CN104422524A - 一种基于红外热源探测的人体探测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于红外热源探测的人体探测装置，包括罩壳、热释电红外传感器、以及驱动电机，所述热释电红外传感器安装在所述罩壳内部，所述罩壳、热释电红外传感器由驱动电机带动进行同步旋转；所述罩壳上开设有长条状的狭缝，所述热释电红外传感器包括红外探头，红外探头前端设置有菲涅尔透镜，菲涅尔透镜正对罩壳上的狭缝。本发明技术方案可探测360度范围内的静止人体的红外热源，探测分辨率高。

Description

一种基于红外热源探测的人体探测装置

技术领域

本发明涉及人体检测装置，尤其涉及一种基于红外热源探测的人体探测装置。

背景技术

热释电红外传感器是利用温度的变化而引起晶体表面电荷变化的传感器，主要是利用了一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。通常在每个传感器内装入两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经场效应管放大后向外输出。被广泛应用于防盗报警、来客告知及非接触开关控制等红外领域。

现有的应用中，热释电红外传感器的位置固定，当人体在探测范围内移动时，热释电传感器才能检测到热源信号以产生点电信号；若人体静止或者微小活动，即使人体处于探测范围内也无法检测到人体。并且传统方案中探测范围由菲涅尔透镜和热释电红外传感器的特性决定，检测范围有限，有范围的局限性。

因此，现有技术还有待改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于红外热源探测的人体探测装置，可探测360范围内的静止人体的红外热源，同时探测分辨率高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于红外热源探测的人体探测装置，包括罩壳、热释电红外传感器、以及驱动电机，所述热释电红外传感器安装在所述罩壳内部，所述罩壳、热释电红外传感器由驱动电机带动进行同步旋转；

所述罩壳上开设有长条状的狭缝，所述热释电红外传感器包括红外探头，红外探头前端设置有菲涅尔透镜，菲涅尔透镜正对罩壳上的狭缝。

其中，过菲涅尔透镜的中轴线且与长条状的狭缝的长度方向垂直的平面与所述狭缝相交，所述相交产生的朝内的两交点与菲涅尔透镜的中心的夹角为10-30度。

其中，所述相交产生的朝内的两交点与菲涅尔透镜的中心的夹角为20度。

其中，所述长条状的狭缝的宽度为2.1mm。

其中，所述菲涅尔透镜与水平面的夹角为30-70度。

其中，所述菲涅尔透镜与水平面的夹角为50度。

其中，所述驱动电机为步进电机，所述罩壳、热释电红外传感器由步进电机带动来回360度旋转。

其中，还包括支撑机构，该支撑机构与驱动电机驱动连接并由驱动电机带动旋转，罩壳、热释电红外传感器与所述支撑机构固定连接。

其中，还包括PCB控制板，所述PCB控制板与所述热释电红外传感器电连接。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例的人体探测装置，通过步进电机带动热释电红外传感器旋转，实现主动探测360度范围内的红外热源，包括静止的人体的红外热源；同时罩壳上开始有长条状的狭缝，使得热释电红外传感器只能透过所述狭缝探测一定范围内的红外热源，将探测空间分成很多个探测区域，提高分辨率。本发明方案的人体探测装置通过限制热释电红外传感器的探测角度和旋转主动扫描实现了360度范围内的活动或者静止状态的人体的红外热源探测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种基于红外热源探测的人体探测装置的实施例的结构示意图。

图2是本发明的一种基于红外热源探测的人体探测装置的实施例的外观示意图。

具体实施方式

下面结合本发明的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将结合附图1-附图2，对本发明实施例提供的基于红外热源探测的人体探测装置进行详细介绍。

请参见图1和图2，本实施例的人体探测装置包括罩壳1、热释电红外传感器2、以及驱动电机4，热释电红外传感器2安装在罩壳1内部，罩壳1、热释电红外传感器2由驱动电机4带动进行同步旋转。并且，罩壳1上开设有长条状的狭缝10，所述热释电红外传感器2包括红外探头，红外探头前端设置有菲涅尔透镜，菲涅尔透镜正对罩壳上的狭缝10。

