CN103854404A - 被动式红外探测报警器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种被动式红外探测报警器，包括光学系统、热释电红外传感器、信号处理电路以及报警电路，信号处理电路包括带通滤波器和信号放大器，热释电红外传感器输出端连接带通滤波器的输入端，带通滤波器的输入端连接信号放大器的输入端，信号放大器连接所述报警电路;光学系统采用的是菲涅尔透镜，在信号放大器与报警电路之间还连接有控制报警电路运行的继电器，热释电红外传感器采用的是双探测元热释电红外传感器。本发明可产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区，以适应热释电探测元要求信号不断变化的特性，到达了准确探测入侵人员的目的，避免了误报或漏报的现象，使其报警及时，放拆防破坏，安全系数全面提高。

Description

被动式红外探测报警器

 

技术领域

本发明涉及的是被动式热释电红外探测技术领域，具体涉及的是一种被动式红外探测报警器。

背景技术

目前国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射／接收以及微波等技术为基础。而现有报警器其检测是主动检测，探测效果差，而且容易被人看见探测器的安装位置，其破坏探测器，导致报警失灵，影响报警器的使用，造成报警器失去报警的作用，给人们财产和人身带来了潜在危害。

如今在国外如美国，虽然出现有一种热释电红外传感器，热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数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，其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式，因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化并将其转换为电信号输出。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，而该电阻阻抗高达１０４ＭΩ，故引入的Ｎ沟道结型场效应管应接成共漏形式即源极跟随器，来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。制作时应将高热电材料制成一定厚度的薄片，并在它的两面镀上金属电极，然后加电对其进行极化，这样便制成了热释电探测元。由于加电极化的电压是有极性的，因此极化后的探测元也是有正、负极性的。

这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可以用于自动控制、接近开关、遥测等领域。但是现有的热释电红外传感器使用的防盗报警装置，大多也是主动检测，容易被人看见探测器的安装位置，导致非法人员通过探测安装位置将其拆卸，同样导致报警失灵，影响报警器的使用，造成报警器失去报警的作用，给人们财产和人身带来了潜在危害；而且检测范围小，容易导致检测盲区，且容易受到动物体温辐射、阳光照射、热气流温度辐射等多种因素干扰而引发误报警或漏报；因此，安全系数和准确率不高。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在提供一种误报率低、准确度高以及避免盲区产和防拆的高被动式红外探测报警器，提高了安全性能。

被动式红外探测报警器，包括光学系统、热释电红外传感器、信号处理电路以及报警电路，所述信号处理电路包括带通滤波器和信号放大器，所述热释电红外传感器输出端连接带通滤波器的输入端，所述带通滤波器的输入端连接信号放大器的输入端，所述信号放大器连接所述报警电路。

所述光学系统采用的是可将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外传感器的菲涅尔透镜，在所述信号放大器与报警电路之间还连接有控制报警电路运行的继电器，所述热释电红外传感器采用的是双探测元热释电红外传感器，提高了探测的准确度，避免盲区和误报的产生。

作为优选，所述双探测元热释电红外传感器设有两个相互串联的探测元，两个所述探测元的极性相反。

作为优选，所述双探测元热释电红外传感器上还设有干涉滤波片，能将灯光、阳光和其它红外辐射拒之门外，进步提供探测的准确度。

进一步的，所述信号放大器包括第一集成运算放大器和第二集成运算放大器，所述第一集成运算放大器的输入端连接带通滤波器的输出端，所述第一集成运算放大器的输出端连接第二集成运算放大器的输入端，所述第二集成运算放大器的输出端连接继电器，通过信号两级放大以使其获得足够的增益，用来驱动继电器输出状态改变，控制报警电路产生报警信号。

进一步的，所述动式红外探测报警器还包括防拆开关和指示灯，所述指示灯通过指示灯开关连接热释电红外传感器，所述防拆开关输出端还连接有选择器开关，通过选择器开关连接热释电红外传感器，所述防拆开关输出端还与报警电路相连接，构成防拆卸报警结构，防拆开关触动后，会产生一个报警信号，触发选择器开关用来调节热释电红外传感器的灵敏度，指示灯开关可以选择关闭，防止被人看见探测器的安装位置，输出端子连接电源、继电器输出和防拆报警信号输出。

