热释电红外传感器及其在防盗系统中的应用

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第13卷第3期合肥联合大学学报V01．13No．32003年9JOURNALOFHEFEIUNIONUNIVERSITYSept．，2003热释电红外传感器及其在防盗系统中的应用台德艺(合肥学院，安徽合肥230022)【摘要】介绍热释电tr~l-传感器的工作原理、湿度补偿、及由集成热释电tr~l-传感器HN911L构成的电话防盗报警系统。【关键词】热释电tr~l-传感器；温度补偿；防盗；报警【分类号】TN60【文献标识码]A[文章编号]1008—6056{2003)03—0100—03Pyroe

2、detricInfraredSensorandApplicationinTheftproofSystemTAIDe—yi(HefeiUniversity，HefeiAnhui230022)Abstract：Thetheoryandtemperaturecompensationofpyroeletricinfraredsensorwereanalyzed．ThetheftprooftelephonealarmingsystembasedonintegratedpyroeletricinfraredSo~q．sorHN911L啪sintroduc

3、ed．Keywords：pyroeletricinfrared,sensor；temperatureoompensation；thefproof；alarm1前言红外热释电传感器是20世纪80年代发展起来的一种敏感元件，由于它对检测人体所发出的红外线具有独特的性能，所以在近年来已被广泛应用于各种防盗报警器电路系统中。本文探讨其工作原理、提高抗干扰性及其在防盗系统中的应用举例。2红外线与热释电红外元件红外线是一种电磁波，在电磁波谱中位于可见光中的红光外侧，其波长为0．76urn一1000um，任何物体只要温度高于绝对零度(一127"C)就会有红

4、外线向外辐射。红外辐射的本质是热辐射，物体温度越高，辐射出的能量就越多，辐射的峰值波长就越短。实验表明，波长在0．1—1000urn之间的电磁波被物体吸收时可显著转化为热能。热释电敏感元件是由“铁电体”材料制做，铁电体的极化强度与温度有关，通常其表面俘获大气中的浮游电荷而保持电平衡状态，当受到红外照射时铁电体薄片温度迅速升高，铁电体极’度化强度很快下降，束缚电荷急剧减少，表面浮游电荷变化缓慢，跟不上铁电体内部变化，从温度变化引起极度化强度变化到在表面从新达到电荷平衡的极短时间内，在铁电体表面有多余电荷出现，这相当于释放一部分电荷。如将负载电阻

5、与铁电体薄片相连，则在负载电阻上便会产生一电位量输出。人体温度基本恒定，可辐射出中心波长为9urn一10um的红外光，而用于人体检测的红外传感器波长灵敏度特性在0．2—20urn范围内几乎几稳定不变的，在敏感元件表面贴上截止波长为7一lOum的滤光片，只允许波长超过7urn的红外通过，于是就得到只对人体敏感的热释电红外敏感元件。【收稿日期】2003—04一l5[作者简介]台德艺(1974一)，男，安徽霍邱人，学士，助教维普资讯http://www.cqvip.com第3期台德艺：热释电红外传感器及其在防盗系统中的应用101热释电元件的等效电阻

6、高达1010~，为了匹配前置放大器必须高输入、低噪声。目前常采用场效应管与之匹配，制作时，释电体，输入电阻，第一级场效应管常封装与一个管壳内，成为一个不可分割的整体。其等效电路如图一所示，在具体应用时其后任需接放大、增益调整电路。3热释电传感器抗干扰及温度补偿检测人体活动时，对较低的频率(0．5—1HZ)是很重要的，在确定放大器的增益时，必须证实这个范围内的灵敏度及其偏差。因为检测人体时基准的温度是背景温度。例如在炎热的夏天，红外线相对入射量就会减少，因此必须使传感器具备随环境温度升高而增大输出的特性，即能够抑制盛夏时的失误。另一个应该注意的

7、是干扰，环境温度不同，发生干扰的情况也不同，在高温范围的问题是白色干扰，在规定的最高工作温度上，希望将干扰电平限制在放大器阈值的1／2—1／5左右。在冰点以下的低温环境中，会发生单脉冲的干扰，这种干扰与上述干扰相比，发生的频率是很低的，但干扰的电平却很高，导致误报的概率亦很高。为了解决随温度的变化而自发调整自发极化值，通常将自发极化方向相反的两个元件串联(或对型)，以求得工作点的稳定，但是必须考虑这两个元件在低端范围内的灵敏度、场效应管栅漏极电流的温度特性、场效应晶体管的输入阻抗温度特性等因素。4应用系统本系统可实现：如有人员出现在警戒现场，

8、系统可拨通预先存储于话机中的电话号码，并将预先存储的语音留言信息传送至受话方。系统的原理框图如图2示。1VCC—●-—●OⅫp-—●I量36,ound涠I红外热释电