[發(fā)明專利]檢測無人或動靜態(tài)人的紅外探測器的燕尾槽平移裝置及其方法

無效

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• 申請日: 2013-04-23
• 公開（公告）號: CN103278245A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設計）人: 盧嫻;孫琴葉;周小琴;吳明光
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01J5/02
• 分類號: G01J5/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發(fā)明屬被動式熱釋電紅外探測器的檢測技術范疇，特別是指檢測無人或動靜態(tài)人的紅外探測器的燕尾槽平移裝置及其方法。

背景技術

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，資源匱乏和社會轉型的步伐呈現(xiàn)加速態(tài)勢。一方面，人口流動逐漸增大，社會治安形勢日趨復雜；因此，人們對生命財產(chǎn)的安全越來越重視。另一方面，能源電力的短缺阻礙了中國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，在可預見的時間內不會得到根本的改觀；因此，建設資源節(jié)約型社會已成全社會的共識。以安全為例，傳統(tǒng)的人防物防和現(xiàn)場報警手段難以適應新形勢下的社會需求；傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控雖能提供符合用戶習慣的直觀信息，但設備價格昂貴、操作專業(yè)、用途單一、缺乏實時報警功能；而被動式熱釋電紅外傳感器及傳感器應用技術則是化解安全保障、資源節(jié)約兩大難題的關鍵共性技術。本發(fā)明的論述側重探測器在安防領域中的應用。

被動式熱釋電紅外傳感器是基于熱釋電效應的熱電型紅外探測敏感元件，廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和安防等領域，甚至在普通的家用電器中也屢見蹤跡。除黑體外的任何物體均向外輻射紅外線，其波長服從維恩位移定律（Wien’s?Displacement?Law）；人的典型體溫為37℃，是一個很好的紅外源，只要能探測人體的紅外線就可獲取人的活動狀態(tài)。自二戰(zhàn)期間德國用硫化鉛材料制成全球首個紅外傳感器以來，70年歷程的紅外技術取得了全方位的長足進展；傳感器的制造工藝成熟可靠、技術性能日臻完善，經(jīng)濟指標達到近乎完美的水準。首先，敏感元件的材料延拓至單晶體、陶瓷和薄膜三個大類；單晶體包括硫酸三甘鈦（TGS）、鈮酸鍶鋇（SBN）及鉭酸鋰（LiTaO3）等，陶瓷材料包括鋯鈦酸鉛（PZT）及鈦酸鉛（PbTiO3）等，薄膜材料有聚偏二氟乙烯（PVF2）及聚亞乙烯氟（PVDF）等。第二，傳感器采用兩個相反極性敏感元件串聯(lián)的雙元型結構，使其具有獨特的抗干擾性能。第三是光學附件的技術進步，不僅發(fā)明了只對人體幅射紅外線波長敏感的濾光片，而且開發(fā)出聚焦入射紅外光、對活動目標不斷切換溫度場的菲涅爾透鏡，提高了傳感器的靈敏度和抗干擾性能。最后，熱釋電紅外傳感器專用芯片的推出，傳感器只需外接少量器件，即可構成品質優(yōu)異的高可靠探測器。被動式熱釋電紅外探測器由光學附件、熱釋電紅外傳感器、信號處理和應用電路組成。探測器本身不存在任何類型的輻射、無活動部件，故器件功耗小、隱蔽性好、結構可靠、價格低廉；熱釋電紅外傳感器不受可見光和噪聲的影響，故可不分晝夜連續(xù)檢測，特別適宜在夜間或黑暗條件下工作；通過被測對象自身發(fā)射紅外線實現(xiàn)撿測，故不必另設光源、系統(tǒng)結構相對簡單；因大氣對特定波長（8～14μｍ）紅外線吸收甚少，故具有較易檢測到人體的特點。2008年，我國的被動式紅外傳感器市場總量達一千萬臺。

被動式熱釋電紅外探測器應用過程中暴露出的主要缺陷之一是：探測器僅對動態(tài)人體有效，即無法探測靜態(tài)或緩慢移動的人體、無法區(qū)分出靜態(tài)人和無人；探測器若用于安防，則存在技術上的隱患；探測器若用于節(jié)能--根據(jù)是否有人決定照明和供熱（冷）的開閉，則存在技術上的缺憾；開發(fā)適用于無人或動靜態(tài)人的探測器受制于熱釋電效應機理。當探測區(qū)域無人體輻射出的紅外線信號時，外界入射的紅外線在熱釋電敏感元上產(chǎn)生極性相反、電量相等的正負電荷極化現(xiàn)象，由于兩個敏感元采用的是相反極性的串聯(lián)結構，因此正負電荷相互抵消，傳感器無輸出。當人體靜止在傳感器的探測區(qū)域內時，與外界入射紅外線的場景類同，傳感器亦無輸出。當且僅當人體在探測區(qū)域內移動時，兩個熱釋電敏感元接收到不同的紅外輻射，敏感元的極化電荷不能相互抵消，傳感器才會輸出信號；一旦人體脫離探測區(qū)域、或在探測區(qū)域內保持靜止狀態(tài)，敏感元產(chǎn)生的極化電荷與空氣中的離子中和，傳感器重返無信號輸出狀態(tài)。