• 近红外线，波长范围为0.76～1.5μm； • 中红外线，波长范围为1.5～5.6μm； • 远红外线，波长范围为5.6～1000μm。
它们产生的机理不太一致。我们知道温度高于绝对零度的物 体的分子都在不停地做无规则热运动，并产生热辐射，故自然界 中的物体都能辐射出不同频率的红外线，如相机、红外线胶片自 身等。在常温下，物体辐射出的红外线位于中、远红外线的光谱 区，易引起物体分子的共振，有显著的热效应。因此，又称中、 远红外线为热红外。当物体温度升高到使原子的外层电子发生跃 迁时，将会辐射出近红外线，如太阳、红外灯等高温物体的辐射 中就含有大量的近红外线。
红外光谱
红外线属于一种电磁射线，其特性等同于无线电或X射 线。人眼可见的光 波是380nm-780nm，发射波长为 780nm-1mm的长射线称为红外线
人体辐射
• 除了绝对零度，任何物体都会产生红外线 。 • 辐射的红外线波长跟物体温度有关。表面温度越高 ,辐射
能量越强。
• 最强波长和温度的关系满足λ*T=2989（um.k）(维恩位移定律) • 人体的正常体温为36~37.5℃，其辐射的最强的红外线的
• 当有人进入探测范围时，探头输出探测电压，经Q1和IC2
放大后使信号输出电压高于参考电压，这时 IC3的（6）脚 输出高电平，三极管Q2导通，继电器J1能通电吸合，接通 开关。
电路分析
• 电路中Q3、C7、R8、R9、R10组成开机延时电路。当开
机时，开机人的感应会使IC3输出高电平，造成误触发。
• ①滤波放大 • 普通PIR传感器输出信号幅值一般都很小，大约几百微伏到几毫伏，为了后续电路能作
有效的处理，考虑到传感器的信噪比，通常取增益72.5dB，通带0.3Hz~7Hz。同时，由 于是处理模拟小信号，所以为了保证放大器的工作稳定可靠，电路中特别集成了一个稳 压器用于给传感器、放大器和比较器供电。
滤光片为7um的滤光片。并且，在防盗 报警系统所采用热释电传感器为双元型 红外传感器，热释电红外传感器的电压 响应率正比于入射辐射变化的速率。
热释电红外传感器结构图
场效应管
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，
• 开机延时电路在开机的瞬间，由电容C7 的充电作用而使
Q3导通，这样就使IC3输出的高电平经Q3通地，Q2可以 保持截状态，防止了开机误触发。开机延时时间由C7与 R8的时间常数决定，约20秒。
热释电红外探头处理芯片原理
• 由于PIR 信号变化缓慢、幅值小，所以针对该特点，专
用信号处理器一般分为三步进行处理。首先作滤波放 大处理。然后通过窗口比较器初步检出满足幅度要求 的信号再转换成数字脉冲信号。最后进行噪声抑制数 字信号处理。
的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸 锂、硫酸三甘铁等配合滤光 镜片窗口组成
热释电传感器的构造和基本原理
• .热释电红外传感器主要由外壳、滤光片、
热释电元件、结型场效应管FET、电阻 等组成。场效应管起到阻抗变换的作用， 而窗口处的滤光片是为滤去无用的红外 线，让有用的红外线进入窗口。
• 在防盗报警系统所采用热释电传感器的
波长为9.67~9.64um，中心波长为9.65um。
热释电效应
• 当一些晶体受热时，在晶体
两端将会产生数量相等而符 号相反的电荷，这种由于热 变化产生的电极化现象，被 称为热释电效应。是热电效 应的一种。
• 晶体自发极化所产生的束缚
电荷被来自空气中附着在晶 体表面的自由电子所中和， 其自发极化电矩不能表现出 来。当温度变化时，晶体结 构中的正负电荷重心相对移 位，自发极化发生变化，晶 体表面就会产生电荷耗尽， 而电荷耗尽情况正比于极化 程度。
热释电效应
• 热释电红外传感器通过目标与背景的温差来探测目标，其工作
原理是利用热释电效应，即在钛酸钡一类晶体的上、下表面设 置电极，在上表面覆以黑色膜，若有红外线间歇地照射，其表 面温度上升△T，其晶体内部的原子排列将产生变化，引起自 发极化电荷，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，如钛酸钡、钽 酸锂、硫酸三甘肽及钛铅酸铅等。
大限度地阻止阳光、灯光等可见光中的红外线的通过，以 免引起干扰。
传感器只对移动或运动的人体、体温近似人 体的物体起作用。
• 合适的安装位置
热释电红外传感器工作电路原理图 常用放大电 路有哪些?
电路分析
电路分析
• [电路工作原理]
探头接收到人体释放的热释红外信号,经Q1、IC2两级 放大,输入电压比较器IC3。其中RP为参考电压调节电位器， 用来调节电路灵敏度，也就是探测范围。平时，参考电压 （IC3的（2）脚电压）高于IC2的输入电压（IC3的（3） 脚电压），IC3输出低电平。
场效应管 阻抗变换
VO
RL RL RS
VS
滤光窗
• 滤光窗 ----由一块薄玻璃片镀上多层滤光层薄膜而成的，能
有效地滤除7.0~14um波长以外的红外线。人体正常体温时， 辐射的最强的红外线的中心波长为9.65um,正好落在滤光窗 的响应波长（7~14um）中心。
• 作用：故滤光窗能有效地让人体辐射的红外线通过，而最
• 热释电效应产生的电荷不是永存的,只要它出现, 很快会被空气
中的单个离子所结合。因此, 用热释电效应制成的红外传感器, 往往在它的元件前面加机械式的周期遮光装置, 以使此电荷周 期地出现, 只有测移动物体时可不用。
热释电效应管匹配器
• 内部：热电元由高热电系数
红外传感器 2016
红外线的来历
• 1800年，英国物理学家赫歇尔研究单色光的温度时发现：
位于红光外，用来对比的温度计的温度要比色光中温度 计的温度高，于是称发现一种看不见的“热线”，称为 红外线。
红外线的产生
红外线位于电磁波谱中的可见光谱段的红端以外，介于可见 光与微波之间，波长为0.76～1000μm，不能引起人眼的视觉。在 实际应用中，常将其分为三个波段：