第91__热释电探测原理
热释电红外传感器原理及其应用
热释电红外传感器原理及其应用热释电红外传感器原理及其应用
热释电红外传感器（thermoelectric infrared sensor，TIRS）是一种利用热释电效应（thermoelectric effect）来检测环境中红外热源的光学传感器。
它能够通过辐射能量与传感器内表面温度的差异来检测非可见的红外辐射，以实现远距离监测和测量热源发射能力的目的。
热释电红外传感器的工作原理是，当热释电芯片内的两个特定的同质金属材料互相接触时，会出现一个电压，这称为热释电效应。
热释电红外传感器将两种金属材质聚集在一起，当热源照射到传感器表面时，会让其中一种材料受热，而另一种材料不受热。
随着材料的表面温度升高，热释电效应将产生一个电压，这一区别值便可以表示出环境中红外辐射强度发生变化的情况。
热释电红外传感器广泛应用于飞机机舱设备房内的温度监控，能够检测空调系统及周边电子设备的温度变化，从而维持机舱温度在所需范围内。
此外，也常用于物流运输、医疗保健及无人机等行业对环境温度进行监控，能够有效降低安全风险，提高工作效率。
此外，热释电红外传感器还可用于检测大气污染物，能够根据环境温度及湿度两种因素来监测大气环境，提供可靠的污染数据以帮助制定行之有效的污染防治措施。
热释电红外传感器原理及其应用
热释电红外传感器原理及其应用热释电红外传感器是一种常用于人体检测、安防监控以及自动化控制等领域的传感器。
其原理基于物体的红外辐射，利用热释电效应将红外辐射转化为电信号，从而实现对物体的探测与识别。
热释电效应是指在某些晶体或陶瓷材料中，当物体通过其表面或附近经过时，由于温度的变化，将会产生电荷的分离和聚集，形成电压信号。
这种效应的基本原理是，当物体辐射红外光线时，物体表面温度会产生微小的波动，使得材料内部的热释电元件发生温度变化，从而引起电荷的分离。
热释电传感器中常用的材料有钛酸锂、氧化锂锭以及掺杂锗的亚胺酯材料等。
在热释电红外传感器的设计中，一般包含了感测元件、前置电路、信号处理模块以及输出电路等组成部分。
感测元件采用特殊材料制成，可将红外辐射转化为微弱电荷信号。
前置电路用于提取和放大感测元件产生的电信号，以提供稳定和可靠的信号源。
信号处理模块可通过滤波、放大、积分等方式对输入信号进行处理，从而实现对目标物体的探测与识别。
输出电路常用于将处理后的信号转换为数字信号或模拟信号，以供其他设备使用。
热释电红外传感器具有很多应用领域。
其中最常见的应用是人体检测。
传感器可通过监测人体散发的红外辐射，实现对人体的检测与识别。
这在安防监控领域得到了广泛的应用。
传感器能够通过对室内环境中的温度变化进行感知，从而实现室内灯光、空调等设备的自动控制。
此外，热释电红外传感器还可应用于汽车行业，用于检测驾驶员和乘客的动作与位置，并通过与车载设备的连接实现自动化控制。
另外，在医疗领域，热释电红外传感器也有广泛的应用。
传感器能够通过检测身体表面的红外辐射，实现对体温的监测与测量。
这在医院、诊所等场所非常重要，可以在短时间内实现对大量人员的体温测量，为疫情防控等提供帮助。
总之，热释电红外传感器是一种基于热释电效应原理的传感器，通过将物体的红外辐射转化为电信号实现对物体的探测与识别。
其应用广泛，包括人体检测、安防监控、自动化控制以及医疗领域等。
热释电红外传感器的工作原理
热释电红外传感器的工作原理热释电红外传感器是一种采用热释电效应来感测红外辐射的传感器。
该传感器能够感知物体的温度和运动状态，具有广泛的应用领域，如安防、自动化、机器人等。
一、热释电效应原理热释电效应是指在非均匀电介质中，当物理量（如温度）发生变化时，电介质中的电荷会发生移动，导致电势的变化。
这种现象叫做热释电效应。
利用这种效应可以制成红外传感器。
二、热释电红外传感器的结构热释电红外传感器由传感器芯片、滤光器、接收器、前置放大器、信号处理电路、输出电路等组成。
传感器芯片通常由热释电材料制成，如聚乙烯、锂铌酸锂等。
滤光器主要过滤掉不需要的光波，只让红外波通过。
接收器将红外波转化为电信号，然后通过前置放大器放大。
信号处理电路对信号进行滤波、增益等处理。
输出电路将处理后的信号转化为可用的电压或电流输出。
三、热释电红外传感器的工作原理1. 当有热源或物体进入传感器的感应区域时，将发射红外辐射波。
2. 经过滤光器的过滤，只有红外波通过，照射到传感器芯片上。
3. 传感器芯片产生电荷的移动，产生电势，经由接收器转化为电信号。
4. 通过前置放大器放大信号之后，通过信号处理电路进行滤波、增益等操作。
5. 处理后的信号通过输出电路转化为可用的电压或电流输出。
四、热释电红外传感器的优缺点1. 优点：响应速度快、结构简单、功耗低、灵敏度高、价格相对较低、在恶劣环境下也可以进行工作。
2. 缺点：受环境影响较大、易受其它电磁辐射的干扰、动态响应能力较差。
综上所述，热释电红外传感器是一种基于热释电效应工作的传感器，其工作原理主要是利用物体的红外辐射，产生电荷移动，最终产生电势并输出信号。
该传感器具有快速响应速度、低功耗、灵敏度高等优点，但受到环境影响较大、易受其它电磁辐射的干扰等缺点。
人体热释电红外传感器原理
人体热释电红外传感器原理
人体热释电红外传感器是一种检测人体红外辐射的传感器，其原理是基于人体的热释电效应。
当人体处于运动状态时，身体会产生一定的热量，这些热量会以红外辐射的形式散发出去。
人体热释电红外传感器通过检测这些红外辐射来感知人体的存在。
