收稿日期：2009-03-30；修订日期：2009-05-08
基金项目：国家自然科学基金资助项目（60806010）
作者简介：姜俊伟（1986-），男，安徽阜阳人，硕士生，主要研究方向为光电探测器集成电路设计。Email:lxjjw2003@https://www.doczj.com/doc/8f5890169.html, 导师简介：赵毅强(1964-)，男，河北辛集人，教授，博士，主要从事集成电路设计和红外系统方面的研究。Email:yq_zhao@https://www.doczj.com/doc/8f5890169.html,
第38卷第5期
红外与激光工程2009年10月
Vol.38No.5
Infrared and Laser Engineering
Oct.2009
红外探测器高性能读出电路的研究
姜俊伟，赵毅强，孟范忠，郭
莹
（天津大学电子信息工程学院专用集成电路设计中心，天津300072）
摘
要：设计了一种高性能电容反馈跨阻放大器（CTIA ）与相关双采样电路（CDS ）相结合的红外
探测器读出电路。该电路采用CTIA 电路实现对微弱电流信号的高精度读出，并通过CDS 电路抑制
CTIA 引入的固定模式噪声（FPN ），最后采用失调校正技术减小CDS 引入的失调，从而减小了噪声对电路的影响，提高了读出电路的精度。采用特许半导体(Chartered)0.35μm 标准CMOS 工艺对电路进行流片，测试结果表明：在20pA ～10nA 范围内该电路功能良好，读出精度可达10bit 以上，线性度达
97%，达到了设计要求。该读出电路可用于长线列及面阵结构红外探测系统。
关键词：电容反馈跨阻放大器；相关双采样电路；
固定模式噪声；
失调校正技术
中图分类号：TN215
文献标识码：A
文章编号：1007-2276(2009)05-0787-05
High performance readout integrated circuit for IR detectors
JIANG Jun 蛳wei,ZHAO Yi 蛳qiang,MENG Fan 蛳zhong,GUO Ying
(ASIC Design Center,School of Electronic and Information Engineering,Tianjin University ，Tianjin 300072，China)
Abstract:A kind of readout integrated circuit (ROIC)for long linear IR detectors,composed of
capacitor feedback trans 蛳impedance amplifier
(CTIA)and correlated double sample (CDS)circuit,was
proposed.The readout accuracy of weak current signal was obviously improved by the CTIA circuit.Besides,in order to reduce the fixed patten noise
(FPN)induced by CTIA,CDS circuit with offset
calibration technique was utilized.By employing the above techniques,the influence of noise on this circuit was greatly reduced.Meanwhile the precision of the ROIC was improved.The final ROIC chip was fabricated with Chartered 0.35μm standard CMOS processing.Test results show that the readout accuracy could reach up to 10bit during the current varied from 20pA to 10nA,and the linearity could reach up to 97%,which was in perfect accordance with the specification.The ROIC could be applied in long linear and staring array IR detectors systems.
Key words:CTIA;
CDS;
FPN;
Offset calibration technique
0引言
近年来，红外探测系统被广泛地应用于工业控制、医疗诊断、环境监测、资源探测、军事侦察和航空
航天等领域[1]，集成化、微型化红外探测系统正成为发展趋势。由于红外探测器输出信号十分微弱，读出电路的性能优劣直接影响系统的灵敏度和动态范围，因此，宽探测范围下微弱信号的高精度读出是红外探
红外与激光工程第38卷
测系统读出电路设计的关键。
目前，比较常用的读出电路结构分别为直接注入
型（DI）[2]、电流镜积分型（CMI）[3]以及电容反馈跨阻放
大器（CTIA）等。然而，在微弱信号的探测领域内，DI
电路的积分线性度显著降低且注入效率低；CMI电路
工作于亚阈值区，会导致模拟信号丢失等。而CTIA电路可以提供很低的探测器输入阻抗和恒定的探测器偏置电压，在从很低到很高的背景范围内，都具有非常低的噪声，其输出信号的线性度和均匀性也很好，且注入效率很高，适合微弱信号的读出。虽说CTIA电路的功耗和芯片面积较一般的电路大，复位开关也会带来KTC噪声，但是考虑到其相对较宽的探测范围、很高的注入效率以及良好的积分线性度，在各种场合仍然得到了广泛应用。设计中采用CTIA结构，并在该结构后引入相关双采样（CDS）电路，有效地消除了其引入的噪声，提高了电路性能。实现了宽输入范围（20pA~10nA）内对电流信号的高精度（10bit）读取。该电路结构可应用于长线列和面阵红外探测器系统。
1读出电路单元的系统架构
文中所设计的读出电路由CTIA和CDS组成，其中CTIA由高增益放大器和反馈电容构成，可保持对探测器零伏偏压的控制，从而获得较高的注入效率。本设计采用的读出电路单元整体电路如图1所示。
图1读出电路整体架构
Fig.1System structure of readout circuit
CTIA电路与CDS电路相互配合，完成探测器输出电流向电压的精确转化，其中各开关的工作时序如图2所示。图1中所有开关均为高电平导通。很明显，CTIA积分期间，即S res为低电平期间，CDS电路中开关S1导通，使其输出复位到参考电平，S1关断瞬间将CTIA的输出信号V1储存到电容C1上；随后CTIA积分结束，其输出信号经S res被复位至V ref，CDS电路中S2的导通使得电荷在C1与C2之间转移并最终实现两次采样值V1与V ref作差。
图2读出电路工作时序
Fig.2Timing of the readout circuit
2关键电路单元设计
2.1电容反馈跨阻放大器
CTIA结构可以提供较低的探测器输入阻抗，从很低到很高的背景范围内，都具有非常低的噪声，输出信号的线性度也很好[4]，因此，可以实现较微弱信号的读出。
图3为本设计采用的CTIA电路结构（图中省略了运放的偏置电路部分）。探测器用光电二极管与电容C d等效，其产生的光电流在复位开关R eset的控制下周期性地存储在积分电容上，完成电流向电压的转换。
图3电容反馈跨阻放大器电路结构
Fig.3Circuit diagram of CTIA
S res为低电平时，CTIA电路处于积分相，光电二极管的光生电流存储到积分电容C int上，假定积分时间为t，此时CTIA输出的积分信号为：
V
CTIA_sig
=1V ref+V os+
it
int
!"(1)式中：A为运放增益；V os为运放输入失调。
S res为高电平时开关导通，CTIA电路处于复位相的输出信号为：
V
CTIA_ref
=1
1+A
V
ref
+V
os
!"(2)比较公式(1)和公式(2)可知：由于运放有限增益以及输入失调的存在，其输出信号不准确。运放的有限增益会整体削弱输出信号的幅度，而输入失调则是
788
第5期
输出信号中固定模式噪声的主要来源。
由参考文献[5]可知：用于CTIA的运算放大器的设计要考虑的因素有：必须有足够高的直流开环增益来保证其输入端“虚地”；输出失调电压要小，共模抑制比要高，以提高对信号的积分精度。图3给出了本设计中采用的运放结构。为获得高增益，采用两级运放结构，第一级为折叠共源共栅电路，采用相对较大尺寸的PMOST构成输入级，减小运放失调，改善噪声性能。第二级采用共源级放大器，以获得较高的输出摆幅。补偿电容C c以及调零电阻R z调整运放的频率响应，保证运放运行稳定。表1给出了运放各主要参数的仿真结果。
表1两级运算放大器仿真结果
Tab.1Simulation result of two蛳stage
operational amplifier
2.2相关双采样电路
为消除CTIA电路中固定模式噪声的影响，提高CTIA的探测精度，引入了CDS电路，如图4所示，在时序控制下该电路首先采样CTIA的积分信号，然后
(a)传统的CDS电路(b)改进后的CDS电路
(a)Conventional CDS circuit(b)Improved CDS circuit
图4CDS电路结构
Fig.4Circuit diagram of CDS 采样CTIA的复位信号，最后将两次采样的信号作差，消除同时存在于积分与复位信号上的固定模式噪声，得到准确的输出信号[6]。
传统的CDS电路如图4(a)所示，在采样开关S1与保持开关S2的配合下完成采样/保持转换，考虑CDS输入失调V os时，保持阶段电路的输出为[7]：
V
out
（CDS）=V
ref
+
C
1
C
2
V
1
-V
2
11+V
os
(3)
很明显，V1与V2做差可以去除同时存在与两信号上的固定噪声，然而该电路中运放本身又会引入新的失调，同样影响输出精度。
为消除CDS结构中运放失调带来的误差，可在CDS电路中引入失调电压消除技术[8]，电路如图4(b)所示。图5给出了完整的CDS电路结构图，以及开关S1、S1′以及S2在时序配合下的工作过程。
