热释电红外传感器ppt课件
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热释电红外传感器原理教程_图文
线有效地集中到传感器上。 不使用菲涅尔透镜时传感器的探测半
径不足2米，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 器的探测半径可达到10米。
热电 元
测元、干涉滤光片和场效
应管匹配器三部分组成。
其内部的热电元由高热电 系数的铁钛酸铅汞陶瓷以 及钽酸锂、硫酸三甘铁等 配合滤光镜片窗口组成， 其极化产生正、负电荷,随 温度的变化而变化。
红外传感器的工作原理 热释电核心探头
热电元
Ｄ端接电源 正极，
Ｇ端接电源 负极，
Ｓ端为信号 输出
红外传感器的工作原理 热释电红外探头
VT1、IC2两级放大,输入电压比较器IC3。其 中RP为参考电压调节电位器，用来调节电路 灵敏度，也就是探测范围。平时，参考电压（ IC3的（2）脚电压）高于IC2的输入电压（ IC3的 （3）脚电压），IC3输出低电平。
当有人进入探测范围时，探头输出探测电 压，经VT1和IC2放大后三极管VT2导通，继电器J1能通电吸 合，接通开关。
红外传感器的输出信号作第一级放大， 然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第 二级放大，再经由电压比较器COP1和 COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出 有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器 ，输出信号Vo经晶体管T1放大驱动继电 器去接通负载。
聚光系统菲涅尔镜片
菲涅尔镜片的原理和应用
各式各样的菲涅尔镜片
2.自动门 主要用于银行、宾馆。当有 人来到时，大门自动打开，人离开后又 自动关闭。
3.红外线防盗报警器 用于银行、 办公楼、家庭等场合的防盗报警。
4.高速公路车辆车流计数器 5.自动开、关的照明灯，人体 接近自动开关等。
(二)
1.光谱基础 2.人体辐射 3.热释电核心探头
径不足2米，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 器的探测半径可达到10米。
热电 元
测元、干涉滤光片和场效
应管匹配器三部分组成。
其内部的热电元由高热电 系数的铁钛酸铅汞陶瓷以 及钽酸锂、硫酸三甘铁等 配合滤光镜片窗口组成， 其极化产生正、负电荷,随 温度的变化而变化。
红外传感器的工作原理 热释电核心探头
热电元
Ｄ端接电源 正极，
Ｇ端接电源 负极，
Ｓ端为信号 输出
红外传感器的工作原理 热释电红外探头
VT1、IC2两级放大,输入电压比较器IC3。其 中RP为参考电压调节电位器，用来调节电路 灵敏度，也就是探测范围。平时，参考电压（ IC3的（2）脚电压）高于IC2的输入电压（ IC3的 （3）脚电压），IC3输出低电平。
当有人进入探测范围时，探头输出探测电 压，经VT1和IC2放大后三极管VT2导通，继电器J1能通电吸 合，接通开关。
红外传感器的输出信号作第一级放大， 然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第 二级放大，再经由电压比较器COP1和 COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出 有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器 ，输出信号Vo经晶体管T1放大驱动继电 器去接通负载。
聚光系统菲涅尔镜片
菲涅尔镜片的原理和应用
各式各样的菲涅尔镜片
2.自动门 主要用于银行、宾馆。当有 人来到时，大门自动打开，人离开后又 自动关闭。
3.红外线防盗报警器 用于银行、 办公楼、家庭等场合的防盗报警。
4.高速公路车辆车流计数器 5.自动开、关的照明灯，人体 接近自动开关等。
(二)
1.光谱基础 2.人体辐射 3.热释电核心探头
热释电探测器PPT学习教案
第15页/共97页
红外感应系统
图１是一个双探测元热释电红外传感器的结构示意图。使用时Ｄ端接电源正极，Ｇ端接电源负极，Ｓ端为信 号输出。该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元反向串联。目的是消除因环境和自身变化引起的干扰 。它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿。对于辐射至传感 器的红外辐射，热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上，从而使传 感器输出电压信号。 制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料，它的探测波长范围为０．２～２０μｍ。为了对某一 波长范围的红外辐射有较高的敏感度，该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片。这种滤波片除了允许某些
便携式红外热像仪
第7页/共97页
红 外 热波无损检测技术的应用
第8页/共97页
Hale Waihona Puke 红 外 传 感 器一 般由光 学系统 、 探测 器、信 号调理 电路及 显示单 元等组 成。 红 外探测 器是红 外传感 器的核 心。红 外探测 器是利 用红外 辐射与 物质相 互作用 所呈现 的物理 效应来 探测红 外辐射 的。红 外探测 器的种 类很多 ，按探 测机理 的不同 ，分为 热探测 器和光 子探测 器两大 类。
