CN201035160Y - 双热释电红外线传感器差分输出被动红外双鉴探测器 - Google Patents

双热释电红外线传感器差分输出被动红外双鉴探测器 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种被动红外探测器。本实用新型的目的在于提供一种能有效提高热释电红外线传感器输出信噪比，降低热释电红外线探测器误报率的热释电红外－热释电红外双鉴探测器。其技术解决方案是：用两个热释电红外线传感器形成差分输出。其特征在于在探测器的菲涅尔透镜下，两个热释电红外线传感器上下分布，传感器的顶视图左右相反，分别对应各自的菲涅尔透镜的相应位置，其对外的整体视角几乎完全相同，使人体移动时在菲涅尔透镜的作用下输出形成差模信号，外界环境温度的变化形成共模噪声信号，在两个传感器的后面接入差分放大器形成差分输出，提高了热释电红外线传感器输出的信噪比，降低了热释电红外线探测器的误报率。本实用新型适用于安全防范和自动控制，特别是在保安、报警、自动门、自动灯、光电玩具等方面有着广泛的应用。

Description

双热释电红外线传感器差分输出被动红外双鉴探测器
技术领域
本实用新型涉及一种被动红外探测器，适用于安全防范和自动控制，特别是在保安、报警、自动门、自动灯、光电玩具等方面有着广泛的应用。
背景技术
被动红外探测器能以非接触的形式检测出人体放射出来的红外线能量的变化，并将其转换成电信号输出，最常用的是热释电红外线传感器。用于人体红外线探测的热释电红外线传感器多采用双元器件，其封装形式见图1，即将两个极性相反的热释电敏感元串接，封装在一起，以补偿环境温度的影响，而当接收到外界移动的红外辐射时，输出一个微弱的低频电脉冲信号。由于所产生的电脉冲信号很微弱，同时环境温度的变化也还是会以噪声的形式体现出来，输出的信噪比不高，所以热释电红外线探测器在长期使用中极易产生误报。如何提高热释电红外线传感器输出的信噪比，是降低热释电红外线探测器误报率的有效途径。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种热释电红外线传感器的新型用法，能有效提高热释电红外线传感器输出的信噪比。
为了提高热释电红外线传感器的接收灵敏度，通常在传感器前加菲涅尔透镜，其设计用意在于使被监测的空间产生一系列交替的高灵敏感应区和盲区。当有人从镜前横向走过时，穿过高灵敏感应区和盲区，透过菲涅尔透镜传至传感器的人体辐射的红外线被先导至传感器双元器件的一个元设为A元，然后再被导至传感器双元器件的另一个元设为B元，这样就产生了一个微弱的变化的低频电脉冲信号。而环境温度的变化仍能透过菲涅尔透镜加至传感器上形成噪声。
热释电红外线传感器的封装形式见图1，我们设传感器顶视图中靠近小方形突出处的那个元为A元，A元在封装中极性为上正下负，另一个元为B元，B元在封装中极性为上负下正。这样，当有人从镜前横向走过时，红外辐射被先导至A元时若产生一个微弱的正脉冲，由于两个元极性相反，再被导至B元时则产生一个微弱的负脉冲，即产生一个先正后负的脉冲。如果把另一个传感器按顶视图顺时针方向旋转180度如图2A所示，则同样的人体辐射的红外线将被先导至B元，再被导至A元，将产生一个先负后正的脉冲。