图5CDS整体电路
Fig.5Whole circuit diagram of CDS
采样阶段，S1闭合，S1′闭合,S2断开：
Q1C
1
11=C
1
V
1
-A
A+1
V
ref
-A
A+1
V
os
11
Q1C
2
11=C
2
A
A+1
V
ref
-A
A+1
V
os
11(4)该状态测量了失调电压V os，并将其存储在电容C2上，通过下一个状态进行消除。
保持阶段，S1、S1′断开，S2闭合，此时CTIA复位，V in端输入电压为CTIA电路的参考电压V ref，则有：
Q
2
(C
1
)=C
1
V
2
-V
ref
-
V
out
（CDS）
+V
os
11
11
Q
2
(C
2
)=C
2
A+1
A
V
out
(CDS)-V
ref
+V
os
11
11(5)
Parameter Value
Supply voltage／V 3.3
DC蛳open蛳loop蛳gain／dB120
Unity蛳gain bandwidth／m7.4
Phase蛳margin／（°）70
Voltage swing／V0.2-3.1
CMRR／dB130
Equivalent input noise25nV@1MHz
Power consumption／μW33.3
姜俊伟等：红外探测器高性能读出电路的研究789
红外与激光工程第38卷
图7、图8分别为CTIA、CDS的仿真波形与实测
波形，表2给出了部分仿真与测试数据。
图7读出电路仿真结果
Fig.7Simulation results of readout circuit
由仿真结果可以看出：CTIA电路的测试结果与仿真结果相比，均存在大约3mV的误差，可视之为CTIA电路的固定模式噪声（FPN），而该误差经过CDS电路后“消失”，可以验证CDS电路可以消除CTIA电路产生的FPN。由测试结果可以得出：电流在20pA~10nA范围内，该电路可以较好地实现积分和相关双采样，输出信号与预期相吻合，可实现10bit 精度的分辨率。
图8读出电路测试结果
Fig.8Testing results of readout circuit
表2CTIA与CDS的仿真以及测试结果
Tab.2Simulation result vs.test result of
CTIA&CDS
Input
current
CTIA output voltage蛐V CDS output voltage蛐V
Simulation
result
Test
result
Simulation
result
Test
result 20pA0.60390.6070.60410.602 200pA0.63920.6430.63980.641 1nA
3nA
0.7996
1.1993
0.803
1.203
0.8005
1.1996
0.801
1.200
根据X点的电荷守恒可以得出：
V
out （CDS）=1
A+1
A
+1
A
C
1
C
2
1
A+1
C1
C2
+1+1
A+1
!"V ref
#+
1
A+1
C
1
C
2
+1
A+1
!"×V os+C1
C
2
V
1
-V
2
!"$(6)
可见，V os对输出的影响缩小为1/(A+1)倍，并随运放增益的增大而减小，因此，其引入的固定模式噪声可以极大程度地减小。
当运放增益A很大（70dB以上）时，输出为：
V
out
（CDS）=V
ref
+
C
1
C
2
V
1
-V
2
!"(7)即CDS模块运放失调电压V os所引入的影响被“消除”了。
3仿真与测试结果
采用Chartered0.35μm CMOS工艺对电路进行仿真、版图设计和流片，图6为实际芯片中读出电路的单元照片。
图6读出电路（单通道）照片
Fig.6Photograph of the readout circuit(a cell) 790
第5期
(上接第776页)
background,fight motion simulator mounted,infrared scene
projectors developed for use in AMRDEC hardware蛳in the蛳
loop[C]//Proceedings of SPIE,Technologies for Synthetic
Environments:Hardware蛳in蛳the蛳Loop Testing IX,2004,
5408:96-106.
[5]JAMES J,BRYANTD P,SOLOMONC S,et al.OASIS:
cryogenically蛳optimized resistive arrays&IRSP subsystems
for space蛳background IR simulation[C]//Proceedings of
SPIE,Technologies for Synthetic Environments:Hardware蛳
in蛳the蛳Loop Testing XI,2006,6208:620812-1-620812. [6]JAMES J,LAVEIGNE J,OLESON J,et al.OASIS:cryogenically
蛳optimized resistive arrays&IRSP s Subsystems for space蛳
Background IR simulation[C]//Proceedings of SPIE,
Technologies for Synthetic Environments:Hardware蛳in蛳the蛳
Loop Testing XII,2007,6544:654405-1-654405-10.
[7]F1YNN D S,MAR1OW S A,KIRCHERC J R,et al.Development
of a2蛳color projection system for the KHILS Vacuum Cold
Chamber(KVACC)[C]//Proceedings of SPIE,Technologies
for Synthetic Environments:Hardware蛳in蛳the蛳Loop Testing
V,2000,4027:236-247.[8]BEASLEY D B,SAYLOR D A,BUFORD J.Overview of
dynamic scene projectors at the U.S.army aviation and
missile command[C]//Proceedings of SPIE,Technologies for
Synthetic Environments:Hardware蛳in蛳the蛳Loop Testing
VII,2002,4717:147-157.
[9]THOMPSON R A,HERALD W L,BERGIN T P,et al.Advances
in cryo蛳vacuum test capabilities for dual蛳band sensors at the
kinetic kill vehicle hardware蛳in蛳the蛳loop simulation(KHILS)
facility[C]//Proceedings of SPIE,Nondestructive Detection
and Measurement for Homeland Security,2004,5048:107-117.
[10]HAYES A G,DOWNS G,GABRIELSON A,et al.The seeker
experimental system at MIT Lincoln Laboratory[C]//Proceedings
of SPIE,Technologies for Synthetic Environments:Hardware
蛳in蛳the蛳Loop Testing XI,2006,6208:620809-1-620809-11.
[11]PATCHAN R M.Hardware蛳in蛳the蛳loop test facility for the
standard missile蛳3kinetic warhead[C]//Proceedings of SPIE,
Technologies for Synthetic Environments:Hardware蛳in蛳the
蛳Loop Testing X,2005,5785:133-146.
[12]MALYUTENKO V K,BOGATYRENKO V V,MALYUTENKO
O Y,et al.Semiconductor screen dynamic visible to infrared
scene[C]//Proceedings of SPIE,Infrared Spaceborne Remote
Sensing X,2002,4818:147-156.
续表2
4结论
在分析读出电路工作的基础上，设计了一种CTIA电路与CDS电路相组合的电流读出电路，利用CTIA对宽范围内微弱信号进行读出，并采用CDS电路有效弥补了CTIA电路的缺陷，采用Chartered0.35μm CMOS工艺进行了仿真、版图设计和流片，结果表明：该电路能有效消除FPN，精度可达10bit，线性度达97%。该电路对航空航天领域红外探测系统读出电路的设计具有重要意义。
参考文献：
[1]GONG Hai蛳mei,LIU Da蛳fu.Develovments and trends in space蛳
borne infrared detectors[J].Infrared and Laser Engineering,
2008,37(1):18-24.(in Chinese)[2]LIU Nan,HONG Zhi蛳liang,LIU Ran.A CMOS detector
system for fluorescent bio蛳sensing application[C]//Solid蛳State Circuits Conference,2008A蛳SSCC′08.IEEE Asian,2008:
333-336.
