傳感器的兩個關鍵使用環境因素：溫差和移動，對于靜止，或者目標和環境溫差不大，不適用。

安裝要求

人體紅外感應器只能安裝在室內，其靈敏度和安裝位置有很大聯系。正確安裝人體紅外感應器應當滿足以下條件：
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• 安裝位置應該遠離暖氣、空調、冰箱、火爐等空氣溫度變化敏感的地方
  
• 不要直對窗口，防止窗外的熱氣流擾動和人員走動會引起誤報
  
• 不要安裝門口、風道等有強氣流活動的地方
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• 探測范圍內不得有隔屏、家具、大型盆景或其他隔離物。
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菲涅爾透鏡
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菲涅爾透鏡是由法國物理學家奧古斯汀.菲涅爾（Augustin.Fresnel)發明的，他在1822年最初使用這種透鏡設計用于建立一個玻璃菲涅爾透鏡系統——燈塔透鏡。

' {6 Z) A5 f9 ?" K0 K6 H* T菲涅爾透鏡(Fresnel Lens)是一種微細結構的光學元件，從正面看其象一個飛鏢盤，由一環一環的同心園組成。

$ [, o6 E' f/ J: ]$ x+ x1 F6 ~菲涅爾透鏡，簡單的說就是在透鏡的一側有等距的齒紋，通過這些齒紋，可以達到對指定光譜范圍的光帶通(反射或者折射)的作用。
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傳統的打磨光學器材的帶通光學濾鏡造價昂貴。菲涅爾透鏡可以極大的降低成本。典型的例子就是PIR（被動紅外線探測器）。

& b) y! H5 |4 z. ^$ g1 kPIR廣泛的用在警報器上。如果你拿一個看看，你會發現在每個PIR上都有個塑料的小帽子。這就是菲涅爾透鏡。小帽子的內部都刻上了齒紋。這種菲涅爾透鏡可以將入射光的頻率峰值限制到10微米左右（人體紅外線輻射的峰值）。

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熱釋電紅外傳感器

熱釋電紅外傳感器主要是由一種高熱電系數的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測元件。
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在每個探測器內裝入一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯，以抑制由于自身溫度升高而產生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉變成微弱的電壓信號，經裝在探頭內的場效應管放大后向外輸出。

為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設一個菲涅爾透鏡，利用菲涅爾透鏡的特殊光學原理，在探測器前方產生一個交替變化的“盲區”和“高靈敏區”，以提高它的探測接收靈敏度。

當有人從透鏡前走過時，人體發出的紅外線就不斷地交替從“盲區”進入“高靈敏區”，這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入，從而強其能量幅度。
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* Z4 m# L$ f% d5 a' E菲涅爾透鏡和放大電路相配合，可將信號放大70分貝以上，這樣熱釋電紅外傳感器就可以檢測到10~40米范圍內人的行動。

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人體輻射的紅外線中心波長為9~10--um，而探測元件的波長靈敏度在0.2~20--um范圍內幾乎穩定不變。

在傳感器頂端開設了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為7~10--um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。
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作者: 熱青茶    時間: 2023-9-25 13:11
學習了。家里有，很好用。

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