传感器的核心部件是一个热敏元件，通常是一组红外探测器。
当人体进入传感器的探测范围内时，红外辐射会被探测器吸收，从而使探测器的温度发生变化。
这种温度变化会被转换成电信号，进而被放大和处理，最终输出一个人体存在的信号。
人体热释电红外传感器具有高灵敏度、快速响应、低功耗等优点，广泛应用于安防、智能家居、自动化控制等领域。
但是，由于传感器只能检测到人体的热辐射，因此在环境温度变化较大或者存在其他热源干扰时，传感器的准确性可能会受到影响。
总之，人体热释电红外传感器是一种基于热释电效应的传感器，通过检测人体产生的红外辐射来感知人体的存在。
其工作原理简单、响应速度快、功耗低，是一种广泛应用于安防、智能家居等领域的传感器。
热释电效应原理简述
热释电效应原理简述热释电红外传感器通过目标与背景的温差来探测目标，其工作原理是利用热释电效应，即在钛酸钡一类晶体的上、下表面设置电极，在上表面覆以黑色膜，若有红外线间歇地照射，其表面温度上升△T，其晶体内部的原子排列将产生变化，引起自发极化电荷，在上下电极之间产生电压△U。
常用的热释电红外线光敏元件的材料有陶瓷氧化物和压电晶体，如钛酸钡、钽酸锂、硫酸三甘肽及钛铅酸铅等。
实质上热释电传感器是对温度敏感的传感器。
它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极。
在环境温度有ΔT的变化时，由于有热释电效应，在两个电极上会产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生一微弱的电压ΔV。
由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。
热释电效应所产生的电荷ΔQ会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，ΔT=0，则传感器无输出。
当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，产生ΔT，则有ΔT输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出了。
所以这种传感器也称为人体运动传感器。
由实验证明，传感器不加光学透镜(也称菲涅尔透镜)，其检测距离小于2m，而加上光学透镜后，其检测距离可增加到10m左右。
热释电红外感应传感器内部电路及工作原理热释电红外传感器内部由光学滤镜、场效应管、红外感应源(热释电元件)、偏置电阻、EMI电容等元器件组成，其内部电路如图1所示。
光学滤镜的主要作用是只允许波长在10μm左右的红外线(人体发出的红外线波长)通过，而将灯光、太阳光及其他辐射滤掉，以抑制外界的干扰。
红外感应源通常由两个串联或者并联的热释电元件组成，这两个热释电元件的电极相反，环境背景辐射对两个热释电元件几乎具有相同的作用，使其产生的热释电效应相互抵消，输出信号接近为零。
一旦有人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元件接收，由于角度不同，两片热释电元件接收到的热量不同，热释电能量也不同，不能完全抵消，经处理电路处理后输出控制信号。
热释电传感器工作原理
热释电传感器工作原理热释电传感器是一种能够检测温度变化的传感器，它基于材料的热释电效应工作。
本文将详细介绍热释电传感器的工作原理。
一、热释电效应热释电效应，即材料在受到辐射时会发生温度变化，从而导致电势变化的现象。
当材料受到辐射时，被吸收的辐射能量会被转化为热能，从而使材料温度升高。
当材料温度升高时，其内部的自由电子和晶格发生调整，导致了电势差的变化。
二、热释电传感器的结构热释电传感器由热释电元件和信号处理电路两部分组成。
热释电元件主要由热释电材料、电极和热敏电阻组成。
当热释电传感器受到光线照射时，光线中的能量会被转化为热能，使得热释电材料温度升高。
热释电材料的温度升高导致内部电子和晶格的重新排列，从而产生电势差（即热释电电势）。
为了测量热释电电势，热释电传感器在热释电元件两端加上电极，并将电极接入信号处理电路中。
信号处理电路通常包括电荷放大器、滤波器和放大器等模块。
电荷放大器可以将电荷信号转换为电压信号，滤波器则用于滤除杂音信号，放大器则将信号放大以提高测量精度。
热释电传感器的灵敏度取决于热释电材料的特性，例如热释电材料的热扩散系数、比热容和密度等。
传感器的灵敏度还受到环境温度、光照强度和物体表面反射率等因素的影响。
1. 灵敏度高：热释电传感器对环境中微小的温度变化非常敏感，可以检测到大约0.1℃的温度变化。
2. 响应速度快：热释电传感器的响应速度通常在毫秒级别，可以快速检测到温度变化。
3. 能够检测较远距离的温度变化：热释电传感器可以检测距离几米远的物体的温度变化。
4. 对环境光线影响小：热释电传感器主要基于对温度变化的检测，对环境光线的变化不敏感。
1. 误差大：热释电传感器的输出电压受到环境温度、光照强度和物体表面反射率等因素的影响，容易产生误差。
3. 小信号处理困难：热释电传感器产生的电信号通常比较微弱，需要经过电荷放大器、滤波器和放大器等模块进行放大和处理。
热释电传感器是一种灵敏度高、响应速度快、能够检测远距离温度变化的传感器。
热探测器工作原理
热探测器工作原理热探测器是一种能够响应热辐射的传感器，广泛应用于各种温度测量和监控场合。
