光電式傳感器的應(yīng)用-紅外報警器

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)2011-2012學(xué)年一學(xué)期計算機(jī)科學(xué)學(xué)院傳感器技術(shù)期末考核班級：09通信工程 學(xué)號： 姓名： 光電式傳感器的應(yīng)用紅外報警器引言：隨著人民的生活水平有了很大提高，各種高檔家電產(chǎn)品和貴重物品為許多家庭所擁有。然而一些不法分子也是越來越多。這點就是看到了大部分人防盜意識還不夠強，造成偷盜現(xiàn)象屢見不鮮。因此，越來越多的居民家庭對財產(chǎn)安全問題十分擔(dān)憂?，F(xiàn)在很多小區(qū)都安裝了智能報警系統(tǒng)，因而大大提高了小區(qū)的安全程度，有效保證了居民的人身財產(chǎn)安全。由于紅外線是不可見光，有很強的隱蔽

2、性和保密性，因而在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞: 光電傳感器，主動紅外報警器，被動紅外報警器一、紅外報警器的簡介1. 紅外報警器工作方式紅外報警器由報警主機(jī)和紅外探測器組成報警系統(tǒng)。探測一旦探測到入侵，紅外報警器立即把報警入侵信號無線密碼傳輸?shù)綀缶鳈C(jī)，主機(jī)接收到報警信號后，會立即啟動高分貝警笛現(xiàn)場報警器，紅外報警器主機(jī)面板上的LED顯示報警防區(qū)，防區(qū)路數(shù)0-99路，明確顯示入侵方位，同時報警主機(jī)還有時間顯示、報警記錄查詢、自動開關(guān)機(jī)等功能。2. 紅外報警器的性能紅外報警器采用全套集成電路，調(diào)頻傳送報警信號，晶體穩(wěn)頻具有探測靈敏、報警準(zhǔn)確可靠、安裝簡單的特點，質(zhì)量符合GB10

3、408、GB12633國家標(biāo)準(zhǔn)，被廣泛用于家庭、別墅、銀行、商場、倉庫等地方，是防盜報警的最有效裝置。3. 市場上比較常用的兩種紅外報警器主動紅外報警（較常用于室外監(jiān)控）被動紅外報警（較常用于室內(nèi)監(jiān)控）二、紅外報警器的分類及原理1. 紅外報警器的分類紅外報警器分為主動紅外報警（即二極管發(fā)出紅外光）和被動紅外報警（即人體的體溫在37度左右時發(fā)射的10m左右的紅外線）。主動紅外報警是由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成，發(fā)射機(jī)是由電源、發(fā)光源和光學(xué)系統(tǒng)組成，接收機(jī)是由光學(xué)系統(tǒng)、光電傳感器、放大器、信號處理器等部分組成。主動紅外報警器是一種紅外線光束遮擋型報警器，發(fā)射機(jī)中的紅外發(fā)光二極管在電源的激發(fā)下，發(fā)出一束經(jīng)過

4、調(diào)制的紅外光束（此光束的波長約在0.80.95微米之間），經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)的作用變成平行光發(fā)射出去。此光束被接收機(jī)接收，由接收機(jī)中的紅外光電傳感器把光信號轉(zhuǎn)換成信號，經(jīng)過電路處理后傳給報警控制器。由發(fā)射機(jī)發(fā)射出的紅外線經(jīng)過防范區(qū)到達(dá)接收機(jī)，構(gòu)成了一條警戒線。正常情況下，接收機(jī)收到的是一個穩(wěn)定的光信號，當(dāng)有人入侵該警戒線時，紅外光束被遮擋，接收機(jī)收到的紅外信號發(fā)生變化，提取這一變化，經(jīng)放大和適當(dāng)處理，控制器發(fā)出的報警信號。目前此類報警器有二光束、三光束還有多光束的紅外柵欄等。一般應(yīng)用在周界防范居多，最大的優(yōu)點就是防范距離遠(yuǎn)，能達(dá)到被動紅外的十倍以上探測距離。被動紅外報警主要是根據(jù)外界紅外能量的變化來

5、判斷是否有人在移動。人體的紅外能量與環(huán)境有差別，當(dāng)人通過探測區(qū)域時，報警器收集到的這個不同的紅外能量的位置變化，進(jìn)而通過分析發(fā)出報警。人體都有恒定的體溫，一般在37度左右，會發(fā)出特定波長10m左右的紅外線，被動紅外報警器就是靠探測人體發(fā)射的10m左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10m左右的紅外線通過菲涅爾濾光片增強后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號。被動紅外報警器是以探測人體輻射為目標(biāo)的，所以熱釋電元件對波長為10m左右的紅外輻射必須非常敏感。為了僅僅對人體的紅外

