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人體紅外線(xiàn)感應模塊工作原理(圖文)

時(shí)間:2019-01-18 14:18:18來(lái)源:不詳 作者:admin 點(diǎn)擊:次
一、紅外光譜　　　　人們肉眼看得見(jiàn)的光線(xiàn)叫可見(jiàn)光，可見(jiàn)光的波長(cháng)為380～750nm�？梢�(jiàn)光的波長(cháng)從短到長(cháng)依次排序是紫光→藍光→青光→綠光→黃光→橙光

一、紅外光譜
　　
　　人們肉眼看得見(jiàn)的光線(xiàn)叫可見(jiàn)光，可見(jiàn)光的波長(cháng)為380～750nm�？梢�(jiàn)光的波長(cháng)從短到長(cháng)依次排序是紫光→藍光→青光→綠光→黃光→橙光→紅光。波長(cháng)比紅光更長(cháng)的光，叫做紅外光，或叫做紅外線(xiàn)（紅外）。紅外光是人們無(wú)法用肉眼看見(jiàn)的光線(xiàn)。民

　　部分光線(xiàn)的波長(cháng)分布如下：

　　紫光（O.40～0.43μm）；藍光（0.43～0.47μm）；青光（O.47～0.50μm）；綠光（0.50～0.56μm）；黃光（0.56～0.59μm）；橙光（0.59～0.62μm）；紅光（0.62～0.76μm）；紅外（0.76～1000μm）；紅外光又可以分為：

 

　　近紅外（760～3000nm）；中紅外（3000～60000rim）；遠紅外（6000～150000nm）。

　　自然界中任何有溫度的物體都會(huì )輻射紅外線(xiàn)，只不過(guò)輻射的紅外線(xiàn)波長(cháng)不同而已。根據實(shí)驗表明，人體輻射的紅外線(xiàn)（能量）波長(cháng)主要集中在約10000nm左右。根據人體紅外線(xiàn)波長(cháng)的這個(gè)特性，如果用一種探測裝置，能夠探測到人體輻射的紅外線(xiàn)而去除不需要的其他光波。

　　就能實(shí)現檢測人體活動(dòng)信息的目的。因此，就出現了探測人體紅外線(xiàn)的傳感器產(chǎn)品。人體紅外線(xiàn)傳感器是根據熱釋電原理制作而成的。

　　二、熱釋電原理
　　
　　人體紅外感應傳感器，是利用熱釋電效應原理制成的一種傳感產(chǎn)品，什么是熱釋電效應呢？就是因溫度的變化而產(chǎn)生電荷的一種現象。

　　為清楚說(shuō)明熱釋電效也現像。以圖示意說(shuō)明。

　　圖l是溫度變化曲線(xiàn)示意圖：圖2是溫度變化引起傳感器表面電荷變化狀態(tài)曲線(xiàn)示意圖；圖3是由傳感器表面電荷變化引起的電壓變化輸出曲線(xiàn)示意圖。

　　圖l開(kāi)始的階段（T），在沒(méi)有紅外線(xiàn)照射下，熱釋電紅外線(xiàn)傳感器的溫度沒(méi)有變化，傳感器表面的電荷處于中和狀態(tài)，正負電子對等（A），此時(shí)，傳感器沒(méi)有輸出（0）。圖l第二階段（T+△T），有溫度變化時(shí)。在人體紅外線(xiàn)的照射下，熱釋電紅外線(xiàn)傳感器的溫度如果上升了△T，那么傳感器表面的電荷就如圖2（B）所示的那樣發(fā)生相應的變化。如果溫度變化為△T，其對應的電荷變化就產(chǎn)生△V的變化，因此，傳感器輸出△V。隨著(zhù)時(shí)間的延長(cháng)，傳感器表面就會(huì )重新吸附空氣中的離子并相互抵消由此而達到如圖2c所示的中和狀態(tài)。此時(shí)，傳感器又恢復到?jīng)]有輸出（O）。如圖3所示。

　　當溫度下降時(shí)，溫度又回到原來(lái)的狀態(tài)（T），其自由極化狀態(tài)如圖2D所示。由于溫度的下降變化件（相對而言）過(guò)程與溫度上升變化相反，所以，傳感器表而的電荷變化與上升時(shí)變化過(guò)程剛好相反，是個(gè)反過(guò)程。

　　因此，傳感器的輸出信號就是一△V，如圖3所示。同理，隨著(zhù)時(shí)間的延長(cháng)，傳感器的表面又會(huì )重新吸附空氣中的離子，而使傳感器的輸出信號再次為零。

　　傳感器對人體活動(dòng)信息的感應全過(guò)程輸出信號如圖3所示。從傳感器輸出圖中不難看出，傳感器對人體活動(dòng)的一個(gè)動(dòng)作所輸出的信號是一個(gè)完整的波形。在實(shí)驗中。如果用放大器把該信號放大，再用示波器觀(guān)察就是一個(gè)正脈沖和一個(gè)負脈沖。也就是說(shuō)，傳感器輸出感應到的一個(gè)移動(dòng)信號近似于一個(gè)完整的l Hz脈沖信號。

　　三、紅外線(xiàn)傳感器
　　
　　在熱釋電型傳感器中，以前都是使用一元的傳感器，由于一元傳感器受雜散光等因素的影響比較大，應用效果比較差。所以，現在普遍使用雙元傳感單元，這種傳感器有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　1.具有靈敏度高的特點(diǎn)。

　　2.兩個(gè)單元器件反向連接。因此，同時(shí)輸入的紅外線(xiàn)會(huì )相互抵消，沒(méi)有輸出。由此增加了對外部雜散光、環(huán)境溫度變化以及外部震動(dòng)影響的穩定性（見(jiàn)圖5）。

　　由于熱釋電型紅外線(xiàn)傳感器的輸入阻抗極高，非常容易引入噪聲。

　　因此就需要對傳感器進(jìn)行電磁屏蔽處理，因此采用金屬封裝，外殼接地（圖4、圖5的③腳）。這樣就可以達到屏蔽雜波噪聲的目的。

　　在自然界中，所有物體輻射的熱能都與自身的溫度成正比。物體的溫度越高其輻射熱能的峰值波長(cháng)就越短。溫度在36～37℃的人體輻射出來(lái)的熱能峰值約在900～1000nm的紅外線(xiàn)，因此，完全可以用熱釋電型紅外線(xiàn)傳感器檢測到人體的有或無(wú)。

　　為了在監測人體有或無(wú)的過(guò)程中避免太陽(yáng)光和照明燈光等光線(xiàn)的影響，通常對熱釋電型紅外線(xiàn)傳感器表面附加上濾光片，同時(shí)，由于人體的移動(dòng)比較緩慢，因此還需要帶有高效率，能夠聚焦的菲涅爾透鏡等配件，才能滿(mǎn)足實(shí)際的使用需要。

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