毕业设计（论文）-热释电红外传感无线电遥控报警电路设计1.doc

目录一、引言-2二、设计思路-3三、热释电红外传感器3.1热释电红外传感器的结构原理-43.2热释电红外传感器的主要技术参数-83.3热释电红外传感器的安装与使用-103.4热释电红外传感器控制电路-13四、菲涅耳透镜4.1菲涅耳透镜的原理-224.2菲涅尔镜片主要参数：-244.3菲涅尔透镜的主要技术指标-284.4如何避免红外探测器误报警和漏报警-29五、编码、译码电路5.1编码电路-315.2译码电路-32六、无线发射接收电路6.1无线发射电路-326.2无线接收电路-34七、热释电红外探测多路无线报警系统7.1电路组成-357.2工作原理-367.3热释电传感器的测试-38八、设计总结-42九、参考文献-44引言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。热释电红外传感器本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。价格低廉。在电子防盗、人体探测器领域中，热释电红外探测器的应用非常广泛，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎。 二、 设计思路 这套被动式红外探测无线报警系统，总体设计思路是由探测发射电路和接收报警电路两部分组成。探测发射电路通过热释电红外探测器探测人体的红外辐射信号，并经过放大、编码和发射等环节，将人体的移动信号转为电信号应用无线电技术发射出去；而接收报警电路则是通过对电信解调、译码和声光报警等环节，将电信号转为声音、光源信号，从而达到无线报警的目的。由于是毕业设计，在设计过程中要以电路原理为主题，因此在电路元件和模块的选择上尽量采用通用、基础的元器件，避免采用大规模的集成电路来设计电路。 三、热释电红外传感器3.1 热释电红外传感器的结构原理1、自然界的任何物体，只要其温度高于绝对零度（273），总是不断地向外发出红外辐射，并以光的速度传播能量。物体向外辐射红外辐射的能量与物体的温度和红外辐射的波长有关。假定物体发射红外辐射的峰值波长为m，它的温度为t，则辐射能量等于红外辐射的峰值波长m与物体温度t的乘积。这一乘积为一常数，即mt29983000（mk）。物体的温度越高，它所发射的红外辐射的峰值波长越小，发出红外辐射的能量也越大。某些被称为“铁电体”的电介质材料，如钛酸铅、硫酸三甘钛、钽酸锂等，受到红外辐射后其温度会升高，这种现象称为红外辐射的热效应。能够在红外辐射下产生热效应的材料称为高热电系数材料。上述材料便是这种能在红外辐射下产生热效应的高热电系数材料。通常,电介质的内部是没有载流子的，因此它没有导电能力。但是任何电介质毫无例外地都是由带电粒子组成的，即由电子和原子核组成的。在外加电压的作用下，这些带电粒子也要发生移动，带正电荷的粒子趋向负极，带负电荷的粒子趋向正极。其结果是使电介质的一个表面带正电，另一个表面带负电，我们称这种现象为电极化。在电压加上去的瞬间到电极化状态建立起来的这段时间内，电介质内部的电荷顺着外加电场的方向运动，形成一种电流，这个电流称为位移电流。但是当极化状态建立之后，位移电流即消失。对于大多数的电介质，当电压除去后，极化状态随之消失，其带电粒子的运动又恢复原态。对于上述现象，某些铁电体电介质材料却是个例外，像上述的几种铁电体材料，当被极化后撤去外加电压时，这种极化现象仍然技保留下来，这种现象被称为自发极化。自发极化的强度与温度相关，当温度升高时，极化强度降低。自发极化的铁电体平时靠捕捉大气中的浮游电荷保持平衡状态。当受到红外辐射后，其内部温度便会升高，介质内部的极化状态便随之降低，它的表面电荷浓度也降低了。这也就相当于“释放”了一部分电荷，这种现象称为电介质的热释电效应。将释放出的电荷通过放大器放大后就成了一种控制信号，利用这一原理制成的红外传感器称为热释电红外传感器。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。 当无人体移动时，热释电红外感应器感应到的只是背景温度，当人体进人警戒区，通过菲涅尔透镜，热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异信号，因此，红外探测器的红外探测的基本概念就是感应移动物体与背景物体的温度的差异。