远距离体热探测器的设计

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1、远距离体热探测器远距离体热探测器有两种工作模式，即移动目标探测模式与静止目标探测模式。移动探测模式，可用来探测不速之客或动物的闯入，探测距离可达100m，探测器视角较窄，以利于发现闯入规定禁区的人或动物，其缺点是对恒定不变的背景热能无反应。静止探测模式，可用来探测“冷”背景中的“热”点，如在夜间用来搜索隐藏在院内或开阔地带中的窃贼、动物或其它热源。探测器异常灵敏，容易引起误告警。(1)电路工作原理远距离体热探测器电路，如图4—57所示。图中，红外线热电传感器PYRI，为Hamamatsu公司生产的P2288型，是采用TD一5型金属外壳封装，内含两块钽酸锂(LiTaO3)晶体、一只高阻值电

2、阻及一只低噪声结型场效应晶体管。TD一5管壳顶部装有一个长方形的硅玻璃小窗，专门用来接收红外线。P2288型红外线热电传感器的外壳结构及内部电路，如图4—58所示。其中两只钽酸锂晶体反向串联，以补偿环境温度变化所引起的误差，并抵消静止背景中日光、明火或暖气片等红外线的作用，使传感器只有在被测目标移动的情况下，方能因两只钽酸锂晶体对红外线响应的时延差而产生不平衡输出，测出移动目标的存在。传感器的光谱范围在6～1um，中心为10um，均处于红外波段，是由装在TO-5外壳顶部的硅窗的光学特性所决定。人类及动物体热辐射的红外线波长是10um，相当于300k的黑体温度及30，000GHz频率。所有

3、温度超过绝对零度(0k)的物体，其辐射的能量均与温度的四次方成正比。当热电传感器暴露在6~14um波长红外线辐射之中时，钽酸锂晶体的温度发生变化，每块晶体的表面即产生不平衡的电荷，其输出端则表现为电压变化，表示已探到红外线能量。由于两只晶体的极化方向相反，这样即便来自环境的静止红外光，传感器也将因两只晶体产生的电压相互抵消而输出为零。使用P2288型红外线热电传感器探测红外光时，要求热辐射目标移动，或用一块挡板周期性地遮断目标与传感器之间的红外线传输路径，称此挡板为光断续器。光断续器是用电机驱动，其转速可以控制。虽然移动的热源能使红外线热电传感器产生变化的输出信号，但由于探测器的视角过小

4、及传感器的响应速度相对较慢，仍有可能漏掉快速移动的目标。故对于大多数目标需要启动光断续器和电机来进行探测。在本探测器中采用了一只半透明的塑料判断衍射透镜，将红外线能量聚焦在热电传感器的硅玻璃窗口上，衍射透镜的焦距约为5cm。此透镜对可见光是半透明的，而对红外光则是全透明的。热电传感器PYPI的输出信号，送至两级低通放大器IC1a的输入端。其中ICla的放大倍数约2500倍，频率响应在0．1~10Hz，峰值频率为1Hz。此频率范围使PYPI的响应与人体或大动物产生的以10um为中心的红外光谱相匹配。滤波器IClb输出的变化信号，经三极管V1再放大约40倍。V1的输出信号，一路经电容Cll送

5、至外接交流电压表的插座J1，以便插入毫伏表读取信号强度的模拟值，其值应在20~100mV之间；另一路送至双运放窗口比较器IC2a及IC2b，电位器Rll是用来设定峰鸣器BZ的动作门限电平。IC2的两个输出端与电阻R16的一端接在一起，是对窗口比较器的输出起“与”的作用，之后信号送至定时器IC3的②脚触发输入端，则③脚输出的信号驱动串联的BZ与LED。当探测到目标时，LED点亮，BZ发声，其持续时间由电阻R17、R18与电容C13的数值决定。安装在探测器尾端盖帽上的电位器R15，是用来调整系统的温度范围和对被测目标大小及温度的响应能力。三极管V2与电位器R23等，组成红外光断续器的电机速度

6、控制电路。齐纳二极管DW。提供正的导通信号，直流驱动信号经插LJJ2与插头PL2送至光断续器电机MOT。整个电路由两块9V电池E1与E2供电，其中E1为IC3及光断续器电机供电，E2为其他电路供电。(2)元件选择与制作PYRI：红外线热电传感器，P2288型。ICl：集成电路，LM358N。IC2：双运放集成电路，LM393NIC3：时基集成电路，NE555V1、V2：NPN型三极管，PN2222。DW：4．7V型齐纳二极管。BZ：成品峰鸣器I,ED：任意型高亮度发光二极管R1、R20：10kΩ；R2、R3、R5、R6、R7、R10、R12、R13、R14、R16、R21：39kΩ；R4

7、、R8：1．8MΩ；R9：1kΩ；R11：25kΩ电位器；R15：10kΩ电位器；R17、R18：1MΩ；R19：390kΩ；R22：490kΩ；R23：200Ω。C1、C5、C8：1000uF；C2、C4、C7、C9、Cl1：4．7uF；C3、C6、C12：0．0luF；C10：0．047uF；C13：1uF。MOT：0~12V低转矩慢速直流电机。S：电源开关，与电位器R15同轴联动。远距离体热探测器的印制电路，为便于控制与调整，