6、輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲涅爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。其傳感器包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元件。而且制成的兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是報警器無信號輸出。一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同不能抵消，經(jīng)信號處理而報警。用它制作的防盜報警器與目前市場上銷售的許多防盜報警器材相比，具有如下特點：1. 不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源。2. 靈敏度高、控制范圍大。3. 隱蔽性好，可流動安裝。2. 紅外報警器的原理特性（1

7、）. 主動紅外報警原理主動紅外入侵探測器是由主動紅外發(fā)射機(jī)和主動紅外接收機(jī)組成。探測器利用發(fā)射機(jī)發(fā)車紅外射線，由接收機(jī)接收。當(dāng)發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的紅外光束被完全遮斷或按給定百分比遮斷時，產(chǎn)生報警信號。主動紅外發(fā)射機(jī)通常采用紅外發(fā)光二極管作光源，其主要優(yōu)點是體積小、重量輕、壽命長，交直流均可使用，并可用晶體管和集成電路直接驅(qū)動?，F(xiàn)在的主動紅外入侵探測器多數(shù)是采用互補型自激多諧振蕩電路作驅(qū)動電源，直接加在紅外發(fā)光二級管兩端，使其發(fā)出經(jīng)脈沖調(diào)制的、占空比很高的紅外光束，這既降低了電源的功耗，又增強了主動紅外入侵探測器的抗干擾能力。主動紅外接收機(jī)中的光電傳感器通常采用光電二極管、光電三極管、硅光電池、

8、硅雪崩二極管等，按GBl0408.42000入侵探測器第4部分：主動紅外入侵探測器規(guī)定：“探測器在制造廠商規(guī)定的探測距離工作時，輻射信號被完全或按給定百分比遮光的持續(xù)時間大于40ms時，探測器應(yīng)產(chǎn)生報警狀態(tài)?！蹦壳笆惺鄣闹鲃蛹t外入侵探測器均給出最短遮光時間范圍。例如：某品牌的主動紅外入侵探測器最短遮光時間范圍是30ms600ms。給出一個范圍的原因是不同的使用部位可以設(shè)定(調(diào)節(jié))不同的最短遮光時間，這有益于減少系統(tǒng)的誤報警。例如：將主動紅外入侵探測器構(gòu)成電子籬笆警戒時，就應(yīng)將最短遮光時間調(diào)至30ms附近；用在圍墻上或圍墻內(nèi)側(cè)警戒時，就應(yīng)將最短遮光時間調(diào)至600ms附近。具體數(shù)值使用者可通過試驗

9、確定。主動紅外發(fā)射機(jī)所發(fā)紅外光束定發(fā)散角，在GBl0408.42000標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：“室內(nèi)使用時，發(fā)射機(jī)與接收機(jī)經(jīng)正確安裝和對準(zhǔn)，并工作在制造廠商規(guī)定的探測距離，輻射能量有75。被持久地遮擋時，接收機(jī)不應(yīng)產(chǎn)生報警狀態(tài)?！睆牧硪唤嵌壤斫膺@句話的意思就是：當(dāng)接收機(jī)接收的能量小于25時，系統(tǒng)就要產(chǎn)生誤報警。為了減少由此引起的誤報警，安裝使用中應(yīng)讓發(fā)射機(jī)與接收機(jī)軸線重合。主動紅外報警示意圖1目前，除單光束主動紅外入侵探測器外，還有雙光束和4光束的。工作原理是：當(dāng)兩光束完全或按給定百分比同時被遮斷時，探測器即可進(jìn)入報警狀態(tài)。這種主動紅外入侵探測器可以減少小鳥、落葉等引起系統(tǒng)的誤報警。市售的雙光束主動紅外入

10、侵探測器有兩類，一類是采用雙邊凹透鏡結(jié)構(gòu)的，此結(jié)構(gòu)的探測器兩光束之間距離較近，一般只在l0cm左右。若上下各用一組雙邊凹透鏡，即構(gòu)成了4光束主動紅外入侵探測器。再一類就是采用兩對紅外發(fā)射和紅外接收裝置構(gòu)成的雙光束主動紅外入侵探測器。該探測器上下兩光束距離可達(dá)20cm25cm，又稱同步型雙光束主動紅外入侵探測器。主動紅外報警示意圖2（2）. 被動紅外報警原理熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器。不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱電偶，其內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身

11、溫度變化而產(chǎn)生的干擾，該傳感器在工藝上將兩個特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測出物體放出的紅外線能量變化，并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出。熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場效應(yīng)管的目的在于完成阻抗變換。由于熱電元輸出的是電荷信號，并不能直接使用，因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式，該電阻阻抗高達(dá)104M，故引入的N溝道結(jié)型場效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式，即源極跟隨器來完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計時應(yīng)將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對其進(jìn)行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測元也是有正、負(fù)極性的。雙探測元熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)。該傳感器將兩個極性相反、特性一致的探測元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。它利用兩個極性相反、大小相等的干擾信號在內(nèi)部相互抵消的原理來使傳感器得到補償。對于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個探測元