需要指出的是，如果红外辐射持续下去，电介质的温度就会升到新的平衡状态，表面电荷也同时达到平衡。这时它就不再释放电荷，也就不再有信号输出了，如图1所示。因此，对于这类热释电红外传感器，只有在红外辐射强度不断变化，它的内部温度随之不断升降的过程中，传感器才有信号输出，而在稳定状态下，输出信号则为零。因此在应用这类传感器时，应设法使红外辐射不断变化，这样才能使传感器不断有信号输出。为了满足这一要求，通常在热释电传感器的使用中，总是要在它的前面加装一个菲涅尔透镜。图1 电介质的热释电效应2、 热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。按照探测元的数目来分，热释电红外传感器有单元、双元和四元等几种，用于人体探测的红外传感器采用双元或四元式结构。按照热释电红外传感器的用途来分，有以下几种：用于测量温度的传感器，它的工作波长为120m；用于火焰探测的传感器，它的工作波长为4.350.15m；用于人体探测的传感器，它的工作波长为715m。将高热电材料制成一定厚度的薄片并在其两面镀上金属电极，然后加电进行极化，这样便制成了热释电探测元。由于加电极化的电压是有极性的，因此极化后的探测元也是有正、负极性的图2是一个双探测元的热释电红外传感器的结构示意图。该传感器将两极性相反、特性一致的探测元串接在一起，目的在于消除闭环境温度和自身变化起的干扰。它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号可在内部相互抵消的原理，使传感器起到补偿作用。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，因此传感器会输出探测信号电压。用来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0.220m。为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度，在传感器的窗口上加装了一块干涉滤光片。这种滤光片除了允许某波长范围的红外辐射通过外，还能将灯光、阳光和其他红外辐射拒之门外。图2 双探测元热释电红外传感器红外辐射在大气中传播时会被大气吸收而降低辐射强度，不过这种吸收对整个红外辐射波段的吸收是不均匀的。在l2.5m、35m、814m这三个波长范围内，大气的吸收是很小的，它的透射特性如图3所示。 图3大气透射光谱人体辐射的红外线波长约为9.5m，恰好位于814m这个大气窗口的波长范围内。因此人体发出的红外辐射能够较好地穿过大气到达热释电红外传感器。图4是某种滤光片的透射比曲线。由该图可见，该滤光片能将46.5m波长内的红外辐射大部分吸收，用作人体红外传感器。热释电红外探测元的阻抗高达1000m，因此必须采用变换元件对其输出的信号进行阻抗变换后才能作为控制信号输出。通常使用具有高输人阻抗的场效应管，将其接成源极跟随器，使其变成低输出阻抗的控制信号，与放大器的输人端相匹配。这和驻极体话筒中采用场效应管进行阻抗变换的作用很相似，其中电阻r：是用来释放场效应管的栅极电荷，使其正常工作的。热释电红外传感器有两种封装形式，图5（a）为金属封装形式。在图（d）中，d为内部场效应管的漏极，s为源极，g为栅极。图5（e）为塑料封装形式。实际使用时，d端接电源正极，g端接电源负极，s端为信号输出端。图4 某种滤光片的透射比图5（a）封装形式3.2热释电红外传感器的主要技术参数（1）响应度r热释电红外传感器的响应度也称灵敏度，它的单位力vw或vw，它表明传感器的输出电压v与输人的红外辐射功率w之比。常用的热释电红外传感器，它的响应度一般为几百几千伏瓦。（2）响应波长范围传感器的响应度r与人射红外辐射的波长有关，可用如图8所示曲线来表示，其中p为峰值响应波长，响应皮下降到峰值波长的一半时所对应的波长c称为截止波长。（3）噪声电压v任何一种传感器都不同程度地存在着噪声电压，它是一种无法避免的、毫无规律的电压起伏。如果噪声电压过高，它的数值接近或已超过有用的信号电压，则该传感器就无法使用了。因此必须将传感器的噪声电压限制在一定的允许范围内。常见的热释电红外传感器的噪声电压的峰一峰值一般为几十至几百毫伏。