以下是热探测器的工作原理及其涉及的主要技术：1. 热敏电阻：热敏电阻是一种利用金属氧化物制成的温度传感器。
当温度变化时，其电阻值会发生变化。
通过测量电阻值，可以推算出温度。
2. 红外辐射：热探测器通常设计为对红外辐射敏感。
红外辐射是热物体发出的电磁波，其波长与物体温度有关。
热探测器通过吸收红外辐射并转换为可测量的电信号来工作。
3. 温差电效应：某些材料在温度差下会产生电压。
温差电效应就是利用这个原理，将热电偶（由两种不同的导体构成）一端置于高温环境中，另一端置于低温环境中。
由于高温和低温之间的温度差，热电偶会产生电压，这个电压与温度差成正比。
4. 热释电效应：某些材料在温度变化时会产生电荷。
当这些材料受到红外辐射加热时，它们会产生电荷，这些电荷可以被收集并转换为电信号。
这就是热释电效应。
5. 热电偶效应：当两种不同的导体接触并存在温度差时，会产生电动势。
这就是热电偶效应。
热电偶是热探测器中常用的元件，用于测量温度差。
6. 光电转换器：某些热探测器使用光电转换器来检测红外辐射。
光电转换器将红外光转换为电信号，然后对这些信号进行处理以确定温度。
7. 信号处理电路：热探测器的输出通常需要经过信号处理电路的处理，以便提取有用的温度信息。
信号处理电路可以包括放大器、滤波器、模数转换器等组件，用于改善信号质量并转换为计算机或其他设备可以理解的格式。
通过以上技术，热探测器能够实现高灵敏度、高分辨率的温度测量，并且能够在各种恶劣环境下稳定工作。
这些技术广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗设备等领域。
一文读懂热释电传感器的原理与应用
一文读懂热释电传感器的原理与应用热释电红外传感器是一种非常有应用潜力的传感器。
它能检测人或某些动物发射的红外线并转换成电信号输出，是一种能检测人体发射的红外线的新型高灵敏度红外探测元件。
它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。
将输出的电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路，如作电源开关控制、防盗防火报警等。
早在1938年，有人就提出利用热释电效应探测红外辐射，但并未受到重视。
直到六十年代，随着激光、红外技术的迅速发展，才又推动了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用开发。
热释电效应当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。
通常，晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和，其自发极化电矩不能表现出来。
当温度变化时，晶体结构中的正负电荷重心相对移位，自发极化发生变化，晶体表面就会产生电荷耗尽，而电荷耗尽情况正比于极化程度。
能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件。
热释电元件常用的材料有单晶(LiTaO3 等)、压电陶瓷(PZT等)及高分子薄膜(PVFZ等)。
热释电传感器利用的正是热释电效应，这是一种对温度敏感的传感器。
它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极，在传感器监测范围内温度有ΔT的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生一微弱的电压ΔV。
由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。
热释电效应所产生的电荷ΔQ 会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，ΔT=0，则传感器无输出。
当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，产生ΔT，则有ΔT输出;若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出了。
所以这种传感器检测人体或者动物的活动传感。
热释电红外线传感器结构普通热释电人体红外线传感器的外形如图所示，D脚和S脚分别为内部场效应管的漏极和源极的引出端，G脚为内部敏感元件的接地引出端。
热释电原理
热释电原理热释电现象是指当物体中存在温度梯度时，会发生电荷分布的现象。
这种电势差被称为热释电电势差。
热释电效应是一种源于非平衡热力学理论的自然现象。
在很多实际应用中，热释电现象被用来实现物体温度测量、红外探测、长距离无线通讯和防盗技术等。
本文将介绍热释电原理及其在实际应用科技领域中的应用。
我们先来了解一下热释电效应发生的基本原理。
从微观角度上讲，这种效应产生的根源，是由于电荷的热扰动及其在材料中电子散射行为引起的。
如果物体中存在温度差异，其中光电活性材料就会发生外部电场的修正行为，也就是产生所谓的热释电电势差。
这种电势差与温度的梯度成正比。
热释电效应的产生还与材料中的电子特性有很大的关系。
在低温下，材料的导电性非常小，甚至可以达到绝缘状态，因此称为绝缘体。
当材料被加热时，由于电子在材料中移动速度的增加及其能隙的缩小，材料就会逐渐变成一种导体，并产生电子热荷运动。
在这种情况下，热释电效应就会出现。