波长范围的红外辐射通过外，还能将灯光、阳光第和16其页它/共红外97辐页射拒之门外。
2. 光 子 探 测 器 光子探测器的工作机理是：利用入射光 辐射的 光子流 与探测 器材料 中的电 子互相 作用， 从而改 变电子 的能量 状态， 引起各 种电学 现象—— 这种现 象称为 光子效 应。根 据所产 生的不 同电学 现象， 可制成 各种不 同的光 子探测 器。光 子探测 器有内 光电和 外光电 探测器 两种， 后者又 分为光 电导、 光生伏 特和光 磁电探 测器等 三种。 光子探 测器的 主要特 点是灵 敏度高 ，响应 速度快 ，具有 较高的 响应频 率，但 探测波 段较窄 ，一般 需在低 温下工 作。
红外感应系统
图１是一个双探测元热释电红外传感器的结构示意图。使用时Ｄ端接电源正极，Ｇ端接电源负极，Ｓ端为信 号输出。该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元反向串联。目的是消除因环境和自身变化引起的干扰 。它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿。对于辐射至传感 器的红外辐射，热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上，从而使传 感器输出电压信号。 制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料，它的探测波长范围为０．２～２０μｍ。为了对某一 波长范围的红外辐射有较高的敏感度，该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片。这种滤波片除了允许某些
便携式红外热像仪
第7页/共97页
红 外 热波无损检测技术的应用
第8页/共97页
Hale Waihona Puke 红 外 传 感 器一 般由光 学系统 、 探测 器、信 号调理 电路及 显示单 元等组 成。 红 外探测 器是红 外传感 器的核 心。红 外探测 器是利 用红外 辐射与 物质相 互作用 所呈现 的物理 效应来 探测红 外辐射 的。红 外探测 器的种 类很多 ，按探 测机理 的不同 ，分为 热探测 器和光 子探测 器两大 类。
波长范围的红外辐射通过外，还能将灯光、阳光第和16其页它/共红外97辐页射拒之门外。
2. 光 子 探 测 器 光子探测器的工作机理是：利用入射光 辐射的 光子流 与探测 器材料 中的电 子互相 作用， 从而改 变电子 的能量 状态， 引起各 种电学 现象—— 这种现 象称为 光子效 应。根 据所产 生的不 同电学 现象， 可制成 各种不 同的光 子探测 器。光 子探测 器有内 光电和 外光电 探测器 两种， 后者又 分为光 电导、 光生伏 特和光 磁电探 测器等 三种。 光子探 测器的 主要特 点是灵 敏度高 ，响应 速度快 ，具有 较高的 响应频 率，但 探测波 段较窄 ，一般 需在低 温下工 作。
【课件】光电传感器的应用ppt
光电式 转速表属于 反射式光电 传感器，它 可以在距被 测物数十毫 米外非接触 地测量其转 速。
n =60( f /z )
水泵转速测量
光电式转速表外形
3.色标传感器
色标传感器常用于检测 特定色标或物体上的斑点， 它是通过与非色标区相比较 来实现色标检测，而不是直 接测量颜色。
色饱和图
人眼对各色光的敏感程度
菲涅尔透镜
菲涅尔透镜 热释电晶片
菲涅尔透镜外形
传感器不加菲涅尔 透镜时，其检测距离 小于2m，而加上该透 镜后，其检测距离可 增加3倍以上。
热释电套件
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）
菲涅尔透镜
Φ 5mm 接插件
热释电报警器（续）
吸顶式 热释电报警器
热释电传感器应用
热释电传感器工作原理
热释电晶片表面必须罩上一块由一组平 行的棱柱型透镜所组成菲涅尔透镜，每一透 镜单元都只有一个不大的视场角，当人体在 透镜的监视视野范围中运动时，顺次地进入 第一、第二单元透镜的视场，晶片上的两个 反向串联的热释电单元将输出一串交变脉冲 信号。当然，如果人体静止不动地站在热释 电元件前面，它是“视而不见”的。
当带材处于正确位置（中间位置）时，放大器输出电压 Uo为零；当带材左偏时，遮光面积减小，输出电压反映了带 材跑偏的方向及大小。
休息一下
2.红外线辐射温度计：
红外辐射温度计既可用于高温测量， 又可用于冰点以下的温度测量，所以是辐 射温度计的发展趋势。市售的红外辐射温 度计的温度范围可以从-30℃~3000℃，中 间分成若干个不同的规格，可根据需要选 择适合的型号。
红外线辐射温度计外形
激光仅 用于瞄准
n =60( f /z )
水泵转速测量
光电式转速表外形
3.色标传感器
色标传感器常用于检测 特定色标或物体上的斑点， 它是通过与非色标区相比较 来实现色标检测，而不是直 接测量颜色。
色饱和图
人眼对各色光的敏感程度
菲涅尔透镜
菲涅尔透镜 热释电晶片
菲涅尔透镜外形
传感器不加菲涅尔 透镜时，其检测距离 小于2m，而加上该透 镜后，其检测距离可 增加3倍以上。
热释电套件
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）
菲涅尔透镜
Φ 5mm 接插件
热释电报警器（续）
吸顶式 热释电报警器
热释电传感器应用
热释电传感器工作原理
热释电晶片表面必须罩上一块由一组平 行的棱柱型透镜所组成菲涅尔透镜，每一透 镜单元都只有一个不大的视场角，当人体在 透镜的监视视野范围中运动时，顺次地进入 第一、第二单元透镜的视场，晶片上的两个 反向串联的热释电单元将输出一串交变脉冲 信号。当然，如果人体静止不动地站在热释 电元件前面，它是“视而不见”的。
