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人體紅外傳感器的組成元件和探測原理

人體紅外傳感器由傳感檢測元件、干涉濾光片和場效應管匹配裝置三部分組成,設計時應將高熱釋電材料制成相應厚度的薄片,在其兩面鍍上金屬電極,然后通電使其極化,從而制成熱釋電檢測元件。由于施加到極化的電壓具有極性,因此極化檢測元件也具有正負極性。

該傳感器將兩個極性相反、特性一致的檢測元件串聯起來,消除環境和自身變化帶來的干擾。它利用兩個極性相反、大小相等的干擾信號在內部相互抵消的原理來對傳感器進行補償,對于輻射到傳感器的紅外輻射,通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦并疊加到兩個檢測元件上,從而使傳感器輸出電壓信號。

人體紅外傳感器

基于熱電效應原理的,內部熱電元件由高熱電系數材料組成,并結合濾光透鏡窗口,其極化隨溫度變化。為了抑制自身溫度變化引起的干擾,人體紅外傳感器采用兩個特性相同的熱電元件反向串聯或組成差動平衡電路,因此可以在相應范圍內檢測物體發射的紅外能量的變化。

傳感器結構中引入場效應管的目的是完成阻抗變換,由于熱電元件輸出的是電荷信號,不能直接使用,因此需要使用電阻將其轉換為電壓形式。電阻阻抗高達104MΩ,因此引入的N溝道結型場效應晶體管應采用共漏極形式連接,即源極跟隨器完成阻抗變換。能以非接觸的方式檢測人體輻射的紅外能量的變化,并將其轉換成電壓信號輸出。通過放大該電壓信號,可以驅動各種控制電路,如電源開關控制、防盜火災報警、自動巡檢等。

用于制造人體紅外傳感器元件的高熱釋電材料是一種廣譜材料,其探測波長范圍為0.2~20μm。為了對相應波長范圍內的紅外輻射有較高的靈敏度,傳感器在窗口上配備了干涉濾光片。除了允許某些波長范圍內的紅外輻射通過之外,該濾光片還可以阻擋光線、陽光和其他紅外輻射。

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