（4）等效噪声功率nep若辐射到传感器上的红外辐射功率所产生的有用输出电压恰与传感器本身的噪声电压相等，此时的辐射功率称为等效噪声功率，即信噪比为1时所需要的输人功率。等效噪声功率仅是一个理论界限，并不意味着辐射功率大于nep就可以检测出来。事实上，要检测出辐射信号的存在，辐射功率应是nep的26倍。热释电红外传感器的nep值为11。（5）探测度d探测度的定义为等效噪声功率nep的倒数，即d1nep（）。显然，d越大越好。实验发现，许多红外传感器的d和nep均与探测元的有效面积a和放大器带宽有关，故引人归一化探测度：d（a）npe（cmhz）图6响应波长图3.3 热释电红外传感器的安装与使用热释电红外传感器根据其使用目的的不向，每一型号都有自己的响应波长范围，使用时应根据使用目的选择合适的传感器。例如：当用来测量温度时，应选用响应波长为120um的传感器。用于火焰探测时，则应选用响应波长为4.350.15um的传感器。如果用于人体探测，如防盗或保安等，则应选用波长为715um的传感器。若选择不当，则会使仪器失去控制作用或达不到控制要求。（1）热释电红外传感器在使用和安装中应注意以下几点： 热释电红外传感器必须与菲涅尔透镜配合使用才能有效地发挥它的作用。菲涅尔透镜除使用购买的成品外，还可以自树。其方法是将原纸板用小刀刻出若干条狭缝，然后弯成弧形即可。不过这种透镜无聚焦功能，故灵敏度较低。菲涅你透镜与热释电传感器配合使用时，必须仔细调整其距离，使传感器位于透镜的焦点区，以发挥传感器的最佳灵敏度。热释电红外传感器的安装高度应在距地面12m之间，传感器向下应有一定的倾斜度，以减小探测死角，如图9所示。其中图9（a）为传感器安装示意图，图9（b）为探测方向示意图。图7传感器的安装传感器与控制电路之间的距离应尽置地短，并使用屏蔽引线连接，以免引人干扰。几种常用热释电传感器的特性如表1所示。表1几种常用热释电传感器的特性3.4热释电红外传感器控制电路热释电红外传感器输出的探测信号电压十分微弱，通常仅有1mv左右，又因有菲涅尔透镜的作用，使输出的信号电压呈脉冲形式，脉冲电压的频率由被探测物体的移动速度决定，通常为0.110hz左右。由于输出的电压很低，要使它能够驱动负载，必须采用一个墙益足够高的放大器将其放大。一般要求放大器的增益应为6070db，放大器的带宽为0.37hz，放大器的带宽对它的可靠性和灵敏度有很大影响。带宽窄，则噪音低，误动作率低，带宽宽，则噪声大，误动率高，但对人体移动速度的变化响应好。1、由通用器件组成的放大电路最常用的通用器件是运算放大器，由于运算放大器的增益（开环增益）很高，通过外接元件可将其设计成任意带宽和增益的放大器，并且可以根据需要随时调整。通常由运算放大器组成的放大电路有两种组成方式：一种为反相输人的放大电路；另一种是同相输入的放大电路。图8（a）和（b）是这两种放大电路的组成，图（c）则给出了它的频率特性。对于图8所示的放大器，它的带宽可由下列公式确定：上限截止频率：下限截止频率：带宽：whl图8（a）所示电路的电压增益为：a12fr2c1/（l2fr1c1）（12fr2c2） 图8（b）所示电路的增益为： 图8 放大器及其频率特性对于图8（a）所示电路，假定要求其上限截止频率h7hz，下限截止频率fl0.3hz，试选择电路的参数。先确定其中的cl等于20uf，c2等于0luf，代人上述公式后算得：r22.2m，r127的。根据r1、r2的值，可得：a55。若用两级同样的放大器，则总增益为：a55553025。2、热释电红外控制集成电路热释电红外控制集成电路的作用不仅仅是将热释电红外传感器输出的探澍信号电压进行放大。该电路通过集成化制作技术，在电路内制作出具有各种功能的电路，因此使电路具有完全的控制功能。使用这种控制电路可使热释电红外控制电路结构简化，功能齐全，功耗降低，工作可靠，性能优良，组装方便.（1）、bsiss0001芯片biss0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。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、烘干机和自动洗手池等装置，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。它不仅能和热释电红外传感器的输出良好地匹配，而且也能和其他多种传感器进行匹配。