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术进行报警的。虽然其结构简单，价格低廉，但由于易受各种因素的影响，如环境温度、震动、光强变化、电磁干扰、小动物活动等的影响，在某些情况下的误报、漏报率会相当高，所以只有采用多种探测技术，才能较好的解决误报率高这一难题。
多技术复合入侵报警器是将两种或两种以上的探测技术结合在一起，以“相与”的关系来触发报警装置，即只有当两种或两种以上探测器同时或相继在短暂时间内都探测到入侵目标时才发出报警信号。在双探测技术的报警器中，以热释电红外一微波双探测技术组合的误报率最低。
1.2 防盗报警系统的发展状况
传感器技术是21世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点，各发达国家都将传感器技术视为现代高新技术发展的关键。从20世纪80年代起，日本就将传感器技术列为优先发展的高新科技之首，美国等西方国家也将此技术列为国家科技和国防技术发展的重点。而基于传感器技术的光电防盗报警系统也得到了高速发展。
最早的非可见光束入侵物探测器，由发射机将一个编码信号馈送到一只IR LED中。此LED的输出聚焦成一束很窄的光束，并使其对准远距离放置的接收机中一只匹配的IR光敏探测器。整个系统的工作是这样的:当光束到达接收机时，接收机的输出就处于“关”的状态，但是如果光束被人、动物或物体所遮断时，接收机的输出就开启并触发外部报警器、计数器或继电器。此系统是以针尖视线的原理来工作的，它可以被任何一个进入到发射机与接收机透镜之间瞄准直线上的大于针尖的物体所触发。因此，这种简单系统的一个弱点就是它可能被一只飞入光束或落在某一透镜上的苍蝇或飞蛾之类的昆虫所触，所以误报的可能性非常大，后来改用双光束系统，随后又出现了基于被动式红外传感技术的被动式红外入侵报警器，被动式红外传感技术是利用红外光敏器件将活动生物体发出的微量红外线转换成相应的电信号，并进行放大，处理，再利用电路输出报警信号，它能可靠的将运动着的生物体(人)和飘落的物体加以区别。同时它还具有监控范围大，隐蔽性好，抗干扰能力强和误报率低等特点。
但是上述两种类型的光电防盗报警装置都有很高的误报率，而多技术复合入侵报警器误报率则很低，表1.1列出了几种单探测技术和双探测技术报警器误报率比较:
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表1.1 不同探测技术报警器误报率比较
报警器 单探测技术报警器 双探测技术报警器 报警器声波报超声波微波报热释电超声波种类 警器 报警器 警器 红外报－热释超声波热释电警器 电红外－微波 红外－报警器 微波 误报率可信度 80%～90%最低 40%～58%中等 1%最高 从表1.1可以看出在双探测技术的报警器中，以热释电红外一微波双探测技术组合的误报率最低。其工作原理为：热释电红外探测技术对警戒区内的红外辐射场变化反应灵敏，而微波对运动物体移动时产生的多普勒效应极其敏感，两种探测器的反应通过电路表现出来进而产生报警。
除双探测技术报警产品外，目前三探测技术和四探测技术的复合报警器均有产品上市。例如英国的帕朗尼斯四探测技术报警器，它包括微波、红外、IFT及微波监控等技术。其本质是热释电红外一微波双探测技术的发展和完善。
1.3 论文研究的目的和内容
红外技术已经成为先进科学技术的重要组成部分，它在各领域都得到广泛应用。由于它不是可见光，因此用来制作防盗报警系统，具有良好的隐蔽性，白天和夜里都能用，而且抗干扰能力强，这种报警装置可广泛用于博物馆、单位要害部门和家庭的防护。本设计的目的是通过对现有防盗报警装置优缺点的研究，进行改进和优化，研制出一种新型的红外防盗报警系统，比传统的光电防盗报警系统的误报率低，抗干扰能力强[4]。
在查阅了一些相关的国内外文献后，确定了基于热释电红外—微波双探测技术的防盗报警系统的可行性，设计研制了热释电红外－微波双探测技术的新型光电防盗报警系统，双探测技术是将两种探测技术结合在一起，以“相与”的关系来触发报警。热释电红外传感器感应到入侵者的红外热辐射(人体体温)，将其转换成超低频信号，经电路放大，输出。同时由于微波探测器接收到的回波信号的频率(或相位)发生变化，经过电路处理后转变为电信号，输出。两组信号同时到达与门，经判断，再将报警信号通过天线发射出，可以用接收电路或收音机接收报警信号。最后本文对热释电红外探测器件性能、微波多普勒探测系统性能进行了检测，分析了微波多普勒探测系统干扰的来源及进入机器的途径，并对其脉冲干扰、电源干扰等提出了抑制办法。
