第五章CCD 圖像傳感器

1、第五章第五章 CCD 圖像傳感器圖像傳感器 圖像傳感器圖像傳感器( (Imaging Sensor ,縮寫為縮寫為IS，又稱成像，又稱成像器件、攝像器件器件、攝像器件) )作為現(xiàn)代視覺(jué)信息獲取的一種基作為現(xiàn)代視覺(jué)信息獲取的一種基礎(chǔ)器件，因其能實(shí)現(xiàn)信息的獲取、轉(zhuǎn)換和視覺(jué)功能礎(chǔ)器件，因其能實(shí)現(xiàn)信息的獲取、轉(zhuǎn)換和視覺(jué)功能的擴(kuò)展的擴(kuò)展( (光譜拓寬、靈敏度范圍擴(kuò)大光譜拓寬、靈敏度范圍擴(kuò)大) )，能給出直觀、，能給出直觀、真實(shí)、層次最多、內(nèi)容最豐富的可視圖像信息，所真實(shí)、層次最多、內(nèi)容最豐富的可視圖像信息，所以在現(xiàn)代社會(huì)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。以在現(xiàn)代社會(huì)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 圖像傳感器的功能是

2、把光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，圖像傳感器的功能是把光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，即把入射到傳感器光敏面上按空間分布的光強(qiáng)信息即把入射到傳感器光敏面上按空間分布的光強(qiáng)信息( (可見(jiàn)光和非可見(jiàn)光可見(jiàn)光和非可見(jiàn)光) )、轉(zhuǎn)換為按時(shí)序串行輸出的電、轉(zhuǎn)換為按時(shí)序串行輸出的電信號(hào)信號(hào) 視頻信號(hào)，而視頻信號(hào)能再現(xiàn)入射的光視頻信號(hào)，而視頻信號(hào)能再現(xiàn)入射的光輻射圖像。把空間圖像轉(zhuǎn)換為按時(shí)序變化的電信號(hào)輻射圖像。把空間圖像轉(zhuǎn)換為按時(shí)序變化的電信號(hào)的過(guò)程稱為掃描。的過(guò)程稱為掃描。 50年代前，攝像的任務(wù)主要都是用各種電子束年代前，攝像的任務(wù)主要都是用各種電子束攝像管攝像管( (如光導(dǎo)攝像管、飛點(diǎn)掃描管等如光導(dǎo)攝像管、飛點(diǎn)掃描管等

3、) )來(lái)完成。來(lái)完成。60年代后期，隨著半導(dǎo)體集成電路技術(shù)，特別是年代后期，隨著半導(dǎo)體集成電路技術(shù)，特別是MOS集成電路工藝的成熟，各種固體圖像傳感器得到迅集成電路工藝的成熟，各種固體圖像傳感器得到迅速發(fā)展，到速發(fā)展，到70年代末期。已有一系列產(chǎn)品在軍事、年代末期。已有一系列產(chǎn)品在軍事、民用各方面得到廣泛應(yīng)用。民用各方面得到廣泛應(yīng)用。 固體圖象傳感器固體圖象傳感器(Solid State Imaging Sensor 縮縮寫為寫為SSIS)主要有三大類型、一種是電荷耦合器件主要有三大類型、一種是電荷耦合器件(Charge Coupled Device簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱CCD)，第二種是，第二種是MOS圖

4、象傳感器，又稱自掃描光電二極管列陣圖象傳感器，又稱自掃描光電二極管列陣(Self Scanned Photodiode Array，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱SSPA)，第三種是，第三種是電荷注入器件電荷注入器件(Charge Injection Device，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱CID)。目前，前兩種用得比較多。目前，前兩種用得比較多。同電子束攝像管相比，固體圖象傳感器有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：同電子束攝像管相比，固體圖象傳感器有以下顯著優(yōu)點(diǎn)： (1)全固體化，體積很小，重量輕，工作電壓和功耗都全固體化，體積很小，重量輕，工作電壓和功耗都很低；耐沖擊性好可靠性高，壽命長(zhǎng)。很低；耐沖擊性好可靠性高，壽命長(zhǎng)。 (2)基本上不保留殘

5、象，無(wú)象元燒傷、扭曲，不受電磁基本上不保留殘象，無(wú)象元燒傷、扭曲，不受電磁干擾。干擾。 (3)紅外敏感性。硅的紅外敏感性。硅的SSPA光譜響應(yīng)：光譜響應(yīng)：0.201.0；CCD可作成紅外敏感型；可作成紅外敏感型；CID主要用于光譜響應(yīng)大于主要用于光譜響應(yīng)大于35微米的微米的紅外敏感器件。紅外敏感器件。 (4)象元尺寸的幾何位置精度高象元尺寸的幾何位置精度高(優(yōu)于優(yōu)于1微米微米)，因而可用，因而可用于不接觸精密尺寸測(cè)量系統(tǒng)。于不接觸精密尺寸測(cè)量系統(tǒng)。 (5)視頻信號(hào)與微機(jī)接口容易視頻信號(hào)與微機(jī)接口容易 主要應(yīng)用領(lǐng)域：小型化黑白主要應(yīng)用領(lǐng)域：小型化黑白/彩色彩色TV攝象機(jī)；傳真攝象機(jī)；傳真通訊系統(tǒng)

6、；光學(xué)字符識(shí)別（通訊系統(tǒng)；光學(xué)字符識(shí)別（OCR: Optical Character Recognition）；工業(yè)檢測(cè)與自動(dòng)控制；醫(yī)療儀器；）；工業(yè)檢測(cè)與自動(dòng)控制；醫(yī)療儀器；多光譜機(jī)載和星載遙感；天文應(yīng)用；多光譜機(jī)載和星載遙感；天文應(yīng)用；軍事應(yīng)用。軍事應(yīng)用。 CCD攝像器件由光敏（光積攝像器件由光敏（光積分）單元和電荷轉(zhuǎn)移單元（讀出移分）單元和電荷轉(zhuǎn)移單元（讀出移位寄存器）組成，每個(gè)光敏單元對(duì)位寄存器）組成，每個(gè)光敏單元對(duì)應(yīng)一個(gè)象素如下圖所示。各單元的應(yīng)一個(gè)象素如下圖所示。各單元的基本結(jié)構(gòu)如右圖所示，由金屬、絕基本結(jié)構(gòu)如右圖所示，由金屬、絕緣層、半導(dǎo)體構(gòu)成。緣層、半導(dǎo)體構(gòu)成。VG加正向偏加正

