溫故知新| 一文讀懂紅外熱釋電傳感器

2024-10-18 14:51:00

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熱釋電傳感器是一種能檢測人或動(dòng)物發(fā)射的紅外線(xiàn)而輸出電信號的傳感器。早在1938年，就有人提出過(guò)利用熱釋電效應探測紅外輻射，但并未受到重視，直到20世紀60年代才又興起了對熱釋電效應的研究和對熱釋電晶體的應用。

存在于自然界的物體，如人體、火焰、冰塊等物都會(huì )發(fā)射紅外線(xiàn)，但波長(cháng)各不相同。人體溫度為36-37℃，所發(fā)射的紅外線(xiàn)波長(cháng)為9-10um，屬遠紅外區；400-700℃的發(fā)熱體，所放射出的紅外線(xiàn)波長(cháng)為3-5um，屬中紅外區。熱釋電紅外傳感器不受白天黑夜的影響，可晝夜不停地用于監測，廣泛地用于防盜報警、感應燈等領(lǐng)域。

熱釋電傳感器的原理

熱釋電紅外傳感器一般由管帽、管座、紅外濾光片、敏感元、場(chǎng)效應管或者數字芯片等主要部分組成。

利用熱釋電材料的自發(fā)極化強度隨著(zhù)外界溫度的變化而產(chǎn)生電荷移動(dòng)的特性，以非接觸方式檢測出人體輻射的紅外能量的變化，將其轉化成電信號，以電壓或電流形式輸出，并通過(guò)功率放大器將信號放大，達到控制電路的目的。

紅外濾光片窗口材料的可接收通過(guò)波長(cháng)：

5.5um長(cháng)波通濾光片光譜圖

上圖所示為典型的5.5um長(cháng)波通紅外濾光片參考圖，曲線(xiàn)是紅外線(xiàn)通過(guò)率的平均值。該窗口材料是經(jīng)過(guò)特殊真空鍍膜處理過(guò)的半導體硅片。

熱釋電傳感器的分類(lèi)

根據信號處理電路的不同，可以將熱釋電紅外傳感器分為模擬型和數字型兩類(lèi)。

模擬型熱釋電紅外傳感器的信號處理電路是場(chǎng)效應管，而數字型熱釋電紅外傳感器的信號處理電路是數字芯片。

熱釋電傳感器的特性

熱釋電紅外傳感器只有配合菲涅爾透鏡使用才能發(fā)揮作用。不加菲涅爾透鏡時(shí)，該傳感器的探測半徑可能不足2米，配上菲涅爾透鏡則可達10米，甚至更遠。菲涅爾透鏡是用普遍的聚乙烯制成的，安裝在傳感器的前面。

菲涅爾透鏡原理如下圖所示：

當光線(xiàn)通過(guò)透鏡單元后，在其反面則形成明暗相間的可見(jiàn)區和盲區，每個(gè)透鏡單元只有一個(gè)很小的視場(chǎng)角，視場(chǎng)角內為可見(jiàn)區，之外為盲區。通過(guò)人體在明暗區的紅外線(xiàn)輻射不斷變化改變熱釋電敏感元的溫度，使它輸出一個(gè)又一個(gè)相應的微弱的電信號。輸出信號的頻率大約為0.1~10HZ，這一頻率范圍由菲涅爾透鏡、人體運動(dòng)速度和熱釋電人體紅外傳感器本身的特性決定。

熱釋電傳感器的應用

熱釋電紅外傳感器目前主要應用在家居安防、智能辦公、智能燈具、感應開(kāi)關(guān)、智能家居、智能門(mén)鈴、入侵檢測、感應玩具、智能家電、自動(dòng)化控制等領(lǐng)域。