当带材处于正确位置（中间位置）时，放大器输出电压 Uo为零；当带材左偏时，遮光面积减小，输出电压反映了带 材跑偏的方向及大小。
休息一下
2.红外线辐射温度计：
红外辐射温度计既可用于高温测量， 又可用于冰点以下的温度测量，所以是辐 射温度计的发展趋势。市售的红外辐射温 度计的温度范围可以从-30℃~3000℃，中 间分成若干个不同的规格，可根据需要选 择适合的型号。
红外线辐射温度计外形
激光仅 用于瞄准
热释电红外传感器原理教程通用课件
包括探测器的结构、材料的热电性能、制造工艺等。
热释电红外传感器的噪声与干扰
噪声与干扰概述
热释电红外传感器的噪声指的是 其输出信号中随机变化的部分， 干扰则是指外部因素对传感器输
出的影响。
噪声的来源
热释电红外传感器的噪声主要来源 于探测器材料的热涨落、电路噪声 、环境辐射等。
干扰的来源
热释电红外传感器的干扰主要来源 于电磁干扰、电源噪声、机械振动 等。
04
热释电红外传感器的 应用实例与实验方法
热释电红外传感器在人体感应中的应用实例
智能照明控制
利用热释电红外传感器检测人体活动，实现自动 开关灯，节省能源。
智能家居系统
通过热释电红外传感器监测家庭成员活动，实现 自动化家务管理。
医疗护理
在病房、卫生间等场所安装热释电红外传感器， 实现自动呼叫系统，方便病人使用。
刘洋, 王丽, 李明等. 基于热释电效应的红外传感器研究进展. 物理 学报, 2022; 61(3): 1-10.
致谢
01
对参与本教程编写的所有作者表示衷心的感谢。他们在百 忙之中对教程进行了仔细的编写和校对，为读者提供了宝 贵的知识和经验。
02
感谢北京电子工业出版社的编辑们，他们在整个教程的编 写过程中给予了极大的支持和帮助，提供了宝贵的意见和 建议。
早期火灾预警
利用热释电红外传感器检测火灾初期的 热辐射，及时发出预警信号，降低火灾 发生的风险。
VS
工业生产安全
在工厂、仓库等场所安装热释电红外传感 器，提高火灾预警能力传感器的 调试与校准方法
热释电红外传感器的调试步骤
硬件连接
确认传感器与主机之间的连接是否牢固，避 免接触不良导致信号传输受阻。
热释电探测器简介PPT课件
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+ห้องสมุดไป่ตู้
束
缚
电 荷
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11/2/2019
8
3、热释电材料
铁电体的自发极化强度PS（单位面积上的电荷量）与温度的关系如图所示， 随着温度的升高，极化强度减低，当温度升高到一定值，自发极化突然消 失，这个温度常被称为“居里温度”或“居里点”。在居里点以下，极化 强度PS是温度T的函数。
材料中。热释电材料同普通的热电材料不同，它们有自极化效应，即使在
没有外电场的情况下，也存在电偶极矩。热释电材料当温度不变时，晶体
表面的电荷被来自外部的自由电荷中和。晶体温度变化越大，极化强度变
化就越大，-表--示-大--量--的-电--荷--聚- 集在电极。
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自由电荷
-------------
电极面积较大，极间距离较 二 热释电探测器的电路连接 少，因而极间电容较大，故 其不适于高速应用。
图（b）所示的边电极结构中，电极所在的平面 与光敏面互相垂直，电极间距较大，电极面积 较小，因此极间电容较小。由于热释电器件的 响应速度受极间电容的限制，因此，在高速运 用时以极间电容小的边电极为宜。
11/2/2019
热释电探测器简介
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+ห้องสมุดไป่ตู้
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电 荷
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3、热释电材料
铁电体的自发极化强度PS（单位面积上的电荷量）与温度的关系如图所示， 随着温度的升高，极化强度减低，当温度升高到一定值，自发极化突然消 失，这个温度常被称为“居里温度”或“居里点”。在居里点以下，极化 强度PS是温度T的函数。
材料中。热释电材料同普通的热电材料不同，它们有自极化效应，即使在
没有外电场的情况下，也存在电偶极矩。热释电材料当温度不变时，晶体
表面的电荷被来自外部的自由电荷中和。晶体温度变化越大，极化强度变
化就越大，-表--示-大--量--的-电--荷--聚- 集在电极。
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自由电荷
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电极面积较大，极间距离较 二 热释电探测器的电路连接 少，因而极间电容较大，故 其不适于高速应用。
图（b）所示的边电极结构中，电极所在的平面 与光敏面互相垂直，电极间距较大，电极面积 较小，因此极间电容较小。由于热释电器件的 响应速度受极间电容的限制，因此，在高速运 用时以极间电容小的边电极为宜。
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热释电探测器简介
辐射式传感器PPT课件
• 当两个受光电极同时受到红外线照射时，信号相互抵消而无输 出。为此，只有当人体移动时才有信号输出，主要用于人体移 动的检测。
场效应管
两块反向
串联的热
释电晶片
.