7、向偏壓后在半導(dǎo)體內(nèi)形成壓后在半導(dǎo)體內(nèi)形成“電子勢(shì)阱電子勢(shì)阱（耗盡區(qū)）（耗盡區(qū)）”，勢(shì)阱的深度由，勢(shì)阱的深度由VG的大小來(lái)控制。電子勢(shì)阱可以用來(lái)的大小來(lái)控制。電子勢(shì)阱可以用來(lái)存放電子，這些電子的注入方式既存放電子，這些電子的注入方式既可用可用“光注入光注入”（光敏單元采用光（光敏單元采用光注入），也可以用注入），也可以用“電注入電注入”（轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)移電荷時(shí)采用電注入）。移電荷時(shí)采用電注入）。 對(duì)于光敏單元，當(dāng)受到光線照射時(shí)，在光子的作用下，對(duì)于光敏單元，當(dāng)受到光線照射時(shí)，在光子的作用下，半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電子空穴對(duì)，空穴被排斥，電子被電子勢(shì)阱半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電子空穴對(duì)，空穴被排斥，電子被電子勢(shì)阱俘獲。這種光生

8、電子作為反映光強(qiáng)的載體俘獲。這種光生電子作為反映光強(qiáng)的載體電荷包被收電荷包被收集，成為光電荷注入，這就是集，成為光電荷注入，這就是CCD攝像器件的光電變換過(guò)攝像器件的光電變換過(guò)程。勢(shì)阱內(nèi)電荷包的大小與光照強(qiáng)度和光照時(shí)間成正比。程。勢(shì)阱內(nèi)電荷包的大小與光照強(qiáng)度和光照時(shí)間成正比。 光敏單元電子勢(shì)阱的電荷包可以通過(guò)轉(zhuǎn)移柵的作用并光敏單元電子勢(shì)阱的電荷包可以通過(guò)轉(zhuǎn)移柵的作用并行地轉(zhuǎn)移到讀出移位寄存器（電荷轉(zhuǎn)移單元）中，讀出移行地轉(zhuǎn)移到讀出移位寄存器（電荷轉(zhuǎn)移單元）中，讀出移位寄存器在讀出脈沖（三相或四相脈沖）的作用下把各個(gè)位寄存器在讀出脈沖（三相或四相脈沖）的作用下把各個(gè)來(lái)自光敏單元的電荷包讀出，從而

9、獲得各個(gè)像素的亮度值。來(lái)自光敏單元的電荷包讀出，從而獲得各個(gè)像素的亮度值。 光線光線 讀出移位寄存器的讀出移位寄存器的工作原理工作原理是依靠是依靠MOS電容電容與其電子勢(shì)阱的存儲(chǔ)電荷作用，以及改變柵壓高與其電子勢(shì)阱的存儲(chǔ)電荷作用，以及改變柵壓高低可以使勢(shì)阱內(nèi)電荷包逐個(gè)勢(shì)阱轉(zhuǎn)移的效應(yīng)。當(dāng)?shù)涂梢允箘?shì)阱內(nèi)電荷包逐個(gè)勢(shì)阱轉(zhuǎn)移的效應(yīng)。當(dāng)MOS電容柵壓電容柵壓VG增高時(shí)，在半導(dǎo)體內(nèi)部被排斥增高時(shí)，在半導(dǎo)體內(nèi)部被排斥的電荷數(shù)也增加，耗盡層厚度增加，半導(dǎo)體內(nèi)電的電荷數(shù)也增加，耗盡層厚度增加，半導(dǎo)體內(nèi)電勢(shì)越低，電子則向耗盡層移動(dòng)、存儲(chǔ)象對(duì)電子的勢(shì)越低，電子則向耗盡層移動(dòng)、存儲(chǔ)象對(duì)電子的陷阱一樣，稱為電子勢(shì)阱。陷

10、阱一樣，稱為電子勢(shì)阱。電子勢(shì)阱可以用來(lái)存電子勢(shì)阱可以用來(lái)存放電子。其特點(diǎn)是：當(dāng)放電子。其特點(diǎn)是：當(dāng)VG增加，勢(shì)阱變深；當(dāng)增加，勢(shì)阱變深；當(dāng)VG減小，勢(shì)阱變淺，電子向勢(shì)阱深處移動(dòng)。減小，勢(shì)阱變淺，電子向勢(shì)阱深處移動(dòng)。 n在柵極加正偏壓之前，在柵極加正偏壓之前，P型半導(dǎo)體中的空穴（多子）的分布是均勻的。型半導(dǎo)體中的空穴（多子）的分布是均勻的。n加正偏壓后，空穴被排斥而產(chǎn)生耗盡區(qū)，偏壓增加，耗盡區(qū)向內(nèi)延伸。加正偏壓后，空穴被排斥而產(chǎn)生耗盡區(qū)，偏壓增加，耗盡區(qū)向內(nèi)延伸。n當(dāng)當(dāng)UG Uth時(shí)，半導(dǎo)體與絕緣體界面上的電勢(shì)變得非常高，以致于將半導(dǎo)時(shí)，半導(dǎo)體與絕緣體界面上的電勢(shì)變得非常高，以致于將半導(dǎo)體內(nèi)的電

11、子體內(nèi)的電子(少子少子)吸引到表面，形成一層極薄但電荷濃度很高的反型層。吸引到表面，形成一層極薄但電荷濃度很高的反型層。n反型層電荷的存在表明了反型層電荷的存在表明了MOS結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)電荷的功能。結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)電荷的功能。電荷存儲(chǔ)電荷存儲(chǔ)5.1 CCD圖像傳感器圖像傳感器電荷的轉(zhuǎn)移（耦合）電荷的轉(zhuǎn)移（耦合）n第一個(gè)電極保持10V，第二個(gè)電極上的電壓由2V變到10V，因這兩個(gè)電極靠得很緊(間隔只有幾微米)，它們各自的對(duì)應(yīng)勢(shì)阱將合并在一起。原來(lái)在第一個(gè)電極下的電荷變?yōu)檫@兩個(gè)電極下勢(shì)阱所共有。n若此后第一個(gè)電極電壓由10V變?yōu)?V，第二個(gè)電極電壓仍為10V，則共有的電荷轉(zhuǎn)移到第二個(gè)電極下的勢(shì)阱中。這樣，深勢(shì)阱