图2B是两个热释电红外线传感器在探测器的菲涅尔透镜下的安装位置示意图，两个传感器上下分布，传感器的顶视图左右相反，有各自的隔离腔体，分别对应各自的菲涅尔透镜的相应位置；其对外的左右视角完全一致，上下视角只是在上下边缘上有一点差别，整体视角可以说是几乎完全相同的。这样一来，外界环境温度的变化由于传感器视角的一致性，反映到两个传感器上是相同的共模噪声信号；而人体移动时由于两个传感器的顶视图左右相反，在菲涅尔透镜的作用下输出信号是相反的差模信号，形成差分输出。在两个传感器的后面接入差分放大器，这样就使得输出的电脉冲信号因为是差模信号而增大至使用单个传感器的2倍，输出的噪声因为是共模信号将减少或抵消掉很多，大大提高了热释电红外线传感器输出的信噪比，进一步抵消了环境温度变化所造成的影响，从而降低了热释电红外线探测器的误报率。这种探测方法在技术上可称为热释电红外-热释电红外双探测技术，即热释电红外-热释电红外双鉴探测，其实质是通过两个热释电红外线传感器形成双重鉴别，以增强有用信号和减少噪声。
使用集成电路的差分放大器原理图见图3，使用分立元件的差分放大器原理图见图4。依照热释电红外线传感器的要求，两个电路均加有高通和低通以形成低频带通放大器，高通由C3C4和相应的输入阻抗组成，低通由C7C8和相应的电阻组成。两个热释电红外线传感器的输出也可以直接送入带有12比特或12比特以上的模/数转换的单片机，由单片机程序进行运算处理。
本实用新型的有益效果是：提供了一种能有效提高热释电红外线传感器输出信噪比的方法，从而降低了热释电红外线探测器的误报率；而由于现在热释电红外线传感器价格不高，普通的价格只是人民币一元多至几元，因此成本增加并不多。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
附图说明
图1热释电红外线传感器的封装形式图；
图2A本实用新型两个热释电红外线传感器相对位置顶视示意图；
图2B本实用新型两个热释电红外线传感器在探测器的菲涅尔透镜下的安装位置示意图；
图3本实用新型两个热释电红外线传感器集成电路差分放大器原理图；
图4本实用新型两个热释电红外线传感器分立元件差分放大器原理图；
图5普通热释电红外线传感器被动红外探测器原理图；
图6本实用新型具体实施例原理图。
具体实施方式
图5是普通热释电红外线传感器被动红外探测器原理图：IC2-1为第一级低频带通放大器，通带内放大倍数约为20倍，IC2-2为第二级低频带通放大器，通带内放大倍数约为30倍，IC2-3、IC2-4为双向比较器，其输出通过Q1反相送入IC3，IC3起上电延时和探测输出延时作用，探测输出通过Q2带动LED显示并通过Q3带动继电器K1送出。
图6是本实用新型具体实施例原理图：差分放大器IC1’取代IC2-1为第一级低频带通放大器，其上下限截止频率与之相似，放大倍数为10倍，但因双热释电红外线传感器差分输出的差分信号幅度比单传感器大一倍，所以IC1’所输出的探测信号幅度也与之相近，而环境温度变化所引起的噪声因是共模信号，所以IC1’所输出的噪声信号得到了抑制，即双热释电红外线传感器的差分输出提高了信噪比，此热释电红外-热释电红外双鉴探测使探测器提高了探测结果的可靠性。其余电路原理仍同图5。

Claims (2)

1.双热释电红外线传感器差分输出被动红外双鉴探测器，其特征在于：在探测器的菲涅尔透镜下，两个热释电红外线传感器上下分布，传感器的顶视图左右相反，有各自的隔离腔体，分别对应各自的菲涅尔透镜的相应位置；其对外的整体视角几乎完全相同，使人体移动时在菲涅尔透镜的作用下输出形成差模信号，外界环境温度的变化形成共模噪声信号，在两个传感器的后面接入差分放大器形成差分输出。
2.根据权利要求1所述的双热释电红外线传感器差分输出被动红外双鉴探测器，其特征在于：在两个传感器的后面接入差分放大器形成差分输出，差分放大器可由使用集成电路的差分放大器或使用分立元件的差分放大器组成，两个传感器的输出也可以直接送入带有模/数转换的单片机，由单片机程序进行运算处理。
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