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报警探测器是用来探测入侵者的入侵行为。
需要防范入侵的地方很多，可以是某些特定的点、线、面，甚至是整个空间。
探测器由传感器和信号处理器组成。
在入侵探测器中传感器是探测器的核心，是一种物理量的转化装置，通常把压力、震动、声响、光强等物理量转换成易于处理的电量（电压、电流、电阻等）。
信号处理器的作用是把传感器转化的电量进行放大、滤波、整形处理，使它能成为一种能够在系统传输信道中顺利转送的信号。
报警探测器根据工作原理的不同，主要可以分为以下几种：一、红外报警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，一般温度越高的物体，红外辐射越强。
人是恒温动物，红外辐射也最为稳定。
红外报警探测器又分为被动红外探测器和主动红外探测器。
被动红外探测器，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。
主动红外探测器由红外发射机、红外接收机和报警控制器组成。
分别置于收、发端的光学系统一般采用的是光学透镜，起到将红外光束聚焦成较细的平行光束的作用，以使红外光的能量能够集中传送。
红外光在人眼看不见的光谱范围，有人经过这条无形的封锁线，必然全部或部分遮挡红外光束。
接收端输出的电信号的强度会因此产生变化，从而启动报警控制器发出报警信号。
主动式红外探测器遇到小动物、树叶、沙尘、雨、雪、雾遮挡则不应报警，人或相当体积的物品遮挡将发生报警。
二、微波探测器微波探测器分为雷达式和墙式两种。
雷达式是一种将微波收、发设备合置的探测器，工作原理基于多普勒效应。
自动检测技术项目四玻璃破碎报警器目录一、压力传感器简介 (3)二、压力传感器应用 (4)三、压力传感器应用的具体介绍··5四、玻璃破碎报警器介绍 (6)五、玻璃破碎报警器的原理 (7)六、玻璃破碎报警器的电路图 (7)七、玻璃破碎报警器的分析 (8)八、总结 (9)简介压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用。
另有医用压力传感器。
应用压力传感器主要应用于：增压缸、增压器、气液增压缸、气液增压器、压力机，压缩机，空调制冷设备等领域。
1、应用于液压系统压力传感器在液压系统中主要是来完成力的闭环控制。
当控制阀芯突然移动时，在极短的时间内会形成几倍于系统工作压力的尖峰压力。
在典型的行走机械和工业液压中，如果设计时没有考虑到这样的极端工况，任何压力传感器很快就会被破坏。
需要使用抗冲击的压力传感器，压力传感器实现抗冲击主要有2中方法，一种是换应变式芯片，另一种方法是外接盘管，一般在液压系统中采用第一种方法，主要是因为安装方便。
此外还有一个原因是压力传感器还要承受来自液压泵不间断的压力脉动。
2.应用于安全控制系统压力传感器在安全控制系统中经常应用，主要针对的领域是空压机自身的安全管理系统。
在安全控制领域有很多传感器应用，压力传感器作为一种非常常见的传感器，在安全控制系统中应用也不足为奇。
在安全控制领域应用一般从性能方面来考虑，从价格上的考虑，还有从实际操作的安全性方便性来考虑，实际证明选择压力传感器的效果非常好。
压力传感器利用机械设备的加工技术将一些元件以及信号调节器等装置安装在一块很小的芯片上面。
所以体积小也是它的优点之一，除此之外，价格便宜也是它的另一大优点。
在一定程度上它能够提高系统测试的准确度。
在安全控制系统中，通过在出气口的管道设备中安装压力传感器来在一定程度上控制压缩机带来的压力，这算是一定的保护措施，也是非常有效的控制系统。