12、及電荷包向右移動(dòng)了一個(gè)位置。nCCD電極間隙必須很小，電荷才能不受阻礙地自一個(gè)電極轉(zhuǎn)移到相鄰電極。對(duì)絕大多數(shù)CCD，1m的間隙長(zhǎng)度是足夠了。n主要由三部分組成：信號(hào)輸入、電荷轉(zhuǎn)移、信號(hào)輸出。n輸入部分：將信號(hào)電荷引入到的第一個(gè)轉(zhuǎn)移柵極下的勢(shì)阱中，稱為電荷注入。n電荷注入的方法主要有兩類：光注入和電注入 電注入：用于濾波、延遲線和存儲(chǔ)器等。通過(guò)輸入二極管給輸入柵極施加電壓。 光注入：用于攝像機(jī)。用光敏元件代替輸入二極管。當(dāng)光照射CCD硅片時(shí)，在柵極附近的半導(dǎo)體體內(nèi)產(chǎn)生電子空穴對(duì)，其多數(shù)載流子被柵極電壓排開，少數(shù)載流子則被收集在勢(shì)阱中形成信號(hào)電荷。的工作原理的工作原理P-Si輸入柵輸入二極管輸出二

13、極管輸出柵SiO2n在柵極上施加按一定規(guī)律變化、大小超過(guò)閾值的電壓，則在半導(dǎo)體表面形成不同深淺的勢(shì)阱。勢(shì)阱用于存儲(chǔ)信號(hào)電荷，其深度同步于信號(hào)電壓變化，使阱內(nèi)信號(hào)電荷沿半導(dǎo)體表面?zhèn)鬏?，最后從輸出二極管送出視頻信號(hào)。n為了實(shí)現(xiàn)電荷的定向轉(zhuǎn)移，在CCD的MOS陣列上劃分成以幾個(gè)相鄰MOS電荷為一單元的循環(huán)結(jié)構(gòu)。一位CCD中含的MOS個(gè)數(shù)即為CCD的像數(shù)。n以電子為信號(hào)電荷的CCD稱為N型溝道CCD，簡(jiǎn)稱為N型CCD。而以空穴為信號(hào)電荷的CCD稱為P型溝道CCD，簡(jiǎn)稱為P型CCD。由于電子的遷移率遠(yuǎn)大于空穴的遷移率，因此N型CCD比P型CCD的工作頻率高得多。的工作原理的工作原理 為確保為確保CDD的

14、轉(zhuǎn)移功能，對(duì)時(shí)鐘脈沖的要求的轉(zhuǎn)移功能，對(duì)時(shí)鐘脈沖的要求是：是：1 1）三相時(shí)鐘脈沖有一定的交疊，在交）三相時(shí)鐘脈沖有一定的交疊，在交疊區(qū)內(nèi)，電荷包的源勢(shì)阱與接收勢(shì)阱同時(shí)共存，疊區(qū)內(nèi)，電荷包的源勢(shì)阱與接收勢(shì)阱同時(shí)共存，以保證在這兩個(gè)勢(shì)阱間進(jìn)行充分轉(zhuǎn)移；以保證在這兩個(gè)勢(shì)阱間進(jìn)行充分轉(zhuǎn)移；2 2）時(shí)鐘脈沖的低電平必須保證溝道表）時(shí)鐘脈沖的低電平必須保證溝道表面處于耗盡狀態(tài)；面處于耗盡狀態(tài)；3 3）時(shí)鐘脈沖幅度選取得當(dāng)。）時(shí)鐘脈沖幅度選取得當(dāng)。 CCD的特性參數(shù)的特性參數(shù)作為成像器件，作為成像器件，CCD的主要特性參數(shù)仍然是的主要特性參數(shù)仍然是靈敏度、分辨力、光譜響應(yīng)以及信噪比等。靈敏度、分辨力、光譜

15、響應(yīng)以及信噪比等。但但CCD還起著電荷傳輸?shù)淖饔?，故還應(yīng)包還起著電荷傳輸?shù)淖饔?，故還應(yīng)包括轉(zhuǎn)移效率、噪聲、功耗等參數(shù)。括轉(zhuǎn)移效率、噪聲、功耗等參數(shù)。 主要參數(shù)：主要參數(shù)：轉(zhuǎn)移效率轉(zhuǎn)移效率 和損耗率和損耗率時(shí)鐘頻率的上、下限時(shí)鐘頻率的上、下限光譜特性和光電特性光譜特性和光電特性CCDCCD的特性參數(shù)的特性參數(shù)n像素?cái)?shù)量，CCD尺寸，最低照度，信噪比等n像素?cái)?shù)是指CCD上感光元件的數(shù)量。4444萬(wàn)（萬(wàn)（768768* *576576）、）、100100萬(wàn)（萬(wàn)（10241024* *10241024）、）、200200萬(wàn)（萬(wàn)（16001600* *12001200）、）、600600萬(wàn)萬(wàn)（28322

16、832* *21282128）n信噪比：典型值為典型值為46分貝分貝n感光范圍感光范圍 可見(jiàn)光、紅外可見(jiàn)光、紅外n CCD按電荷存儲(chǔ)的位置分有兩種基本類型1、電荷包存儲(chǔ)在半導(dǎo)體與絕緣體之間的界面，并沿界面?zhèn)鬏?表面溝道CCD(簡(jiǎn)稱SCCD)。2、電荷包存儲(chǔ)在離半導(dǎo)體表面一定深度的體內(nèi)，并在半導(dǎo)體體內(nèi)沿一定方向傳輸， 體溝道或埋溝道器件(簡(jiǎn)稱BCCD)。的類型的類型n線陣：光敏元排列為一行的稱為線陣，象元數(shù)從128位至5000位以至7000位不等，由于生產(chǎn)廠家象元數(shù)的不同，市場(chǎng)上有數(shù)十種型號(hào)的器件可供選用。n面陣CCD：器件象元排列為一平面，它包含若干行和列的結(jié)合。n目前達(dá)到實(shí)用階段的象元數(shù)由2