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第2章 防盗报警器的原理与设计
2.1 热释电红外探测原理与器件
许多非电量能够影响和改变红外光的特性，因此利用红外光敏器件测得红外光的变化就可以确定待测非电量。从这个意义上说，红外光是测量多种非电量的一种媒体。以红外光作为测量媒介体，比起用可见光做媒介体具有以下优点：
(1)红外光不受周围可见光的影响，所以可在同样条件下昼夜测量； (2)只要待测对象自身具有一定温度就会发射红外光，因此不必另备光源；
(3)大气对某特定波长范围的红外光吸收甚少(大气窗口)。 按工作原理分类，红外光敏器件可大体分为量子型和热型两大类。 量子型包括光电导式、光生伏特效应式、肖特基势垒式和光磁电式等。 热型有热电偶式、电阻式、电容式以及热释电式等。热型红外光敏器件只能首先把红外光能转变成器件自身温度的提高(或变化)，然后才能在热电效应作用下产生出相应的电信号。因此，热型红外光敏器件的响应速度比较慢，灵敏度也不及量子型红外光敏器件高，但它具有不需冷却，可在常温下使用，响应红外光谱范围宽和价格便宜等一系列突出优点。
热释电红外传感器因红外线照射(或遮挡)而产生(或失去)热量才有输出，因此，从原理上讲，它和波长没有什么关系但应选用适合于测定波长的滤光器作为窗口材料，以Si为例，把它作为窗口材料，在1μm以上与波长无关。有的窗材只能通过4.1μm附近的光，而有的可通过6.1μm以上的光，等等。使用那种窗材，可确定是那个范围内波长产生的热。
量子型红外线传感器的特点是探测灵敏度高，响应速度快，响应的灵敏度与波长有关，其关系可用红外线具有的能量E和波长λ表示，即为：
E?hc/? （2.1）
式中：h为普朗克常数，h?4.14?10?15(ev?s)?6.625?10?34(J?S)；c为光速，c=3*108(m/s)，与可见光相比，红外光的能量较小。 2.1.1 热释电效应
热释电效应(Hydroelectricity effect)提出较迟。以热释电效应为原理研制红外光敏器件也仅是近20年来的事。
最初发现给电石、水晶或酒石酸钾钠(罗谢耳盐)等晶体加热，其晶体表面会产生自然极化而出现电荷，把这种现象称为热释电效应。后来的深入研
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究发现强电介质钛酸钡BaTi03的热释电效应尤为显著。图2.1是热释电效应产生的基本过程。
1—黑化膜；2、4—电极；3—强电介质
图2.1 热释电效应示意图
在钛酸钡的上、下表面设置电极，并用红外线加热晶体(黑化膜是为了提高吸收红外光效率而设置的)。当吸热温度上升△T时，晶体的原子排列将发生变化，并进而会发生自然极化△PS。但是，因整个晶体力图保持自己的电中型，于是必然在其表面产生△Q的电荷。
表征某材料热释电效应大小的参数称为热释电系数，热释电系数λ表示为：
?Ps?? ???T?或??Q???T??（2.2）
图2.2是钛酸钡热释电系数的基本变化规律。由图可见，在其结晶结构发生急剧变化的居里点(Tc)的自然极化程度大。
图2.2 钛酸钡热释电系数的基本变化规律
2.1.2 热释电光敏器件的结构
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（1） 热释电红外传感器件的结构和封装
(a) TO一5型封装
(b)塑封结构
图2.3 热释电红外传感器件
一般说来，这种传感器件的封装有两种，即TO-5型金属封装和塑料封装，分别如图2.3 (a), (b)所示。
(2)干涉滤光片[5]
对于常温为37℃的人来说，其红外辐射的光谱如图2.4 (a)所示。 为了使热释电红外传感器件辐射到的红外线与红外透射率相结合，同时考虑到对人体外的红外辐射(特别是近红外辐射)干扰进行抑制，在热释电传感元件前加上一个8～14μm的干涉滤光片，它透射过来的光谱如2.4 (b)所示。波长小于8μm的红外线被吸收，只留下对人体敏感的热释红外线光谱。
波长（μm） (a)人体辐射红外光谱图
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