年代末期出现的一种新型传感器件。现在，已得到越热释电人体红外线传感器是上世纪80一些书刊只简要介绍了被动式热释电人体红外线传感器的基本应用。来越广泛的应用。目前， 本文就主动式和被动式两方面的基本应用原理作一大致介绍。 一、 热释电人体红外线传感器的基本结构和原理 ，德国产的SD02PH5324、目前，市场上出现的热释电人体红外线传感器主要有上海产的公司的CERAMICP2288，日本NIPPON LH1954、LH1958，美国HAMAMATSU公司产等。虽然它们的型号不一样，但其结构、外型和电参数大致相同，大部RS02DSCA02-1、 分可以彼此互换使用。 由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三大部（以下简称：传感器）热释电人体红外线传感器为它们的顶视图，其中较大的1a的外形图。图P2288分组成。图1为、SD02、SCA02-1为1b1mm。图矩形部分为滤光窗，两个虚线框矩形为敏感单元，面积约2x1mm2 ，间距的数据，，其中参数为SCA02-11c为底视图；它们的监视、探测角度如图1a、侧视图；图d 其它两种的参数大致相同。 1.敏感单元 SD02对不同的传感器来说，敏感单元的制造材料有所不同。其内部结构见图1a及图2如，。制成。这些材料再做成很薄的薄片，每一由LiTaO3 P2288的敏感单元由锆钛酸铅制成；、P12片薄片相对的两面各引出一根电极，在电极两端则形成一个等效的小电容，如图中的。因为这两个小电容是做在同一硅晶片上的，而它们形成的等效小电容能自身产生极化，P2但这两个电容的极性是相反串联负电荷。极化的结果是，在电容的两端产生极性相反的正、 的。这正是传感器的独特设计之处，因而使得它具有独特的抗干扰性。 P1、P2当传感器没有检测到人体辐射出的红外线信号时，由于自身产生极化，在电容的两端产生极性相反、电量相等的正、负电荷，而这两个电容的极性是相反串联的，所以，正、负电荷相互抵消，回路中无电流，传感器无输出。

当人体静止在传感器的检测区域内时，照射到P1、P2上的红外线光能能量相等，且达到平衡，极性相反、能量相等的光电流在回路中相互抵消。传感器仍然没有信号输出。同理，在灯光或阳光下，因阳光移动的速度非常缓慢，P1、P2上的红外线光能能量仍然可以看作是相等的，且在回路中相互抵消；再加上传感器的响应频率很低（一般为0.1~10Hz），即传感器对红外光的波长的敏感范围很窄（一般为5~15um），因此，传感器对它们不敏感。

当环境温度变化而引起传感器本身的温度发生变化时，因P1、P2做在同一硅晶片上的，它所产生的极性相反、能量相等的光电流在回路中仍然相互抵消，传感器无输出。

从原理上讲，任何发热体都会产生红外线，热释电人体红外线传感器对红外线的敏感程度主要表现在传感器敏感单元的温度所发生的变化，而温度的变化导致电信号的产生。环境与自身的温度变化由其内部结构决定了它不向外输出信号；而传感器的低频响应（一般为0.1~10Hz）和对特定波长红外线（一般为5~15um）的响应决定了传感器只对外界的红外传感所以，而这种变化对人体而言就是移动。线的辐射而引起传感器的温度的变化而敏感， 它可以抗可见光和大部分器对人体的移动或运动敏感，对静止或移动很缓慢的人体不敏感； 红外线的干扰。 2.滤光窗 ，滤光窗能有效地滤除2中的M它是由一块薄玻璃片镀上多层滤光层薄膜而成的，如图，7.5~14um波长的红外线的穿透量为70%7.0~14um波长以外的红外线。例如，SCA02-1对，的响应波长为6~14um处时下降为65%，而在5.0um处时陡降为0.1%；P2288在6.5um 。中心波长为10um mλ）物体发射出的红外线辐射能，最强波长和温度的关系满足λm*T=2989（（其中um.k，其辐射，即309~310.5K为最大波长，T为绝对温度）。人体的正常体温为36~37.5。C 。9.65um）λm=2989/（309~310.5=9.67~9.64um，中心波长为的最强的红外线的波长为）的中心。所7~14um因此，人体辐射的最强的红外线的波长正好落在滤光窗的响应波长（灯光等可见光中的而最大限度地阻止阳光、以，滤光窗能有效地让人体辐射的红外线通过， 红外线的通过，以免引起干扰。 综上所述，传感器只对移动或运动的人体和体温近似人体的物体起作用。 米，只有配合菲涅尔透镜使用才2菲涅尔透镜不使用菲涅尔透镜时传感器的探测半径不足米。例如，一些传感器对10能发挥最大作用。配上菲涅尔透镜时传感器的探测半径可达到菲涅尔透镜采用塑料片制作而成。米处快速行驶的汽车里的人体也能可靠地检测到。远在20个部分，每一部分在竖3为它的平面图。从图中可以看出，透镜在水平方向上分寸成图3它们由一个个最上面部分的每一等份为一个透镜单元，直方向上又等分成若干不同的区域。中间和下半部分的每一等份也为分别一个透镜单元，同心圆构成，同心圆圆心在透镜单元内。同样由同心圆构成，但同心圆圆心不在透镜单元内。当光线通过这些透镜单元后，就会形成明暗相间的可见区和盲区。由于每一个透镜单元只有一个很小的视角，视角内为可见区，视角外为盲区。任何两个相邻透镜单元之间均以一个盲区和可见区相间隔，它们断续而不重叠和交叉，如图3b。这样，当把透镜放在传感器正前方的适当位置时，运动的人体一旦出现在透镜的前方，人体辐射出的红外线通过透镜后在传感器上形成不断交替变化的阴影区（盲区）和明亮区（可见区），使传感器表面的温度不断发生变化，从而输出电信号。也可以这样理解，人体在检测区内活动时，一离开一个透镜单元的视场，又会立即进入另一个透镜单元的视场，（因为相邻透镜单元之间相隔很近），传感器上就出现随人体移动的盲区和可见区，导致传感器的温度变化，而输出电信号。

