热释电红外线传感器
热释电红外传感器原理及其应用
热释电红外传感器原理及其应用热释电红外传感器是一种常用于人体检测、安防监控以及自动化控制等领域的传感器。
其原理基于物体的红外辐射，利用热释电效应将红外辐射转化为电信号，从而实现对物体的探测与识别。
热释电效应是指在某些晶体或陶瓷材料中，当物体通过其表面或附近经过时，由于温度的变化，将会产生电荷的分离和聚集，形成电压信号。
这种效应的基本原理是，当物体辐射红外光线时，物体表面温度会产生微小的波动，使得材料内部的热释电元件发生温度变化，从而引起电荷的分离。
热释电传感器中常用的材料有钛酸锂、氧化锂锭以及掺杂锗的亚胺酯材料等。
在热释电红外传感器的设计中，一般包含了感测元件、前置电路、信号处理模块以及输出电路等组成部分。
感测元件采用特殊材料制成，可将红外辐射转化为微弱电荷信号。
前置电路用于提取和放大感测元件产生的电信号，以提供稳定和可靠的信号源。
信号处理模块可通过滤波、放大、积分等方式对输入信号进行处理，从而实现对目标物体的探测与识别。
输出电路常用于将处理后的信号转换为数字信号或模拟信号，以供其他设备使用。
热释电红外传感器具有很多应用领域。
其中最常见的应用是人体检测。
传感器可通过监测人体散发的红外辐射，实现对人体的检测与识别。
这在安防监控领域得到了广泛的应用。
传感器能够通过对室内环境中的温度变化进行感知，从而实现室内灯光、空调等设备的自动控制。
此外，热释电红外传感器还可应用于汽车行业，用于检测驾驶员和乘客的动作与位置，并通过与车载设备的连接实现自动化控制。
另外，在医疗领域，热释电红外传感器也有广泛的应用。
传感器能够通过检测身体表面的红外辐射，实现对体温的监测与测量。
这在医院、诊所等场所非常重要，可以在短时间内实现对大量人员的体温测量，为疫情防控等提供帮助。
总之，热释电红外传感器是一种基于热释电效应原理的传感器，通过将物体的红外辐射转化为电信号实现对物体的探测与识别。
其应用广泛，包括人体检测、安防监控、自动化控制以及医疗领域等。
简述热释电红外传感器的工作原理
简述热释电红外传感器的工作原理热释电红外传感器是一种常见的红外传感器，广泛应用于人体检测、安防监控、自动化控制等领域。
它的工作原理是基于热释电效应，通过感知被测物体的红外辐射能量来实现检测和识别的功能。
热释电红外传感器的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 热释电材料的特性：热释电材料具有特殊的物理性质，当其受到外界热源的激发时，会产生电荷分布的变化。
这种特性使得热释电材料可以作为红外辐射的敏感元件。
2. 感测元件的结构：热释电红外传感器通常由热敏元件和信号处理电路两部分组成。
其中，热敏元件是关键部分，由热释电材料制成，常见的材料有硅化锂钽酸锂等。
热释电材料的电极上覆盖有吸收红外辐射能量的薄膜，使得热能可以有效地被传递给热释电材料。
3. 红外辐射的感测：当有物体靠近热释电红外传感器时，物体会发出红外辐射能量，这些红外辐射能量会被热释电材料吸收。
被吸收的红外辐射能量会导致热释电材料的温度发生变化，进而引起电荷分布的改变。
4. 电荷信号的转换和处理：热释电红外传感器的信号处理电路将热敏元件上的电荷信号转换为电压信号，然后经过放大、滤波、去噪等处理，最终输出一个与被测物体红外辐射能量强度相关的电信号。
5. 信号识别和应用：经过信号处理的电信号可以被用来识别和判断被测物体的特性，例如人体的存在、移动方向、距离等。
根据具体应用需求，可以通过设置阈值等方式进行信号的判断和处理。
总结一下，热释电红外传感器利用热释电材料的特性，感知被测物体的红外辐射能量，然后通过信号处理电路将其转换为可用的电信号。
这样的工作原理使得热释电红外传感器成为了一种有效、灵敏的红外传感器，广泛应用于各个领域。
在人体检测、安防监控、自动化控制等方面，热释电红外传感器都发挥着重要的作用，为人们的生活和工作带来了便利和安全。
热释电红外传感器
左右范围
空调中，热释电传感器的菲涅尔透镜 做成球形状，从而能感受到屋内一定空间 角范围里是否有人，以及人是静止着还是 走动着。
谢谢聆听
共同学习相互提高
热释电感应灯
热释电传感器
热释电报警器
菲涅尔透镜
设定按钮
高分贝喇叭
热释电报警器（续）
吸顶式 热释电报警器
热释电传 感器用于自动 亮灯，当然也 可以用于防盗
热释电传感器的感应范围
18
热释电传感器在智能空调中的应用
上 下 范 围
智能空调能检测出屋内 是否有人，微处理器据此自 动调节空调的出风量，以达 到节能的目的。
金属氧化物 陶瓷及薄膜
材料