它的内都是由运算放大器、电压比较器、与门电路、状态控制器、定时控制器、锁定时间控制器和禁止电路等组成。外形如图9所示。 图9 biss0001外形图biss0001采用16脚标准型塑料封装结构。脚（a）为触发方式控制端，当a1时，电路可重复触发；当a0时，电路不可重复触发。脚（v0）为控制信号输出湍，当有传感信号输人时，v0输出高电平。脚（rx）和脚（cx）为输出定时控制器t，的外接元件端，定时时间为：tx50103rxcx。脚（ri）和脚ci）为锁定时间控制器i的外接元件，锁定时间ti24rici。脚（vrf）为参考电压及复位端，使用时一般接vdd，若按ss，可使定时器复位。脚（vc）为触发禁止端，当vcvr时禁止触发；当vcvr时，允许触发，vr0.2vdd.脚（ib）为偏置电流设置端，由外接电阻rb接ss斟端，rb一般取1m的电阻。12脚（out2）和13脚（in2-）分别为第二级运放的输出端和反相输人端。14脚（in1+）和15净（in1-）分别为第一运放的同相和反相输入端。16脚（out1）为第一运放的输出端。11脚（vdd）和7脚（vss）分别为电源正、负端。 图10 biss0001的管脚图（2）、biss0001的特点*cmos工艺*数模混合*具有独立的高输入阻抗运算放大器*内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰*内设延迟时间定时器和封锁时间定时器*采用16脚dip封装（3）、biss0001的内部框图 图11 biss0001内部框图（4）biss001的管脚说明引脚名称i/o功能说明1ai可重复触发和不可重复触发选择端。当a为“1”时，允许重复触发；反之，不可重复触发2voo控制信号输出端。由vs的上跳变沿触发，使vo输出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。在输出延迟时间tx之外和无vs的上跳变时，vo保持低电平状态。3rr1-输出延迟时间tx的调节端4rc1-输出延迟时间tx的调节端5rc2-触发封锁时间ti的调节端6rr2-触发封锁时间ti的调节端7vss-工作电源负端8vrfi参考电压及复位输入端。通常接vdd，当接“0”时可使定时器复位9vci触发禁止端。当vcvr时允许触发(vr0.2vdd)10ib-运算放大器偏置电流设置端11vdd-工作电源正端122outo第二级运算放大器的输出端132in-i第二级运算放大器的反相输入端141in+i第一级运算放大器的同相输入端151in-i第一级运算放大器的反相输入端161outo第一级运算放大器的输出端表2 biss001的管脚说明（5）、biss0001的参数表3 biss0001的参数（6）、bsss0001的工作原理 biss0001 是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。以下图所示的不可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。 不可重复触发工作方式下的波形。首先，根据实际需要，利用运算放大器op1组成传感信号预处理电路，将信号放大。然后耦合给运算放大器op2，再进行第二级放大，同时将直流电位抬高为vm(0.5vdd)后，将输出信号v2送到由比较器cop1和cop2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号vs。由于vh0.7vdd、vl0.3vdd，所以，当vdd=5v时，可有效抑制1v的噪声干扰，提高系统的可靠性。 cop3是一个条件比较器。当输入电压vcvr时，cop3输出为高电平，进入延时周期。 当a端接“0”电平时，在tx时间内任何v2的变化都被忽略，直至tx时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。当tx时间结束时，vo下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期ti。在ti时间内，任何v2的变化都不能使vo跳变为有效状态（高电平）,可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。