[3]YOON N,KIM B,LEE HC,et al.Highinjection efficiency
readout circuit for low resistance infrareddetector[J].Letters,
1999,35(18):144-145.
[4]ZHANG Shi蛳hua,ZHANG Xin蛳hua.Fixed pattern noise and its
suppression in CTIA ROIC[J].Journal of Sichuan University
of Science&Engineering，2008,21(3):97-99.
[5]ZHAO Ling，LI Yue蛳jin.A novel CMOS correlated readout
circuit of focal plane array[J].Infrared Technology，2006，28(1):
26-30.(in Chinese)
[6]HSIEH Chih蛳cheng,WU Chung蛳yu,JIH Far蛳wen,et al.
Focal蛳plane蛳arrays and CMOS readout techniques of infrared imaging systems[J].IEEE Trans On Circuits and Systems
for Video Technology,1997,7(4):594-603.
[7]GAO Jun,CHEN Zhong蛳jian,LU Wen蛳gao,et al.Correlated
double sample design for CMOS image readout IC[C]//Solid蛳State and Integrated Circuits Technology,2004Proceedings
7th International Conference,2004,2:1437-1440.
[8]XU Jiang蛳tao,YAO Su蛳ying.Pixel and column fixed pattern
noise suppression mechanism in CMOS image sensor[J].
Transactions of Tianjin University,2006,12(6):442-445.(in
Chinese)
姜俊伟等：红外探测器高性能读出电路的研究
Input current
CTIA output voltage蛐V CDS output voltage蛐V Simulation
result
Test result
Simulation-
result
Test result
5nA 10nA 1.5994
2.5993
1.603
2.603
1.6001
2.5995
1.601
2.600
000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
791
北京交通大学电路基础实验报告
实验目的: (1)学习MultiSim2001建立电路、直流电路的分析方法。 (2)掌握伏安特性的测量。 (3)通过实验，加深对叠加定理和戴维南定理的理解。 实验内容： 1）测量二极管的伏安特性 （1）建立如右图所示的仿真Array电路。 （2）启动Simulate菜单中的 Analyses下的DC Sweep 设置相应的参数后，单击Simulate按钮，得到二极管的伏 安特性曲线。 2）验证叠加定理Array（1）建立如右图 所示的仿真电路。 （2）启动仿真开 关后，用电压表分 别测出V1、V2单 独作用和共同作 用时个支路的电压值，验证叠加定理。 3）验证戴维南定理 （1）建立如下图所示的仿真电路。（其中a对应2的位置，
b 对应0的位置） （2）用电压表测量R3断开时a 、b 端口的开路电压。 （3）将电阻R3短路，用电流表测量a 、b 端口短路电压。 （4）计算出等效电阻。重新建立一仿真电路，调出一个直流电压源，设置其电压为测量出的开路电压值，调一个电阻值为计算出的等效电阻，与R3电阻串联成一个等效电路。再用电压表和电流表测量R3两端的电压和流过电流，验证戴维南定理。 实验过程： 1） 测量二极管的伏安特性。 如右图，建立仿真电路图后，启动Simulate 菜单中的Analyses 下的DC Sweep 命令，设置相应的参数后，单击Simulate 按钮，得到二极管的伏安特性曲线如下：
2）验证叠加定理。 V1单独作用： 令V2=0.启动仿真开关如下图： U11=8.727V U21=3.273V U31=3.273V V2单独作用： 令V1=0，启动仿真开关如下图：
微波—被动红外复合的探测器，它将微波和红外探测技术集中运用在一体。在控制范围内，只有二种报警技术的探测器都产生报警信号时，才输出报警信号。它既能保持微波探测器可靠性强、与热源无关的优点又集被动红外探测器无需照明和亮度要求、可昼夜运行的特点，大大降低探测器的误报率。这种复合型报警探测器的误报率则是单技术微波报警器误报率的几百分之一。简单的说，就是把被动红外探测器和微波探测器做在了一起，主要是提高探测性能，减少误报。除此之外，市场上也有把微波和主动红外、振动探测器、声音探测器等组合的产品，大家可参考说明书了解。 被动红外探测技术是一探测人体红外辐射与背景物体（墙、家具、树木、地形等）红外辐射相比较而产生的差异部分依据的，背景红外辐射量往往是微弱而稳定的。入侵者（包括各种动物在内）的红外辐射量往往是大的，可以引起警报信号。如果只用一种技术进行探测，各种动物（如狗、猫、老鼠等）及各种非动物的红外辐射源（如暖气、强灯光、太阳光等）往往也会引起警报的，这种报警是符合工作原理的，专门从事双技术探测器研究的科研人员，将微波探测技术和被动红外探测技术组合在一个机壳里构成一种入侵探测器。组成的这种双技术探测器，都选用了不同的工作原理的两种技术组合在一起，使从工作原理上无法避免的误报警的到了抑制。因为双技术探测器要求两种技术都提供报警信息时，才提供一个触发报警信息。其中任何一种提供报警信息，都不触发报警。因此使误报问题得到有效的控制，同时也扩大了探测器的使用范围 微波红外复合探测器的内部结构 下图中是一款有线红外微波复合探测器，其中最上端部分为信号接收、信号处理、信号输出部分；中间为微波探测，下端为红外探测；
收稿日期：2009-03-30；修订日期：2009-05-08 基金项目：国家自然科学基金资助项目（60806010） 作者简介：姜俊伟（1986-），男，安徽阜阳人，硕士生，主要研究方向为光电探测器集成电路设计。Email:lxjjw2003@https://www.doczj.com/doc/8f5890169.html, 导师简介：赵毅强(1964-)，男，河北辛集人，教授，博士，主要从事集成电路设计和红外系统方面的研究。Email:yq_zhao@https://www.doczj.com/doc/8f5890169.html, 第38卷第5期 红外与激光工程2009年10月 Vol.38No.5 Infrared and Laser Engineering Oct.2009 红外探测器高性能读出电路的研究 姜俊伟，赵毅强，孟范忠，郭 莹 （天津大学电子信息工程学院专用集成电路设计中心，天津300072） 摘 要：设计了一种高性能电容反馈跨阻放大器（CTIA ）与相关双采样电路（CDS ）相结合的红外 探测器读出电路。该电路采用CTIA 电路实现对微弱电流信号的高精度读出，并通过CDS 电路抑制 CTIA 引入的固定模式噪声（FPN ），最后采用失调校正技术减小CDS 引入的失调，从而减小了噪声对电路的影响，提高了读出电路的精度。