本发明是来探测被监测区域，当被监测区域出现不明移动红外辐射物体（比如人、动物等）时，报警器产生一个报警信号，通过设置光学系统以及热释电红外传感器，即采用菲涅尔透镜产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区，以适应热释电探测元要求信号不断变化的特性，到达了准确探测入侵人员的目的，避免了误报或漏报的现象，同时设置有防拆开关和多级放大信号，使其报警及时，放拆防破坏，安全系数全面提高，保护了室内业主的人身和财产安全，其主要用于安防或楼宇监控。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

      图1为本发明的结构示意图；

      图2为本发明的原理框图；

   图3为本是发明被测物体探测工作示意图；

   图4为本发明的双探测元热释电红外传感器的结构示意图；

   图5为本发明的电路图。

 具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参见图1至图5，本实施例的被动式红外探测报警器，被动是指探测器本身不发出任何形式的能量，只是靠接收自然界能量或能量变化来完成探测目的。被动红外报警器是能够响应入侵者在所防范区域内移动时所引起的红外辐射变化，并能使监控报警器产生报警信号，从而完成报警功能。其包括光学系统2、热释电红外传感器3、信号处理电路4和报警电路5，信号处理电路4包括带通滤波器和信号放大器，所述热释电红外传感器输出端连接带通滤波器的输入端，带通滤波器的输入端连接信号放大器的输入端，所述信号放大器连接报警电路5，在信号放大器与报警电路5之间还连接有控制报警电路运行的继电器6，提高了探测的准确度，避免盲区和误报的产生。

如图3，本实施例的光学系统2采用的是菲涅尔透镜，菲涅尔透镜可以将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外传感器3上，同时也产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区，以适应热释电探测元要求信号不断变化的特性；热释电红外传感器3是报警器设计中的核心器件，它可以把人体的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用；信号处理电路4主要是把热释电红外传感器3输出的微弱电信号进行放大、滤波、延迟、比较，为报警功能的实现打下基础。

图4是一个双探测元热释电红外传感器的结构示意图。本实施例的热释电红外传感器3采用的是双探测元热释电红外传感器，使用时Ｄ端接电源正极，Ｇ端接电源负极，Ｓ端为信号输出。该双探测元热释电红外传感器将两个极性相反、特性一致的探测元31串接在一起，目的是消除因环境和自身变化引起的干扰。它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿。对于辐射至双探测元热释电红外传感器的红外辐射，热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上，从而使热释电红外传感器3输出电压信号，其增加探测范围，避免了盲区或漏报、误报的产生。

本实施例中，用于制造热释电红外探测元即热释电红外传感器的高热电材料是一种广谱材料，它的探测波长范围为0.2～20um。为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度，该热释电红外传感器3在窗口上加装了一块干涉滤波片32。这种干涉滤波片32除了允许某些波长范围的红外辐射通过外，还能将灯光、阳光和其它红外辐射拒之门外。

使用时，探测目标1从光学系统2前面探测范围M内移动经过，红外辐射会引起热释电红外传感器3输出信号的变化，这个变化转换为电信号输入信号处理电路4，信号处理电路4会对输入信号进一步处理放大后输出，驱动继电器工作，继电器控制报警电路5工作，产生一个报警信号。

为提高报警准确度，本实施例信号放大器包括第一集成运算放大器ＬＭ３58和第二集成运算放大器LM339，第一集成运算放大器ＬＭ３58的输入端连接带通滤波器的输出端，所述第一集成运算放大器ＬＭ３58的输出端连接第二集成运算放大器LM339的输入端，所述第二集成运算放大器LM339的输出端连接继电器RLY，通过信号两级放大以使其获得足够的增益，用来驱动继电器RLY输出状态改变，控制报警电路产生报警信号。