与其他物理现象不同的是，热释电电势是不依赖于材料形状及其大小的，也与传统的热电效应有所不同。
在热电效应中，温度梯度对电势的影响仅限于材料的两端，而在热释电效应中，电势的变化却可以遍及整个材料的各个部分。
热释电现象所形成的电势差，可以被用来测量材料表面或周围环境的温度差异。
在现代科技中，人们采用热释电相机进行红外成像是一种很常见的方法。
这种相机利用热释电效应在材料表面形成的电势差来显示物体的红外图像，从而实现可见光不可见的热像识别。
这种技术在很多领域中广泛应用，如科研、环保、军事、交通等领域。
在防盗技术领域，热释电原理也被广泛应用。
在一些保密场所或者公共场所，安装了热感应器可以实现自动检测，警示系统以及视频监控等功能。
当存在人或者其他动态物体时，产生的热释电信号可以被热感应器检测到，并转化成电信号，再由相应的处理器和警示器进行指示和警告。
热释电效应是一种基于非平衡态热力学理论的自然现象，它具有广泛的应用及研究价值，并被广泛应用于红外成像技术、长距离无线通信、防盗技术等诸多领域。
热释电红外传感器工作原理
1概述随着时代的不断进步,人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求,尤其是在家居安全方面,不得不时刻留意那些不速之客｡现在很多小区都安装了智能报警系统,因而大大提高了小区的安全程度,有效保证了居民的人身财产安全｡由于红外线是不可见光,有很强的隐蔽性和保密性,因此在防盗､警戒等安保装置中得到了广泛的应用｡此外,在电子防盗､人体探测等领域中,被动式热释电红外探测器也以其价格低廉､技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎｡目前国内使用的各类防盗､保安报警器基本都是以超声波､主动式红外发射/接收以及微波等技术为基础｡而这里所设计的被动式红外报警器则采用了美国的传感元件——热释电红外传感器｡这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线,并将其转变为电压信号,同时,它还能鉴别出运动的生物与其它非生物｡热释电红外传感器既可用于防盗报警装置,也可以用于自动控制､接近开关､遥测等领域｡用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比,具有如下特点:●不需要用红外线或电磁波等发射源｡●灵敏度高､控制范围大｡●隐蔽性好,可流动安装｡2热释电红外传感器的原理特性热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器｡不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶,其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂､硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成,其极化随温度的变化而变化｡为了抑制因自身温度变化而产生的干扰该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式,因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化并将其转换为电信号输出｡热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换｡由于热电元输出的是电荷信号,并不能直接使用因而需要用电阻将其转换为电压形式该电阻阻抗高达104MΩ,故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式即源极跟随器来完成阻抗变换｡热释电红外传感器由传感探测元､干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成｡设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片,并在它的两面镀上金属电极,然后加电对其进行极化,这样便制成了热释电探测元｡由于加电极化的电压是有极性的,因此极化后的探测元也是有正､负极性的｡图1是一个双探测元热释电红外传感器的结构示意图｡使用时D端接电源正极,G 端接电源负极,S端为信号输出｡该传感器将两个极性相反､特性一致的探测元串接在一起,目的是消除因环境和自身变化引起的干扰｡它利用两个极性相反､大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿｡对于辐射至传感器的红外辐射,热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上,从而使传感器输出电压信号｡制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料,它的探测波长范围为0.2~2 0μm｡为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度,该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片｡这种滤波片除了允许某些波长范围的红外辐射通过外,还能将灯光､阳光和其它红外辐射拒之门外｡