图12 bis0001不可重复触发工作方式下的波形 以下图所示的可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。 可重复触发工作方式下的波形在vc=“0”、a=“0”期间，信号vs不能触发vo为有效状态。在vc=“1”、a=“1”时，vs可重复触发vo为有效状态，并可促使vo在tx周期内一直保持有效状态。在tx时间内，只要vs发生上跳变，则vo将从vs上跳变时刻起继续延长一个tx周期；若vs保持为“1”状态，则vo一直保持有效状态；若vs保持为“0”状态，则在tx周期结束后vo恢复为无效状态，并且，同样在封锁时间ti时间内，任何vs的变化都不能触发vo为有效状态。图13 biss0001可重复触发工作方式下的波形四、菲涅尔透镜41菲涅尔透镜的原理 菲涅尔镜片是热释电探头的“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。菲涅尔镜片是根据法国光物理学家fresnel发明的原理采用电镀模具工艺和pe（聚乙烯）材料压制而成。镜片（0.5mm厚）表面刻录了一圈圈由小到大，向外由浅至深的同心圆，从剖面看似锯齿。圆环线多而密感应角度大，焦距远；圆环线刻录的深感应距离远，焦距近。红外光线越是靠进同心环光线越集中而且越强。同一行的数个同心环组成一个垂直感应区，同心环之间组成一个水平感应段。垂直感应区越多垂直感应角度越大；镜片越长感应段越多水平感应角度就越大。区段数量多被感应人体移动幅度就小，区段数量少被感应人体移动幅度就要大。不同区的同心圆之间相互交错，减少区段之间的盲区。区与区之间，段与段之间，区段之间形成盲区。由于镜片受到红外探头视场角度的制约，垂直和水平感应角度有限，镜片面积也有限。镜片从外观分类为：长形、方形、圆形，从功能分类为：单区多段、双区多段、多区多段。1、下图是常用镜片外观示意图： 图14菲涅尔镜片外观示意图：图15是常用三区多段镜片区段划分、垂直和平面感应图。当人进入感应范围，人体释放的红外光透过镜片被聚集在远距离a区或中距离b区或近距离c区的某个段的同心环上，同心环与红外线探头有一个适当的焦距，红外光正好被探头接收，探头将光信号变成电信号送入电子电路驱动负载工作。整个接收人体红外光的方式也被称为被动式红外活动目标探测器。镜片主要有三种颜色，一、聚乙烯材料原色，略透明，透光率好，不易变形。二、白色主要用于适配外壳颜色。三、黑色用于防强光干扰。镜片还可以结合产品外观注色，使产品整体更美观。42菲涅尔镜片主要参数：外观描述外观形状（长、方、圆）、尺寸（直径）。以毫米为单位。探测范围指镜片能探测的有效距离（米）和角度。焦距指镜片与探头窗口的距离，精确度以毫米的小数点为单位。长形和方形镜片要呈弧形以焦距为单位对准探头窗口。镜片与探头的配合应用我们常用的是双源式探头，揭开滤光玻璃片，其内部有两点对714um的红外波长特别敏感的to5材料连接着场效管。静态情况下空间存在红外光线，由于双源式探头采用互补技术，不会产生电信号输出。动态情况下，人体经过探头先后被a源或被b源感应，sasb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（c）。当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。因此，探测器安装的位置与人行走方向呈平行为宜。根据以上原理探头与镜片结合可以做成以下感应方式的人体探测器。a、单区多段水平式和单区多段垂直式。图17图（a）单区多段水平式感应角度大，这是探头水平视场角度大的缘故，形成一个长方形扇面感应区，单区多段水平式亦称水平幕帘式感应，此感应方式能避开上下红外线干扰。图（b）单区多段垂直式感应角度小，这是探头垂直视场角度小的缘故，形成一个垂直形扇面感应区，单区多段垂直式亦称垂直幕帘式感应，此感应方式能避开左右红外线干扰。图（c）探头与镜片配合不符合sasb产生差值的要求，因此感应不灵敏。采用双区同心圆相近的镜片也能达到幕帘式感应效果。单区多段和双区多段多用于局部区域感应。b、多区多段感应式和多区多段圆锥体式。图（a）是多区多段感应式探头与镜片对应位置和探测效果图，多区多段感应式多用于挂墙式安装，倾斜向下探测三个不同的区域。图（b）是多区多段圆锥体感应式，多用于吸顶式安装，直接向下探测。采用双源探头配用圆形镜片感应方向图不似圆锥体，因为探头水平视角大于垂直视角而且出现sa=sb的现象，圆锥体效果图会中间凹陷。