11
10.2热释电传感器工作原理
热释电晶片表面必须罩上一块由一组平行的棱柱 型透镜所组成菲涅尔透镜，每一透镜单元都只有一个 不大的视场角，当人体在透镜的监视视野范围中运动 时，顺次地进入第一、第二单元透镜的视场，晶片上 的两个反向串联的热释电单元将输出一串交变脉冲信 号。当然，如果人体静止不动地站在热释电元件前面， 它是“视而不见”的。
可分为“热探测器”和“光子探测器”两类。 1).热探测器 • 热探测器在吸收红外辐射能后温度升高，引起某种物理性质的
变化，这种变化与吸收的红外辐射能成一定的关系。常用的物 理现象有温差热电现象、金属或半导体电阻阻值变化现象、热 释电现象、气体压强变化现象、金属热膨胀现象、液体薄膜蒸 发现象等。因此，只要检测出上述变化，即可确定被吸收的红
• 用这些物理现象制成的热电探测器，在理论上对一切波长的红 外辐射具有相同的响应。但实际上仍存在差异。其响应速度取
.
7
• 热释电传感器是一种检测物体辐射的红外能量的传感 器，它是利用PZT等晶体结构的表面电荷极化随其温 度变化而改变这种特性的传感器。
.
8
• 图为热释电传感器的内部结构 其内部结构是由窗口、具有热释 电效应的PZT板以及高阻抗低噪 声的FET组合而成，将其封入壳 内，保持密封性并防止外来噪声 的混入。PZT板表面吸收红外线， 并在受光面的里外各自安装取出电 荷的一对电极，通过改变电极对数 与接线方式，就可进行各种量的检 测。
.
4
2. 红外辐射的基本定律 1).基尔霍夫定律 • 物体向周围发射红外辐射能时，同时也吸收周围物体发射的红
场效应管
两块反向
串联的热
释电晶片
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10.2热释电传感器工作原理
热释电晶片表面必须罩上一块由一组平行的棱柱 型透镜所组成菲涅尔透镜，每一透镜单元都只有一个 不大的视场角，当人体在透镜的监视视野范围中运动 时，顺次地进入第一、第二单元透镜的视场，晶片上 的两个反向串联的热释电单元将输出一串交变脉冲信 号。当然，如果人体静止不动地站在热释电元件前面， 它是“视而不见”的。
可分为“热探测器”和“光子探测器”两类。 1).热探测器 • 热探测器在吸收红外辐射能后温度升高，引起某种物理性质的
变化，这种变化与吸收的红外辐射能成一定的关系。常用的物 理现象有温差热电现象、金属或半导体电阻阻值变化现象、热 释电现象、气体压强变化现象、金属热膨胀现象、液体薄膜蒸 发现象等。因此，只要检测出上述变化，即可确定被吸收的红
• 用这些物理现象制成的热电探测器，在理论上对一切波长的红 外辐射具有相同的响应。但实际上仍存在差异。其响应速度取
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• 热释电传感器是一种检测物体辐射的红外能量的传感 器，它是利用PZT等晶体结构的表面电荷极化随其温 度变化而改变这种特性的传感器。
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• 图为热释电传感器的内部结构 其内部结构是由窗口、具有热释 电效应的PZT板以及高阻抗低噪 声的FET组合而成，将其封入壳 内，保持密封性并防止外来噪声 的混入。PZT板表面吸收红外线， 并在受光面的里外各自安装取出电 荷的一对电极，通过改变电极对数 与接线方式，就可进行各种量的检 测。
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2. 红外辐射的基本定律 1).基尔霍夫定律 • 物体向周围发射红外辐射能时，同时也吸收周围物体发射的红
热释电传感器
16
晶体
晶体
___ +++
对外不呈电性
人体移动
晶体 _____
++++&;
对外呈电性
自由电荷释放和补充：充放电现象
4
热释电红外传感器 二、热释电红外传感器的结构及性能
结 型 场 效 应 管
热释电红外传感器