17、5萬(wàn)至數(shù)百萬(wàn)個(gè)不等，按照片子的尺寸不同有13英寸、l2英寸、23英寸以至1英寸之分。5.2 CCD圖像測(cè)量的二值化圖像測(cè)量的二值化CCD圖像測(cè)量的基本原理是：光學(xué)系統(tǒng)把被圖像測(cè)量的基本原理是：光學(xué)系統(tǒng)把被測(cè)對(duì)象的光信息投射在測(cè)對(duì)象的光信息投射在CCD的光敏面元上，的光敏面元上，形成了光學(xué)圖像。由形成了光學(xué)圖像。由CCD器件把光敏元上的器件把光敏元上的光信息轉(zhuǎn)換成與光強(qiáng)成比例的電荷量，積累光信息轉(zhuǎn)換成與光強(qiáng)成比例的電荷量，積累起來(lái)的光電荷在一定頻率的時(shí)鐘脈沖的驅(qū)動(dòng)起來(lái)的光電荷在一定頻率的時(shí)鐘脈沖的驅(qū)動(dòng)下，在下，在CCD 輸出端得到被測(cè)對(duì)象的視頻信號(hào)。輸出端得到被測(cè)對(duì)象的視頻信號(hào)。視頻信號(hào)中每一個(gè)

18、離散電壓信號(hào)的大小對(duì)應(yīng)視頻信號(hào)中每一個(gè)離散電壓信號(hào)的大小對(duì)應(yīng)著該光敏元所接收的光強(qiáng)強(qiáng)弱，而信號(hào)輸出著該光敏元所接收的光強(qiáng)強(qiáng)弱，而信號(hào)輸出的時(shí)序則對(duì)應(yīng)著的時(shí)序則對(duì)應(yīng)著CCD光敏元位置的順序。通光敏元位置的順序。通過(guò)后續(xù)處理線路對(duì)過(guò)后續(xù)處理線路對(duì)CCD輸出的視頻信號(hào)進(jìn)行輸出的視頻信號(hào)進(jìn)行二值化或量化處理后，將被測(cè)對(duì)象從背景中二值化或量化處理后，將被測(cè)對(duì)象從背景中分離出來(lái)，為下一步的數(shù)據(jù)處理做好準(zhǔn)備。分離出來(lái)，為下一步的數(shù)據(jù)處理做好準(zhǔn)備。圖7-5-12 二值化處理二值化處理電路二值化處理電路5.2 CCD圖像測(cè)量的基本原理圖像測(cè)量的基本原理二值化處理是把圖像和背景作為分離的二值圖二值化處理是把圖像和

19、背景作為分離的二值圖像對(duì)待。光學(xué)系統(tǒng)把被測(cè)對(duì)象成像在像對(duì)待。光學(xué)系統(tǒng)把被測(cè)對(duì)象成像在CCD光敏光敏元上，由于被測(cè)對(duì)象與背景在光強(qiáng)上的強(qiáng)烈變?cè)?，由于被測(cè)對(duì)象與背景在光強(qiáng)上的強(qiáng)烈變化，反映在化，反映在CCD視頻信號(hào)中所對(duì)應(yīng)的圖像尺寸視頻信號(hào)中所對(duì)應(yīng)的圖像尺寸邊界處會(huì)有急劇的電平變化，通過(guò)二值化處理邊界處會(huì)有急劇的電平變化，通過(guò)二值化處理把把CCD視頻信號(hào)中圖像尺寸部分與背景部分分視頻信號(hào)中圖像尺寸部分與背景部分分離成二值電平。實(shí)現(xiàn)離成二值電平。實(shí)現(xiàn)CCD視頻信號(hào)二值化的處視頻信號(hào)二值化的處理由硬件電路完成，常采用電壓比較器，即將理由硬件電路完成，常采用電壓比較器，即將視頻信號(hào)與某一電平閾值比較，

20、視頻信號(hào)電平視頻信號(hào)與某一電平閾值比較，視頻信號(hào)電平高于閾值的部分輸出高電平，而低于閾值部分高于閾值的部分輸出高電平，而低于閾值部分輸出低電平，形成具有一定寬度的二值化電平輸出低電平，形成具有一定寬度的二值化電平的脈沖信號(hào)，該脈沖寬度對(duì)應(yīng)被測(cè)對(duì)象的圖像的脈沖信號(hào)，該脈沖寬度對(duì)應(yīng)被測(cè)對(duì)象的圖像尺寸大小，如上圖所示。尺寸大小，如上圖所示。線陣線陣CCD：一行，掃描；：一行，掃描；體積小，價(jià)格低；體積小，價(jià)格低；面面陣陣CCD: 整幅圖像；直觀；價(jià)格高，體積大；整幅圖像；直觀；價(jià)格高，體積大；面陣面陣CCDCCD芯片芯片CCDCCD在檢測(cè)方面的應(yīng)用在檢測(cè)方面的應(yīng)用n幾何量測(cè)量 測(cè)寬、測(cè)長(zhǎng)、測(cè)徑。n光

21、譜測(cè)量 光譜儀輸出信號(hào)測(cè)量。5.3 CCD玻管尺寸測(cè)控儀玻管尺寸測(cè)控儀CCD尺寸測(cè)量技術(shù)是一種非常有效的非接觸檢測(cè)方法，廣泛應(yīng)用于在線檢測(cè)工件的尺寸。CCD玻管尺寸測(cè)控儀就是測(cè)量的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例，它對(duì)玻管外圓直徑及壁厚尺寸進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。光源照射被測(cè)玻管，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像在CCD光敏陣列面上。由于各處透射率的不同，玻管的像在上下邊緣處形成兩條暗帶，中間部分的透射光相對(duì)較強(qiáng)而形成亮帶。兩條暗帶最外的邊界距離是玻管外徑成像的大小，中間亮帶是玻管內(nèi)徑像的大小，暗帶則是玻管壁厚像的大小，如圖所示，CCD視頻信號(hào)上出現(xiàn)了兩個(gè)谷 5.3 CCD玻管尺寸測(cè)控儀玻管尺寸測(cè)控儀圖7-

