红外传感器的特点重点

利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，响应快等优点。

红外辐射是由于物体（固体、液体、和气体）内部分子的转动及振动而产生的。这类振动过程是物体受热而引起的，只是在绝对零度（﹣273.16℃）时，一切物体的分子才会停止运动。所以在绝对零度时，没有一种物体会发射红外线。换言之，在一般常温下，所有的物体都是红外辐射的发射源。例如火焰、轴承、汽车、飞机、动植物甚至人体等都是红外辐射源。红外线和所有电磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉及吸收等性质，但它的特点是热效应非常大，红外线在真空中传播的速度c=3×108m／s，而在介质中传播时，由于介质的吸收和散射作用使它产生衰减。

红外传感器利用红外辐射与物质相互作用所称呈现的物理效应探测红外辐射的传感器，多数情况下是利用这种相互作用所呈现的电学效应。

。1. 热释电人体传感器

热释电红外探头的工作原理及特性：

“铁电体”的极化强度（单位面积上的电荷）与温度有关。当红外辐射照射到已经极化的铁电体薄片表面上时引起薄片温度升高（参阅图2-6），使其极化强度降低，表面电荷减少，这相当于释放一部分电所以叫做热释电型传感负载电阻与铁电体薄片相连，则负载电阻上便产生一个电信号输出。输出信号的强弱取决于薄片温度变化的快慢，从而反映出入射红外辐射的强弱，热释电型红外传感器的电压响应率正比于入射光辐射率变化的速率。

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，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM 左右的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，电后续电路经检验处理后即可产生报警信号（参阅图2-7）

图2-7

1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射必须非常敏感。

2)为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲尼尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用

)被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。

3)4一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。

5)菲尼尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。

热释电红外传感器件有多种，但大都是有高热系数的钴钛铅系陶瓷，以及钽酸锂，硫酸三甘钛等配合滤光镜片窗口所组成的。利用这种传感器件，就可以非接触方式对物体辐射出的红外线进行检测，察觉红外线能量的变化，将其转换成相应的电信号，并以该信号作为控制信号，对电器设备或保安防盗进行控制。

一般来说热释电传感器的封装有两种，即TO-5型金属封装和塑料封装。

为了使热释电红外传感器件辐射到的红外线与大气的红外透射率相结合，同时考虑到对人体红外辐射（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8~14微米的

干涉滤光片，波长小于8微米的红外线被吸收，只留下对人体敏感的热释红外线光谱。

热释电陶瓷元件也称热电探测元它是由高热电系数的钴太酸率陶瓷等材料构成的。这种强电解质的热电元件能够遥感人体发出的微量红外线，并明显地觉察到其相对温度的变化过程，是探测元的自发极化值发生变化，即产生热——电效应。有的热释电器件内装有两个陶瓷元件，有的器件内装有一个陶瓷元件。前者将两个特性一致的探测元件进行串联，已组成差动平衡电路，其目的在于抑制因探测元自身温度变化产生的干扰。

在热释电传感器的壳内，还装有一个场效应管和栅极电阻，栅极电阻与探测元并接，它能将探测元表面的极化值或电荷的变化以电信号的形式加至场效应的栅极。场效应管的作用与驻极体话筒相似，起阻抗变换作用，他的输入阻抗极高，而输出阻抗极低。通过场效应管的匹配和放大，在它的源极输出反映外来红外线能量变化的相应幅度的电脉冲。其脉冲频率一般为0.3~5Hz。场效应的输出阻抗为10~47kΩ.

热释电红外传感技术在红外探测，夜视装置，防入侵，安全防范，自动门控制，自动灯控制，交通管制，温度监测以及观点玩具等方面有着广泛应用，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎：

⑴“有电危险”安全警示电路：用于有电场合时，通过发出声音和声光提醒人们注意安全

⑵自动门：主要用于银行、宾馆，当有人来到时，大门自动打开，人离开后又自动关闭。

⑶红外防盗报警器：用于银行、办公楼、家庭等场合的防盗报警器。

⑷高速公路车辆、车流计数器。

⑸自动开、关的照明灯，人体自动开关等。