如果圆形镜片配用四源探头，感应方向图更趋似圆锥体，见图（b）探测效果图。多区多段感应式和多区多段圆锥体式感应区域宽广，多用于大面积探测。图19探头与镜片配合不符合要求，上图左中镜片上下放反，上图右中探头设置在镜片中间，均无远距离感应效果，下盲区加大，出现不感应现象。图20c、另类探测效果的方法。探头与镜片偏离，产生不同的探测方向和效果。探头偏上，探测方向向下，见下图左。同理，探头偏下，探测方向向上。探头偏左，探测方向向右，见下图中。同理，探头偏右，探测方向向左。探头偏45度，降低人体活动受方向的限制，见下图右。探头偏45度且稍微倾斜，适宜探测狭长区域。d、增强探测动作灵敏度的方法。前面已经阐述区段数量越多被感应人体移动幅度就越小，因此，选用区段多且密的镜片就能增强探测动作灵敏度，人体只要在感应的有效范围内稍微移动就有效。段密度高的镜片在50mm长度有26段之多。e、增强抗干扰的方法。从前面阐述的原理中得知，区段数量少被感应人体移动幅度就要大，选用区段数量少的镜片就能减少误动作，一是人体运动幅度要大二是区段数量少的镜片形成局部探测，减少外围干扰源。菲涅耳菲涅尔透镜作用有两个：一是聚焦作用，即将热释红外信号折射（反射）在pir上，第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在pir上产生变化热释红外信号。 菲涅尔透镜,简单的说就是在透镜的一侧有等距的齿纹.通过这些齿纹,可以达到对指定光谱范围的光带通(反射或者折射)的作用.传统的打磨光学器材的带通光学滤镜造价昂贵。菲涅尔透镜可以极大的降低成本。典型的例子就是pir（被动红外线探测器）。pir广泛的用在警报器上。如果你拿一个看看，你会发现在每个pir上都有个塑料的小帽子。这就是菲涅尔透镜。小帽子的内部都刻上了齿纹。这种菲涅尔透镜可以将入射光的频率峰值限制到10微米左右（人体红外线辐射的峰值）。成本相当的低。 菲涅尔透镜的主要作用就是将探测空间的红外线有效地集中到传感器上。通过分布在镜片上的同心圆的窄带（视窗）用来实现红外线的聚集，相当于凸透镜的作用。这部分选择主要是看透镜窄带的设计及透镜材质。考虑透镜的参数主要有：光通量、不同透镜同心度、厚度不均匀性、透镜光轴与外形同心度、透过率、焦距误差等。菲涅尔透镜窄带（视窗）的设计一般都是不均匀的，自上而下分为几排，上面较多、下边较少，一般中间密集、两侧疏。因为人脸部、膝部、手臂红外辐射较强，正好对着上边的透镜；下边较少，一是因为人体下部红外辐射较弱，二是为防止地面小动物红外辐射干扰。材质一般用有机玻璃。4.3菲涅尔透镜的主要技术指标外形尺寸，根据传感器和探测摘要来设计和生产不同尺寸的透镜。水平视角和垂直视角，它表明透镜的可监视范围。焦距，它表明镜片与传感器的安装距离。图21几种常用透镜的外形图4.4如何避免红外探测器误报警和漏报警（1）避免误报警1、探测范围内不要放置会发热的物体，如：暖气、热水器、电视机、电脑、冰箱等电器，除非这些电器都关了。暖气、热水器、电脑、冰箱在自动程序控制状态会时开时关，会引起误报警。2、探测范围内避免强光照射干扰，如：阳光照射、汽车灯光照射、射灯照射及照明等光源。这些光源含有丰富的红外光谱会引起误报警。3、探测范围内避开被风吹而引起飘动的物体，如：窗帘、衣物、花草等。布防前，关上窗户和门避免空气对流引起物体瓢动而造成误报警。因为飘动的物体切割了红外线致使探测器误判断。4、探测范围内避免动物干扰，可调高下深测区，使0.5米以下动物活动不在探测区内。家庭养有宠物可将多区域探测器更换为水平式探测器。最简单的方法是用不透明的胶布粘贴在镜片下端。5、发现误报探测器，找出原因排除之。通常在保证防盗探测范围内，可微调探测灵敏度适度降低探测距离。6、选择经公安部检验合格，性价比好的探测器。（2）避免漏报警1、探测范围内不要有障碍物遮挡，留有探测空隙不足以引起报警。2、探测范围与人活动方向呈穿越形式（见a箭头人体活动方向图示），不要正对着人体活动方向（见b箭头人体活动方向图示）。 3、探测器安装位置不要致使探测范围造成盲区，给盗贼可乘之机。4、探测器安装位置要靠近被保护物体，如保险柜、保密资料等贵重物体。5、探测范围要有余量，要考虑到夏天， 当环境温度升高与人体 表面温度一致时（3032），探测距离会缩短1/3以上， 甚至个别探测器会出现不探测。