22、5-14 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖5.3 CCD玻管尺寸測(cè)控儀玻管尺寸測(cè)控儀圖7-5-13 CCD視頻信號(hào)CCD視頻信號(hào)視頻信號(hào)5.3 CCD玻管尺寸測(cè)控儀玻管尺寸測(cè)控儀把視頻信號(hào)中的外徑尺寸部分和壁厚部分進(jìn)行二值化處理，填入標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖，該時(shí)鐘脈沖對(duì)應(yīng)CCD空間分辨率，由計(jì)算機(jī)采集這兩個(gè)尺寸對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到被測(cè)玻管的尺寸。本系統(tǒng)被測(cè)玻管的直徑尺寸為20mm，光學(xué)系統(tǒng)的放大率為0.8倍，則玻管像的大小為16mm，被測(cè)玻管的測(cè)量精度要求達(dá)到0.05mm，他在像面上對(duì)應(yīng)精度為0.04mm。根據(jù)CCD測(cè)量靈敏度的要求， 0.04mm要大于2個(gè)CCD像素的空間尺寸。選擇TC

23、D102C型號(hào)CCD可滿足上述測(cè)量范圍和精度的要求。該器件的技術(shù)指標(biāo)為： 2048感光像素元，14微米相鄰像素中心距， 工作時(shí)鐘1MHz，兩相驅(qū)動(dòng)， 同步脈沖寬度128微秒，同步周期：7.5ms。5.4 線陣線陣CCD在線測(cè)量棒狀物尺寸在線測(cè)量棒狀物尺寸棒狀物長(zhǎng)度的非接觸式精密在線測(cè)量，是采用平行光源對(duì)被測(cè)物垂直照射，形成被測(cè)物的輪廓圖像并把它投影在CCD圖像傳感器上，輪廓圖像轉(zhuǎn)變成CCD圖像傳感器的輸出信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)二值化處理后，再由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及信號(hào)處理，最后由計(jì)算機(jī)的屏幕顯示出來(lái)。整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)如圖所示 圖中，平行光源、棒圖中，平行光源、棒狀物參比端及狀物參比端及CCD圖像傳感器必須

24、置于圖像傳感器必須置于同一基準(zhǔn)面上。棒狀同一基準(zhǔn)面上。棒狀物被測(cè)端、平行光中物被測(cè)端、平行光中心軸線和心軸線和CCD的中的中心點(diǎn)要大致位于同一心點(diǎn)要大致位于同一直線上。直線上。平行光源的作用是產(chǎn)平行光源的作用是產(chǎn)生一束高平行度的光生一束高平行度的光線，以使棒狀物經(jīng)平線，以使棒狀物經(jīng)平行光垂直照射后在行光垂直照射后在CCD上形成上形成1：1的的高精度像。高精度像。5.4 線陣線陣CCD在線測(cè)量棒狀物尺寸在線測(cè)量棒狀物尺寸7-5-16 棒狀物成像系統(tǒng)及CCD輸出波形5.4 線陣線陣CCD在線測(cè)量棒狀物尺寸在線測(cè)量棒狀物尺寸平行光源是本系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備，它采用高亮度白平行光源是本系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵

25、設(shè)備，它采用高亮度白熾燈作為光源，經(jīng)組合透鏡后形成平行光束，因而具有熾燈作為光源，經(jīng)組合透鏡后形成平行光束，因而具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便、平行度高及亮度均勻等特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便、平行度高及亮度均勻等特點(diǎn)。本系統(tǒng)中使用的本系統(tǒng)中使用的CCD型號(hào)為型號(hào)為TCD141C，像點(diǎn)尺寸為，像點(diǎn)尺寸為7m，共共5000個(gè)像點(diǎn)，測(cè)量長(zhǎng)度范圍為個(gè)像點(diǎn)，測(cè)量長(zhǎng)度范圍為35mm。由平行光源、。由平行光源、CCD圖像傳感器及棒狀物構(gòu)成的成像系統(tǒng)以及圖像傳感器及棒狀物構(gòu)成的成像系統(tǒng)以及CCD視頻視頻輸出信號(hào)的波形如上圖所示。輸出信號(hào)的波形如上圖所示。圖中，棒狀物擋住了部分平行光，未被擋住的平行光照?qǐng)D中，棒狀物擋住了部分平行光，未被擋住

26、的平行光照射在射在CCD上成像。上成像。OS1和和OS2分別為分別為CCD奇數(shù)位和偶數(shù)位奇數(shù)位和偶數(shù)位像點(diǎn)的脈沖輸出波形。奇、偶位像點(diǎn)脈沖有一個(gè)相位差。像點(diǎn)的脈沖輸出波形。奇、偶位像點(diǎn)脈沖有一個(gè)相位差。利用這個(gè)相位差可以很方便地對(duì)成像信號(hào)進(jìn)行二值化處利用這個(gè)相位差可以很方便地對(duì)成像信號(hào)進(jìn)行二值化處理。理。SHSH為周期掃描信號(hào)脈沖，利用為周期掃描信號(hào)脈沖，利用SH可作為計(jì)數(shù)的定可作為計(jì)數(shù)的定位脈沖。位脈沖。5.4 線陣線陣CCD在線測(cè)量棒狀物尺寸在線測(cè)量棒狀物尺寸信號(hào)處理首先對(duì)CCD成像信號(hào)進(jìn)行二值化處理。在光源照射下，CCD的成像電平在對(duì)應(yīng)于棒狀物被測(cè)端應(yīng)有明顯的電平變化，通過(guò)二值化處理可以

27、把CCD視頻信號(hào)中對(duì)應(yīng)的圖像尺寸邊界分離出來(lái)，CCD視頻信號(hào)二值化處理的硬件電路如圖所示。5.4 線陣線陣CCD在線測(cè)量棒狀物尺寸在線測(cè)量棒狀物尺寸CCD圖像傳感器的奇數(shù)位和偶數(shù)位輸出的信號(hào)OS1和OS2經(jīng)放大后和同一個(gè)閾值電平進(jìn)行電壓比較，根據(jù)這兩路視頻信號(hào)脈沖相位錯(cuò)疊的特點(diǎn)，通過(guò)邏輯電路合成一個(gè)方波 0 0, ,該方波的該方波的前沿代表棒狀物被測(cè)端的位置前沿代表棒狀物被測(cè)端的位置(即圖中的即圖中的h1)。實(shí)。實(shí)踐證明，我們只要選擇合適的閾值，可以滿足踐證明，我們只要選擇合適的閾值，可以滿足測(cè)量精度的要求。測(cè)量精度的要求。單片機(jī)的功能主要有兩個(gè)，一是完成棒狀物參單片機(jī)的功能主要有兩個(gè)，一是完