3被动式红外报警器的结构原理3.1结构被动式红外报警器主要由光学系统､热释电红外传感器､信号滤波和放大､信号处理和报警电路等几部分组成｡其结构框图如图2所示｡图中,菲涅尔透镜可以将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外探测元上,同时也产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区,以适应热释电探测元要求信号不断变化的特性;热释电红外传感器是报警器设计中的核心器件,它可以把人体的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用;信号处理主要是把传感器输出的微弱电信号进行放大､滤波､延迟､比较,为报警功能的实现打下基础｡图3所示的是将待测目标､菲涅尔透镜､热释电红外传感器相结合使用时的工作原理示意图｡3.2工作原理在该探测技术中,所谓“被动”是指探测器本身不发出任何形式的能量,只是靠接收自然界能量或能量变化来完成探测目的｡被动红外报警器的特点是能够响应入侵者在所防范区域内移动时所引起的红外辐射变化,并能使监控报警器产生报警信号,从而完成报警功能｡图4所示是该报警器的工作电路原理图｡当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元上时,电路中的传感器将输出电压信号,然后使该信号先通过一个由C1､C2､R1､R2组成的带通滤波器,该滤波器的上限截止频率为16Hz,下限截止频率为0.16Hz｡由于热释电红外传感器输出的探测信号电压十分微弱(通常仅有1mV左右),而且是一个变化的信号,同时菲涅尔透镜的作用又使输出信号电压呈脉冲形式(脉冲电压的频率由被测物体的移动速度决定,通常为0.1~10Hz左右),所以应对热释红外传感器输出的电压信号进行放大｡本设计运用集成运算放大器LM324来进行两级放大,以使其获得足够的增益｡当传感器探测到人体辐射的红外线信号并经放大后送给窗口比较器时,若信号幅度超过窗口比较器的上下限,系统将输出高电平信号;无异常情况时则输出低电平信号｡在该比较器中,R9､R10､R11用做参考电压,两个运算放大器用做比较,两个二极管的主要作用是使输出更稳定｡窗口比较器的上下限电压即参考电压分别为3.8V和1.2V｡将这个高低电平变化的信号上升沿信号作为单稳电路HEF4538B的触发信号,并让其输出一个脉宽大约为10s的高电平信号｡再用这一脉宽信号作为报警电路KD9561的输入控制信号,来使电路产生10s的报警信号,最后用三极管VT1和VT2再一次对电信号进行放大,以便有足够大的电流来驱动喇叭使其连续发出10s的报警声｡4结束语用热释电红外传感器设计的监控报警系统具有结构简单､成本低等优点｡经过多次测试,该系统工作情况稳定｡热释电红外报警器只能安装在室内,其误报率与安装的位置和方式有极大的关系｡正确的安装应满足下列条件:(1)报警器应离地面2.0~2.2米｡(2)报警器应远离空调､冰箱､火炉等空气､温度变化比较敏感的地方｡(3)报警器探测范围内不得有隔屏､家具､大型盆景或其他隔离物｡(4)报警器不要直对窗口,否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报,有条件的话最好把窗帘拉上｡另外,报警器也不要安装在有强气流活动的地方｡。
热释电红外感应传感器原理
热释电红外感应传感器原理热释电红外感应传感器原理,内部电路结构,常用型号及主要参数介绍热释电效应原理简述热释电红外传感器通过目标与背景的温差来探测目标，其工作原理是利用热释电效应，即在钛酸钡一类晶体的上、下表面设置电极，在上表面覆以黑色膜，若有红外线间歇地照射，其表面温度上升△T，其晶体内部的原子排列将产生变化，引起自发极化电荷，在上下电极之间产生电压△U。
常用的热释电红外线光敏元件的材料有陶瓷氧化物和压电晶体，如钛酸钡、钽酸锂、硫酸三甘肽及钛铅酸铅等。
实质上热释电传感器是对温度敏感的传感器。
它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极。
在环境温度有ΔT的变化时，由于有热释电效应，在两个电极上会产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生一微弱的电压ΔV。
由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。
热释电效应所产生的电荷ΔQ会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，ΔT=0，则传感器无输出。
当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，产生ΔT，则有ΔT输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出了。
所以这种传感器也称为人体运动传感器。
由实验证明，传感器不加光学透镜(也称菲涅尔透镜)，其检测距离小于2m，而加上光学透镜后，其检测距离可增加到10m左右。
热释电红外感应传感器内部电路及工作原理热释电红外传感器内部由光学滤镜、场效应管、红外感应源(热释电元件)、偏置电阻、EMI电容等元器件组成，其内部电路如图1所示。
光学滤镜的主要作用是只允许波长在10μm左右的红外线(人体发出的红外线波长)通过，而将灯光、太阳光及其他辐射滤掉，以抑制外界的干扰。