所述菲涅尔透镜安装在热释电红外传感器的红外探头的前端。菲涅尔透镜利用其的特殊光学原理，在释电红外传感器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高释电红外传感器的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，使得接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而增强其能量幅度。菲涅尔透镜通过配合的放大电路，可将信号放大70分贝以上，这样就可以探测出10～20米范围内人的行动。通过在红外探头的前端设置菲涅尔透镜可提高热释电红外传感器的探测灵敏度以增大探测范围，

较佳的，本实施例中的驱动电机4为步进电机，所述罩壳1、热释电红外传感器2由步进电机带动来回360度旋转。

本实施例的人体探测装置可应用在空调上，用于实现空调的自定开关机，当该人体探测装置主动探测房间里的各个区域内是否有人体的红外热源，当探测到有人体的红外热源时可发出控制空调开机的控制信号，实现空调的自动开机。需要说明的是，本实施例的人体探测装置还可应用在其他电器设备或者安防设备中，用于根据探测到的人体的红外热源发出对应的控制信号。

上述的人体探测装置还包括PCB控制板3，所述PCB控制板3与热释电红外传感器2电连接。人体探测装置工作时，罩壳1与热释电红外传感器2由步进电机带动同步旋转，红外探头透过狭缝10探测所述夹角范围内的红外热源，热释电红外传感器2将探测到的红外热源转换为电信号输出给PCB控制板3，PCB控制板3根据接收到的电信号发出对应的控制信号，以控制空调等设备的工作状态。

其中，过菲涅尔透镜的中轴线且与长条状的狭缝10的长度方向垂直的平面与所述狭缝相交，由于罩壳本身有一定的厚度，因此相交存在4个交点，包括朝外的两个交点和朝内的两个点。较佳的，所述相交产生的朝内的两交点与菲涅尔透镜的中心的夹角为10-30度。

本实施例的相交产生的朝内的两交点与菲涅尔透镜的中心的夹角为20度。且罩壳1上的长条状的狭缝10的宽度为2.1mm。本实施例的人体探测装置的外观如图2所示。由于热释电红外传感器2本身探测范围是一个固定的角度，通过罩壳1上的狭缝10的开口宽度限制热释电红外传感器2的探测角度，配合步进电机带动罩壳1与热释电红外传感器2的同步旋转，可将房间分成多个检测区域，提高了分辨率，可探测出静止或者微小活动状态的人体。

作为本发明的一优选实施方式，还可在上述人体探测装置中设一支撑机构5，该支撑机构5与步进电机4驱动连接，该支撑机构5与驱动电机4驱动连接并由驱动电机带动旋转，罩壳1、热释电红外传感器2与所述支撑机构5固定连接。即步进电机4带动该支撑机构5来回360度旋转，即实现了由步进电机4带动罩壳1、热释电红外传感器2来回360度同步旋转。

较佳的，上述人体探测装置中的所述菲涅尔透镜与水平面的夹角为30-70度。即人体探测装置中的热释电红外传感器2与水平面的夹角为30-70度，使得热释电红外传感器2可朝外扫描整个房间。本实施例中，菲涅尔透镜与水平面的夹角为50度。

其中，人体探测装置中热释电红外传感器透过罩壳上的狭缝探测夹角范围内的红外热源，将探测到的红外热源转换为电信号输出，具体为：

将探测到的红外热源转换为电信号，同时将探测到的红外热源的波长范围与人体红外热源的波长范围进行比较，判断是否为人体红外热源。通常热释电红外传感器的探测元件的波长灵敏度在0.2～20--um范围内，热释电红外传感器探测可探测到人体、电脑、阳光等多种，红外热源。由于人体辐射的红外线中心波长为9～10--um，因此将探测到的红外热源的波长范围与人体红外热源的波长范围进行比较，可判断出探测到的红外热源是否为人体。若是人体红外热源，将所述电信号进行放大输出，否则，直接输出所述电信号。热释电红外传感器根据探测到的红外热源转换得到的电信号很微弱，若不经过放大处理则难以识别，因此若是人体红外热源则将电信号放大输出，以便于PCB控制板接收并识别。

