被動式紅外報警器的結構原理

1 結構

被動式紅外報警器主要由光學係統、熱釋電紅外傳(chuan) 感器、信號濾波和放大、信號處理和報警電路等幾部分組成。其結構框圖如圖2所示。圖中， 菲涅爾透鏡可以將人體(ti) 輻射的紅外線聚焦到熱釋電紅外探測元上，同時也產(chan) 生交替變化的紅外輻射高靈敏區和盲區，以適應熱釋電探測元要求信號不斷變化的特性；熱釋電紅外傳(chuan) 感器是報警器設計中的核心器件，它可以把人體(ti) 的紅外信號轉換為(wei) 電信號以供信號處理部分使用；信號處理主要是把傳(chuan) 感器輸出的微弱電信號進行放大、濾波、延遲、比較，為(wei) 報警功能的實現打下基礎。

2 工作原理

在該探測技術中，所謂“被動”是指探測器本身不發出任何形式的能量，隻是靠接收自然界能量或能量變化來完成探測目的。被動紅外報警器的特點是能夠響應入侵者在所防範區域內(nei) 移動時所引起的紅外輻射變化，並能使監控報警器產(chan) 生報警信號，從(cong) 而完成報警功能。

當人體(ti) 輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳(chuan) 感器的探測元上時，電路中的傳(chuan) 感器將輸出電壓信號，然後使該信號先通過一個(ge) 由C1、C2、R1、R2組成的帶通濾波器，該濾波器的上限截止頻率為(wei) 16Hz，下限截止頻率為(wei) 0．16Hz。由於(yu) 熱釋電紅外傳(chuan) 感器輸出的探測信號電壓十分微弱（通常僅(jin) 有1mV左右），而且是一個(ge) 變化的信號，同時菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號電壓呈脈衝(chong) 形式（脈衝(chong) 電壓的頻率由被測物體(ti) 的移動速度決(jue) 定，通常為(wei) 0．1～10Hz左右），所以應對熱釋紅外傳(chuan) 感器輸出的電壓信號進行放大。本設計運用集成運算放大器LM324來進行兩(liang) 級放大，以使其獲得足夠的增益。

當傳(chuan) 感器探測到人體(ti) 輻射的紅外線信號並經放大後送給窗口比較器時，若信號幅度超過窗口比較器的上下限，係統將輸出高電平信號；無異常情況時則輸出低電平信號。在該比較器中，R9、R10、R11用做參考電壓，兩(liang) 個(ge) 運算放大器用做比較，兩(liang) 個(ge) 二極管的主要作用是使輸出更穩定。窗口比較器的上下限電壓 即參考電壓 分別為(wei) 3．8V和1．2V。將這個(ge) 高低電平變化的信號 上升沿信號 作為(wei) 單穩電路HEF4538B的觸發信號，並讓其輸出一個(ge) 脈寬大約為(wei) 10s的高電平信號。再用這一脈寬信號作為(wei) 報警電路KD9561的輸入控製信號，來使電路產(chan) 生10s的報警信號，最後用三極管VT1和VT2再一次對電信號進行放大，以便有足夠大的電流來驅動喇叭使其連續發出10s的報警聲。