采用特许半导体(Chartered)0.35μm 标准CMOS 工艺对电路进行流片，测试结果表明：在20pA ～10nA 范围内该电路功能良好，读出精度可达10bit 以上，线性度达 97%，达到了设计要求。该读出电路可用于长线列及面阵结构红外探测系统。 关键词：电容反馈跨阻放大器；相关双采样电路； 固定模式噪声； 失调校正技术 中图分类号：TN215 文献标识码：A 文章编号：1007-2276(2009)05-0787-05 High performance readout integrated circuit for IR detectors JIANG Jun 蛳wei,ZHAO Yi 蛳qiang,MENG Fan 蛳zhong,GUO Ying (ASIC Design Center,School of Electronic and Information Engineering,Tianjin University ，Tianjin 300072，China) Abstract:A kind of readout integrated circuit (ROIC)for long linear IR detectors,composed of capacitor feedback trans 蛳impedance amplifier (CTIA)and correlated double sample (CDS)circuit,was proposed.The readout accuracy of weak current signal was obviously improved by the CTIA circuit.Besides,in order to reduce the fixed patten noise (FPN)induced by CTIA,CDS circuit with offset calibration technique was utilized.By employing the above techniques,the influence of noise on this circuit was greatly reduced.Meanwhile the precision of the ROIC was improved.The final ROIC chip was fabricated with Chartered 0.35μm standard CMOS processing.Test results show that the readout accuracy could reach up to 10bit during the current varied from 20pA to 10nA,and the linearity could reach up to 97%,which was in perfect accordance with the specification.The ROIC could be applied in long linear and staring array IR detectors systems. Key words:CTIA; CDS; FPN; Offset calibration technique 0引言 近年来，红外探测系统被广泛地应用于工业控制、医疗诊断、环境监测、资源探测、军事侦察和航空 航天等领域[1]，集成化、微型化红外探测系统正成为发展趋势。由于红外探测器输出信号十分微弱，读出电路的性能优劣直接影响系统的灵敏度和动态范围，因此，宽探测范围下微弱信号的高精度读出是红外探
485型吸顶式 红外探测器 1. 简介 1.1 概述 RS-HW-N01为高稳定性被动红外探测器。采用先进的信号分析处理技术，具有超高的探测和防误报性能。当有入侵者通过探测区域时，探测器将自动探测区域内人体的活动。如有动态移动现象，则会产生报警，设备为485输出，标准的Modbus-RTU协议，可二次开发。适合家庭住宅区、楼盘别墅、厂房、仓库、商场、写字楼等场所的安全防范。 1.2 参数指标 ■供电电源：10~30V DC ■功耗：0.4W ■技术话电：156.2895.6186 ■传感器类型：双元热释红外传感器 ■报警延时：30s、10s、5s输出可选 ■安装方式：吸顶 ■安装高度：2.5~6m ■探测范围：直径6m(安装高度3.6m时) ■探测角度：全方位360° ■信号输出：RS485 ■通信协议：Modbus-RTU ■工作环境：-10℃~50℃，≤95%，无凝露 1.3 功能特点 ■采用8-bit低功耗CMOS处理器 ■具有自动温度补偿功能 ■抗RFI干扰：20~1000MHZ（如移动通信） ■三种报警延时输出可选
1.4 系统框架图 系统方案框图 2. 外形尺寸 1号设备 2号设备 3号设备 n 号设备 485总线 USB 转485或232转485 10~30V DC UPS 电源（选配） AC220V 市电 监控电脑
3. 安装与使用说明 3.1 设备安装前检查 设备清单： ■红外设备1台 ■合格证、保修卡、售后服务卡等 ■12V/2A防水电源1台（选配） ■USB转485（选配） 3.2 接线说明 宽电压电源输入10~30V均可。485信号线接线时注意A\B两条线不能接反，总线上多台设备间地址不能冲突。 线色说明备注 棕色电源正10~30V DC 黑色电源负 黄色485-A 蓝色485-B 3.3 安装说明 1）选定合适的位置，用螺钉将安装底板固定在天花板上，再将探测器挂上 2）建议安装高度为2.5~6m 3）安装位置应避免靠近空调、电风扇、电冰箱、烤箱及可引起温度迅速变化的物体，同时应避免太阳光直射在探测器 4）探测器透镜前面避免有物体遮挡，以免影响探测效果 3.4 使用说明 1）按说明接好线，然后盖上探测器盖盒 2）接通电源，指示灯闪烁，探测器进入自检状态 3）60s后指示灯熄灭，探测器进入正常检测状态，此刻如果有人在探测器覆盖区域内走动，LED指示灯亮，同时RS485报警输出 4）LED ON跳帧控制LED指示灯是否有提示，不影响探测器正常工作
有线被动红外探测型号有线被动红外探测器参数介绍 有线被动红外探测型号有哪些？这是一款特殊的四鉴（红外+红外+微波+专用集成电路）合成的室外入侵探测器。依靠其先进的高位数字信号处理技术来处理3个感应器的信号，具有超强的稳定性。能在2种敏感等级上有3种不同的检测模式，为给现场环境选择最好的检测方法，并在最佳的检测能力和最低的误报率之间的得到最佳的比率。探测器还有微波单独检测的B模式，以避免涂料喷洒在镜头上带来损害。其独特的防水设计非常适合户外安装。以下是有线被动红外探测器参数介绍。 以此同时，还有其他功能，如微波防遮挡技术和报警记忆等功能。
功能说明： -双红外和微波检测技术-微带脉冲传输技术 -微波防遮挡技 术-4平面上18光束菲涅耳透镜带 -温度线性补 偿-垂直调整 -检测模式-B-“或”-“与” -抗氧化光学零件 -检测灵敏度可 选-墙体安装、墙角安装 -记忆报警模 式-整体视角：90°探测器距离：12米 -抗太阳 光 -Ip 65防水设计 -防宠物25 斤-通用链接器可选
技术参数： 电源规格：9-12V DC 消耗电流：30mA 微波评率：10.525G 自检时间：110s 安装高度： 1.5m-2.4m 报警时间：2s 抗RFI/EMI： 0.1-500MHz/3V/m 抗白光: >100000LUX 温度补偿方式：数字方式温度补偿 使用温度： -10℃/+55℃ 使用湿度（RH）：95% 灵敏度： 2级可调 检测速度： 0.2m/s to 3.5m/s 尺寸：160mmX65mmX50.5mm 探测范围： 12mX12m 110°（标准透镜） 12mX3m 12°（幕帘透镜） 12mX12m 110°（防宠物透镜）