设备篇第八章入侵报警探测器与门禁设备工程中常用的入侵探测器主要有震动入侵探测器、红外入侵探测器、双技术入侵探测器和磁开关入侵探测器。
由于磁开关入侵探测器比较简单，我们不再介绍。
8.1 震动式入侵探测器震动式入侵探测器是用来探测玻璃破碎、凿墙和锯断钢筋等入侵活动的。
探测器的类型主要有导电簧片式、压电式和声音分析式三种。
1．导电簧片式震动入侵探测器导电簧片式震动入侵探测器是利用惯性质量振动引起的电接点通断来报警的。
最常用的是玻璃破碎探测器。
通常将传感器粘附在玻璃内侧或边框上。
粘附在玻璃上时探测半径约2米左右，环境温度-25℃~+50℃。
它可以响应玻璃破碎时产生的2kHz左右的振动频率，对一般的冲击和震动不予响应。
探测器的报警信号发生器与传感器分离，一般固定在探测器附近的墙上或隐蔽处，将传感器产生的振动脉冲整形分频后发出一个5秒左右的接点报警信号给报警控制器或直接接通声光警报器。
探测器的供电电源随型号不同有所区别，常为9V~30V（DC）。
2．压电式震动探测器压电式震动探测器是一种玻璃破碎探测器,压电传感器粘附在玻璃内侧，探测器安装在附近。
这种探测器的探测半径约180厘米左右，输出报警信号为30V（AC/DC）、0.5A接点信号。
3．声音分析式震动探测器声音分析式震动探测器是一种智能型玻璃破碎探测器，探测器内部设有微处理器，可以利用数字信号处理技术对振动音频进行分析，误报率很低。
探测器安装在门窗边框上、对面墙上或天花顶棚上，探测范围与房间的隔音程度和窗口的大小有关，一般在7.5米。
使用环境温度-25℃~+50℃左右。
这种探测器多是利用惯性质量振动原理，其灵敏度设定可以利用手动跳线设定，也可以通过实验来自动设定。
自动设定状态时固定好探测器后，探测器可以将击碎玻璃实验所产生的震动强度记忆下来作为报警门限，报警输出为继电器触点信号。
探测器具有防拆功能，配有分离式接线端子，长闭外罩打开时启动防拆开关。
8.2 红外入侵探测器红外入侵探测器是目前应用最广的一种探测器，分为户内型和户外型。
玻璃破碎报警器摘要：玻璃破碎报警器是在玻璃破碎时发出警报的安保器件，它在我们的日常生活中有着重要的应用，多数防盗系统中都有它的身影，比较常见的是在博物馆、珠宝店等。
利用压电陶瓷片可以制成玻璃破碎入侵探测器，对于高频的玻璃破碎声音进行有效检测可以达到同样目的。
玻璃破碎探测器按照工作原理的不同可以大致分为两类：一类是声控型的单技术玻璃破碎探测器，另一类是双技术型玻璃破碎探测器，其中包括声控-震动型和次声波-玻璃破碎高频声响型。
我们小组所设计的报警器是通过采集玻璃破碎时所发出的高频信号以达到报警的目的。
关键词：玻璃破碎、带通滤波、信号放大器、频率一、硬件选择我们所设计的报警系统是基于麦克风采集玻璃破碎时的高频声音信号，麦克风输出的高频电压信号通过放大器的放大后输入到滤波器中进行滤波，最后将蜂鸣器导通发出声音报警，整个系统由单片机进行控制。
范围内的声音信号，最大工作电压达10V，最小信号噪声比达62dB，输出电压幅值为约为2mV。
其技术参数如表一所示：2、信号放大器选择美国国家半导体公司生产的LH0084集成数字式可编程增益放大器，电源电压为15V，功率为2.5W。
它是将运算放大电路、电阻网络和模拟开关以及译码电路等集成在一起制成的单片集成电路。
如图所示，其输入级是两个匹配的高速FET输入运算放大器A1和A2，通过FET 开关S1A~S4A 和S1B~S4B ，以及高稳定温度补偿网络R1~R7是现对A1和A2的控制。
不同的数字输入控制不同的开关闭合，得到输入级不同的增益。
输出级有运算放大器A3和电阻R8~R15组成，为双端输入单端输出。