ＰＺＴ压电陶瓷：居里点高、可靠性高、成本低 滤光片：６ｕｍ 短波：高反射率 长波：高穿透率 人体：１０ｕｍ
LS-064
80 3300 —— 2.2~15 0.7 -30~70 -40~80 2×1 TO-5
LH1958
80 3500 8~14 3~15 1.0 -40~70 -40~80 2×1 TO-5
热释电红外传感器 三、热释电红外探测模块
传感器 + 测量电路
ＨN９１１型
管脚
1 2 3 4、5 6
热释电体 热电元件
定义： 由于热变化产生的电极化现象
常用材料：单晶（ＬｉＴａＯ３）、压电陶瓷（ＰＺＴ）
高分子薄膜（ＰＶＦＺ） 发展史：三个世纪、1938年 - 红外探测器 60年代后 - 热释电材料和器件应用研究
热释电红外传感器 讨论：只适合于移动人体的探测？
人体静止
_____ +++++ _____ +++++ _____ +++++
视野特性
6
热释电红外传感器
探测人体用的热释电红外传感器主要技术指标
型号
典型噪声值（mV 峰-峰） 响应性（V/W） 窗口光频响应（um） 工作电压（V） 失调电压（V） 工作温度（℃） 保存温度（℃） 元件尺寸（mm） 封装形式
晶体
晶体
___ +++
对外不呈电性
人体移动
晶体 _____
++++&;
对外呈电性
自由电荷释放和补充：充放电现象
4
热释电红外传感器 二、热释电红外传感器的结构及性能
结 型 场 效 应 管
热释电红外传感器
ＰＺＴ压电陶瓷：居里点高、可靠性高、成本低 滤光片：６ｕｍ 短波：高反射率 长波：高穿透率 人体：１０ｕｍ
LS-064
80 3300 —— 2.2~15 0.7 -30~70 -40~80 2×1 TO-5
LH1958
80 3500 8~14 3~15 1.0 -40~70 -40~80 2×1 TO-5
热释电红外传感器 三、热释电红外探测模块
传感器 + 测量电路
ＨN９１１型
管脚
1 2 3 4、5 6
热释电体 热电元件
定义： 由于热变化产生的电极化现象
常用材料：单晶（ＬｉＴａＯ３）、压电陶瓷（ＰＺＴ）
高分子薄膜（ＰＶＦＺ） 发展史：三个世纪、1938年 - 红外探测器 60年代后 - 热释电材料和器件应用研究
热释电红外传感器 讨论：只适合于移动人体的探测？
人体静止
_____ +++++ _____ +++++ _____ +++++
视野特性
6
热释电红外传感器
探测人体用的热释电红外传感器主要技术指标
型号
典型噪声值（mV 峰-峰） 响应性（V/W） 窗口光频响应（um） 工作电压（V） 失调电压（V） 工作温度（℃） 保存温度（℃） 元件尺寸（mm） 封装形式
工作任务2-4热释电红外传感器
此时C6通过VD2放电，使IC3的“2”脚变为 低 电平，如果“2”脚的电压比“3”由电阻R15、R16 分压提供的基准电压低，则IC3的“1”脚变为高电 平 ，三极管VT2导通，蜂呜器HA发出报警声。
当人离开探测区，IC2B的“7”脚为低电平， VD2截止，由于C6有一个充电时间（1mim）使蜂 呜器延时报警1min。
热释电红外线传感器是利用被检测体热辐射引 起敏感元件温度变化进行的。热释电红外线传感器 内的热释电元件能将波长为8 ～ 12μm的红外光信 号转变为电信号，并能对自然界的白光信号具有抑 制作用。人体都有恒定的体温，一般为37ºC，所以 会从人体辐射出波长为10μm的红外线，因此热释 电红外线传感器可以探测人体发出约10μm的红外 线，并可利用面镜或透镜将人体所辐射出来的红外 线有效地集中于热释电红外线传感器上，通过热释 电红外线传感器将收集到的红外线能量转换为电信 号。
热释电红外传感器是利用被测物体热辐 射（红外线）引起敏感元件温度变化进行测 量的。由于它反应速度快、灵敏度高、准确 度高、测量范围广、使用方便，更由于它是 可以非接触式测量使用，所以它广泛应用在 对温度（热）的测量与控制电路上，如卫生 部门应用的非接触式低温计，工业上的温度 测量、湿度检测，家居及防盗的自动控制、 防灾探测，灾害探测人体生命，军事、航空 航天的红外遥测应用等。
热释电红外线传感器检测灵敏度示意图