因此，务必引起注意。6、保持在10天内检测一次，保障能正常工作。注意清洁菲温尔镜片，其正反同心圆表面有污点及霉斑点均会影响探测距离果。五、编码、解码电路5.1编码电路集成数字编码电路yl5026和它配套使用的译码电路yl5027是一对常用的数字编、译码电路，它的工作原理与编、解码方法与mc145026/27基本相同。数字编码电路是用该确定热释电探测器的探测处所或位置的。由于这个呼叫系统可以被设置成一对一（即一个发射机对一个接收机）、一对多（一个发射机对多个接收机）或多对一（多个发射机对一个接收机）这样的系统，这就要求每个发射机和它所的系统的接收机应具有相同的编码。本电路采用数字编码方式，不仅编码数量大，而且编码方式十分简单.图3 编码电路yl5026/5027为18脚扁平塑封结构，引脚排列与功能如图4所示。其中编码电路yl5206有八个地址端a0-a7四个地址/数据共用端a8/d0-a11/d3。该电路在编码时可进行三态编码（接高电平为“1”接低电平为“0”或“开路”），也可进行四态编码（三态编码另加a0与a1-a7分别相连）。5.2译码电路作三态编码时，若仅用a0-a7组成,可组成的三态编码数为38，即6561组。作四态编码时，可组成的四态编码数为47，即16384组。若将a8/d0-a11/d3也作为地址码使用，可组成12位四态地址码，编码数为图4译码电路411=4194304组，即400多万组。译码电路yl5027有八个地址端a0-a7和四个数据端d0-d3，与yl5026配合使用时，它的编码应和yl5026对应相同。此时当发射电路发出编码信号后，译码电路yl57的vt端（17脚）就会输出高电平。如果vd5206的数据端有数据编码输入，则译码电路yl5027的数据端会有同样的数据输出。yl5026/5027在使用中均需在15、16脚接入振荡电阻，这两个电阻阻值应相同。阻值与振荡频率之间的关系为f=1600/r,其中f与r的单位分别为khz和k。yl5026的14脚te为输出控制端，低电平时可将编码从17脚以串行的方式输出。yl5027的14脚为译码信号输入端，待译码信号由此输入。六、无线发射/接收电路6.1无线电发射电路无线电发射电路采用集成化微行发射组件，和它配套使用的接收组件为。该电路体积小，功能全，工作电源电压为6-12v，工作频率为100-400mhz其应用电路如图5所示。图5发射电路fd400在使用中，1脚接电源正端，2脚接地，3、4脚间接微调电容，用来调节发射频率，调节范围为100-400mhz。5脚为编码调制信号输入端。6、7脚间接振荡电感器，仅一匝，配合谐振。8脚接发射天线，此时发射距离为500m，若接入一段5-10m的天线，发射距离可达700m。当热释电红外传感器接收到人体红外辐射后，biss0001的输出端2脚输出高电平，将电子开关tnh8778接通。编码电路和无线电发射电路得到工作电源，编 图6接收电路码电路yl5026 将预置好的编码由17脚输出，由5脚输入发射电路fd400，通过内部调制，从输出端8脚输出，由天线向外发射. 图66.2无线电接收 该电路如图2所示。无线电接收电路jd400为单列8脚直插式结构，1脚为电源正端，工作电压为6-9v。2脚为接地端，3、4脚间接微调电容，5、6脚间振荡电感（仅一匝），电感与电容配合调谐，使其与发射机的频率一致。7脚为调制信号输出端，输出信号中的地址码和数据编码（本机中发射电路未设数据编码）。接收电路无需外接天线。当jd400接收到由发射电路发送的编码调制信号后，通过内部解调处理后由7脚输出。该输出信号中包括了发射机发送的地址码和数据信号。将此信号由14脚输入译码电路yl5027中，经电路内译码的判断，若接收信号中的地址码与接收电路中的预置地址编码相同，则译码成功。七、热释电红外探测数字编码无线报警系统7.1电路组成该报警系统采用热释电红外探测、微型强力无线电遥控组件fd400/jd400来传递呼叫信号的无线电遥控防盗报警系统。探测发收电路全部采用集成微型软件，体积小，工作稳定可靠。本电路由热释电探测与无线发射电路、无线电接收电路两部分组成。其中热释电探测与无线发射电路组成如图1示，它包括热释电红外探测电路、电子开关、数字编码电路和无线发射电路。无线电接收电路包括无线图1发射电路电接收电路和报警电路如图2示。图2接收电路7.2工作原理该无线电编码防盗报警器由发射机及接收机两部分组成。