LH0084的数字输入、输出端子和放大倍数表如表2所示3、滤波器选择由MAXIM 公司生产的单片集成通用有源滤波器MAX263。
该器件是28脚封装的CMOS 芯片，该芯片内部还有两组2阶电路，各有其独立的始终输入端CLK 。
其中CLKA 与OSCout 课直接跨接晶振，实现内驱动。
*欧阳光明*创编 2021.03.07HEFEIUNIVERSITY OFTECHNOLOGY欧阳光明（2021.03.07）《传感器原理及应用》课程课外学分项目名称压电式玻璃破碎报警器项目组成员成绩机械与汽车工程学院机械电子工程系二零一四年五月压电式玻璃破碎报警器摘要：我们设计的是压电式玻璃破碎报警器。
在很多安全场合，比如博物馆防盗和重要机密或重要文件保存以及家用防盗，都需要设置玻璃破碎报警器来保证其安全。
目前采用最多的就是压电式玻璃破碎报警器，它具有使用频带宽、灵敏度高、结构简单、工作可靠、质量轻、测量范围广等许多优点。
1压电效应压电式传感器的工作原理是以某些物质的压电效应为基础。
这些物质在沿一定方向受到压力或拉力而发生变形时，其表面上会产生电荷；若将外力去掉时，它们又重新回到不带电的状态，这种现象就称为压电效应。
而具有这种压电效应的物体称为压电材料或压电元件。
常见的压电材料有石英、钛酸钡等。
左图示为天然结构的石英晶体，它是个六角形晶柱。
在直角坐标系中z 轴表示其纵向轴，称为光轴；x 轴平行于正六面体的棱线，称为电轴；y 轴垂直于正六面体棱面，称为机械轴。
通常把沿电轴方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”；而把沿机械轴方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”；在光轴方向受力时则不产生压电效应。
压电效应可分为正压电效应和逆压电效应正压电是指：当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。
压电式传感器大多是利用正压电效应制成的。
逆压电是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象。
用逆压电效应制造的变送器可用于电声和超声工程。
压电敏感元件的受力变形有厚度变形型、长度变形型、体积变形型、厚度切变型、平面切变型5种基本形式。
压电晶体是各向异性的，并非所有晶体都能在这5种状态下产生压电效应。
例如石英晶体就没有体积变形压电效应，但具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。
2工作原理压电陶瓷片具有正压电效应：压电陶瓷片在外力作用下产生扭曲、变形时将会在其表面产生电荷，且产生的电荷量Q 与作用力成正比，Q=33d F ，33d 为陶瓷的压电系数，F 为极化方向作用力。
压电传感器还具有一个重要特点：只能用于测量动态变化的信号，高频响应较好。
压电陶瓷是人工制造的多晶体压电材料，呈电中性，不具有压电性质。
当外加电场增强到一定程度，材料的极化达到饱和程度时，所有电畴极化方向与外电场方向一致，即使外电场去掉，电畴极化方向基本不变，此时材料才具有压电特性。
玻璃破碎时会产生10k~15k的高频声音信号，该信号可使压电传感器的压电元件产生正压电效应。
因而压电陶瓷片可对玻璃破碎信号进行有效检测，并对10kHz以下的声音有较强的抑制作用，从而检测玻璃是否发生破碎。
玻璃破碎声发射频率的高低、强度的大小同玻璃的厚度、材料有关。
使用石英玻璃在25℃、湿度25%时的破碎频率为12kHz。
玻璃破碎探测器按照工作原理的不同大致分为两大类：一类是声控型的单技术玻璃破碎探测器，它实际上是一种具有选频作用（带宽10到15KHz）的具有特殊用途（可将玻璃破碎时产生的高频信号驱除）的声控报警探测器。