基尔霍夫定律和叠加定理的验证 组长：曹波组员：袁怡潘依林王群梁泽宇郑勋 一、实验目的 通过本次实验验证基尔霍夫电流定律和电压定律加深对“节点电流代数和”及“回路电压代数和”的概念的理解；通过实验验证叠加定理，加深对线性电路中可加性的认识。 二、实验原理 ①基尔霍夫节点电流定律[KCL]：在集总电路中，任何时刻，对任一结点，所有流出结点的支路电流的代数和恒等于0。 ②基尔霍夫回路电压定律[KVL]:在集总电路中，任何时刻，沿任一回路，所有支路电压的代数和恒等于0。 ③叠加定理：在线性电阻电路中，某处电压或电流都是电路中各个独立电源单独作用时，在该处分别产生的电压或电流的叠加。 三、实验准备 ①仪器准备 1.0～30V可调直流稳压电源 2.±15V直流稳压电源 3.200mA可调恒流源 4.电阻 5.交直流电压电流表 6.实验电路板 7.导线
②实验电路图设计简图 四、实验步骤及内容 1、启动仪器总电源，连通整个电路，分别用导线给电路中加上直流电压U1=15v，U2=10v。 2、先大致计算好电路中的电流和电压，同时调好各电表量程。 3、依次用直流电压表测出电阻电压U AB、U BE、U ED，并记录好电压表读数。 4、再换用电流表分别测出支路电流I1、I2、I3，并记录好电流读数。 5、然后断开电压U2，用直流电压表测出电阻电压U、BE，用电流表分别测出支路电流I、1并记录好电压表读数。 6、然后断开电压U1，接通电压U2，用直流电压表测出电阻电压U、、BE，用电流表分别测出支路电流I、、1并记录好电压表读数。 7、实验完毕，将各器材整理并收拾好，放回原处。 实验过程辑录 图1 测出U AB= 图2 测出电压U BE=
报警系统由哪几部分组成？ 简单的报警系统由前端探测器、中间传输部分和报警主机组成。大一些的系统也可将探测器和报警主机看做是前端部分，从报警主机到接警机之间是传输部分，中心接警部分看做是后端部分。 报警系统按信息传输方式不同，可分哪几种？ 按信息传输方式不同，从探测器到主机之间可分为有线和无线2种。从主机到中心接警机之间也可分为有线和无线2种，其中有线系统还可分为基于电话线传输和基于总线传输2种类型。 探测器分为哪几种类型？市面上常见的有哪些类型？ 红外、微波、震动、烟感、气感、玻璃破碎、压力、超声波等等。其中红外探测器还可分为主动红外和被动红外，烟感还可分为离子式和光电式。市面上常见的有红外探测器（被动红外）、对射、栅栏（主动红外）、双鉴探测器、震动探测器、玻璃破碎探测器。 主动红外探测器的工作原理？ 主动红外探测器由红外发射器和红外接收器组成。红外发射器发射一束或多数经过调制过的红外光线投向红外接收器。发射器与接收器之间没有遮挡物时，探测器不会报警。有物体遮挡时，接收器输出信号发生变化，探测器报警。 被动红外探测器工作原理？ 被动红外探测器中有2个关键性元件，一个是菲涅尔透镜，另一个是热释电传感器。自然界中任何高于绝对温度（-273o）的物体都会产生红外辐射，不同温度的物体释放的红外能量波长也不同。人体有恒定的体温，与周围环境温度存在差别。当人体移动时，这种差别的变化通过菲涅尔透镜被热释电传感器检测到，从而输出报警信号。 微波探测器工作原理？ 微波探测器应用的是多普勒效应原理。在微波段，当以一种频率发送时，发射出去的微波遇到固定物体时，反射回来的微波频率不变，即f发=f收，探测器不会发出报警信号。当发射出去的微波遇到移动物体时，反射回来的微波频率就会发生变化，即f发≠f收，此时微波探测器将发出报警信号。 什么是双元红外探测器？什么是四元红外探测器？
芯片红外焦探测器 根据红外焦平面阵列芯片的组成方式红外焦平面探测器的渎出电路和信号处理电路通常集成在同一硅片上，要求读出电路具有高电荷容量、高转移效率、低噪声和低功耗。读出电路最常用的KEMET有CCD和CMOS两种工艺。CCD工艺的优点是响应均匀、噪声低；CMOS工艺的优点是转移注入效率高、抑制红外(直流）背景能力强、响应动态范围大、功耗小（工作电压低）、漏电流小、速度快、集成度更高、外引线更少，成品率高、成本更低，易于与红外探测器芯片工艺集成等，因此CCD与CMOS T艺成为红外焦平面探测器读出电路的主要工艺方法。信号处理电路功能包括增益控制、背景抑制、抗光晕等。而红外焦平面探测器应用中还要进行的非均匀校正、盲元填充等功能要由其他外围电路去完成。 一：红外焦平面探测器的介绍： 将红外辐射能转换为电能或其他物理量的器件称为红外探测器。红外探测器 分为红外光量子探测（光电伏特效应，光伏型）和热探测（热电效应，最常见光导型）二类，当前高性能红外焦平面探测器主要是量子效率较高的光伏型探测器。根 据大气对红外辐射透射率窗口，TDK电感红外探测器覆盖的红外波段为短波、中波、长波和超长波。 从1956年开始，以美国生产非制冷的硫化铅红外探测器（工作波段1～3μm）为导引的“响尾蛇”空空导弹为标志，红外探测器的军事应用进入了飞速发展阶段。首先是对化铅探测器进行制冷，大大提高了探测灵敏度；相继又出现了锑化铟、碲 镉汞等多种新材料、多响应元及不同排列方式（线列、面阵）等构成多品种的实用 均红外探测器，冉加适当的光机电扫描获得红外图像信息，实现了全天时昼夜红外 成像，于红外成像侦察、成像制导等武器装备，可实时获取战场情报、对来袭目标 告警，并大大提高武器打击精度，是带动现代战争模式变革的主要技术因素之一。 随着探测器像元规模的断扩大，需要的信号放大和处理电路（一般在非制冷环境） 数量也越来越多，其引线数、体积、重量、耗电量、参数一敛性和可靠性等因素使 得探测器像元不得不控制在一定的围内（一般在200元以下），严重制约了红外探
红外探测器原理 安防2007-10-16 10:17:07 阅读888 评论3 字号：大中小订阅 被动红外探测器 凡是温度超过绝对0℃的物体都能产生热辐射，而温度低于1725℃的物体产生的热辐射光谱集中在红外光区域，因此自然界的所有物体都能向外辐射红外热。而任 何物体由于本身的物理和化学性质的不同、本身温度不同所产生的红外辐射的波 长和距离也不尽相同，通常分为三个波段。 近红外：波长范围0.75～3μm 中红外：波长范围3～25μm 远红外：波长范围25～1000μm 人体辐射的红外光波长3～50μm，其中8～14μm占46%，峰值波长在9.5μm。㈠被动红外报警探测器 在室温条件下，任何物品均有辐射。温度越高的物体，红外辐射越强。人是恒温动物，红外辐射也最为稳定。我们之所以称为被动红外，即探测器本身不发 射任何能量而只被动接收、探测来自环境的红外辐射。探测器安装后数秒种已适 应环境，在无人或动物进入探测区域时，现场的红外辐射稳定不变，一旦有人体 红外线辐射进来，经光学系统聚焦就使热释电器件产生突变电信号，而发出警报 。被动红外入侵探测器形成的警戒线一般可以达到数十米。 被动式红外探测器主要由光学系统、热传感器（或称为红外传感器）及报警 控制器等部分组成。其核心是不见是红外探测器件，通过关学系统的配合作用可 以探测到某个立体防范空间内的热辐射的变化。红外传感器的探测波长范围是8～14μm，人体辐射的红外峰值波长约为10μm，正好在范围以内． 被动式红外探测器（Passive Infared Detector，PIR）根据其结构不同、警 戒范围及探测距离也有所不同，大致可以分为单波束型和多波束型两种。单波束PIR采用反射聚焦式光学系统，利用曲面反射镜将来自目标的红外辐射汇聚在红外传感器上。这种方式的探测器境界视场角较窄，一般在5°以下，但作用距离较远，可长达百米。因此又称为直线远距离控制型被动红探测器，适合保护狭长的走廊、通道以及封锁门窗和围墙。多波束型采用透镜聚焦式光学系统，目前大都采 用红外塑料透镜——多层光束结构的菲涅尔透镜。这种透镜是用特殊塑料一次成
