热释电传感器究竟是一种什么东西 怎么那么神奇？

在下图的例子中，PIR探测器已经识别背景温度是30℃（假设量） 。如果当体温35℃的人进入后，温度就会从30℃升至35℃（形成5℃的温度差），传感器检测出这种温度差后，将信号输出至报警。

当有人或移动目标经过时温度发生变化， 探测器检测出温度差，输出报警信号 给报警主机。

当没有人或移动目标经过且温度变化不大时， 探测器检测出温度差很小， 则不输出报警信号 给报警主机。

那么，为什么发生温度差，传感器就会检测出来呢？

让我们进行更详细的说明吧。

1 、 热释电传感器

在远红外线探测器中，需要一种可以检测人体所不可缺少的叫做“热释电传感器”的重要零部件。那么“热释电传感器”究竟是一种什么东西呢？

世上所有的物体都会发热（远红外线）。例如，地面或者玻璃、动物或者自动门等，其自身也会发热。

“热释电传感器”是一种能够检测出物体的热量（即远红外线量），并且将其转换为电气信号的零部件。这种温度敏感传感器，它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极，当传感器监测范围内温度有的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷，即在两电极之间产生一微弱电压。热释电传感器主要有外壳、滤光片、热释电元件PZT、场效应管FET等组成。其中，滤光片设置在窗口处，组成红外线通过的窗口。滤光片为多层膜干涉滤光片，对太阳光和荧光灯光的短波长（约5mm以下）可很好滤除。热释电元件PZT将波长在8mm~12mm之间的红外信号的微弱变化转变为电信号，这个信号经过探测器芯片等电路的分析处理，最后去推动继电器工作，继电器再把这个开关纤毫通过导线输出至报警主机，从而实现报警功能。

关键元件除“热释电传感器”外还有“菲涅尔透镜

2 、 菲涅尔透镜

菲涅尔镜片是根据法国光物理学家FRESNEL发明的。菲涅尔镜片是红外线探头的“眼镜”，它就象人的眼镜一样，配用得当与否直接影响到使用的功效，配用不当产生误动作和漏动作，致使用户或者开发者对其失去信心。配用得当充分发挥人体感应的作用，使其应用领域不断扩大。

原理采用电镀模具工艺和PE（聚乙烯）材料压制而成。镜片（0.5mm厚）表面刻录了一圈圈由小到大，向外由浅至深的同心圆，从剖面看似锯齿。圆环线多而密感应角度大，焦距远；圆环线刻录的深感应距离远，焦距近。红外光线越是靠进同心环光线越集中而且越强。同一行的数个同心环组成一个垂直感应区，同心环之间组成一个水平感应段。垂直感应区越多垂直感应角度越大；镜片越长感应段越多水平感应角度就越大。区段数量多被感应人体移动幅度就小，区段数量少被感应人体移动幅度就要大。不同区的同心圆之间相互交错，减少区段之间的盲区。区与区之间，段与段之间，区段之间形成盲区，也就是将检测区内分为若干个明区和暗区，使进入检测区的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号，菲涅尔透镜的聚焦作用，也使热释电人体红外传感器 (PIR) 灵敏度大大增加。这样PIR就能产生变化电信号。再在热电元件接上适当的电阻，当元件受热时，电阻上就有电流流过，在两端得到电压信号。

