红外线报警器毕业论文 - 图文(3)

2019-03-16 20:26

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封装形式

3.3热释电红外传感器的安装与使用

3.3.1热释电红外传感器在使用和安装中应注意以下几点:

(1)热释电红外传感器必须与菲涅尔透镜配合使用才能有效地发挥它的作用。菲涅尔透镜除使用购买的成品外,还可以自树。其方法是将原纸板用小刀刻出若干条狭缝,然后弯成弧形即可。不过这种透镜无聚焦功能,故灵敏度较低。菲涅你透镜与热释电传感器配合使用时,必须仔细调整其距离,使传感器位于透镜的焦点区,以发挥传感器的最佳灵敏度。 (2)根据说明书确定安装高度,传感器的安装高度不是随意的,会直接影响到探测器的灵敏度和防小动物的效果,一般壁挂型红外探测器安装高度为2.0-2.2米处。热释电红外传感器的安装高度应在距地面1~2m之间,传感器向下应有一定的倾斜度,以减小探测死角,如图6。其中图(a)为传感器安装示意图,图(b)为探测方向示意图。

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图6传感器的安装

(3)不宜面对玻璃门窗,正对玻璃门窗会有两个问题:一是白光干扰,虽然被动式红外探测器(PIR)对白光具有很强的抑制功能,但毕竟不是100%的抑制,不要正对玻璃门窗,可以避免强光的干扰;二是避免门窗外复杂的环境干扰,比如太阳直射、人群、流动车辆等。

(4)不宜正对冷热通风口或冷热源,被动红外探测器感应作用是与温度的变化具有密切的关系,冷热通风口和冷热源均有可能引起探测器的误报,对有些低性能的探测器,有时通过门窗的空气对流也会造成误报。

(5)不宜正对易摆动的大型物体,大型物体大幅度摆动可瞬间引起探测区域的突然的气流变化,同样可能引起误报;如室外探测器要避开大树和较高的灌木。

(6)合理的位置,应尽量探测范围内不得有隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物;在同一个空间最好不要安装两个无线红外探测器,以避免发生因同时触发而干扰的现象;红外探测器应与室内的行走线呈一定的角度,探测器对于径向移动反应最不敏感,而对于切向(即与半径垂直的方向)移动则最为敏感。在现场选择合适的安装位置是避免红外探测器误 报、求得最佳检测灵敏度的极为重要的一环。

(7)合理的选型,被动红外探测器具有多种型号,从室内到室外,从有线到无线,从单红外到三红外,从壁挂式到吸顶式的都有,那么所要安装的探测器必须要考虑防范空间的大小,周边的环境,出入口的特性等实际状况。

将探测器安装完中后,调试探测器是最后所要做的工作。被动红外探测器的调试一般是步测,就是调试人员在警戒区内走S型的线路来感知警戒范围的长度宽度等来测试整个报警系统是否达到要求。可查阅说明书来适当调节探测器的灵敏度,过高过低的灵敏度都将影响防范效果。

3.3.2热释电红外传感器的选择使用

热释电红外传感器根据其使用目的的不向,每一型号都有自己的响应波长范围,使用时应根据使用目的选择合适的传感器。例如:当用来测量温度时,应选用响应波长为1~20um的传感器。用于火焰探测时,则应选用响应波长为4.35±0.15um的传感器。如果用

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于人体探测,如防盗或保安等,则应选用波长为7~15um的传感器。若选择不当,则会使仪器失去控制作用或达不到控制要求。

3.4菲涅耳透镜

菲涅尔透镜 (Fresnel lens) 多是由聚烯烃材料注压而成的薄片,也有玻璃制作的,镜片表面一面为光面,另一面刻录了由小到大的同心圆,它的纹理是利用光的干涉及扰射和根据相对灵敏度和接收角度要求来设计的,透镜的要求很高,一片优质的透镜必须是表面光洁,纹理清晰,其厚度随用途而变,多在1mm左右,特性为面积较大,厚度薄及侦测距离远。