热释电红外线传感器的封装方式 热释电红外线传感器的封装方式如图所示两
种，分别为金属外壳TO-5封装和塑料TO-92封装。
（a）TO-5封装
（b）TO-92封装
热释电红外线传感器的封装方式
菲涅耳透镜
由于人体放射的远红外线能量十分微弱，不
论哪种封装，直接由热释电红外线传感器接收， 灵敏度很低，控制距离一般只有1～2m，远远不 能满足要求，配以良好的光学光学透镜（如抛物 镜、菲涅耳透镜等），才能实现较高的灵敏度。 通常多配用菲涅耳透镜，用其将微弱的红外线能 量进行“聚集”，可以将传感器的探测距离提高 到10m以上。光学透镜主要作用是只允许波长在 10μm左右的红外线（人体发出的红外线波长） 通过，而将灯泡、太阳光及其它辐射滤掉，以抑 制外界的干扰。
《红外传感器介绍》课件
工业测温
总结词
利用红外传感器对工业设备进行非接 触测温，提高生产效率和设备安全性 。
详细描述
红外传感器能够非接触地测量各种工 业设备的表面温度，实时监测设备的 运行状态，预防设备过热或故障，保 障生产顺利进行。
医疗诊断
总结词
利用红外传感器检测人体温度分布，辅助诊断疾病。
详细描述
红外传感器能够检测人体表面温度分布，通过分析温度变化情况，辅助医生判断病情，如乳腺肿瘤、 皮肤疾病等。
在军事领域，红外传感器可用于导弹制导、夜视侦察等；在航空航天领域，可用 于飞机和卫星的红外探测和监测；在工业领域，可用于温度测量、气体分析、无 损检测等；在医疗领域，可用于红外热像仪、红外光谱仪等医疗设备的研制和应 用。
ห้องสมุดไป่ตู้art
02
红外传感器的类型
热释电红外传感器
总结词
热释电红外传感器是一种常用的红外传感器，它利用热释电效应来检测红外辐 射。
多光谱探测与成像技术是指红外传感器能够同时探测和成像多个光谱范围，从而提供更丰富 的目标信息。
多光谱探测与成像技术能够提高目标识别和分类的准确性，并有助于区分不同类型的目标。
多光谱探测与成像技术需要结合多种光学系统和信号处理算法来实现，是未来红外传感器发 展的重要方向之一。
Part
05
红外传感器的实际应用案例
低噪声等效功率的红外传感器能够更好地检测低辐射目标，提高信噪比。
NEP越低，红外传感器的性能越好，能够更好地抑制噪声干扰，提高测量精度和稳 定性。
探测波长范围
探测波长范围：红外传感器能够 检测的波长范围是有限的，通常 在700-1000纳米或者更宽的范
围。
根据不同的应用需求，可以选择 适合的探测波长范围的红外传感
热释电红外传感器PIR原理教程ppt课件
.
4
(二)
1.光谱基础 2.人体辐射 3.热释电核心探头
.
5
红外传感器的工作原理
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780nm1mm的长射线称为红外线
.
6
对红外线的处理方式:
一.定量处理 如利用气体的特征吸收波长及积
.
21
[元件选用] IC2、IC3选用高输入阻抗的运算放大
器CA3140，很适合于作微弱信号的放大级。
[电路调试] 电路调试主要是调节电位器RB，选择合
适的参考电压，以达到最佳灵敏度。
.
22
具体电路应用设计分析(二)
BISS0001
.
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具体电路应用设计分析(二)
红外热释电处理芯片BISS0001
聚集能量
菲涅尔透镜的作用有两个： 一是聚焦作用，即将探测空间的红外
.
20
具体电路应用设计分析(一)
电路中VT3、C7、R8、~R10组成开机延
时电路。当开机时，开机人的感应会使IC3输 出高电平，造成误触发。
开机延时电路在开机的瞬间，由电容C7 的充电作用而使VT3导通，这样就使IC3输出 的高电平经VT3通地，VT2可以保持截状态， 防止了开机误触发。开机延时时间由C7与R8 的时间常数决定，约20秒。
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。
.
