人體感應(yīng)燈是如何檢測(cè)到到人的存在的？

市面上有很多不同類型的感應(yīng)燈，而以下這幾種的感應(yīng)燈是最常見(jiàn)的：聲光控感應(yīng)燈、人體紅外感應(yīng)燈、雷達(dá)感應(yīng)燈。今天我們就來(lái)了解一下人體紅外感應(yīng)燈的關(guān)鍵元器件——熱釋電傳感器。

紅外人體感應(yīng)燈可以在悄無(wú)聲息的情況下，實(shí)現(xiàn)開(kāi)燈動(dòng)作。它主要是通過(guò)一個(gè)熱釋電傳感器加菲尼爾透鏡以及外圍控制電路組成。

熱釋電傳感器可以感應(yīng)人體溫釋放的熱輻射，菲尼爾透鏡則可以收集和聚焦人體釋放紅外線。

當(dāng)有人出現(xiàn)在感應(yīng)范圍內(nèi)時(shí)，菲尼爾透鏡將人體熱量釋放出來(lái)的紅外輻射聚焦到熱釋電傳感器上，再由熱釋電傳感器輸出一個(gè)控制型號(hào)到后段電路，實(shí)現(xiàn)燈的亮滅控制。

工作原理

但凡有溫度的物體都會(huì)對(duì)外產(chǎn)生熱輻射，不同的溫度物體所輻射的波長(zhǎng)也不同，而人體都有恒定的體溫，因此會(huì)輻射出一種特定長(zhǎng)度紅外線，而PIR人體紅外感應(yīng)器能接受感應(yīng)到這種波長(zhǎng)，導(dǎo)致電流變化，觸發(fā)報(bào)警。

紅外熱釋電人體感應(yīng)傳感器是靠探測(cè)人體發(fā)射的紅外線而工作的。

主要原理是：人體發(fā)射的10μm左右的紅外線通過(guò)菲涅爾透鏡增強(qiáng)后聚集到熱釋電元件PIR(被動(dòng)式紅外)探測(cè)器上，

當(dāng)人活動(dòng)時(shí)，紅外輻射的發(fā)射位置就會(huì)發(fā)生變化，該元件就會(huì)失去電荷平衡，發(fā)生熱釋電效應(yīng)向外釋放電荷，紅外傳感器將透過(guò)菲涅爾透鏡的紅外輻射能量的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，即熱電轉(zhuǎn)換。

在被動(dòng)紅外探測(cè)器的探測(cè)區(qū)內(nèi)無(wú)人體移動(dòng)時(shí)，紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的只是背景溫度，當(dāng)人體進(jìn)入探測(cè)區(qū)，通過(guò)菲涅爾透鏡，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異，信號(hào)被采集后與系統(tǒng)中已存在的探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較以判斷是否真的有人等紅外線源進(jìn)入探測(cè)區(qū)域。

被動(dòng)式紅外傳感器有個(gè)關(guān)鍵性的元件——菲涅爾透鏡。

菲涅爾透鏡有兩個(gè)作用：一是聚焦作用，即將熱釋紅外信號(hào)折射在PIR上；二是將探測(cè)區(qū)內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入探測(cè)區(qū)的移動(dòng)物體/人能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化的熱釋紅外信號(hào)。

一般還會(huì)匹配低噪放大器，當(dāng)探測(cè)器上的環(huán)境溫度上升，尤其是接近人體正常體溫(37℃)時(shí)，傳感器的靈敏度下降，經(jīng)由它對(duì)增益進(jìn)行補(bǔ)償，增加其靈敏度。

紅外人體傳感器的兩個(gè)關(guān)鍵使用環(huán)境因素：溫差和移動(dòng)，對(duì)于靜止，或者目標(biāo)和環(huán)境溫差不大，不適用。

安裝要求

人體紅外感應(yīng)器只能安裝在室內(nèi)，其靈敏度和安裝位置有很大聯(lián)系。正確安裝人體紅外感應(yīng)器應(yīng)當(dāng)滿足以下條件：

●   安裝位置應(yīng)該遠(yuǎn)離暖氣、空調(diào)、冰箱、火爐等空氣溫度變化敏感的地方

●   不要直對(duì)窗口，防止窗外的熱氣流擾動(dòng)和人員走動(dòng)會(huì)引起誤報(bào)

●   不要安裝門口、風(fēng)道等有強(qiáng)氣流活動(dòng)的地方

●   探測(cè)范圍內(nèi)不得有隔屏、家具、大型盆景或其他隔離物。

菲涅爾透鏡

菲涅爾透鏡是由法國(guó)物理學(xué)家?jiàn)W古斯汀.菲涅爾（Augustin.Fresnel)發(fā)明的，他在1822年最初使用這種透鏡設(shè)計(jì)用于建立一個(gè)玻璃菲涅爾透鏡系統(tǒng)——燈塔透鏡。

菲涅爾透鏡(Fresnel Lens)是一種微細(xì)結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件，從正面看其象一個(gè)飛鏢盤，由一環(huán)一環(huán)的同心園組成。

菲涅爾透鏡，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是在透鏡的一側(cè)有等距的齒紋，通過(guò)這些齒紋，可以達(dá)到對(duì)指定光譜范圍的光帶通(反射或者折射)的作用。

傳統(tǒng)的打磨光學(xué)器材的帶通光學(xué)濾鏡造價(jià)昂貴。菲涅爾透鏡可以極大的降低成本。典型的例子就是PIR（被動(dòng)紅外線探測(cè)器）。

PIR廣泛的用在警報(bào)器上。如果你拿一個(gè)看看，你會(huì)發(fā)現(xiàn)在每個(gè)PIR上都有個(gè)塑料的小帽子。這就是菲涅爾透鏡。小帽子的內(nèi)部都刻上了齒紋。這種菲涅爾透鏡可以將入射光的頻率峰值限制到10微米左右（人體紅外線輻射的峰值）。

熱釋電紅外傳感器

熱釋電紅外傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測(cè)元件。

在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。

為了提高探測(cè)器的探測(cè)靈敏度以增大探測(cè)距離，一般在探測(cè)器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡，利用菲涅爾透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測(cè)接收靈敏度。

當(dāng)有人從透鏡前走過(guò)時(shí)，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)其能量幅度。

菲涅爾透鏡和放大電路相配合，可將信號(hào)放大70分貝以上，這樣熱釋電紅外傳感器就可以檢測(cè)到10~40米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。

人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為9~10--um，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在0.2~20--um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。

在傳感器頂端開(kāi)設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為7~10--um，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng)的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器。