3.4.1菲涅尔透镜的原理

菲涅尔镜片是根据法国光物理学家FRESNEL发明的原理采用电镀模具工艺和PE(聚乙烯)材料压制而成。镜片(0.5mm厚)表面刻录了一圈圈由小到大,向外由浅至深的同心圆,从剖面看似锯齿。圆环线多而密感应角度大,焦距远;圆环线刻录的深感应距离远,焦距近。红外光线越是靠进同心环光线越集中而且越强。同一行的数个同心环组成一个垂直感应区,同心环之间组成一个水平感应段。垂直感应区越多垂直感应角度越大;镜片越长感应段越多水平感应角度就越大。区段数量多被感应人体移动幅度就小,区段数量少被感应人体移动幅度就要大。不同区的同心圆之间相互交错,减少区段之间的盲区。区与区之间,段与段之间,区段之间形成盲区。由于镜片受到红外探头视场角度的制约,垂直和水平感应角度有限,镜片面积也有限。镜片从外观分类为:长形、方形、圆形,从功能分类为:单区多段、双区多段、多区多段。当人进入感应范围,人体释放的红外光透过镜片被聚集在远距离A区或中距离B区或近距离C区的某个段的同心环上,同心环与红外线探头有一个适当的焦距,红外光正好被探头接收,探头将光信号变成电信号送入电子电路驱动负载工作。整个接收人体红外光的方式也被称为被动式红外活动目标探测器。

3.4.2菲涅尔透镜作用

一是聚焦作用,即将热释红外信号折射(反射)在PIR上,第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区,使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号

3.4.3菲涅尔透镜的主要技术指标

(1)外形尺寸,根据传感器和探测摘要来设计和生产不同尺寸的透镜。

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(2)水平视角和垂直视角,它表明透镜的可监视范围。 (3)焦距,它表明镜片与传感器的安装距离。 3.4.4菲涅尔透镜分类 (1)从光学设计上来划分:

正菲涅尔透镜: 光线从一侧进入,经过菲涅尔透镜在另一侧出来聚焦成一点或以平行光射出。焦点在光线的另一侧,并且是有限共轭。 这类透镜通常设计为准直镜(如投影用菲涅尔透镜,放大镜)以及聚光镜(如太阳能用聚光聚热用菲涅尔透镜。

负菲涅尔透镜:和正焦菲涅尔透镜刚好相反,焦点和光线在同一侧,通常在其表面进行涂层,作为第一反射面使用。 (2) 从结构上划分:

圆形菲涅尔透镜,菲涅尔透镜阵列,柱状菲涅尔透镜,线性菲涅尔透镜,衍射菲涅尔透镜,菲涅尔反射透镜,菲涅尔光束分离器和菲涅尔棱镜。

3.4.5菲涅尔透镜应用

菲涅尔透镜应用于多个领域,包括:

投影显示:菲涅尔投影电视,背投菲涅尔屏幕,高射投影仪,准直器; 聚光聚能:太阳能用菲涅尔透镜,摄影用菲涅尔聚光灯,菲涅尔放大镜; 航空航海:灯塔用菲涅尔透镜,菲涅尔飞行模拟; 科技研究:激光检测系统等; 红外探测:无源移动探测器;

照明光学:汽车头灯,交通标志,光学着陆系统。

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4.红外线探测报警器的工作原理

4.1红外传感器

红外线传感器IC1采用热释电传感器PIR D204,波长为9-10um。一般人体都有恒定的体温,一般在37度,所以会发出特定波长10UM左右的红外线。IC1探测到前方人体辐射出的红外线信号时,由IC1的②脚输出微弱的电信号进入放大电路,经过放大比较之后可以蜂鸣器发出响声。

图7传感器实物图

4.2信号放大电路

图8信号放大电路

信号放大电路如图8,VT1和运算放大器LM358等组成放大电路,由IC1的②脚输出微弱的电信号,经三极管VT1等组成第一级放大电路放大,再通过C2输入到运算放大器ICA中进行高增益、低噪声放大,此时由 IC2A①脚输出的信号已足够强,输入电压比

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