关于防盗报警系统中传感器的报告

题目：关于防盗系统中传感器的报告

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指导教师：冯治国

2013年12月10日

目录

一、传感器的定义和分类 (1)

二、应用背景 (3)

三、报警系统 (3)

3.1报警系统中的传感器组成 (3)

3.2报警系统中的工作示意图 (4)

3.3报警系统中的传感器 (5)

1、热释红外传感器 (5)

2、超声波传感器 (7)

3、CCD传感器 (8)

四、小结 (11)

1、传感器的定义和分类

1、定义

最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。

2、分类

可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。

根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类。

按传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。

化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。

有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，

化学传感器的应用将会有巨大增长。

常见传感器的应用领域和工作原理列于表1。

按照其用途，传感器可分类为：压力敏和力敏传感器、位置传感器、液面传感器、能耗传感器、速度传感器、热敏传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器、生物传感器等。

以其输出信号为标准可将传感器分为：模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号。

数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。

膺数字传感器——将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。

开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。

在外界因素的作用下，所有材料都会作出相应的、具有特征性的反

应。它们中的那些对外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的材料，被用来制作传感器的敏感元件。从所应用的材料观点出发可将传感器分成下列几类：

(1)按照其所用材料的类别分金属聚合物陶瓷混合物

(2)按材料的物理性质分导体绝缘体半导体磁性材料

(3)按材料的晶体结构分单晶多晶非晶材料

2、应用背景

在当今高速发展的社会中，人们对自身所处的环境越来越关心，居家安全已成为大家优先考虑的问题。当外出家中无人，或者仅有老人孩子在家，或者晚上在家熟睡，必须确保家庭成员和财产的绝对安全。目前，众多住宅小区的安防防犯主要倚靠安装防盗窗、防盗门以及人工防犯。这样的做法仅仅只能在安全保护中作为基础，不符合安全防护的要求、而且不能有效地防止坏人的侵入。信息技术的高速发展，使得传感器报警系统受到更多人的青睐，广泛应用于小区楼宇自动化系统中。

三、报警系统

3.1报警系统中的传感器组成

多传感器防盗报警系统采用多传感器集成与信息融合技术，利用多种传感器或多个同类传感器进行数据采集，应用数据融合技术进行

数据处理，提取有用的信息，实现测量与控制。

此系统包含以下几种传感器：热释电红外传感器、超声传感器、

CCD(电荷耦合)传感器，这几种不同种类、不同功能的传感器，从人体辐射的红外线、人体移动引起波的频率的改变和人体图像等不同方面监测人体入侵的情况，基本上可以实现人体入侵的全部源信息的采集，从最大程度上消除报警信息的不确定性，提高报警的准确率。

3.2报警系统中的工作示意图

在防盗监测中，可以采用如下图所示的串行数据检测融合结构模型，能够较为准确地获取现场人体入侵的情况。首先由热释电红外传感器检测是否有人体辐射出的中心波长为9～10μm的红外线，进行判决，把结果传到超声传感器节点，在此融合这两个传感器的检测结果形成一个新的判决，依次类推，再传到CCD传感器的节点，最后融合输出判决结果。

人体入侵态势

结果输出热释电红外传感器超声波传感器CCD传感器

时间

3.3报警系统中的传感器

1、热释红外传感器

（1）热释传感器的工作原理

其工作原理主要是利用热释电效应，即在铌酸锶钡等一类具有热释电效应的晶体薄片的上、下表面设置电极（类似电容），在上表面覆以黑色使晶体吸收红外线，晶体本身具有一定的极化强度，若有红外辐化强度降低，表面电荷减少，释放部分电荷，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、塑料等铁电体，如钛酸钡、钽酸锂、硫酸三甘肽及钛铅酸铅等。热释电传感器工作温度在-400~+850范围，工作视角一般为850。

为提高灵敏度，通常在探测器前端安装有光学系统（镜头），当有人经过或移动时，人体辐射的红外线经过光学透镜传给热释电元件。传感器将热-电转换信号送放大器放大，反馈电阻调节放大器的放大倍数，二极管与电阻电容形成低通滤波器，当信号幅值达到某一限定值时，可用比较器控制输出驱动蜂鸣器告警。热释电元件电流较小，所以电路工作所需电流很小。

热释电传感器只能检测变化的信号，检测时辐射源必须晃动才有信号输出。通常采用菲涅尔透镜对移动信号进行放大，菲涅尔透镜相当于光栅作用可放大移动信号，它的表面布满了微小的条纹，在他旋涡状条纹中包含许多凸透镜，使得穿过它的光线弯曲即产生衍射