[發明專利]主動式熱釋電紅外傳感器

有效

• 申請號: 201210315422.9
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN102788646A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 肖國選
• 申請（專利權）人: 肖國選
• 主分類號: G01J5/10
• 分類號: G01J5/10
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 耿霞

技術領域

本發明涉及一種紅外傳感器，特別涉及一種主動式熱釋電紅外傳感器。

背景技術

現有的熱釋電紅外傳感器由于其結構和工作原理的原因，只能檢測到移動的人體紅外輻射，為了能夠檢測靜止人體紅外輻射，設計人員在此基礎上使用電機作為動力源，采用了各種調制方式，但所用的調制方式均存在體積大、噪聲大、成本高、維護復雜、壽命短及耗能高的致命缺點，使它們的應用受到限制。目前存在的熱釋電紅外傳感器雖然為檢測運動人體的紅外輻射提供了較好的解決途徑，但對能夠檢測靜止人體輻射的主動式熱釋電紅外傳感器卻沒有提供很好的技術解決方案，一直沒有得到實用。

發明內容

根據以上現有技術的不足，本發明要解決的技術問題是：提供一種使用壽命長、功耗極低、體積小、響應快、成本低、維護方便、工作穩定可靠、使用靈活、能夠檢測動靜態人體的主動式熱釋電紅外傳感器。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種主動式熱釋電紅外傳感器，包括熱釋電紅外傳感器探頭，熱釋電紅外傳感器探頭上端設置熱釋電紅外傳感器探頭窗口，其特征在于：熱釋電紅外傳感器探頭安裝在基板上，基板上設置有小孔，基板的下面安裝有支架，壓電驅動片穿過小孔，壓電驅動片下端固定在支架上，壓電驅動片上端固定調制片，調制片設置在熱釋電紅外傳感器探頭窗口上部，基板上設置半球形菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡與基板構成一個封閉體，熱釋電紅外傳感器探頭下端設有熱釋電紅外傳感器探頭電極，壓電驅動片通過壓電驅動片電極引線連接壓電驅動片電極；

所述的熱釋電紅外傳感器探頭通過熱釋電紅外傳感器探頭電極連接信號放大檢測電路，信號放大檢測電路輸出端連接驅動電路，驅動電路輸出端連接壓電驅動電路，信號放大檢測電路輸出端還連接振蕩電路，振蕩電路輸出端連接壓電驅動電路，壓電驅動電路輸出端連接調制器，調制器與入射人體紅外輻射相對應，驅動電路連接受控負載；

所述的壓電驅動片通過壓電驅動片電極連接壓電驅動電路。

調制片為一種紅外線遮擋片，調制片宜選用比輻射率較低的材料，以免調制片自身的熱輻射產生不必要的干擾。調制片在壓電驅動片的帶動下往復運動，輪流周期性的遮擋熱釋電紅外探頭的兩個敏感元件，熱釋電紅外探頭采用普通熱釋電紅外傳感器，壓電驅動片采用壓電橫效應的壓電雙晶片或單晶片，優選壓電雙晶片，驅動靈敏度高，壓電驅動片電極引線導電性和柔韌性好，引線和壓電驅動片的連接靠近壓電驅動片的下部，運動量小，相互間的影響較小，菲涅爾透鏡可以在熱釋電紅外探頭上形成可見區和盲區，還有聚焦作用，擴大了探測范圍，與基板共同組成一個封閉體，使內部元件不受外界的干擾，支架的剛度強，不易變形，固定支撐壓電驅動片，工作時，支架固定不動，壓電驅動片的安裝調制片端作往復運動。熱釋電紅外探頭接收到人體紅外輻射輸出信號，信號進入輸入放大檢測電路進行放大和檢測，根據設定的延時時間和工作方式輸出兩路信號，一路輸入驅動電路，一路輸入振蕩電路，集成電路的輸出延時時間計算公式為：

TX=49152R₁₃C₁₃

主動工作方式以2秒左右為宜，觸發封鎖時間為：

Ti=24R₁₄C₁₄

振蕩電路選用NE555P，在設計時壓電驅動片可等效為一電容，由于充電放電回路時間常數有較大的不同，所以該振蕩電路的輸出信號占空比不可采用1:2，振蕩頻率根據選用的熱釋電紅外探頭的低頻響應和設定的輸出延遲時間確定，計算公式如下所示：

TWH=0.7（R₁₆+R₁₇）C₁₅

TWL=0.7R₁₇C₁₅

其中，TWH為輸出高電平時間，TWL為輸出低電平時間。

所述的壓電驅動電路包括整流二極管D1-D4，電容C1、電容C2，電阻R1-R6，開關管Q1，壓電驅動片JZ，整流二極管連接在火線和零線兩端，電容C1、電容C2兩端連接整流二極管兩端，電阻R1-R3串聯后支路與電阻R4、開關管Q1、電阻R5、電阻R6串聯后支路并聯接在電容C2的兩端，壓電驅動片JZ一端連接電阻R1和電阻R2的公共端，另一端連接開關管Q1和電阻R5的公共端。220V市電通過二極管進行整流，經電容C1、C2濾波后產生近300V的支流電壓，R4為限流電阻，防止任何情況下開關管Q1過流損壞，壓電驅動片JZ支路不設置任何開關，以免記憶效應影響系統正常工作。