双鉴探测器的原理及应用.doc

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1、双鉴探测器的原理及应用所谓双鉴探测器，是指将两种不同技术原理的探测器整合成一体，当两种探测器都报警时才发出报警的装置。该类探测器是入侵探测器的一种，它兼具两种探测器的优点，误报警率显著降低。目前，市面主流的双鉴探测器是用微波（或超声波）和被动红外等两种技术复合的探测器。本文介绍双鉴探测器的原理，探讨了导致失效或误报警的原因。1原理概述1.1微波（或超声波）探测的原理微波探测是利用“多普勒效应”实现目标探测。1）多普勒效应1842年，奥地利科学家多普勒发现：当声音、光和无线电波等振动源相对于观测者运动时，观测者所收到的振动

2、频率与振动源所发出的频率有所不同。这种效应被称为“多普勒效应”。由“多普勒效应”引起的频率变化叫做“多普勒频移”，它与相对速度成正比、与振动的频率成反比，这被称为多普勒原理。2）微波（或超声波）探测的原理微波探测的原理是，探测器持续发射微波，并接收发射回来的微波信号。当探测区有目标移动时，利用多普勒原理，即可实现目标探测。微波探测器的灵敏度取决于：l目标的移动速度；l目标的外形大小；l目标发射能力；l目标与探测器之间的距离微波探测器会根据频率改变的大小来产生相应强度的探测信号。一般来说，探测灵敏度取决于目标的外形大小以及

3、与探测器的距离。目标越大，距离越短，探测灵敏度就越高。图1微波探测器的原理效果1.2PIR（被动红外探测）的原理被动红外探测简称为PIR（PassiveInfraredDetection），是利用红外辐射特性，感应移动物体与背景物体的温度差异，从而实现目标探测。在移动物进入探测区域前，现场红外辐射稳定不变，一旦有移动物体进入，则会通过光学系统，将红外线辐射聚到热释电红外传感器上，使其输出比前期更强的电信号，而发出警报。1）红外辐射特性任何物体，其自身温度只要高于绝对零度（即0K，或-273.15℃），就会不停地产生热辐射

4、，而温度低于1725°C的物体产生的热辐射光谱集中在红外光区域。不同温度的物体，其释放的红外能量的波长是不一样的，因此，红外波长与温度的高低是相关的。由于物体本身的物理和化学性质的不同、本身温度不同所产生的红外辐射的波长和距离也不尽相同，通常分为三个波段。l近红外（波长范围0.75μm～3μm）l中红外（波长范围3μm～25μm）l远红外（波长范围25μm～1000μm）2）人体的红外辐射特征在室温条件下，任何物品均有辐射。温度越高的物体，红外辐射越强。人是恒温动物，红外辐射也最为稳定。人体辐射的红外光，其波长在3μm～

5、50μm范围内，其中8μm～14μm占46%，峰值波长在9.5μm。3）被动红外探测的工作原理公元前300年，人们就发现热释电效应。所谓热释电效应，是指晶体随温度的变化，而在晶体表面产生电荷聚集的物理现象，并且该种材料自发极化的强度随温度的变化而变化。关于热释电效应的最早记录，是电气石吸引小物体。热释电的现代名称是英国物理学家D.布儒斯特在1824年引入的。被动红外探测（PIR）主要有热释电红外传感器和光学系统等两个关键元件。l热释电红外传感器：可以将波长为8μm～12μm之间的红外信号变化转变为电信号，对其他波长的白光

6、信号具有抑制作用。而人体辐射正好在这个范围内，可以较好地识别出人。l光学系统一般有反射镜和菲涅尔透镜等两种。其中，菲涅尔透镜有两个作用。一是聚焦作用，将红外信号折射（反射）在热释电红外传感器上；二是将警戒区内分为若干个明区和暗区，使进入警戒区的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号，这样PIR就能产生变化的电信号。被动红外探测器的灵敏度取决于背景的表面面积、目标的表面面积、目标的速度以及探测器的距离。图2PIR探测器的原理效果当目标穿过探测区时，探测器收到一个较强的探测信号；而目标正面移向探测器时，探测

7、器收到的一个相对较弱的信号。若探测区域太小，所有目标后会形成相同的探测信号，因为任何一个目标都占满了整个探测区。2失效的可能因素1）算法因素。由于入侵探测器的输出是0/1开关量，其算法大多是采用当前时刻相对于上一时刻的采集变化量，当超过（或低于）预设值时，则改变输出的开关状态，以触发报警。对于双鉴探测器来说，只有两种探测都出现逻辑上的改变，双鉴探测器才可以改变开关状态，以触发报警。若上一时刻，探测器因计数溢出，或者未采集到数据，都可能导致相对变化量的计算失效，从而引起探测器暂时失效。2）损坏性故障。3）漂移性故障。3误报

8、警的可能因素双鉴探测器还可能会因为以下因素，出现误报警。l微波技术。微波探测用于探测移动物体。如果有物体在探测区内移动，例如荧光灯和水管内流动的水，都有可能引起误报警。l灵敏度受影响。微波通常会在遇到物体时反射回来，反射强度的高低视材质而定。当探测器安装在混凝土墙上，由于正反射，所以具有较高的灵敏度；由于木材吸收微波