另一类是双技术玻璃破碎探测器，其中包括声控-震动型和次声波-玻璃破碎高频声响型。
声控-震动型是将声控与震动探测两种技术组合在一起，只有同时探测到玻璃破碎时发出的高频声音信号和敲击玻璃引起的震动，才输出报警信号。
次声波-玻璃破碎高频声响双技术探测器是将次声波探测技术和玻璃破碎高频声响探测技术组合到一起，只有同时探测敲击玻璃和玻璃破碎时发出的高频声响信号和引起的次声波信号才触发报警。
玻璃破碎探测器要尽量靠近所要保护的玻璃，尽量远离噪声干扰源，如尖锐的金属撞击声、铃声、汽笛的啸叫声等，减少误报警。
3灵敏度传感器的灵敏度有两种表示法：当它与电荷放大器配合使用时，用电荷灵敏度Sq表示；与电压放大器配合使用时，用电压灵敏度Sv表示，其一般表达式为和下面以常用的压电陶瓷加速度传感器为例讨论影响灵敏度的因素。
压电陶瓷元件受外力后表面上产生的电荷为Q=d33F，因为传感器质量块ｍ的加速度ａ与作用在质量块上的力Ｆ有如下关系，即F=ma这样，压电式加速度传感器的电荷灵敏度与电压灵敏度就可用下式表示，即由上两式可知：压电式加速度传感器的灵敏度与压电材料的压电系数成正比，也和质量块的质量成正比。
为了提高传感器的灵敏度，应当选用压电系数大的压电材料做压电元件，在一般精度要求的测量中，大多采用以压电陶瓷为敏感元件的传感器。
4频率特性压电式加速度传感器，可以简化成由集中质量ｍ、集中弹簧刚度ｋ和阻尼系数ｃ组成的二阶单自由度系统，因此，当传感器感受振动体的加速度时，可以列出下列运动方程式式改写为根据求二阶传感器频响特性的方法，获得压电加速度计的幅频特性与相频特性分别为因为质量块与振动体之间的相对位移Xm-X就等于压电元件受到作用力后产生的变形量，因此，在压电元件的线性弹性范围内有由于压电片表面产生的电荷量与作用力成正比，即Ｑ＝ｄＦ，因此将式子带入得到压电式加速度传感器灵敏度与频率的关系式，即上式所表示的频响特性曲线为二阶特性曲线，如下图所示。
由下图可见，在ω／ωｎ相当小的范围内，有5方案在玻璃附近安装压电传感器，当压电元件表面因玻璃破碎产生的高频声音信号而受振动时，压电传感器就会产生一定的电压脉冲。
该电压经放大后送入带通滤波器，以提高灵敏度和减少误报。
压电传感器产生的是交流信号，需经过交直流变换变成直流信号后才能送入比较器。
比较器产生标准的下降电压引起单片机中断执行显示、报警操作。
系统总体框图1如下：6硬件设计1、 压电传感器选用压电陶瓷作为压电传感器，压电传感器可等效为一个电压源，如图所示：图2压电传感器等效电路Ca 为压电传感器等效电容、Ra 为传感器漏电阻，Cc 为电缆电容，Ri 是后级电路的输入阻抗，Ci 是其输入电容，R=Ra//Ri 。
若压电元件受正弦力f = Fmsin ωt 的作用时，经计算前置放大器输入电压Ui 的幅值为：令ω0=1/［R （Ca + Cc + Ci ）］，当 ω/ω0>3 时，可认为Uim 与ω无关。
利用压电传感器可检测玻璃破碎产生信号的强弱。
2、前置放大电路压电传感器输出电压信号很微弱，通常只有几十毫伏，而且压电传感器输出阻抗很高。
为达到阻抗匹配和信号放大的作用，选用低噪声、高输入阻抗的仪表放大器AD620作为前置放大器对信号进行放大。
AD620放大增益可通过电位器RG 调节，增益14.49+=RG k A 放大电路如图3所示3、带通滤波器由于玻璃破碎产生的声音信号频率一般为10k~15k，为减少误报，信号经放大后, 需经带通滤波器进行滤波, 要求它对选定的频谱通带的衰减要小, 而带外衰减要尽量大。
采用二阶压控电压源带通滤波电路，如图4所示。
可由设计手册根据中心频率和带宽选取电阻电容值。