14
重要概念
在该探测技术中，所谓“被动”是指探测 器本身不发出任何形式的能量，只是靠接收 自然界能量或能量变化来完成探测目的。
被动红外报警器特点： 能够响应入侵者在所防范区域内移动时所 引起的红外辐射变化，并能使监控报警器产 生报警信号，从而完成报警功能。
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开机延时电路在开机的瞬间，由电容C7 的充电作用而使VT3导通，这样就使IC3输出 的高电平经VT3通地，VT2可以保持截状态， 防止了开机误触发。开机延时时间由C7与R8 的时间常数决定，约20秒。
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[元件选用] IC2、IC3选用高输入阻抗的运算放大
器CA3140，很适合于作微弱信号的放大级。
的波长为9.67~9.64um，中心波长为
9.65um。
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红外传感器的工作原理 热释电核心探头
热释电红外传感器由传感探
热电 元
测元、干涉滤光片和场效
应管匹配器三部分组成。
其内部的热电元由高热电 系数的铁钛酸铅汞陶瓷以 及钽酸锂、硫酸三甘铁等 配合滤光镜片窗口组成， 其极化产生正、负电荷,随 温度的变化而变化。
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当有人进入探测范围时，探头输出探测电 压，经VT1和IC2放大后使信号输出电压高 于参考电压，这时 IC3的（6）脚输出高电 平，三极管VT2导通，继电器J1能通电吸 合，接通开关。
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具体电路应用设计分析(一)
电路中VT3、C7、R8、~R10组成开机延 时电路。当开机时，开机人的感应会使IC3输 出高电平，造成误触发。
热释电红外传感器
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红外传感器
(一)热释电红外传感器在生活中的应用 (二)热释电红外传感器的工作原理 (三)热释电红外传感器应用设计
红外传感器在生活中的应用
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红外传感器在生活中的应用 1.“有电，危险”安全警示电路 用于有电 的场合，当有人进入这些场合时，通过 发出语音和声光提醒人们注意安全。 2.自动门 主要用于银行、宾馆。当有人 来到时，大门自动打开，人离开后又自 动关闭。 3.红外线防盗报警器 用于银行、 办公楼、家庭等场合的防盗报警。 4.高速公路车辆车流计数器 5.自动开、关的照明灯，人体 接近自动开关等。
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红外传感器的工作原理
热释电红外探头
滤光窗 ----由一块薄玻璃片镀上多层滤光层薄膜而成的， 能有效地滤除7.0~14um波长以外的红外线。
人体正常体温时，辐射的最强的红外线的中心波长为 9.65um,正好落在滤光窗的响应波长（7~14um）中心。
故滤光窗能有效地让人体辐射的红外线通 过，而最大限度地阻止阳光、灯光等可见光 中的红外线的通过，以免引起干扰。
被动红外报警器特点： 能够响应入侵者在所防范区域内移动时所 引起的红外辐射变化，并能使监控报警器产 生报警信号，从而完成报警功能。
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(三)
1.热释电应用电路原理图 2.典型电路设计分析(一) 3.典型电路设计分析(二) 4.聚光系统---菲涅尔镜片
的原理和应用
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热释电红外传感器工作电路原理图
[电路调试] 电路调试主要是调节电位器RB，选择合
适的参考电压，以达到最佳灵敏度。
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BISS0001
具体电路应用设计分析(二)
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具体电路应用设计分析(二)
红外热释电处理芯片BISS0001
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上图中，运算放大器OP1将热释电 红外传感器的输出信号作第一级放大， 然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第 二级放大，再经由电压比较器COP1和 COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出 有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器， 输出信号Vo经晶体管T1放大驱动继电器 去接通负载。
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(二)
1.光谱基础 2.人体辐射 3.热释电核心探头
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红外传感器的种电磁射线，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
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对红外线的处理方式:
一.定量处理 如利用气体的特征吸收波长及积
分特性进入某一波长的定量测量 二.定性处理
解决有无的问题
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红外传感器的工作原理
人体辐射
♣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
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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。
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重要概念
在该探测技术中，所谓“被动”是指探测 器本身不发出任何形式的能量，只是靠接收 自然界能量或能量变化来完成探测目的。
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聚光系统菲涅尔镜片
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菲涅尔镜片的原理和应用
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各式各样的菲涅尔镜片
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菲涅尔镜片是红外线探头的 “眼镜”，它就象人的眼镜一样， 配用得当与否直接影响到使用的功 效，配用不当产生误动作和漏动作， 致使用户或者开发者对其失去信心。 配用得当充分发挥人体感应的作用， 使其应用领域不断扩大。
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红外传感器的工作原理 热释电核心探头
热电元
Ｄ端接电源 正极， Ｇ端接电源 负极， Ｓ端为信号 输出
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红外传感器的工作原理 热释电红外探头
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104ＭΩ，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。
传感器只对移动或运动的人体、体温近似人 体的物体起作用。
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红外传感器的工作原理
（1）人体经过探头先后被A源或被B源感应，Sa<Sb 或Sa>Sb产生差值，双源失去互补平衡作用而很敏感 地产生信号输出，见图（3C）。 （2）人对着探头呈垂直状态运动，Sa=Sb不产生差值， 双源很难产生信号输出。
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常用放大电 路有哪些?