红外感应源通常由两个串联或者并联的热释电元件组成，这两个热释电元件的电极相反，环境背景辐射对两个热释电元件几乎具有相同的作用，使其产生的热释电效应相互抵消，输出信号接近为零。
一旦有人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元件接收，由于角度不同，两片热释电元件接收到的热量不同，热释电能量也不同，不能完全抵消，经处理电路处理后输出控制信号。
热释电人体红外线传感器的原理和应用
热释电人体红外线传感器的原理和应用卿太全热释电红外线传感器的工作原理热释电红外线传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。
它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。
将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路，如作电源开关控制、防盗防火报警、自动览测等。
（1）热释电红外线传感器应用电路图如下：主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。
在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。
由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。
为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10~20米范围内人的行动。
菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。
当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。
人体辐射的红外线中心波长为9~10--um，而探测元件的波长灵敏度在0.2~20--um范围内几乎稳定不变。
在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7~10--um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。
一、热释电人体红外线传感器的基本结构和原理热释电人体红外线传感器（以下简称：传感器）由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三大部分组成。
1.敏感单元对不同的传感器来说，敏感单元的制造材料有所不同。
热释电效应原理
热释电效应原理热释电效应是指在一些特定的材料中，当其受到热能激发时，会产生电压差，从而产生电流。
这一现象被称为热释电效应，也是研究材料热学和电学相互关系的重要现象之一。
热释电效应的原理可以通过以下几个方面来解释。
首先，材料中的原子和分子具有热振动。
当材料受到外界热源的加热时，材料内部的原子和分子振动加剧，其振动能量也随之增加。
这些振动能量的变化会引起材料内部的电荷分布发生变化。
其次，材料中存在着正负电荷的分离。
由于材料中的原子和分子在热振动的作用下会发生位移，导致正负电荷的分离程度发生变化。
最后，正负电荷的分离变化会导致材料内部的电势差发生变化，从而产生了电流。
热释电效应的应用非常广泛。
其中最常见的应用就是红外探测器。
红外探测器是一种利用热释电效应来探测红外辐射的设备。
当红外辐射照射到红外探测器上时，探测器内部的材料会因为光能的吸收而产生热能，进而产生电势差和电流。
通过测量电势差和电流的变化，就可以获得红外辐射的信息。
因此，红外探测器被广泛应用于红外成像、红外测温等领域。
热释电效应还可以应用于能量转换和储存。
通过将热能转化为电能，可以实现能量的有效利用和储存。
热释电效应还可以应用于无线传感器网络中的能量收集和供电。
通过将热能转化为电能，无线传感器节点可以实现自供电，从而提高了传感器网络的可靠性和稳定性。
除了上述应用，热释电效应还可以用于人体检测和安防领域。
由于人体具有热能辐射，当人体接近热释电器件时，热释电效应会导致电势差和电流的变化。
通过检测这些变化，可以实现对人体的检测和追踪。
因此，热释电效应在安防领域具有重要的应用价值。
热释电效应是一种利用材料中的热能转化为电能的现象。
通过研究和应用热释电效应，可以实现红外探测、能量转换和储存、无线传感器网络以及人体检测和安防等多个领域的应用。
随着科学技术的不断进步，对热释电效应的研究和应用也将不断深入，为人类的生活和工作带来更多的便利和发展。
热释电红外探测器组成和原理
热释电红外探测器组成和原理1热释电红外探测器的组成 (1)1.1热释电红外传感器的结构 (1)1.2热释电红外探测器的光学系统 (2)2热释电红外探测器的原理 (5)在过去的几十年里，传感器这一用语经历了从诞生到家喻户晓的过程。
今天很难找到一个科学领域或产业部门能够完全脱离传感器而存在。
热释电红外传感器作为热释电红外探测器的核心部件因其新颖的工作原理越来越受到人们的关注。
本章将先介绍热释电红外探测器的工作原理，并深入分析热释电红外传感器的工作原理，然后对热释电红外探测器的组成和关键技术做详细介绍。
1热释电红外探测器的组成目前市场上的热释电红外传感器是探测器的核心器件。
如图1所示。
