在自然界,任何高于絕對溫度(-273K)的物體都將產(chǎn)生紅外光譜,不同溫度的物體釋放的紅外能量的波長是不一樣的,因此紅外波長與溫度的高低是相關(guān)的,而且輻射能量的大小與物體表面溫度有關(guān)。
人體都有恒定的體溫,一般在37℃左右,會發(fā)出10nm左右特定波長的紅外線,被動式熱釋電紅外探頭(又叫紅外人體探測傳感器)就是靠探測人體發(fā)射的紅外線而進行工作的。紅外線通過菲涅耳濾光片增強后聚集到熱釋電元件,這種元件在接收到人體紅外輻射變化時就會失去電荷平衡,向外釋放電荷,經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號。
被動式熱釋電紅外探頭包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元件,而且制成的兩個電極方向正好相反,環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件兒乎具有相同的作州,使其產(chǎn)生的釋電效應(yīng)相互抵消,于是傳感器無信號輸出。
當(dāng)人體進入檢測區(qū)時,因人體溫度與環(huán)境溫度有差別,產(chǎn)生溫差△T,則有信號輸出;若人體進入檢測區(qū)后不動,則溫度沒有變化,傳感器也沒有輸出,所以這種傳感器能檢測人體或者動物的活動。
動式熱釋電紅外探頭的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電路如圖所示。傳感器主要由外殼、濾光片、熱釋電元件PZT、場效應(yīng)管FET等組成。
濾光片設(shè)置在窗口處,構(gòu)成紅外線通過的窗口。濾光片為6mm多層膜干涉濾光片,可很好濾除太陽光和熒光燈光的短波長(約5mm以i-)。
熱釋電元fl二PZT將波長在8~12mm之間的紅外信號的微弱變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺瑸榱酥粚θ梭w的紅外輻射敏感,在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲淖耳濾光片,使環(huán)境的干擾受到明顯的抑制作用。
菲涅耳透鏡根據(jù)菲混耳原理制成,把紅外光線分成可見區(qū)和盲區(qū),同時義有聚焦的作用,使被動式熱釋電紅外探頭(PIR)靈敏度人人增加。菲渾耳透鏡有折射式和反射式兩種形式,其作用:一是聚焦,將熱釋的-91-信號折射(反射)往PIR上;二是將檢測區(qū)內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū),使進入檢測區(qū)的移動物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號,這樣被動式熱釋電紅外探頭就能產(chǎn)生變化電信號。
如果我們在熱電元件上接上適當(dāng)?shù)碾娮,?dāng)元件受熱時,電阻上就有電流流過,就可在兩端得到電壓信號。