28、成棒狀物參與成像的長(zhǎng)度的定時(shí)計(jì)數(shù)功能，二是完成棒狀與成像的長(zhǎng)度的定時(shí)計(jì)數(shù)功能，二是完成棒狀物整個(gè)長(zhǎng)度物整個(gè)長(zhǎng)度h=h1+h0的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并送給計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，進(jìn)行處理， 其中其中h0代表棒狀物未參與成像的固代表棒狀物未參與成像的固定長(zhǎng)度。定長(zhǎng)度。第六章、第六章、 熱釋電紅外傳感器及其應(yīng)用熱釋電紅外傳感器及其應(yīng)用 熱釋電紅外傳感器是一種被動(dòng)式調(diào)制型溫度熱釋電紅外傳感器是一種被動(dòng)式調(diào)制型溫度敏感器件，利用熱釋電效應(yīng)工作，它是通過(guò)目標(biāo)敏感器件，利用熱釋電效應(yīng)工作，它是通過(guò)目標(biāo)與背景的溫差來(lái)探測(cè)目標(biāo)的。其響應(yīng)速度雖不如與背景的溫差來(lái)探測(cè)目標(biāo)的。其響應(yīng)速度雖不如光子型，但由于它可

29、在室溫下使用、光譜響應(yīng)寬、光子型，但由于它可在室溫下使用、光譜響應(yīng)寬、工作頻率寬，靈敏度與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，容易使用。這工作頻率寬，靈敏度與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，容易使用。這種探測(cè)器，靈種探測(cè)器，靈敏度高，探測(cè)面廣，是一種可靠性敏度高，探測(cè)面廣，是一種可靠性很強(qiáng)的探測(cè)器。因此廣泛應(yīng)用于各類入侵報(bào)警器，很強(qiáng)的探測(cè)器。因此廣泛應(yīng)用于各類入侵報(bào)警器，自動(dòng)開關(guān)、非接觸測(cè)溫、火焰報(bào)警器等，目前生自動(dòng)開關(guān)、非接觸測(cè)溫、火焰報(bào)警器等，目前生產(chǎn)有單元、雙元、四元、產(chǎn)有單元、雙元、四元、180等傳感器和帶有等傳感器和帶有PCB控制電路的傳感器。常用的熱釋電探測(cè)器如：控制電路的傳感器。常用的熱釋電探測(cè)器如：硫酸三甘鈦（硫酸三甘鈦（T

30、GS）探測(cè)器、鈮酸鍶鋇（）探測(cè)器、鈮酸鍶鋇（SBN）探測(cè)器、鉭酸鋰（探測(cè)器、鉭酸鋰（LiTaO3）探測(cè)器、鋯鈦酸鉛）探測(cè)器、鋯鈦酸鉛（PZT）探測(cè)器等。）探測(cè)器等。熱釋電效應(yīng)：當(dāng)一些晶體受熱時(shí)，在晶體兩端將會(huì)熱釋電效應(yīng)：當(dāng)一些晶體受熱時(shí)，在晶體兩端將會(huì)產(chǎn)生數(shù)量相等而符號(hào)相反的電荷。這種由于熱變化產(chǎn)生數(shù)量相等而符號(hào)相反的電荷。這種由于熱變化而產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)。而產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)。通常，晶體自發(fā)極化所產(chǎn)生的束縛電荷被空氣中通常，晶體自發(fā)極化所產(chǎn)生的束縛電荷被空氣中附集在晶體外表面的自由電子所中和，其自發(fā)極化附集在晶體外表面的自由電子所中和，其自發(fā)極化電矩不能顯示出來(lái)。當(dāng)

31、溫度變化時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)中的電矩不能顯示出來(lái)。當(dāng)溫度變化時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)中的正、負(fù)電荷重心產(chǎn)生相對(duì)位移，晶體自發(fā)極化值就正、負(fù)電荷重心產(chǎn)生相對(duì)位移，晶體自發(fā)極化值就會(huì)發(fā)生變化，在晶體表面就會(huì)產(chǎn)生電荷，對(duì)外顯示會(huì)發(fā)生變化，在晶體表面就會(huì)產(chǎn)生電荷，對(duì)外顯示電性。電性。 若溫度對(duì)時(shí)間的變化率為若溫度對(duì)時(shí)間的變化率為Dt/dt，極化強(qiáng)度，極化強(qiáng)度PS 對(duì)對(duì)時(shí)間的變化率為時(shí)間的變化率為dPs/dt，它相當(dāng)于外電路上流動(dòng)的，它相當(dāng)于外電路上流動(dòng)的電流。射電極面積為電流。射電極面積為A，則信號(hào)電壓的大小為：，則信號(hào)電壓的大小為：U=ARL dPs/dt=ARL dPs/dT dT/dt，A為敏感元面積，為敏感元面積

32、，RL為負(fù)載電阻；為負(fù)載電阻；dPs/dT為常數(shù)。為常數(shù)。1. 熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)n 常見(jiàn)的熱釋電紅外傳感常見(jiàn)的熱釋電紅外傳感器的外形如圖所示。器的外形如圖所示。n熱釋電紅外傳感器由敏感熱釋電紅外傳感器由敏感元、場(chǎng)效應(yīng)管、高阻電阻元、場(chǎng)效應(yīng)管、高阻電阻等組成，并向殼內(nèi)充入氮等組成，并向殼內(nèi)充入氮?dú)夥庋b起來(lái)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如氣封裝起來(lái)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。下圖所示。常見(jiàn)熱釋電紅外傳感器的外形熱釋電傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)n 敏感元敏感元n敏感元用紅外熱釋電材料敏感元用紅外熱釋電材料 鋯鈦酸鉛鋯鈦酸鉛(PZT)制成制成，經(jīng)極化處理后，其剩余極化強(qiáng)度隨溫度，經(jīng)極化處理后，其剩余極化強(qiáng)度隨