它的主要部分是由高热电系数的材料制成尺寸约在2×1mm的探测元件。
在每个探测器内装入一个或两个探测元件、并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度变化而产生的干扰。
热释电红外传感器的作用主要是探测接收红外辐射并将其转换为微弱的电压信号。
下面小节中将对热释电红外传感器的热释电效应做详细分析介绍。
图1 热释电红外探测器的基本组成1.1热释电红外传感器的结构热释红外传感器和热电偶一样是基于热电效应的热电型红外传感器。
不同的是，它的热释电系数远远高于热电偶，其内部的热电元件采用高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化强度随温度的变化而变化。
为了抑制因自身温度变化而产生的干扰，在工艺上将两个特征一致的热电敏感元反向串联接成差动平衡电路，它能以非接触式探测出物体放出的红外线能量变化，并将其转换为电信号输出。
典型的热释电红外传感器结构如图2所示，热释电陶瓷敏感元件、场效应管和偏置高阻被封在管壳内。
器件的性能不仅与敏感元件本身的特性有关，与敏感元件的物理尺寸、固定方式、以及偏置电阻的大小和场效应管的类型也有关。
红外窗口的性能、器件密封方式以及外围电路的特性都会影响器件的探测效率。
图2 热释电红外传感器内部结构热释电红外传感器是以探测人体辐射为目标，所以热释电元件对波长为m 12~8左右的红外辐射必须非常敏感。
热释电原理
热释电原理热释电效应是指在非极性晶体中，当晶体受到热量作用时，会产生电荷分离的现象。
这一现象被广泛应用在传感器、热成像、红外探测等领域。
热释电原理的研究和应用对于现代科技的发展具有重要意义。
热释电效应最早是由法国物理学家皮埃尔·居里在1880年发现的。
他发现某些晶体在受到温度变化时会产生电荷，这一现象被称为热释电效应。
热释电效应的产生与晶体的结构和对称性有关。
在晶体结构对称性破缺的情况下，热释电效应会更加显著。
热释电效应的产生可以通过晶体内部的原子振动来解释。
当晶体受到热量作用时，晶格内部的原子开始振动。
由于晶体结构的不对称性，这种振动会导致电荷的分离。
一般来说，正温度系数的热释电材料在升温时会产生正电荷，而负温度系数的热释电材料在升温时会产生负电荷。
热释电效应的应用非常广泛。
在传感器领域，热释电传感器可以用于检测人体、动物或其他物体的存在。
由于人体和其他物体在红外波段有较强的辐射，因此可以通过热释电传感器来实现人体或物体的检测。
在热成像领域，热释电相机可以通过探测物体的红外辐射来实现热图像的获取。
这在军事、安防、医疗等领域都有重要的应用。
此外，热释电效应还可以应用于红外探测、红外通信等领域。
热释电原理的研究和应用还面临一些挑战。
一方面，热释电材料的性能需要不断提高，以满足各种应用的需求。
另一方面，热释电传感器和器件的制造技术也需要不断改进，以实现更小型化、更高灵敏度和更低成本。
总的来说，热释电原理作为一种重要的物理效应，在科学研究和工程应用中具有广泛的应用前景。
随着材料科学、纳米技术等领域的不断发展，相信热释电效应将会有更多的突破和应用，为人类社会的发展做出更大的贡献。
热释电红外传感器工作原理
1 概述概述随着时代的不断进步,人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求,尤其是在家居安全方面,不得不时刻留意那些不速之客｡现在很多小区都安装了智能报警系统,因而大大提高了小区的安全程度,有效保证了居民的人身财产安全｡由于红外线是不可见光,有很强的隐蔽性和保密性,因此在防盗､警戒等安保装置中得到了广泛的应用｡此外,在电子防盗､人体探测等领域中,被动式热释电红外探测器也以其价格低廉､技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎｡目前国内使用的各类防盗､保安报警器基本都是以超声波､主动式红外发射/接收以及微波等技术为基础｡而这里所设计的被动式红外报警器则采用了美国的传感元件——热释电红外传感器｡这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线,并将其转变为电压信号,同时,它还能鉴别出运动的生物与其它非生物｡热释电红外传感器既可用于防盗报警装置,也可以用于自动控制､接近开关､遥测等领域｡用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比,具有如下特点: ●不需要用红外线或电磁波等发射源｡●灵敏度高､控制范围大｡●隐蔽性好,可流动安装｡2 热释电红外传感器的原理特性热释电红外传感器的原理特性热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器｡不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶,其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂､硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成,其极化随温度的变化而变化｡为了抑制因自身温度变化而产生的干扰 该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式,因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化 并将其转换为电信号输出｡