下图是常用镜片外观示意图

3 、 远红外线探测原理构成图

热线传感器主要分为电源部分、检测部分、控制部分、输出部分的四个部分。只有当这四个部分正常发挥其各自作用时，传感器才会有效。

电源部分 ：

给与探测器稳定的低压直流电源，通常DC12V。

检测部分 ：

能到检测到热量的变化-即远红外线的变化（热释电传感器等元件）。

控制部分 ：

将来自检测部分的电信号进行放大、过滤、限幅、判断等处理。

输出部分 ：

检测到人时输出LED亮和开关信号到报警主机。

4 、被动式热释电红外探头的优缺点

不同于主动式红外传感器，被动红外传感器本身不发射任何类型的辐射，隐蔽性好，器件功耗很小，价格低廉。但是，被动式热释电传感器也有缺点，如：

①信号幅度小，容易受各种热源、光源干扰；

②被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收；

③易受射频辐射的干扰；

④环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降；

⑤被动红外探测器的主要检测的运动方向为横向运动方向，对径向方向运动的物体检测能力比较差。

5 、被动红外（ PIR ）探测器安装注意事项

— 安装高度

★ 行业内产品的普遍安装高度要求为：2.2-2.4m。

— 安装角度

6 、结论

随着相关信号处理器性能和可靠性的不断提高，热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎，广泛应用于各种自动化控制装置中，既可作为红外激光的一种较理想的探测器，又可适用于防盗报警、来客告知及非接触开关等红外领域。除了在众所周知的楼道自动开关、防盗报警上得到应用外，在更多的领域应用前景看好。

热释电红外传感器工作原理

简单了解热释电传感器

当一些晶体受热时，在晶体两端会产生数量相等但极性相反的电荷，这种由于热量变化所产生的电极化现象，被称为热释电效应。

热释电传感器就是利用热释电效应来检测人体发出的红外线来识别人或动物移动，从而实现自动控制的一种被动式传感器。它通过检测人体发出的特定波长的红外线，通过后级一系列电路部分的整形、放大等，从而驱动负载部分，实现自动开关的功能。常被用于自动灯、自动门等电路中。

热释电传感器工作原理

红外线是一种人体肉眼看不见的光，其最显著的的特性就是它具有热效应，也就是说所有高于绝对零度的物质都可以产生红外线。人体的体温一般恒定在37℃左右，所以就会发出特定波长在9-10μm左右的红外线。

热释电传感器就是通过检测人体发射的9-10μm左右波长的红外线而进行工作的。人体发射的红外线通过透镜聚焦后聚集到传感器内采用热释电效应制成的红外感应源上，感应源在接收到人体红外辐射温度发生变化时，电荷就会失去平衡向外释放，通过后级电路的处理，就会输出信号。

菲涅尔透镜

热释电传感器通常使用特定角度的菲涅尔透镜，通过透镜的汇聚作用来提高红外检测的灵敏度，并将检测红外线的角度控制在一定范围内，起到一定的抗干扰作用。

热释电传感器

热释电传感器主要是用来检测人体的红外辐射的，所以其内部的热释电感应源对人体辐射波长的红外线较为敏感，同时，在热释电传感器的顶部安装有滤光片，对其他波长的红外线进行滤除，同样提高了抗干扰的能力。

热释电传感器热源移动示意图

热释电传感器内部包含两个相互串联或并联的热释电感应单元，两个单元的电极化方向正好相反，所以环境背景的红外线辐射对两个热释电单元具有相同作用，使其产生的热释电效应相互抵消，此时传感器没有信号输出。

当人体进入到检测区域时，红外辐射通过菲涅尔透镜聚焦，汇聚到热释电单元，此时两个热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，就会有信号输出。所以，热释电传感器对人体的移动检测相对灵敏，而对于静止时灵敏度较差。

热释电传感器内部结构

热释电传感器内部结构

热释电传感器由滤光片、热释电探测元件及前置信号处理放大电路等组成，补偿型热释电传感器还带有温度补偿元件。为了防止外部环境对传感器输出信号的干扰，上述元件被真空封装在一个金属管内。

热释电传感器的滤光片为带通滤光片，它封装在传感器壳体的顶端，使特定波长的红外线选择性地通过；

热释电探测单元是热释电传感器的核心元件，它是在热释电晶体的两面镀上金属电极后，加电极化制成，相当于一个以热释电晶体为电介质的平板电容器。当它受到非恒定强度的红外光照射时，产生的温度变化会导致其表面电极的电荷密度发生改变，从而产生热释电电流；

前置放大器由一个高内阻的场效应管源极跟随器构成，通过阻抗变换，将热释电探测单元微弱的电流信号转换为有用的电压信号输出。

热释电传感器引脚排序及封装

热释电传感器通常为金属罐封装，对外引出三个引脚，分别为接地端E，内部场效应管的源极S（信号输出）以及漏极D（电源正）。

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