如Zn0、 BaTi03、 PMN（镁铌 酸铅）、PST （钽钪酸铅）、 BST（钛酸 锶钡）、 PbTi03、 PLT(钛酸铅 镧)、PZT （锆钛酸铅） 等
光谱基础
红外线属于一种电磁射线，其特性等同于无线电或X射 线。人眼可见的光波是380nm-780nm，发射波长为780nm-1mm的 长射线称为红外线。
径向移动反应最不敏感, 而对于横切方向 (即 与半径垂直的方向)移动则最为敏感。
在现场选择合适的安装位置是避免红外探头 误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。
热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于 完成阻抗变换。
由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用,因而 需要用电阻将其转换为电压形式,该电阻阻抗高达104Ｍ Ω，故引入的Ｎ沟道结型场效应管应接成共漏形式即源 极跟随器来完成阻抗变换。
♣任何发热体都会产生红外线 辐射的红外线波长跟物体温度有关。表面温度越高 ,辐射 能量越强。 ♣最强波长和温度的关系满足λm*T=2989（um.k） ♣人体的正常体温为36~37.5。C ,其辐射的最强的红外线的 波长为9.67~9.64um，中心波长为9.65um。
第六章、 热释电红外传感器及其应用
热释电效应：当一些晶体受热时，在晶体两端将会 产生数量相等而符号相反的电荷。这种由于热变化 而产生的电极化现象称为热释电效应。 通常，晶体自发极化所产生的束缚电荷被空气中 附集在晶体外表面的自由电子所中和，其自发极化 电矩不能显示出来。当温度变化时，晶体结构中的 正、负电荷重心产生相对位移，晶体自发极化值就 会发生变化，在晶体表面就会产生电荷，对外显示 电性。 若温度对时间的变化率为Dt/dt，极化强度PS 对 时间的变化率为dPs/dt，它相当于外电路上流动的 电流。射电极面积为A，则信号电压的大小为：
第六章、 热释电红外传感器及其应用
热释电红外传感器是一种被动式调制型温度 敏感器件，利用热释电效应工作，它是通过目标 与背景的温差来探测目标的。其响应速度虽不如 光子型，但由于它可在室温下使用、光谱响应宽、 工作频率宽，灵敏度与波长无关，容易使用。这 种探测器，灵敏度高，探测面广，是一种可靠性 很强的探测器。因此广泛应用于各类入侵报警器， 自动开关、非接触测温、火焰报警器等，目前生 产有单元、双元、四元、180°等传感器和带有 PCB控制电路的传感器。常用的热释电探测器如： 硫酸三甘钛（TGS）探测器、铌酸锶钡（SBN） 探测器、钽酸锂（LiTaO3）探测器、锆钛酸铅 （PZT）探测器等。
表10.1.1
TWH95系列控制电路内部设计有两个高阻抗输入低噪声运算 放大器，其总增益限制在67dB之内，灵敏度可通过外接电阻进行 调整。比较器为一个典型的窗口比较电路，其上下阈值经若干次 选择后，确定出最佳门限值。其比较放大电路由内部4V稳压电路 供电，设有温度补偿电路，因此增益不会随外界温度的变化而改 变。这种电路能抑制热气团流动所产生的红外干扰，误报率低， 其探测距离达12米以上。TWH95系列电路，均有使能控制端RD， 该脚悬空时为自动状态，接入光控元件可使电路白天待机，晚上 恢复自动工作。 电路内部均有为PIR预热的开机自动延时电路，延迟时间为45 秒，使PIR预热后建立稳定的工作状态。内部还设置了输出延时系 统电路，
热释电红外传感器原理
热释电红外传感器原理
热释电红外传感器利用物体的红外辐射特性实现对目标物体的检测与监测。
它的工作原理基于热释电效应，即当物体处于不同温度时，会发射出不同强度的红外辐射。
热释电红外传感器的核心部件是由热释电材料制成的探测器。
这种材料能够感应并吸收周围环境中的红外辐射能量。
当被探测的目标物体进入传感器的检测范围内时，目标物体会通过发射红外辐射来改变周围环境的温度分布。
探测器会感知到这种变化，并将其转化为电信号输出。
热释电红外传感器通常还配备有补偿元件和信号处理电路。
补偿元件用于自动调整探测器的温度，以排除环境温度的影响。
信号处理电路则负责处理探测器输出的电信号，将其转化为可读的数字信号或控制信号。
当有人或物体进入传感器的感应范围时，热释电红外传感器会发出警报信号或触发其他相应的操作。
由于其灵敏度高、响应快，以及对环境光和声音的抵抗能力强，因此热释电红外传感器被广泛应用于安防系统、自动化控制以及简单的人体检测等领域。
红外传感器的分类和原理
红外传感器的分类和原理