进一步的，本发明被动式红外探测报警器还包括防拆开关7和指示灯10，该指示灯10为LED指示灯，所述指示灯10通过指示灯开关9连接热释电红外传感器3，所述防拆开关7输出端还连接有选择器开关8，该选择器开关8为触发器开关，通过触发器选择器连接热释电红外传感器3，所述防拆开关8的输出端还与报警电路5相连接，构成防拆卸报警结构，防拆开关8触动后，会产生一个报警信号，触发选择器开关用来调节热释电红外传感器3的灵敏度，指示灯开关9可以选择关闭，防止被人看见探测器的安装位置，输出端子连接电源、继电器输出和防拆报警信号输出。

参见图5，当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元上时，电路中的传感器将输出电压信号，然后使该信号先通过一个由Ｃ3、Ｃ4、Ｒ１、Ｒ２组成的带通滤波器，该带通滤波器的上限截止频率为16Hz，下限截止频率为０.16 Hz。由于热释电红外传感器输出的探测信号电压十分微弱（通常仅有１ｍＶ左右），而且是一个变化的信号，同时菲涅尔透镜的作用又使输出信号电压呈脉冲形式（脉冲电压的频率由被测物体的移动速度决定，通常为0.1～10Hz左右），所以应对热释红外传感器输出的电压信号进行放大。本设计运用第一集成运算放大器LM３58与第一集成运算放大器LM339进行来进行两级放大，以使其获得足够的增益，用来驱动继电器RLY输出状态改变，控制报警电路产生报警信号，为了防止拆卸，在电路上还设计了防拆卸报警结构，防拆开关触动后，会产生一个报警信号，触发选择器开关JPC用来调节探测器灵敏度，出厂是出于OFF状态灵敏度低，选择ON状态时工作灵敏度高，指示灯开关JLED可以选择关闭，防止被人看见探测器的安装位置，输出端子JX连接电源、继电器输出和防拆报警信号输出。

本发明是来探测被监测区域，当被监测区域出现不明移动红外辐射物体（比如人、动物等）时，报警器产生一个报警信号，通过设置光学系统以及热释电红外传感器，到达了准确探测入侵人员的目的，避免了误报或漏报的现象，同时设置有防拆开关和多级放大信号，使其报警及时，放拆防破坏，安全系数全面提高，保护了室内业主的人身和财产安全，其主要用于安防或楼宇监控。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.被动式红外探测报警器，其特征在于，其包括光学系统、热释电红外传感器、信号处理电路以及报警电路，所述信号处理电路包括带通滤波器和信号放大器，所述热释电红外传感器输出端连接带通滤波器的输入端，所述带通滤波器的输入端连接信号放大器的输入端，所述信号放大器连接所述报警电路;

所述光学系统采用的是可将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外传感器的菲涅尔透镜，在所述信号放大器与报警电路之间还连接有控制报警电路运行的继电器，所述热释电红外传感器采用的是双探测元热释电红外传感器。

2.根据权利要求1所述的被动式红外探测报警器，其特征在于，所述双探测元热释电红外传感器设有两个相互串联的探测元，两个所述探测元的极性相反。

3.根据权利要求2所述的被动式红外探测报警器，其特征在于，所述双探测元热释电红外传感器上还设有干涉滤波片。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的被动式红外探测报警器，其特征在于，所述信号放大器包括第一集成运算放大器和第二集成运算放大器，所述第一集成运算放大器的输入端连接带通滤波器的输出端，所述第一集成运算放大器的输出端连接第二集成运算放大器的输入端，所述第二集成运算放大器的输出端连接继电器。

5.根据权利要求4所述的被动式红外探测报警器，其特征在于，所述动式红外探测报警器还包括防拆开关和指示灯，所述指示灯通过指示灯开关连接热释电红外传感器，所述防拆开关输出端还连接有选择器开关，通过选择器开关连接热释电红外传感器，所述防拆开关输出端与报警电路相连接。

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