热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换｡由于热电元输出的是电荷信号,并不能直接使用 因而需要用电阻将其转换为电压形式 该电阻阻抗高达104MΩ,故引入的N沟道结型场效应管应接即源极跟随器 来完成阻抗变换｡热释电红外传感器由传感探测元､干涉成共漏形式 即源极跟随器滤光片和场效应管匹配器三部分组成｡设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片,并在它的两面镀上金属电极,然后加电对其进行极化,这样便制成了热释电探测元｡由于加电极化的电压是有极性的,因此极化后的探测元也是有正､负极性的｡图1是一个双探测元热释电红外传感器的结构示意图｡使用时D端接电源正极,G 端接电源负极,S端为信号输出｡该传感器将两个极性相反､特性一致的探测元串接在一起,目的是消除因环境和自身变化引起的干扰｡它利用两个极性相反､大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿｡对于辐射至传感器的红外辐射,热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上,从而使传感器输出电压信号｡制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料,它的探测波长范围为0.2~20μm｡为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度,该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片｡这种滤波片除了允许某些波长范围的红外辐射通过外,还能将灯光､阳光和其它红外辐射拒之门外｡3 被动式红外报警器的结构原理被动式红外报警器的结构原理3.1 结构结构被动式红外报警器主要由光学系统､热释电红外传感器､信号滤波和放大､信号处理和报警电路等几部分组成｡其结构框图如图2所示｡图中,菲涅尔透镜可以将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外探测元上,同时也产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区,以适应热释电探测元要求信号不断变化的特性;热释电红外传感器是报警器设计中的核心器件,它可以把人体的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用;信号处理主要是把传感器输出的微弱电信号进行放大､滤波､延迟､比较,为报警功能的实现打下基础｡图3所示的是将待测目标､菲涅尔透镜､热释电红外传感器相结合使用时的工作原理示意图｡3.2 工作原理工作原理在该探测技术中,所谓“被动”是指探测器本身不发出任何形式的能量,只是靠接收自然界能量或能量变化来完成探测目的｡被动红外报警器的特点是能够响应入侵者在所防范区域内移动时所引起的红外辐射变化,并能使监控报警器产生报警信号,从而完成报警功能｡图4所示是该报警器的工作电路原理图｡当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元上时,电路中的传感器将输出电压信号,然后使该信号先通过一个由C1､C2､R1､R2组成的带通滤波器,该滤波器的上限截止频率为16Hz,下限截止频率为0.16Hz｡由于热释电红外传感器输出的探测信号电压十分微弱(通常仅有1mV左右),而且是一个变化的信号,同时菲涅尔透镜的作用又使输出信号电压呈脉冲形式(脉冲电压的频率由被测物体的移动速度决定,通常为0.1~10Hz左右),所以应对热释红外传感器输出的电压信号进行放大｡本设计运用集成运算放大器LM324来进行两级放大,以使其获得足够的增益｡当传感器探测到人体辐射的红外线信号并经放大后送给窗口比较器时,若信号幅度超过窗口比较器的上下限,系统将输出高电平信号;无异常情况时则输出低电平信号｡在该比较器中,R9､R10､R11用做参考电压,两个运算放大器用做比较,两个二极管的主要作用是使输出更稳定｡窗口比较器的上下限电压 即参考电压即参考电压 分别为3.8V和1.2V｡将上升沿信号 作为单稳电路HEF4538B的触发信号,并让其这个高低电平变化的信号 上升沿信号输出一个脉宽大约为10s的高电平信号｡再用这一脉宽信号作为报警电路KD9561的输入控制信号,来使电路产生10s的报警信号,最后用三极管VT1和VT2再一次对电信号进行放大,以便有足够大的电流来驱动喇叭使其连续发出10s的报警声｡4 结束语结束语用热释电红外传感器设计的监控报警系统具有结构简单､成本低等优点｡经过多次测试,该系统工作情况稳定｡热释电红外报警器只能安装在室内,其误报率与安装的位置和方式有极大的关系｡正确的安装应满足下列条件: (1)报警器应离地面2.0~2.2米｡(2)报警器应远离空调､冰箱､火炉等空气､温度变化比较敏感的地方｡(3)报警器探测范围内不得有隔屏､家具､大型盆景或其他隔离物｡(4)报警器不要直对窗口,否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报,有条件的话最好把窗帘拉上｡另外,报警器也不要安装在有强气流活动的地方｡。