[发明专利]基于热释电技术的人体计数装置

说明书

技术领域

本发明属于人流统计装置，特别是涉及一种基于热释电技术的人体计数装置。 

技术背景

热释电效应是在自身温度发生变化时会在自身表面产生过剩的热电荷，且只对自身温度的变化率有反应。通俗的讲热释电效应就是自然界中的某些晶体受热变化而产生的固有自身电极化现象。从本质上讲，所有的传感器都是换能装置，从这个意义上说热释电红外传感器是红外辐射的光热电转换器，将看不见的红外辐射能先转换成热能，再转换为电能进行量测。 

最常见及使用最广泛的为双元热释电传感器，双元热释电传感器具有两个反向串联的敏感元，具有以下特点：1、由于是两个敏感元反向串联，所以当入射能量顺序照射在敏感元上时，传感器输出的电信号是一正一负相交替的交流电压信号，其输出比单元热释电传感器高一倍。2、由于两个敏感元是反向串联，对于同时入射的能量会相互抵消，可以消除环境温度变化及太阳等固定红外热源引起的误差。3、该PZT敏感元件具有压电效应，还可以消除因振动引起的检测误差。 

人体辐射的红外能量相当微弱，且热释电传感器的探测距离较近，一般为1-2米，因此为提高其探测灵敏度，需要在传感器的前面加上一套光学装置。最常见的光学装置为菲涅尔透镜。菲涅尔透镜主要由两方面作用，一方面人体辐射出的红外线聚集到PIR的敏感元 上，从而加大探测的距离，另一方面也能将入射的红外线做周期的遮蔽，使PIR传感器输出连续信号[1]。 

目前，被动式报警系统采用热释电红外传感器，它是基于热释电效应，能以非接触形式检测出人体特定波长红外辐射，有很强的隐蔽性，能较好地实现报警功能，而且在自动控制、接近开关、遥控等领域也有较好的应用，现在已有部分基于热释电红外传感器的报警系统，但它们对侵入侦测范围内的一切运动人体进行感应，无法智能识别，误报率较高[2-7]。 

将PIR传感器应用于人体运动模式识别的研究在国内外尚属少见，人作为动态的分布式的红外源是由体貌特征及步态特征所决定的，人体不同的步行运动姿态可导致所得PIR信号不仅时域特征有差异，并且其频域信号在特定频段也会产生差异.PIR传感器可探测人体所辐射出的红外线，输出电信号.当人体沿一定路径运动时，红外辐射将以唯一的方式影响PIR传感器的探测场，进而影响传感器的输出信号[8-10]。 

如果再菲涅尔透镜前加装一个有孔的罩子，将可以调制连续波的数目并优化检测到的波形，如果将孔的宽度设计的足够小，将会得到单个波。 

现在已有部分基于热释电红外传感器的报警系统，但是它们对侵入侦测范围内的一切运动人体进行感应，无法智能识别，误报率较高，由于热释电红外传感器是通过目标与背景的温差来检测目标，对运动后静止的人体无法感应。 

基于热释电传感器运动检测相比其它检测的优势在于它只检测从人体发出的中到长波的红外辐射，其波长是从8到14微米且峰值 在9.55微米，所以可以实时检测人体移动情况，并可以排除其他动物或移动物体的干扰[11]。 

参考文献 

[1]  于海洋.基于动态下红外热释电传感器阵列定位算法研究[M],2012. 

[2]  吴英才，林华清.热释电红外传感器在防盗系统中的应用[J].传感器技术，2002，21(7):47-48. 

[3]  卢鸣，王萍，郭艳.多路热释电红外智能检测报警装置[J].微处理机，2006(6):107-113. 

[4]  刘舒淇，施国梁.基于热释电红外传感器的报警系统[J].国外电子元器件，2005(3):18-20. 

[5]  徐克宝，曹建，元学广，等.一种高灵敏度自主采样式热释电传感器的研究[J].仪器仪表学报，2006，27(12):1742-1745. 

[6]  陆尚炳，王海波，魏晋忠.基于热释电红外检测技术的防盗报警器设计[J].企业技术开发，2009，28(3):47-50. 

[7]  王松德，赵艳.红外探测无线遥控数显防盗报警系统[J].光谱学与光谱分析，2009(3):858-861. 

[8]  程卫东，董永贵.利用热释电红外传感器探测人体运动特征[J].仪器仪表学报，2008，29(5):1020-1023.