33、溫度T升高升高而下降。制作敏感元件時(shí)，將熱釋電材料制成很而下降。制作敏感元件時(shí)，將熱釋電材料制成很小的薄片，再在薄片兩面鍍上電極，構(gòu)成兩個(gè)串小的薄片，再在薄片兩面鍍上電極，構(gòu)成兩個(gè)串聯(lián)的、有極性的小電容。把兩個(gè)極性相反的熱釋聯(lián)的、有極性的小電容。把兩個(gè)極性相反的熱釋電敏感元做在同一晶片上，由于溫度的變化影響電敏感元做在同一晶片上，由于溫度的變化影響整個(gè)晶片產(chǎn)生溫度變化時(shí)，兩個(gè)敏感元產(chǎn)生的熱整個(gè)晶片產(chǎn)生溫度變化時(shí)，兩個(gè)敏感元產(chǎn)生的熱釋電信號(hào)互相抵消，起到補(bǔ)償作用。釋電信號(hào)互相抵消，起到補(bǔ)償作用。n使用熱釋電傳感器時(shí)，通常要在使用菲涅爾透鏡使用熱釋電傳感器時(shí)，通常要在使用菲涅爾透鏡將外來(lái)紅外輻射通

34、過(guò)透鏡會(huì)聚光于一個(gè)傳感元上將外來(lái)紅外輻射通過(guò)透鏡會(huì)聚光于一個(gè)傳感元上，它產(chǎn)生的信號(hào)不會(huì)被抵消。，它產(chǎn)生的信號(hào)不會(huì)被抵消。n 熱釋電傳感器的特點(diǎn)是它只在由于外界的輻射而熱釋電傳感器的特點(diǎn)是它只在由于外界的輻射而引起它本身的溫度變化時(shí)，才會(huì)給出一個(gè)相應(yīng)的引起它本身的溫度變化時(shí)，才會(huì)給出一個(gè)相應(yīng)的電信號(hào)，當(dāng)溫度的變化趨于穩(wěn)定后，就再?zèng)]有信電信號(hào)，當(dāng)溫度的變化趨于穩(wěn)定后，就再?zèng)]有信號(hào)輸出，即熱釋電信號(hào)與它本身的溫度的變化率號(hào)輸出，即熱釋電信號(hào)與它本身的溫度的變化率成正比。因此，熱釋電傳感器只對(duì)運(yùn)動(dòng)的人體或成正比。因此，熱釋電傳感器只對(duì)運(yùn)動(dòng)的人體或物體敏感。物體敏感。 傳感器內(nèi)部接線圖 場(chǎng)效應(yīng)管及高阻值

35、電阻場(chǎng)效應(yīng)管及高阻值電阻Rg 敏感元的阻值可達(dá)敏感元的阻值可達(dá)1013，因此需用場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行阻，因此需用場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行阻抗變換才能應(yīng)用。場(chǎng)效應(yīng)管常用抗變換才能應(yīng)用。場(chǎng)效應(yīng)管常用2SK303V3，2SK94X3等等型號(hào)，用來(lái)構(gòu)成源極跟隨器。高阻值電阻型號(hào)，用來(lái)構(gòu)成源極跟隨器。高阻值電阻Rg的作用是釋放的作用是釋放柵極電荷，使場(chǎng)效應(yīng)管安全正常工作，源極輸出接法時(shí)，柵極電荷，使場(chǎng)效應(yīng)管安全正常工作，源極輸出接法時(shí)，源極電壓約源極電壓約0.4一一1.0V。如傳感器內(nèi)部接線圖如下圖所示。如傳感器內(nèi)部接線圖如下圖所示。 紅外濾光片透射曲線 濾光片濾光片(FT) PZT制成的敏感元件是一種光譜材料，能探測(cè)各種

36、制成的敏感元件是一種光譜材料，能探測(cè)各種 波長(zhǎng)輻射。波長(zhǎng)輻射。為了使傳感器對(duì)人體最敏感，而對(duì)太陽(yáng)、電燈光等有抗干擾性，為了使傳感器對(duì)人體最敏感，而對(duì)太陽(yáng)、電燈光等有抗干擾性，傳感器采用了濾光片作窗口。濾光片是在傳感器采用了濾光片作窗口。濾光片是在Si基片上鍍多層膜制成基片上鍍多層膜制成的。每個(gè)物體都能發(fā)出紅外輻射，其輻射峰值波長(zhǎng)滿足維恩位移的。每個(gè)物體都能發(fā)出紅外輻射，其輻射峰值波長(zhǎng)滿足維恩位移定律。定律。對(duì)于人體體溫對(duì)于人體體溫(約約36)，輻射的最長(zhǎng)波長(zhǎng)為，輻射的最長(zhǎng)波長(zhǎng)為 m=2898309=9.4m，也就是說(shuō)，人體輻射在，也就是說(shuō)，人體輻射在9.4m處最強(qiáng)，紅外濾光片處最強(qiáng)，紅外濾光片

37、選取了選取了6.514m波段，能有效地選取人體的紅外輻射。紅外濾波段，能有效地選取人體的紅外輻射。紅外濾光片透射曲線如上圖所示。由圖可見(jiàn)，小于光片透射曲線如上圖所示。由圖可見(jiàn)，小于6.0m的光銳減至的光銳減至0，6.515.0m的輻射，其透射率達(dá)的輻射，其透射率達(dá)60以上，因此，以上，因此，F(xiàn)T可以有效可以有效地防止、抑制電燈、太陽(yáng)光的干擾，但對(duì)電燈發(fā)熱引起的紅外輻地防止、抑制電燈、太陽(yáng)光的干擾，但對(duì)電燈發(fā)熱引起的紅外輻射光有時(shí)也能產(chǎn)生誤動(dòng)作。熱釋電傳感器常用于防盜報(bào)警、自動(dòng)射光有時(shí)也能產(chǎn)生誤動(dòng)作。熱釋電傳感器常用于防盜報(bào)警、自動(dòng)門、自動(dòng)燈等。門、自動(dòng)燈等。 2. 熱釋電紅外傳感器的應(yīng)用熱釋電