菲涅尔透镜不仅可以形成可见区和盲区，还有聚焦作用，其焦点一般为5厘米左右，实际应用时，应根据实际情况或资料提供的说明调整菲涅尔透镜与传感器之间的距离，一般把透镜固定在传感器正前方1~5厘米的地方。

菲涅尔透镜一般采用聚乙烯塑料片制成，颜色为乳白色或黑色，呈半透明状，但对波长为10um左右的红外线来说却是透明的。

表1为热释电人体红外线传感器SCA02-1的主要电参数。 `` 热释电人体红外线传感器的基本应用二、 构成的热释电人体红外线传感器检测与放大电路。SCA02-1图4是由P2288或 1 表 件 参 数 条项 目 2.2~10.0V 电源电压

C 0.3~2.0V 25．源极电压 Id=6~43uA Ω 47K源极阻抗 ） 10%Max电 平 衡 频率响应 0.3~30Hz 12db）（Max 70% 响应波长 7.5~14um 平均大于 C 。工作温度 -10~+50 4 图 检测到等。LM358或SCA02-1，IC1为低噪声高速运算放大器PY1PY1为传感器P2288倍，IC1a放大约2500人体红外线信号后，从2脚输出极微弱的电信号直接输入同相放大器耦合到反相放大器IC1b进一步放大。IC21再从脚输出一定幅度的信号，再经电容C8构成窗口式电压比较器，当IC1b的7脚电压幅度在Ua和Ub的幅值之间时，IC2的1、7脚无输出；当IC1b的7脚电压幅度大于Ub的幅值时，IC2的7脚输出高电平；当IC1b的7脚电压幅度低于Ua的幅值时，IC2的1脚输出高电平；经D1、D2相互隔离和“或”的作用，从P点输出高电平控制信号。R11用于设置窗口的阀值电平，调节R11可以调整检测器的灵敏度。P点输出高电平控制信号可以用于以下各种实用电路中。

1.“有电，危险”安全警示电路用于有电的场合，当有人进入这些场合时，通过发出语音和声光提醒人们注意安全。

2.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。 3.红外线防盗报警器 用于银行、办公楼、家庭等场合的防盗报警。 4.高速公路车辆车流计数器 5.自动开、关的照明灯，人体接近自动开关等。 基于热释电红外传感器的报警系统 概述1

尤其是在家居安全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，因而大大提高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，方面，有很强的隐由于红外线是不可见光，了小区的安全程度，有效保证了居民的人身财产安全。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、人技术性能稳定等特点而受到广被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、体探测等领域中， 大用户和专业人士的欢迎。 主动式红外发射／接收以及微波保安报警器基本都是以超声波、目前国内使用的各类防盗、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——热释电红外等技术为基础。并将其转变为电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，传感器。热释电红外传感器既可用于防盗报压信号，它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。同时，用它制作的防盗报警器与目前市场警装置，也可以用于自动控制、接近开关、遥测等领域。 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。 热释电红外传感器的原理特性2 不同的是热释电红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。其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及外传感器的热电系数远远高于热电偶，为了抑制因自其极化随温度的变化而变化。钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，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平衡电路方式，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，目的大小相等的干扰信号在内部相它利用两个极性相反、是消除因环境和自身变化引起的干扰。． 热释电传感器通过安装对于辐射至传感器的红外辐射，互抵消的原理来使传感器得到补偿。 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。 。μm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0．202～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阳光和其它红外辐还能将灯光、片。这种滤波片除了允许某些波长范围的红外辐射通过外， 射拒之门外。 被动式红外报警器的结构原理3