其中，PCB控制板接收到的电信号后，将接收到的电信号与预设的发出对应控制信号所需的电信号进行比较，判断是否满足发出对应控制信号的条件；可通过一比较器实现。例如，若预设的发出对应控制信号所需的电信号为高电平信号，当接收到的电信号强度超过比较器的上下限，比较器输出高电平信号，否则输出低电平信号。由此可实现当满足发出对应控制信号的条件时，PCB控制板控制发出对应的控制信号，以控制空调等设备工作。

本实施的热释电红外传感器还包括滤光片，所述滤光片可设在热释电红外传感器的顶端，即菲涅尔透镜的前方，该滤光片可通过光的波长范围为7～10—um。由于人体辐射的红外线中心波长为9～10--um，而热释电红外传感器的探测元件的波长灵敏度在0.2～20--um范围内。该滤光片可通过光的波长范围为7～10--um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体的红外热源的热释电红外传感器。

通过实施本发明上述实施例的基于红外热源探测的人体探测装置，主动探测360度范围内的红外热源，既可探测到活动中的人体，又能探测到静止的人体；同时通过带有长条状的狭缝的罩壳，热释电红外传感器透过所述狭缝探测所述夹角范围内的红外热源，将探测空间分成很多个探测区域，通过狭缝限制热释电红外传感器的探测角度，提高分辨率。本发明方案的人体探测装置通过限制探测角度和旋转主动扫描实现了360度范围内的活动或者静止状态的人体的红外热源探测。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利要求范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种基于红外热源探测的人体探测装置，其特征在于，包括罩壳、热释电红外传感器、以及驱动电机，所述热释电红外传感器安装在所述罩壳内部，所述罩壳、热释电红外传感器由驱动电机带动进行同步旋转；

所述罩壳上开设有长条状的狭缝，所述热释电红外传感器包括红外探头，红外探头前端设置有菲涅尔透镜，菲涅尔透镜正对罩壳上的狭缝。

2.根据权利要求1所述的基于红外热源探测的人体探测装置，其特征在于，过菲涅尔透镜的中轴线且与长条状的狭缝的长度方向垂直的平面与所述狭缝相交，所述相交产生的朝内的两交点与菲涅尔透镜的中心的夹角为10-30度。

3.根据权利要求2所述的基于红外热源探测的人体探测装置，其特征在于，所述相交产生的朝内的两交点与菲涅尔透镜的中心的夹角为20度。

4.根据权利要求1所述的基于红外热源探测的人体探测装置，其特征在于，所述长条状的狭缝的宽度为2.1mm。

5.根据权利要求1所述的基于红外热源探测的人体探测装置，其特征在于，所述菲涅尔透镜与水平面的夹角为30-70度。

6.根据权利要求5所述的基于红外热源探测的人体探测装置，其特征在于，所述菲涅尔透镜与水平面的夹角为50度。

7.根据权利要求1所述的基于红外热源探测的人体探测装置，其特征在于，所述驱动电机为步进电机，所述罩壳、热释电红外传感器由步进电机带动来回360度旋转。

8.根据权利要求1所述的基于红外热源探测的人体探测装置，其特征在于，还包括支撑机构，该支撑机构与驱动电机驱动连接并由驱动电机带动旋转，罩壳、热释电红外传感器与所述支撑机构固定连接。

9.根据权利要求1所述的基于红外热源探测的人体探测装置，其特征在于，还包括PCB控制板，所述PCB控制板与所述热释电红外传感器电连接。