令滤波器中心频率f=12.5KHz，带宽BW=5KHz，取C=0.01uF由公式R=1/2πfC，可求得R=1.27kΩ，R2=R=1.27kΩ，R3=2.54kΩ再由Q=1/(3-Av)，BW=f/Q，求得A=2.6，Q=2.5又由于Rf//R4=R3=2.54kΩ，A=1+Rf1/R4，求得Rf=6.6kΩ，R4=4.13kΩ图4 带通滤波器4、直流变换与比较输出电路信号经输入调理电路后是一串被放大了的脉冲波，但是进入比较器的信号必须是直流电压。
采用AD736进行交直流变换，有比较成熟的电路。
其输入信号是有效值，最大为200mV。
比较输出是单片机能否正常显示、报警的关键，电路中采用LM393进行电压比较。
其工作原理如下：输入信号与参考电压Ref进行比较，当输入信号小于Ref时，比较器输出标准的+5V电压；当输入信号大于Ref 时，比较器输出低电平。
从AD736出来的直流电压是随传感器的信号变化的，每当有声音振动信号时，从比较器出来的电压会形成一个标准的下降沿电压，触发单片机中断。
电路如图5所示：图5 交直流变换与比较输出电路5、灵敏度调节电路为了实现对玻璃破碎振动级别的识别，设计了报警灵敏度调节电路，可以通过调节它的不同级别来起到对不同强度的振动有滤过作用。
采用调节比较器的比较电压来实现灵敏度的调节。
因为AD736的最大输出电压为200mV，所以Ref 也应小于200mV。
故需要分压电路，采用电位器Rp对5V电源进行分压，由4选1模拟开关构成4档比较电压，通过单片机P1.0和P1.1口进行控制。
电路如图6所示。
图6 灵敏度调节电路6、显示及报警电路利用PNP 三极管的输出特性，将基极通过R1 接在P1.2 脚，发射极通过二极管接蜂鸣器。
当P1.2输出高电平时，三极管发射结截止，蜂鸣器不响。
当P1.2 输出低电平时，三极管工作在放大状态，蜂鸣器会发出响声，同时发光二极管发出红光，实现报警。
在实际应用中可采用单片机控制继电器的关断，从而接通声光报警器。
如图7所示：图7 报警电路7玻璃破碎报警器的电路图压电陶瓷片B将碎发的振动信号或响声转化成电信号，这个极端的电信号经过由三极管VT1和VT2构成的直耦式放大器放大后，利用C2从VT2的集电极上取出放大信号，然后经过二极管VD1和VD2倍压整流后，使VT3导通，VT3导通后在R4两端产生的压降使单向可控硅VS导通并锁存，于是语音报警喇叭HA通电反复发出声音，这时只要按下SB，方可解除警报声。
该装置的电源是由电源变压器T将220V市电降压为12V，经QD全桥整流、C3滤波后供给整机工作。
为了防备交流电中断，还增加了12V电池组。
这样当电网停止供电时，G自动续接供电，当电网复电后，G自动停止供电，始终让报警电路处于准备状态。
8选型因为玻璃破碎所发出的频率处于10-15KHz之间，而LC01系列压电加速度传感器，是内装微型IC-集成电路放大器的压电加速度传感器，它将传统的压电加速度传感器与电荷放大器集于一体，能直接与记录和显示仪器连接，简化了测试系统，提高了测试精度和可靠性。
其突出特点如下：低阻抗输出，抗干扰，噪声小性能价格比高，安装方便，尤其适于多点测量稳定可靠、抗潮湿、抗粉尘、抗有害气体。
而且它的线性度<1%，输出阻抗小，温度适应范围大等特点非常符合设计要求。
LC01系列传感器参数ZCC-200系列的振动传感器能将振动物体的机械能转化为电量，可以广泛应于于各种行业，它的技术参数也复合系统的设计要求。
ZCC-200系列传感器参数ZCC-201传感器实物图软件流程图单片机选型AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。