发射机电路如图所示，它由人体热释电红外探测电路、编码电路及高频发射电路等组成。pzz88-02 人体热释电红外传感器设置在被监测的房间内，可对房间实施全方位的监视。当探测到有人活动时，从pzz88-02的s端输出探测信号并送入ic1专用电路进行处理。在ic1的内部设有两级可编程运放、双向窗口电压鉴别器、电压比较器、延时及状态控制电路等。当处理后确认为有盗贼活动时，ic1的脚跳变为高电平，使ic2的功率电子开关导通，编码电路ic3及无线电发射模块ic4得电工作，向外发射编码的无线电报警信号。在ic4不接外部天线的条件下，发射信号的传输距离可达500m。（如果加上天线发射距离可达到800m）接收电路如图所示。ic1为与fd400配套使用的无线电接收模块，当ic1接收到发射机发射的无线电编码报警信号后，经内部电路处理后由脚输出，送入ic2。ic2为译码器，如果输入信号的编码与译码器的编码完全一致，则ic2的脚便输出高电平。该高电平触发晶闸管vs1导通并自锁，于是讯响电路ic3开始工作，其输出的报警信号经vt1驱动蜂鸣器htd不停地发出“嘀、嘀”的报警声，直到按下复位开关s2，报警方可停止。热释电红外探测电路热释电红外探测电路由热释电红外传感器p2288和热释电红外控制电路sn9201组成。sn9201与biss0001性能和引脚完全相同，可直接互换使用如图3。当热释电红外传感器p228接收到人体红外辐射后输出检测信号，然后由14脚输入sn9201,经地内部电路处理，由2脚输出探测信号（正向脉冲信号）。输出脉冲信号的宽度由外接电阻r9和电容c6来决定。当 2脚输出控制脉冲后，电子开关被接通，数字编码电路和无线电发射电路由于得到电源而开始工作。图37.3热释电传感器的测试1、探测范围测试a、距离测试：以人体正常走动步幅（约0.350.8米）测试其最远距离，应符合其说明书要求。b、水平（扇面）角度测试。人体从左到右从非探测区走向探测区，有报警指示点为 a点，再从右到左从非探测区走向探测区有报警指示点为b点。测量a、b点即为其水平扇面探测角度。应符合其说明书要求。c、垂直（纵面）角度测试。人体在探测器下面从左到右从非探测区走向探测区有报警指示点为a点，在探测器上方用手移动，从左到右从非探测区移向探测区，有报警指示点为b点。a、b两点即为垂直探测角度。应符合其说明书要求。2、探测速度测试按照说明书要求测试（国标规定0.303米/秒）a、慢速测试：人体在探测距离的70%位置点，以每秒30公分步幅走动，应有报警指示。若没有指示说明探测灵敏度过低，有漏报的隐患。b、中速测试：人体以每秒5075公分步幅走动，应有报警指示。若没有指示，说明其有故障或灵敏度过低。c、快速测试：人体以每秒3米跑速经过探测范围，应有报警指示，若没有说明有故障或灵敏度过低。d、超慢速测试：人体以每秒小于30公分（约20公分）速度走动，不应有报警指示。若有说明探测灵敏度过高，容易引起误报警。可适当调低探测灵敏度。e、超快速测试：用人手在探测器前面2030公分处以0.5秒速度晃过去，不应有报警指示。若有报警指示说明探测器灵敏度过高或内部时间程序电路设计不当，容易引起误报警，可调整降低探测灵敏度后再重复试验。3、抗干扰能力试验a、将探测器对着一个无干扰源的空间，最好在楼上窗口边（只要阳光不会直接照射到探测器，探测范围内无飘动的物体，无人经过的空间即可）。接上能记忆报警指示电路或声响电路，进行24小时以上试验，不应出现报警。若出现报警说明该探测器抗红外光谱变化、气流变化等干扰能力差。b、将一盏台灯60w直接对着探测器距离60公分，频繁开/关台灯，探测器不应出现报警指示。若出现说明该探测器抗强光干扰能力差。c、将同一台风扇置“强风”档、“摇头”档距探测器1.5米距离，来回摇头吹风，探测器不应出现报警指示，若出现说明抗气流干扰能力差。d、将接通电话的手机靠近探测器距离50公分应不出现报警指示。50公分外出现报警指示说明抗电波干扰能力差。e、模拟一只猫大小的黑色物体，在探测范围内快速或慢速移动应不出现报警指示。出现报警指示说明防宠物能力差。f、温度补偿测试：在夏天当环境温度升高至3032进行探测距离测试，若探测距离缩短大于1/3，说明其温度补偿不佳。此关许多进口产品均难通过。电源变压器为5w/15v，e为12v免维护蓄电池，供停电使用。s1为锁控电源开关，可根据需要安装在适