基于热释电红外传感器（D203S）的课程实验设计
第四组
目的：
利用D203S接收运动人体发出的红外线信号，通过外接电路每当有人通过时，指示灯就闪烁一次并且数码管就计一次数。

团队：
组长：朱永民20113943 程再兴20113959
组员：徐可乐20113939 刘旺20113937 刘夏宏20113938 刘阳20113936 李凯20113951 萧兆鑫20113953
分数分配：每人5分
热释电红外传感器（D203S）简介：
D203S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，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。

热释电红外传感器在结构上引入场效应管，其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。

故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式来完成阻抗变换。

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。

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0.2-20um。

为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏度，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。

优点：本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。

价格低廉。

缺点：
◆容易受各种热源、光源干扰
◆被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收。

◆环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成
短时失灵。

抗干扰性：
①防小动物干扰：探测器安装在推荐的使用高度，对探测范围内地面上的小动物，一般不产生报警。

②抗电磁干扰：探测器的抗电磁波干扰性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手机电磁干扰不会引起误报。

③抗灯光干扰：探测器在正常灵敏度的范围内，受3米外H4卤素灯透过玻璃照射，不产生报警。

红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很
大。

红外线热释电传感器对于径向移动反应最不敏感,而对于横切方向(即与半径垂直的方向)移动则最为敏感.在现场选择合适的安装位
置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。

注意事项：检测器应避开日光、汽车头灯、白炽灯直接照射，也不能对着热源(如暖气片、加热器)或空调，以避免环境温度较大的变化而造成误报；检测器安装必须牢固，避免因风吹晃动而造成误报；传感器表面不允许用手摸；光学透镜外表面要定期用湿软布或棉花擦净，避免尘土影响灵敏度；安装高度2m。

要特别提出的是该检测器电路板在工厂已调试好，保证检测距离大于6m。

若整个报警系统有问题，请不要调整或改动这部分电路，
否则检测距离就不能保证。

设计原理：
基于热释电红外传感器的基本原理，我们采用了利用传感器的红外感应，来制作一个计数器。

简单来说就是在利用传感器在周围有无红外辐射时得到两个不同的状态，再将这两种状态用电路元件转换成电信号，再通过放大器放大这两种电信号的细微差别，电信号的波动再连接到计数器上，从而达到计数的目的。

设计原理图：
设计实物图：
设计选择总结：
我们考虑到：
1、本课程后面有涉及到D203S的相关内容，我们选择这一课题可以加深我们对其的了解，便于更好的学习。

2、D203S现在的注意内容还局限于人体探测，我们想在此上有更大的突破，使其像多功能、高可靠、高灵敏度、高分辨率发展，选择这一课题也可以使我们打下一些基础。

因此，总的来说我们的选题还是比较具有代表性和目的性的。

设计过程总结：
1、开始时，没有找到好的切入点，有点盲目的去找资料、做设计，结果最后发现做了空功夫。

（做好规划）
2、本来很简单的东西，到自己手上就发现其实难度还是挺大的，需要多加练习。

（实际操作）
3、完成后，大家因为分工不同，收获也不一样，但无疑的是，都从中学到了很多东西。

团队总结：
1、要有明确的分工，并且要求责任到人。

2、团队可以有不同的声音，但是最终拍板的人只能有一个。

3、各方面都必须有精通的人，但团队的每个人都应该会做其他方面的工作。