红外热释传感器应用看完这篇你就懂了！热释电传感器的原理和应用

发布时间：2024-10-09 15:10:01

看完这篇你就懂了！热释电传感器的原理和应用

红外热释电传感器是一种非常有潜力的传感器，它可以检测人或某些动物发出的红外光并转换成电信号输出，是感应人体存在的高灵敏度红外探测元器件。

热释电传感器顶部的长方形窗口加有滤光片，可以使人体发出的9~10μm的红外光通过，不需要接触人体就能检测出人体辐射能量的不同以及变化，并把它转换成电压信号输出。通过将信号放大，就可以驱动各种控制电路，用在电源开关控制、防盗报警、自动控制等多种场景下。

其实，早在1938年就有人提出利用热释电效应来探测红外辐射，无奈当时并未受到重视。直到60年代，随着激光、红外技术的迅速发展，才逐渐推动了对热释电效应的研发和应用。

在自然环境中，任何高于绝对温度（-273K）的物体都会产生红外光，不同温度的物体释放出的红外光的波长并不相同，而且辐射能量的大小也不尽相同。

人体的恒定体温在37℃左右，会发出10μm左右特定波长的红外线，热释电传感器就是靠探测人体发射出的红外线进行工作的。

热释电人体红外传感器的特点是它只有在外界辐射引起它本身的温度发生变化时，才给出一个相应的电信号。当温度的变化趋于稳定时，就不会有信号输出，也就是说热释电信号与它本身的温度的变化率成正比，或者说热释电人体红外传感器只对运动的人体敏感。

热释电传感器除了用在常见的自动门、感应灯、智能防盗报警系统上，也在越来越多的智能电器中应用广泛。如无人时自动关闭的空调、电视；有人靠近时自动开启的监视器、自动门铃......

自动门

热释电传感器在自动门领域的应用已十分成熟，也因其性能稳定且能长期稳定可靠工作而受到广大用户的欢迎。

感应灯

人体感应灯这几年来逐渐成为智能家居的新宠，在家庭玄关、厨房、洗手间、橱柜、衣柜等各个角落都有应用，成为方便人们生活的好帮手。

智能空调

智能空调能探测出室内是否有人以及人是否在活动，据此来自动控制开关机和制冷/制热量，保持室内温度舒适，同时达到节能和人性化目的。

技术科普一文读懂红外热释电传感器

热释电传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。早在1938年，就有人提出过利用热释电效应探测红外辐射，但并未受到重视，直到20世纪60年代才又兴起了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用。

存在于自然界的物体，如人体、火焰、冰块等物都会发射红外线，但波长各不相同。人体温度为36-37℃，所发射的红外线波长为9-10um，属远红外区；400-700℃的发热体，所放射出的红外线波长为3-5um，属中红外区。热释电红外传感器不受白天黑夜的影响，可昼夜不停地用于监测，广泛地用于防盗报警、感应灯等领域。

一、热释电传感器的原理

热释电红外传感器一般由管帽、管座、红外滤光片、敏感元、场效应管或者数字芯片等主要部分组成。

利用热释电材料的自发极化强度随着外界温度的变化而产生电荷移动的特性，以非接触方式检测出人体辐射的红外能量的变化，将其转化成电信号，以电压或电流形式输出，并通过功率放大器将信号放大，达到控制电路的目的。

红外滤光片窗口材料的可接收通过波长：

5.5um长波通滤光片光谱图

上图所示为典型的5.5um长波通红外滤光片参考图，曲线是红外线通过率的平均值。该窗口材料是经过特殊真空镀膜处理过的半导体硅片。

二、热释电传感器的分类

根据信号处理电路的不同，可以将热释电红外传感器分为模拟型和数字型两类。

模拟型热释电红外传感器的信号处理电路是场效应管，而数字型热释电红外传感器的信号处理电路是数字芯片。

模拟热释电传感器

RD623/624

模拟热释电

RD624

高灵敏度和优越的信噪比；

对温度变化的高稳定性；

抗干扰能力强 (例如振动，射频干扰等)；

优越的性价比；

抗白光能力强。

数字热释电传感器

RDA223/224/226

数字热释电

RDA226

高精度AD信号处理；

差分信号输入方式，抗干扰能力强；

具有灵敏度调节、延迟时间调节、光敏使能控制功能；

宽电压域供电1.5~4.5V、低功耗；

数字TTL信号输出。

三、热释电传感器的特性

热释电红外传感器只有配合菲涅尔透镜使用才能发挥最大作用。 不加菲涅尔透镜时，该传感器的探测半径可能不足2米，配上菲涅尔透镜则可达10米，甚至更远。菲涅尔透镜是用普遍的聚乙烯制成的，安装在传感器的前面。

菲涅尔透镜原理如下图所示：

当光线通过透镜单元后，在其反面则形成明暗相间的可见区和盲区，每个透镜单元只有一个很小的视场角，视场角内为可见区，之外为盲区。通过人体在明暗区的红外线辐射不断变化改变热释电敏感元的温度，使它输出一个又一个相应的微弱的电信号。输出信号的频率大约为0.1~10HZ，这一频率范围由菲涅尔透镜、人体运动速度和热释电人体红外传感器本身的特性决定。

四、热释电传感器的应用

热释电红外传感器目前主要应用在自动开关门、自动水龙头、人体感应灯、入侵报警器、智能家居、玩具等民用领域。