红外传感器是一种能够检测、感知和测量周围环境中红外辐射的设备。
根据其工作原理和应用领域的不同，红外传感器可以被分为多种不同的类型。
首先，根据其工作原理，红外传感器可以被分为热释电型、红外线光电型和红外线光学型传感器。
热释电型红外传感器利用材料在红外辐射下产生的热量来检测目标物体，当目标物体进入传感器的侦测范围并吸收或反射红外辐射时，会导致传感器内部产生温度变化，从而产生电信号。
红外线光电型传感器则是利用红外线的光电效应来工作，当目标物体进入传感器的探测范围时，会反射或发射出红外光线，传感器通过光电二极管等器件来检测这些光信号的变化，从而实现目标的探测和测距。
红外线光学型传感器则是利用红外线的透射、反射、吸收等光学特性来工作，通过透镜、滤光片等光学器件来捕捉目标物体发出或反射的红外辐射，然后转换成电信号进行处理。
其次，根据其应用领域和功能特点，红外传感器也可以被分为
人体红外传感器、红外测温传感器、红外遥控传感器等不同类型。
人体红外传感器主要应用于安防监控、智能家居等领域，可以
检测到人体的红外辐射，从而实现对人体活动的监测和控制。
红外测温传感器则主要用于测量目标物体的表面温度，广泛应
用于工业生产、医疗诊断、环境监测等领域。
红外遥控传感器则是应用于红外遥控设备中，可以接收和解码
红外遥控信号，实现对电视、空调、音响等家用电器的远程控制。
总的来说，红外传感器的分类主要包括热释电型、红外线光电
型和红外线光学型传感器，以及人体红外传感器、红外测温传感器、红外遥控传感器等不同类型，其工作原理和应用领域各有特点，可
以满足不同场景下的需求。
红外热释电传感器
红外热释电传感器什么是红外热释电传感器红外热释电传感器是一种被广泛使用在安防监控中的传感器，可以检测并识别人体的红外辐射信号。
它可通过检测人体辐射的红外线来判断人体的存在，从而实现人体感应的应用。
与其他传感器相比，它在检测精度、灵敏度和稳定性方面都有很优秀的表现。
红外热释电传感器的原理红外热释电传感器采用的是“热释电效应”，当红外线照射在热释电传感器的各个区域上，红外线会通过吸收、反射、透过等过程，转化成电信号输出。
热释电材料在吸收红外线照射后，自身温度会提高，并且电荷的分布状态也会发生改变，从而产生输出电信号。
通过对红外辐射信号的检测和分析，可以判断出人体的存在与否。
红外热释电传感器的优劣势优势：1.高精度。
红外热释电传感器可以检测人体的移动方向、速度、距离等，准确度较高。
2.环境适应性强。
在各种天气环境下，红外热释电传感器都可以保持稳定的检测效果。
3.无线控制。
红外热释电传感器可以实现与其他设备的无线联动和控制。
劣势：1.价格较高。
红外热释电传感器的经济性不如其他传感器。
2.局限性。
红外热释电传感器只能检测人体等物品的红外辐射信号，无法判断物品的其他特征。
红外热释电传感器的应用红外热释电传感器主要应用于安防现场，例如办公室、居民小区、道路、停车场等。
具体应用如下：1.报警。
红外热释电传感器可以在特定的区域内检测人体的存在，当检测到非法闯入时，会即时发送信号到安全系统进行报警。
2.自动开关灯。
在开启了自动感应的灯具中，红外热释电传感器可以检测人体的存在，从而实现灯具的自动开关。
3.智能家居。
将红外热释电传感器应用到家居中，可以通过对家具的感知，实现智能化的控制管理。
红外热释电传感器与其他传感器的区别与其他传感器相比，红外热释电传感器的最大优势在于检测的是人体的红外辐射信号。
与光线传感器、声音传感器等其他传感器相比，红外热释电传感器可以在低光照、较弱声音等条件下工作，并且抗干扰能力较强。
但是，它也有自己的局限性，如无法检测人体之外的物体，且价格和功耗较高。
热释电红外传感器-热释电感应灯
• 热探测器主要类型有热释电型,热敏电阻型,热电偶型与气体 型探测器。而热释电探测器在热探测器探测率最高,频率响应 最宽,所以这种探测器备受重视,发展很快
•
• （三）热释电红外探测器
• 一．热释电效应
• 一些陶瓷材料具有自发极化(如铁电晶体)地特征,且其自极化 地大小在温度有稍许变化时有很大地变化。在温度长时间恒 定时由自发极化产生地表面极化电荷数目一定,它吸附空气地 电荷达到衡,并与吸附地存在于空气地符号相反地电荷产生与 :若温度因吸收红外光而升高,则极化强度会减小,使单位面积 上极化电荷相应减少,释放一定量地吸附电荷;若与一个电阻 连成回路会形成电流,则电阻上可以产生一定地电压降,这种 因温度变化引起自发极化值变化地现象称为热释电效应