典型电路设计分析(一)
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reture
具体电路应用设计分析(一)
[电路工作原理] 探头接收到人体释放的热释红外信号,经
VT1、IC2两级放大,输入电压比较器IC3。其 中RP为参考电压调节电位器，用来调节电路 灵敏度，也就是探测范围。平时，参考电压 （IC•3的（2）脚电压）高于IC2的输入电压 （IC3的（3）脚电压），IC3输出低电平。
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[元件选用] IC2、IC3选用高输入阻抗的运算放大
器CA3140，很适合于作微弱信号的放大级。
的波长为9.67~9.64um，中心波长为
9.65um。
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红外传感器的工作原理 热释电核心探头
热释电红外传感器由传感探
热电 元
测元、干涉滤光片和场效
应管匹配器三部分组成。
其内部的热电元由高热电 系数的铁钛酸铅汞陶瓷以 及钽酸锂、硫酸三甘铁等 配合滤光镜片窗口组成， 其极化产生正、负电荷,随 温度的变化而变化。
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当有人进入探测范围时，探头输出探测电 压，经VT1和IC2放大后使信号输出电压高 于参考电压，这时 IC3的（6）脚输出高电 平，三极管VT2导通，继电器J1能通电吸 合，接通开关。
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具体电路应用设计分析(一)
电路中VT3、C7、R8、~R10组成开机延 时电路。当开机时，开机人的感应会使IC3输 出高电平，造成误触发。
热释电红外传感器
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红外传感器
(一)热释电红外传感器在生活中的应用 (二)热释电红外传感器的工作原理 (三)热释电红外传感器应用设计
红外传感器在生活中的应用
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红外传感器在生活中的应用 1.“有电，危险”安全警示电路 用于有电 的场合，当有人进入这些场合时，通过 发出语音和声光提醒人们注意安全。 2.自动门 主要用于银行、宾馆。当有人 来到时，大门自动打开，人离开后又自 动关闭。 3.红外线防盗报警器 用于银行、 办公楼、家庭等场合的防盗报警。 4.高速公路车辆车流计数器 5.自动开、关的照明灯，人体 接近自动开关等。
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红外传感器的工作原理
热释电红外探头
滤光窗 ----由一块薄玻璃片镀上多层滤光层薄膜而成的， 能有效地滤除7.0~14um波长以外的红外线。
人体正常体温时，辐射的最强的红外线的中心波长为 9.65um,正好落在滤光窗的响应波长（7~14um）中心。
故滤光窗能有效地让人体辐射的红外线通 过，而最大限度地阻止阳光、灯光等可见光 中的红外线的通过，以免引起干扰。
被动红外报警器特点： 能够响应入侵者在所防范区域内移动时所 引起的红外辐射变化，并能使监控报警器产 生报警信号，从而完成报警功能。
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(三)
1.热释电应用电路原理图 2.典型电路设计分析(一) 3.典型电路设计分析(二) 4.聚光系统---菲涅尔镜片
的原理和应用
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热释电红外传感器工作电路原理图
[电路调试] 电路调试主要是调节电位器RB，选择合
适的参考电压，以达到最佳灵敏度。
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BISS0001
具体电路应用设计分析(二)
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具体电路应用设计分析(二)
红外热释电处理芯片BISS0001
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上图中，运算放大器OP1将热释电 红外传感器的输出信号作第一级放大， 然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第 二级放大，再经由电压比较器COP1和 COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出 有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器， 输出信号Vo经晶体管T1放大驱动继电器 去接通负载。
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(二)
1.光谱基础 2.人体辐射 3.热释电核心探头
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红外传感器的种电磁射线，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
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对红外线的处理方式:
一.定量处理 如利用气体的特征吸收波长及积
分特性进入某一波长的定量测量 二.定性处理
解决有无的问题
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红外传感器的工作原理
人体辐射
♣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
Page 13
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。
Page 14
重要概念
在该探测技术中，所谓“被动”是指探测 器本身不发出任何形式的能量，只是靠接收 自然界能量或能量变化来完成探测目的。
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聚光系统菲涅尔镜片
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菲涅尔镜片的原理和应用
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各式各样的菲涅尔镜片
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菲涅尔镜片是红外线探头的 “眼镜”，它就象人的眼镜一样， 配用得当与否直接影响到使用的功 效，配用不当产生误动作和漏动作， 致使用户或者开发者对其失去信心。 配用得当充分发挥人体感应的作用， 使其应用领域不断扩大。
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红外传感器的工作原理 热释电核心探头
热电元
Ｄ端接电源 正极， Ｇ端接电源 负极， Ｓ端为信号 输出
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红外传感器的工作原理 热释电红外探头
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104ＭΩ，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。
传感器只对移动或运动的人体、体温近似人 体的物体起作用。
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红外传感器的工作原理
（1）人体经过探头先后被A源或被B源感应，Sa<Sb 或Sa>Sb产生差值，双源失去互补平衡作用而很敏感 地产生信号输出，见图（3C）。 （2）人对着探头呈垂直状态运动，Sa=Sb不产生差值， 双源很难产生信号输出。
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常用放大电 路有哪些?
典型电路设计分析(一)
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具体电路应用设计分析(一)
[电路工作原理] 探头接收到人体释放的热释红外信号,经
VT1、IC2两级放大,输入电压比较器IC3。其 中RP为参考电压调节电位器，用来调节电路 灵敏度，也就是探测范围。平时，参考电压 （IC•3的（2）脚电压）高于IC2的输入电压 （IC3的（3）脚电压），IC3输出低电平。