实验一 1. 实验目的 学习使用workbench软件，学习组建简单直流电路并使用仿真测量仪表测量电压、电流。 2.解决方案 1）基尔霍夫电流、电压定理的验证。 解决方案：自己设计一个电路，要求至少包括两个回路和两个节点，测量节点的电流代数和与回路电压代数和，验证基尔霍夫电流和电压定理并与理论计算值相比较。 2）电阻串并联分压和分流关系验证。 解决方案：自己设计一个电路，要求包括三个以上的电阻，有串联电阻和并联电阻，测量电阻上的电压和电流，验证电阻串并联分压和分流关系，并与理论计算值相比较。 3.实验电路及测试数据 4.理论计算 根据KVL和KCL及电阻VCR列方程如下： Is=I1+I2, U1+U2=U3, U1=I1*R1,
U2=I1*R2, U3=I2*R3 解得，U1=10V,U2=20V,U3=30V,I1=5A,I2=5A 5. 实验数据与理论计算比较 由上可以看出，实验数据与理论计算没有偏差，基尔霍夫定理正确； R1与R2串联，两者电流相同，电压和为两者的总电压，即分压不分流； R1R2与R3并联，电压相同，电流符合分流规律。 6. 实验心得 第一次用软件，好多东西都找不着，再看了指导书和同学们的讨论后，终于完成了本次实验。在实验过程中，出现的一些操作上的一些小问题都给予解决了。 实验二 1.实验目的 通过实验加深对叠加定理的理解；学习使用受控源；进一步学习使用仿真测量仪表测量电压、电流等变量。 2.解决方案 自己设计一个电路，要求包括至少两个以上的独立源（一个电压源和一个电流源）和一个受控源，分别测量每个独立源单独作用时的响应，并测量所有独立源一起作用时的响应，验证叠加定理。并与理论计算值比较。 3. 实验电路及测试数据 电压源单独作用：
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分享：红外幕帘探测器的工作原理及安装注意事项 首先先来看看什么是红外幕帘探测器？在智能家居中有什么作用？ 方向幕帘红外探测器一般是采用双向脉冲记数的工作方式，即A方向到B方向报警，B方向到A方向不报警。具有入侵方向识别能力，用户从内到外进入警戒区，不会触发报警，在一定时间内返回不会引发报警，只有非法入侵者从外界侵入才会触发报警，极大的方便了用户在设防的警戒区域内活动，同时又不触发报警系统。 被动红外探测器的组成被动红外探测器主要是探测接收外界的红外辐射，探测器本身不发射任何能量，而只对人体发出的红外线波段敏感。人体辐射的红外光波长是3～50μm，其中8-14μm占46%，峰值波长在9.5μm，所以被动红外探测器主要是接收波长8~14μm的红外辐射。 被动红外探测器主要由光学系统、热释电红外传感器、运算放大器、信号处理器、报警控制输出等几部分组成。其核心部件是热释电传感器，通过光学系统的配合作用可以探测到某个立体防范空间内的热辐射的变化。 工作原理被动红外探测器基本工作原理是：当防范区域内有人体移动时，人体发出的红外线经过光学透镜聚焦到热释电红外传感器上，热释电红外传感器感应到红外线信号，输出热电信号，输出的热电信号非常微弱，并且夹杂着很多干扰信号，为此需要设计特殊的热电信号处理电路，在放大热电信号的同时，滤除掉造成干扰的杂波信号。 探测器采用运算放大器，配合周边电路，集成为具有带通滤波器功能的放大电路。其分离出热电信号，并将其放大数千倍；并通过参数的优化设计，配合比较器电路进一步剔除流动热空气造成的干扰，对两级放大后分离出的热电信号进行分析判断，通过预先设定的判断标准来判定是否报警，如果判断出是报警，则输出一个开关量报警信号。
红 外 探 测 器 1．量子效率 在某一特定波长上，每秒钟产生的光电子数与入射光子数之比。对理想的探测器，入射一个光子发射一个电子，1)(=λη。当然实际上不是所有的光子都可以被吸收，因此1)(<λη。 探测器对波长为λ处的量子效率可以表示为： hv P e I S //)(=λη 其中S J h .106260755.634-?=，是普朗克常数，e 是元电荷。 2. 响应率 输出信号电压S 与输入红外辐射功率P 之比即： ）或（W A W V P S R /)/(= 3. 响应波长范围 单色响应率与波长的关系，称为光谱响应曲线或响应光谱。热敏型红外 探测器的响应率与波长无关。光电型红外探测器有峰值波长p λ和长波限c λ。 通常取响应率下降到p λ一半所在的波长为c λ。 光电探测器只有在小于c λ范围有响应，因此称为选择性红外探测器。
对于光子探测器，仅当入射光子的能量大于某一极小值时才能产生光电效应。就是说，探测器仅对波长小于cλ，或者频率大于的光子才有响应。因此，光子探测器的响应随波长线性上升，然后到某一截止波长cλ突然下降为零。 而热型探测器响应波长无选择性，对可见光到远红外的各种波长的辐射同样敏感，在室温工作。灵敏度低、响应时间偏长，最快的响应时间也在毫秒量级。热释电探测器主要应用于被动式的传感器中，主要应用于防盗报警、来客告知等被动探测以及石油化工、电力等行业的温度测量、温度检测等灵敏度不是很高的场合。此外，热释电材料是还是制备非制冷红外成像设备的重要材料。 常见红外光子探测器及响应波段 4.噪声 如果测量探测器输出的电子系统有足够大的放大倍数，即使没有入射辐射。也可以看到一些毫无规律的电压起伏,它的均方根称为噪声电压N，此噪声来源于探测器中的某些基本的物理过程。探测器的噪声主要有以下几个来源：f/1噪声(闪烁噪声)，暗电流噪声(热噪声)以及光电流噪声。 f/1噪声为低频噪声，在AlGaAs GaAs/QWIP中的影响很小，不是主要的制约因素。制约器件性能的主要因素是暗电流噪声和光子噪声，即载流子
电路原理实验-1实验教学大纲 课程编号： 课程名称：电路原理实验-1 总学分：0.625 总学负荷：17.5 实验学时： 10 自主学习：7.5 一、本实验课的性质、任务与目的 “电路”课程是电子与电气信息类专业学生的一门专业基础课程，“电路”实验是本课程重要的实验性教学环节。通过实验验证和巩固所学理论，训练实验技能，培养严紧的科学作风、独立思考、动手能力、从事科学研究的优良习惯和态度，使学生能运用所学的知识和规律去解决实际问题 二、本实验课所依据的课程基本理论 本实验课基于电阻电路、动态电路、正弦稳态电路中的基本理论而设定。 三、实验类型与要求 1 2、实验要求 实验1 电子元件伏安特性的测定 掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法，学习恒电源、直流电压表、电流表的使用方法。 实验2 基尔霍夫定律的验证 加深对基尔霍夫定律的理解，用实验数据验证基尔霍夫定律，熟练仪器仪表的使用技术。 基尔霍夫定律是电路理论中最基本的定律之一，它阐明了电路整体结构必须遵守的规律，基尔霍夫定律有两条：一是电流定律，另一是电压定律。 实验3 叠加原理的验证 验证线性电路叠加原理的正确性，从而加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和了解。 实验4 双口网络测试 加深理解双口网络的基本理论，掌握直流双口网络传输参数的测量技术。 实验5 戴维南定理
验证戴维宁定理的正确性，加深对该定理的理解，掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 四、每组人数与实验学时数 每组人数：2人每次实验学时数：2学时 五、考核方式与评分办法 实验考核依据五个部分：学生的实验预习、实验过程、实验报告、实验测试和自主学习考核。其中实验预习、实验过程与实验报告预习占总成绩的60％，实验测试占总成绩的20％，自主学习考核占总成绩的20％。 六、本实验课实验指导书 [1] 周宏，胡丹．《电路实验指导书》．合肥：合肥学院 [2] 秦杏荣《电路实验基础》上海：同济大学出版社.2006 七、实验报告要求 实验报告是实验工作的全面总结，是教师考核学生实验成绩的主要依据。实验报告是学生分析、归纳、总结实验数据、讨论实验结果的书面记录。 实验报告要用规定的实验报告纸书写，其内容包括：实验名称、学生姓名、班号和实验日期、课程名称、实验目的和要求、实验仪器、设备与材料、实验原理、实验步骤、实验原始记录、实验数据、计算结果、实验结果分析、讨论与心得体会。 独立完成的设计型实验须按要求完成设计报告。 八、其它 教研室：电工电子实验室执笔人：高瑞平系主任审核签名：