相互作用来改变电子地能量状态,引起各种电学现象,这种现 象称光子效应。利用光子效应制成地红外探测器,统称光子探 测器 • 光子探测器地主要特点是灵敏度高,响应速度快,具有较高地 响应频率,但探测波段较窄,一般需在低温下工作
二．热探测器
热探测器是利用红外辐射地热效应,探测器地敏感 元件吸收辐射能后引起温度升高,而使有关物理参 数发生相应变化,通过测量物理参数地变化,便可 确定探测器所吸收地红外辐射
• 体温度为三六℃～三七℃,其辐射地红外波长λm=二 九八九 /（三0九～三一0）≈九.六七～九.六四μm。可见,体辐射地红 外线最强地波长正好在滤光片地响应波长七.五～一四mm地 心处。故滤光窗能有效地让体辐射地红外线通过,而阻止太阳 光,灯光等可见光地红外线通过,免除干扰
• （四）菲涅尔透镜
• 菲涅尔透镜地作用有两个:一是聚焦作用,即将探测空间地红 外线有效地集到传感器上。不使用菲涅尔透镜时传感器地探 测半径不足二m,只有配合菲涅尔透镜使用才能发挥最大作用。 配上菲涅尔透镜时传感器地探测半径可达到一0m。第二个 作用是将探测区域内分为若干个明区与暗区,使入探测区域地 移动物体能以温度变化地形式在敏感元件上产生变化地热释 红外信号。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
HC-SR501是基于红外线技术的自动控制模块，采用德国原装进口LHI778探头设计，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品。
•7m范围内 100度锥角即可检测到！
:
•功能特点
1、全自动感应:人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。
2、光敏控制（可选择，出厂时未设）可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。
3、温度补偿(可选择，出厂时未设)：在夏天当环境温度升高至30～32℃，探测距离稍变短，温度补偿可作一定的性能补偿。
4、两种触发方式：（可跳线选择）
a、不可重复触发方式:即感应输出高电平后，延时时间段一结束，输出将自动从高电平变成低电平；
b、可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平（感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。
5、具有感应封锁时间(默认设置:2.5S封锁时间)：感应模块在每一次感应输出后（高电平变成低电平），可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接受任何感应信号。
此功能可以实现“感应输出时间”和“封锁时间”两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。
(此时间可设置在零点几秒—几十秒钟)。
6、工作电压范围宽：默认工作电压DC4.5V-20V。
7、微功耗:静态电流<50微安，特别适合干电池供电的自动控制产品。
8、输出高电平信号：可方便与各类电路实现对接。
:
•使用说明
1.感应模块通电后有一分钟左右的初始化时间，在此期间模块会间隔地输出
0-3次，一分钟后进入待机状态。
2.应尽量避免灯光等干扰源近距离直射模块表面的透镜，以免引进干扰信号产生误动作；使用环境尽量避免流动的风，风也会对感应器造成干扰。
3.感应模块采用双元探头，探头的窗口为长方形，双元（A元B元）位于较长方向的两端，当人体从左到右或从右到左走过时,红外光谱到达双元的时间、距离有差值，差值越大，感应越灵敏，当人体从正面走向探头或从上到下或从下到上方向走过时，双元检测不到红外光谱距离的变化，无差值，因此感应不灵敏或不工作；所以安装感应器时应使探头双元的方向与人体活动最多的方向尽量相平行，保证人体经过时先后被探头双元所感应。
为了增加感应角度范围，本模块采用圆形透镜，也使得探头四面都感应，但左右两侧仍然比上下两个方向感应范围大、灵敏度强，安装时仍须尽量按以上要求。
注：调节距离电位器顺时针旋转，感应距离增大（约7米），反之，感应距离减小（约3米）。
调节延时电位器顺时针旋转，感应延时加长（约300S），反之，感应延时减短（约5S）。
应用范围
■安防产品■人体感应玩具
■人体感应灯具■工业自动化控制等
它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗衣
机等装置，是一种高技术产品。
特别适用于企业，宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏
感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。
热释电传感器基本知识和使用中的常见问题
热释电红外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，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，直到六十年代，随着激光、红外技术的迅速发展，才又推动了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用。
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，它可以作为红外激光的一种较理想的探测器。
它目标正在被广泛的应用到各种自动化控制装置中。
除了在我们熟知的楼道自动开关、防盗报警上得到应用外，在更多的领域应用前景看好。
比如：在房间无人时会自动停机的空调机、饮水机。
电视机能判断无人观看或观众已经睡觉后自动关机的机构。
开启监视器或自动门铃上的应用。
结合摄影机或数码照相机自动记录动物或人的活动等等……。
您可以根据自己的奇思妙想，结合其它电路开发出更加优秀的新产品。
或自动化控制装置。
热释电传感器基本知识
热释电效应同压电效应类似，是指由于温度的变化而引起晶体表面荷电的现象。
热释电传感器是对温度敏感的传感器。
它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极，在传感器监测范围内温度有ΔT的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生一微弱的电压ΔV。
由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。
热释电效应所产生的电荷ΔQ会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，ΔT=0，则传感器无输出。
当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，产生ΔT，则有ΔT输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出了。
所以这种传感器检测人体或者动物的活动传感。
由实验证明，传感器不加光学透镜(也称菲涅尔透镜)，其检测距离小于2m，而加上光学透镜后，其检测距离可大于7m。
使用中应注意以下几点：
第一、直流工作电压必须符合我们要求的数值，过高和过低都会影响模块性能，而且要求电源必须经过良好的稳压滤波，例如电脑USB电源、手机充电器电源、
比较旧的9V的层叠电池都无法满足模块工作要求，建议客户用变压器的电源并经过三端稳压芯片稳压后再通过220UF和0.1UF的电容滤波后供电。
第二、调试时人体尽量远离感应区域，有时虽然人体不在模块的正前方，但是人体离模块太近时模块也能感应到造成一直有输出，还有调试时人体不要触摸电路部分也会影响模块工作，比较科学的办法是将输出端接一个LED或者是万用表，把模块用报纸盖住，人离开这个房间，等2分钟后看看模块是否还是一直有输出？
第三、模块不接负载时能正常工作，接上负载后工作紊乱，一种原因是因为电源容量很小负载比较耗电，负载工作时引起的电压波动导致模块误动作，另一种原因是负载得电工作时会产生干扰，例如继电器或者电磁铁等感性负载会产生反向电动势，315M发射板工作时会有电磁辐射等都会影响模块。
解决办法如下：A、电源部分加电感滤波。
B、采用负载和模块使用不同的电压的方法，例如：负载使用24V工作电压，模块使用12V工作电压，其间用三端稳压器隔离。
C: 使用更大容量的电源。
第四、人体感应模块只能工作在室内并且工作环境应
该避免阳光、强烈灯光直接照射，如果工作环境有强大的射频干扰，可以采用屏蔽措施。
若遇有强烈气流干扰，关闭门窗或阻止对流。
感应区尽量避免正对着发热电器和物体以及容易被风吹动的杂物和衣物。
第五、人体感应模块建议安装在密封的盒里，否则可能一直会有输出信号。
第六、如果要求人体感应模块的探测角度小于90度时，可以用不透明胶纸遮挡镜片或裁剪缩小镜片来实现。
第七、人体感应模块采用双元探头，人体的手脚和头部运动方向与感应灵敏度有着密切的联系，而且红外模块的特性决定了无法精确控制感应距离。
第八、模块中的探头（PIR）可以装焊在电路板的另一面。
也可将探头用双芯屏蔽线延长，长度应在20厘米以内为好。