[发明专利]主动式热释电红外传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种红外传感器，特别涉及一种主动式热释电红外传感器。

背景技术

现有的热释电红外传感器由于其结构和工作原理的原因，只能检测到移动的人体红外辐射，为了能够检测静止人体红外辐射，设计人员在此基础上使用电机作为动力源，采用了各种调制方式，但所用的调制方式均存在体积大、噪声大、成本高、维护复杂、寿命短及耗能高的致命缺点，使它们的应用受到限制。目前存在的热释电红外传感器虽然为检测运动人体的红外辐射提供了较好的解决途径，但对能够检测静止人体辐射的主动式热释电红外传感器却没有提供很好的技术解决方案，一直没有得到实用。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种使用寿命长、功耗极低、体积小、响应快、成本低、维护方便、工作稳定可靠、使用灵活、能够检测动静态人体的主动式热释电红外传感器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种主动式热释电红外传感器，包括热释电红外传感器探头，热释电红外传感器探头上端设置热释电红外传感器探头窗口，其特征在于：热释电红外传感器探头安装在基板上，基板上设置有小孔，基板的下面安装有支架，压电驱动片穿过小孔，压电驱动片下端固定在支架上，压电驱动片上端固定调制片，调制片设置在热释电红外传感器探头窗口上部，基板上设置半球形菲涅尔透镜，菲涅尔透镜与基板构成一个封闭体，热释电红外传感器探头下端设有热释电红外传感器探头电极，压电驱动片通过压电驱动片电极引线连接压电驱动片电极；

所述的热释电红外传感器探头通过热释电红外传感器探头电极连接信号放大检测电路，信号放大检测电路输出端连接驱动电路，驱动电路输出端连接压电驱动电路，信号放大检测电路输出端还连接振荡电路，振荡电路输出端连接压电驱动电路，压电驱动电路输出端连接调制器，调制器与入射人体红外辐射相对应，驱动电路连接受控负载；

所述的压电驱动片通过压电驱动片电极连接压电驱动电路。

调制片为一种红外线遮挡片，调制片宜选用比辐射率较低的材料，以免调制片自身的热辐射产生不必要的干扰。调制片在压电驱动片的带动下往复运动，轮流周期性的遮挡热释电红外探头的两个敏感元件，热释电红外探头采用普通热释电红外传感器，压电驱动片采用压电横效应的压电双晶片或单晶片，优选压电双晶片，驱动灵敏度高，压电驱动片电极引线导电性和柔韧性好，引线和压电驱动片的连接靠近压电驱动片的下部，运动量小，相互间的影响较小，菲涅尔透镜可以在热释电红外探头上形成可见区和盲区，还有聚焦作用，扩大了探测范围，与基板共同组成一个封闭体，使内部元件不受外界的干扰，支架的刚度强，不易变形，固定支撑压电驱动片，工作时，支架固定不动，压电驱动片的安装调制片端作往复运动。热释电红外探头接收到人体红外辐射输出信号，信号进入输入放大检测电路进行放大和检测，根据设定的延时时间和工作方式输出两路信号，一路输入驱动电路，一路输入振荡电路，集成电路的输出延时时间计算公式为：

TX=49152R₁₃C₁₃

主动工作方式以2秒左右为宜，触发封锁时间为：

Ti=24R₁₄C₁₄

振荡电路选用NE555P，在设计时压电驱动片可等效为一电容，由于充电放电回路时间常数有较大的不同，所以该振荡电路的输出信号占空比不可采用1:2，振荡频率根据选用的热释电红外探头的低频响应和设定的输出延迟时间确定，计算公式如下所示：

TWH=0.7（R₁₆+R₁₇）C₁₅

TWL=0.7R₁₇C₁₅

其中，TWH为输出高电平时间，TWL为输出低电平时间。

所述的压电驱动电路包括整流二极管D1-D4，电容C1、电容C2，电阻R1-R6，开关管Q1，压电驱动片JZ，整流二极管连接在火线和零线两端，电容C1、电容C2两端连接整流二极管两端，电阻R1-R3串联后支路与电阻R4、开关管Q1、电阻R5、电阻R6串联后支路并联接在电容C2的两端，压电驱动片JZ一端连接电阻R1和电阻R2的公共端，另一端连接开关管Q1和电阻R5的公共端。220V市电通过二极管进行整流，经电容C1、C2滤波后产生近300V的支流电压，R4为限流电阻，防止任何情况下开关管Q1过流损坏，压电驱动片JZ支路不设置任何开关，以免记忆效应影响系统正常工作。