红外探测器 设计研发部-平 一、红外探测器市场以及应用领域 红外探测技术目前主要分为近红外、中红外和远红外三种研究领域。其中，中红外探测技术由于中红外线的高强度和高穿透性，应用最为广泛，研究也最为成熟；远红外的主要优点就是其穿透性，可用于探测、加热等，应用也比较广泛。近红外，由于其包含氢氧键、碳氢键、碳氧键等功能键的特征吸收线。大气中的水气、二氧化碳、大气辉光等也集中在这个波段。特有的光谱特性使得短波红外探测器可以在全球气候监测、国土资源监测、天文观测、空间遥感和国防等领域发挥重大作用。红外探测器广泛应用于军事、科学、工农业生产和医疗卫生等各个领域，尤其在军事领域，红外探测器在精确制导、瞄准系统、侦察夜视等方面具有不可替代的作用。随着红外探测技术的飞速发展，红外探测器在军事、民用等诸多领域都有着日益广泛的应用。作为高新技术的红外探测技术在未来的应用将更加广泛，地位更加重要。 小型红外探测器是受价格驱动的商品市场，而中型和大型阵列探测器则是受成本和性能驱动的市场，并且为新产品提供了差异化的空间。但是在每种红外探测器技术（如热电/热电偶/微测辐射热计）之间存在着巨大的障碍。由于这些技术都是基于不同的制造工艺，如果没有企业合并或收购，很难从一种技术转换到另外一种技术。 红外探测器已进入居民日常安防中，其中主动式红外探测器遇到
树叶、雨、小动物、雪、沙尘、雾遮挡则不应报警，人或相当体积的物品遮挡将发生报警。主动红外探测器技术主要采用一发一收，属于线形防，现在已经从最初的单光束发展到多光束，而且还可以双发双收，最大限度地降低误报率，从而增强该产品的稳定性，可靠性。据美国相关公司市场调研分析师预测，全球军用红外探测器需求额有望在2020年达到163. 5亿美元，复合年均增长率为7. 71%。 红外探测器按探测机理可分为热探测器和光子探测器，按其工作中载流子类型可以分为多数载流子器件和少数载流子器件两大类，按照探测器是否需要致冷，分为致冷型探测器和非致冷型探测器。非致冷探测器目前主要是非晶硅、氧化钒和InGaAs等探测器，致冷型探测器主要包括碲镉汞三元化合物、量子阱红外光探测器Ⅱ类超晶格等。在过去的几十年里，大量的新型材料、新颖器件不断涌现，红外光电探测器完成了第一代的单元、多元光导器件向第二代红外焦平面器件的跨越，目前正朝着以大规模、高分辨力、多波段、高集成、轻型化和低成本为特征的第三代红外焦平面技术的方向发展。 二、焦平面红外探测器应用现状 热探测器的应用早于光子探测器。热探测器包括热释电探测器、温差电偶探测器、电阻测辐射热计等。热探测器具有宽谱响应、室温工作的优点，但是它响应时间较慢、高频时探测率低，目前主要应用于民用领域。光子探测器是基于光电效应制备的探测器，通过配备致冷系统，具有高量子效率、高灵敏度、低噪声等效温差、快速响应等优点。在军事领域，光子探测器占据主导地位。常用的光子探测器有
热释电红外传感器简介 被动式红外探测器不需要附加红外辐射光源，本身不向外界发射任何能量，而是由探测器直接探测来自移动目标的红外辐射，因此才有被动式之称。被动式红外探测器是利用热释电效应进行探测的。被动式红外探测器又称为热释电红外探测器，其主要工作原理便是热释电效应。热释电效应是指如果使某些强介电质材料(如钦酸钡、钦错酸铅P(zT)等)的表面温度发生变化，则随着温度的上升或下降，材料表面发生极化，即表面上就会产生电荷的变化，从而使物质表面电荷失去平衡，最终电荷变化将以电压或电流形式输出。 热释电红外传感器通过接收移动人体辐射出的特定波长的红外线，可以将其转化为与人体运动速度，距离，方向有关的低频电信号。当热释电红外传感器受到红外辐射源的照射时，其内部敏感材料的温度将升高，极化强度减弱，表面电荷减少，通常将释放掉的这部分电荷称为热释电电荷。由于热释电电荷的多少可以反映出材料温度的变化，所以由热释电电荷经电路转变成的输出电压也同样可以反映出材料温度的变化，从而探测出红外辐射能量的变化。红外探测器的光学系统可以将来自多个方向的红外辐射能量聚焦在探测器上，这样红外探测器就可以探测到某一个立体探测空间内热辐射的变化。 当防范区域内没有移动的人体时，由于所有的背景物体(如墙壁、家具等)在室温下红外辐射的能量比较小，而且基本上是稳定的，所以不能触发报警器。当有人体突然进入探测区域时，会造成红外辐射
能量的突然变化，红外探测器将接收到的活动人体与背景物体之间的红外热辐射能量的变化转化为相应的电信号，电信号的大小，决定于敏感元件温度变化的快慢，经过后级比较器与状态控制器产生相应的输出信号U，送往报警器，发出报警信号。红外探测器的探测波长为8~14um，人体的红外辐射波长正好处于这个范围之内，因此能较好的探测到活动的人体。被动式红外探测器属于空间控制型探测器，其警戒范围在不同方向呈多个单波束状态，组成锥体感热区域，构成立体警戒。 由于被动式红外技术具有监测距离较远，灵敏度较高，节能价廉等优点，本课题采用红外探测器作为报警探测器，并在设计中增加了自动声光报警的功能，使报警系统更加趋于完善。 2 热释电红外传感器电路图 热释电红外线(PIR)传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路。 图2-3为热释电红外传感器的内部电路框图。
东南大学电工电子实验中心 实验报告 课程名称：模拟电子电路实验 第一次实验 实验名称：运算放大器的基本应用 院（系）：自动化学院专业：自动化 姓名：某某学号：08015 实验室: 101实验组别： 同组人员：无实验时间：2017年3月29日
评定成绩：审阅教师： 实验一运算放大器的基本应用 一、实验目的： 1、熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法、积分、微分等电路的设计方法； 2、熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法； 3、了解运算放大器的主要直流参数（输入失调电压、输入偏置电流、输入失调电流、温度漂移、共模抑制比，开环差模电压增益、差模输入电阻、输出电阻等）、交流参数（增益带宽积、转换速率等）和极限参数（最大差模输入电压、最大共模输入电压、最大输出电流、最大电源电压等）的基本概念； 4、熟练掌握运算放大电路的增益、幅频特性传输曲线测量方法。 二、预习思考： 1、查阅741运放的数据手册，自拟表格记录相关的直流参数、交流参数和极限参数，解释参数含义。
2、设计一个反相比例放大器，要求：|A|=10，Ri>10KΩ，R=100 KΩ，并用Multisim仿LV真；（1）仿真原理图 （2）参数选择计算 因为要求|A|=10，即|V/V|= |-R/R|=10,故取R=10R,输入电阻尽量大些，取：1iv1F0F R=15kΩ，R=150 kΩ, R=100 kΩL1F （3）仿真结果 当输入电压为时，输出电压为，放大倍数为，与理论值10接近。 3、设计一个同相比例放大器，要求：|A|=11，Ri>10KΩ，R=100 KΩ，并用Multisim仿LV真。（1）仿真原理图 （2）参数选择计算
主动红外入侵探测器原理与应用 主动红外入侵探测器由主动红外发射机和主动红外接收机组成，当 发射机与接收机之间的红外光束被完全遮断或按给定百分比遮断时能产生报警状态的装置，叫主动红外入侵探测器。 主动红外发射机通常采用红外发光二极管作光源，其主要优点是体积小、重量轻、寿命长，交直流均可使用，并可用晶体管和集成电路直接驱动。现在的主动红外入侵探测器多数是采用互补型自激多谐振荡电路作驱动电源，直接加在红外发光二级管两端，使其发出经脉冲调制的、占空比很高的红外光束，这既降低了电源的功耗，又增强了主动红外入侵探测器的抗干扰能力 主动红外接收机中的光电传感器通常采用光电二极管、光电三极管、硅光电池、硅雪崩二极管等，按GBl0408．4—2000《入侵 探测器第 4 部分：主动红外入侵探测器》规定：“探测器在制造厂商 规定的探测距离工作时，辐射信号被完全或按给定百分比遮光的持续时间大于40ms时，探测器应产生报警状态。”目前市售的主动红外入侵探测器均给出最短遮光时间范围，例如：某品牌的主动红外入侵探测器最短遮光时间范围是30m—600ms为什么要给出一个范围呢？原因是不同的使用部位可以设定（调节）不同的最短遮光时间，这有益于减少系统的误报警。例如：将主动红外入侵探测器构成电子篱笆警戒时，就应将最短遮光时间调至30ms附近；用在围墙上或围墙内侧警戒时，就应将 最短遮光时间调至600ms附近。具体数值使用者可通过试验确定主动红外发射机所发红外光束定发散角，在GBI0408.4 —2000 标准中规定：“室内使用时，发射机与接收机经正确安装和对准，并工
作在制造厂商规定的探测距离，辐射能量有75%。被持久地遮挡时，接收机不应产生报警状态。”从另一角度理解这句话的意思就是：当接收机接收的能量小于25%时，系统就要产生误报警。为了减少由此引起的误报警，安装使用中应让发射机与接收机轴线重合。 目前，除单光束主动红外入侵探测器外，还有双光束和4光束的。工作原理是：当两光束完全或按给定百分比同时被遮断时，探测器即可进入报警状态。这种主动红外入侵探测器可以减少小鸟、落叶等引起系统的误报警。市售的双光束主动红外入侵探测器有两类，一类是采用双边凹透镜结构的，此结构的探测器两光束之间距离较近，一般只在10cm左右。若上下各用一组双边凹透镜，即构成了4光束主动红外入侵探测器。再一类就是采用两对红外发射和红外接收装置构成的双光束主动红外入侵探测器。该探测器上下两光束距离可达20cm—25cm又称同步型双光束主动红外入侵探测器。 应用探讨：
实验一 基本电路元件的伏-安特性 一、 实验目的： 1、 掌握几种电路元件的伏-安特性的测试方法。 2、 掌握实际电压源和电流源的调节方法。 3、 学习常用电工仪器仪表的使用方法。 二、 实验线路及原理 电路的基本元件包括电阻元件、电感元件、电容元件、独立电源元件；晶体二极管、双极性晶体管和绝缘栅型场效应晶体管。为了实现某种应用目的，就需要将某些电工、电子器件或设备按一定的方式互相连接，构成电路。其基本特征是电路中存在着电流通路。 在电路中，电路元件的特性一般用该元件上的电压U 与通过元件上的电流I 之间的函数关系)(I f U =来表示，这种函数关系称为该元件的伏-安特性。有时也称外特性（电源的外特性是指它的输出端电压和输出电流之间的关系）。在U 、I 坐标平面内将伏-安关系绘成曲线，这种曲线就叫做伏安特性曲线或外特性曲线。 如果电路元件的伏-安特性曲线在Ｕ-Ｉ平面上是一条通过坐标原点的直线，则该元件称为线性元件。如果电路元件的伏-安特性曲线在Ｕ-Ｉ平面上不是一条直线，则该元件称为非线性元件。 本实验中用到的元件有线性电阻、白炽灯泡，二极管、稳压管及电源常见电路元件。其中线性电阻的伏－安特性是一条过原点的直线，即服从欧姆定律（RI U =），如图？？？？所示，该直线的斜率等于该电阻的阻值。白炽灯泡在工作时灯丝处于高温状态，其灯丝的电阻随着温度的变化而发生变化，并且具有应一定的惯性，因此其伏－安特性为一条曲线，如图？？？所示。可见电流越大，温度越高，对应得电阻也越大，一般灯泡的冷电阻与热电阻可相差几倍到几十倍。一般半导体二极管和稳压管也是非线性元件，锗二极管两端的电压小于0.4V 时，锗二极管基本处于关闭状态，其通过电流很小，当其两端的电压大于0.4V 时，锗二极管基本处于导通状态，其通过电流很大；硅二极管的导通电压为0.7V 。稳压管则是利用二极管的反向特性，当稳压管两端电压达到一定的值以后，其端电压保持恒定不变，即不随外加电压的变化而变化，即稳压。 I U I U
红外探测器是什么，红外探测器的原理和使用方法如今，随着社会的进步，经济的发展，越来越多人开始重视安防产品，家庭安防产品销售量开始逐年增长，红外探测器普及到越来越多的家庭，那么，什么是红外探测器的原理和使用方法？ 一、什么是红外探测器？ 红外探测器是将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。 红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波，人眼察觉不到。要察觉这种辐射的存在并测量其强弱，把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。一般说来，红外辐射照射物体所引起的任何效应，只要效果可以测量而且足够灵敏，均可用来度量红外辐射的强弱。现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应。这些效应的输出大都是电量，或者可用适当的方法转变成电量。
二、红外探测器的原理 无线红外探测器的基本原理是，将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波，人眼察觉不到。要察觉这种辐射的存在并测量其强弱，把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。一般说来，红外辐射照射物体所引起的任何效应，只要效果可以测量而且足够灵敏，均可用来度量红外辐射的强弱。 在红外线探测器中，热电元件检测人体的存在或移动，并把热电元件的输出信号转换成电压信号。然后，对电压信号进行波形分析。于是，只有当通过波形分析检测到由人体产生的波形时，才输出检测信号。例如，在两个不同的频率范围内放大电压信号，且将被放大的信号用于鉴别由人体引起的信号。于是，误将诸如热电元件的爆米花噪声一类噪声当作为由人体所产生而在准备加以检测乃得以防止。 三、红外探测器的使用方法 而红外探测器有很多种类，不同分类的红外探测器有不同的使用方法。 1. 接近探测器：是一种当入侵者接近它时能触发报警的探测装置。在接近探测器中，通常有一个高频率的LC震荡电路，震荡电路的LC回路通过导线连
安全防范产品简介 （一） 防盗报警器： 1、入侵探测器--将被保护现场发生的入侵信息变成电子信号并向外传送的一种装置。俗称探头，又称报警器的前端器材。 2、信号传输部分--又称信道，是探测器电子信号对外传输的通道。目前传输的主要方式有三种，即有线、无线，借用线三种不同的传输方式： 有线传输又称专线传输，即用专用电线、电缆、光缆等将报警信号传输到别处去。其优点是抗干扰能力强，又能防破坏，线被短路、断路都能被即时发现。缺点是施工麻烦。 无线传输将入侵探测器与无线发射器相接，一旦发生警情，将向空中发出无线电信号。无线接收机收到信号产生报警，通知人员进行处理。其优点是，安装简单、机动性强、多点发射一点接收，控制距离远、面积大，缺点是可能被更强大的无线电波，雷电等杂散电场所干扰。 借用线传输电话线、电力线、有线电视网等公共线路均可借用为报警信号传输。优点是施工容易，不用专门布线。缺点是防破坏能力差。 3、防盗报警控制器--能将入侵探测器发出来的入侵信息电子信号变成声光报警信号并加以显示和记录、存储的装置。常用的有台式、柜式、箱式和壁挂式几种。但产生报警声音，显示报警部位，存储记录报警信息是必需具备的基本功能。 （二） 入侵探测器 点控制式 这是一种警戒范围较小，仅限于局部控制的系列入侵探测器，其特点是，构造简单、工作稳定、安装简便、价格低廉，缺点是防范不够严密。 磁开关入侵探测器 磁开关入侵探测器：又称磁控开关。由永久磁铁和干簧管两部分组成。干簧管又称舌簧管，其构造是在充满惰性气体的密封玻璃管内封装2个或2个以上软铁电极。在自然状态下，两个电极不接触的叫常开式，接触的叫常闭式。其中常开式应用较广，将其安装在门或窗的框上，电极用导线与控制器连接，而磁铁安