38、紅外傳感器的應(yīng)用 人體探測(cè)防盜報(bào)警器人體探測(cè)防盜報(bào)警器 菲涅爾透鏡菲涅爾透鏡(FRESNEL LENS) 熱釋電傳感器的前面要加菲涅爾透鏡才能增加探測(cè)距離。熱釋電傳感器的前面要加菲涅爾透鏡才能增加探測(cè)距離。菲涅爾透鏡是一種由塑料制成的特殊設(shè)計(jì)的透鏡組，它上面菲涅爾透鏡是一種由塑料制成的特殊設(shè)計(jì)的透鏡組，它上面的每個(gè)單元透鏡一般都只有一個(gè)不大的視場(chǎng)，而相鄰的兩個(gè)的每個(gè)單元透鏡一般都只有一個(gè)不大的視場(chǎng)，而相鄰的兩個(gè)單元透鏡的視場(chǎng)既不連續(xù)，也不重疊，都相隔一個(gè)盲區(qū)。它單元透鏡的視場(chǎng)既不連續(xù)，也不重疊，都相隔一個(gè)盲區(qū)。它的外型如下圖所示。的外型如下圖所示。菲涅爾透鏡的外形 CE-024型菲涅爾透鏡的視

39、場(chǎng)的側(cè)視圖和俯視圖如下圖型菲涅爾透鏡的視場(chǎng)的側(cè)視圖和俯視圖如下圖所示。當(dāng)人體在這一監(jiān)視范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，順次地進(jìn)入某一單所示。當(dāng)人體在這一監(jiān)視范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，順次地進(jìn)入某一單元透鏡的視場(chǎng)，又走出這一視場(chǎng)，熱釋電傳感器對(duì)運(yùn)動(dòng)的人元透鏡的視場(chǎng)，又走出這一視場(chǎng)，熱釋電傳感器對(duì)運(yùn)動(dòng)的人體一會(huì)兒看到，一會(huì)兒看不到，再過(guò)一會(huì)又看到，之后又看體一會(huì)兒看到，一會(huì)兒看不到，再過(guò)一會(huì)又看到，之后又看不到，于是人體的紅外輻射不斷地改變熱釋電不到，于是人體的紅外輻射不斷地改變熱釋電菲涅爾透鏡的視場(chǎng)的溫度，使它輸出一個(gè)又的溫度，使它輸出一個(gè)又一個(gè)相應(yīng)的信號(hào)。從圖示一個(gè)相應(yīng)的信號(hào)。從圖示的視場(chǎng)圖可以看出，菲涅的視場(chǎng)圖可以看出，

40、菲涅爾透鏡是有防盜盲區(qū)的，爾透鏡是有防盜盲區(qū)的，安裝在安裝在2m高處的菲涅爾透高處的菲涅爾透鏡存在著小于鏡存在著小于1m的盲區(qū)，的盲區(qū)，在圖示的黑影之下。在圖示的黑影之下。 不加菲涅爾透鏡，探不加菲涅爾透鏡，探測(cè)距離僅為測(cè)距離僅為2m左右，加上左右，加上菲涅爾透鏡后，其探測(cè)距菲涅爾透鏡后，其探測(cè)距離可達(dá)離可達(dá)10米，若采用雙重米，若采用雙重反射型菲涅爾透鏡，其探反射型菲涅爾透鏡，其探測(cè)距離可達(dá)測(cè)距離可達(dá)20m以上。以上。 探測(cè)電路探測(cè)電路 人體進(jìn)入探測(cè)范圍內(nèi)，傳感器的輸出信號(hào)頻率大人體進(jìn)入探測(cè)范圍內(nèi)，傳感器的輸出信號(hào)頻率大約為約為0.110Hz，這頻率范圍是由菲涅爾送人體運(yùn)動(dòng)，這頻率范圍是由菲

41、涅爾送人體運(yùn)動(dòng)速度和熱釋電傳感器本身的特性決定的。其探測(cè)電速度和熱釋電傳感器本身的特性決定的。其探測(cè)電路由檢測(cè)、放大、比較電路、延時(shí)電路與驅(qū)動(dòng)電路路由檢測(cè)、放大、比較電路、延時(shí)電路與驅(qū)動(dòng)電路組成。組成。 檢測(cè)放大電路：檢測(cè)放大電路由熱釋電傳感器檢測(cè)放大電路：檢測(cè)放大電路由熱釋電傳感器SD02及濾波放大器及濾波放大器A1、A2等組成，具有等組成，具有4000多多倍的放大能力。倍的放大能力。 比較器電路：比較器電路：A3組成電壓比較組成電壓比較器，無(wú)報(bào)警信號(hào)時(shí)輸出低電平；當(dāng)有人入侵時(shí)，器，無(wú)報(bào)警信號(hào)時(shí)輸出低電平；當(dāng)有人入侵時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)比較器翻轉(zhuǎn)LED亮，當(dāng)人體運(yùn)動(dòng)時(shí)則輸出一串脈亮，當(dāng)人體運(yùn)動(dòng)時(shí)則

42、輸出一串脈沖。沖。 延時(shí)驅(qū)動(dòng)電路：延時(shí)驅(qū)動(dòng)電路： 555，555和和VT2組成組成延時(shí)、驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)延時(shí)、驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)A3輸出一個(gè)正脈沖，輸出一個(gè)正脈沖，C12充充電，無(wú)脈沖電，無(wú)脈沖C12將通過(guò)將通過(guò)R17放電；若人在報(bào)警區(qū)移放電；若人在報(bào)警區(qū)移動(dòng)，動(dòng)，C12不斷允電，當(dāng)達(dá)到一定電壓時(shí)，不斷允電，當(dāng)達(dá)到一定電壓時(shí)，VT1觸發(fā)觸發(fā)555，使，使VT 2導(dǎo)通，吸合繼電器，使其控制報(bào)警導(dǎo)通，吸合繼電器，使其控制報(bào)警器。器。 555組成延時(shí)電路。避免開機(jī)瞬間的誤報(bào)組成延時(shí)電路。避免開機(jī)瞬間的誤報(bào)警。警。 集成紅外探測(cè)報(bào)警器集成紅外探測(cè)報(bào)警器 被動(dòng)紅外探測(cè)控制集成電路被動(dòng)紅外探測(cè)控制集成電路TWH9511 TWH系列系列PIR(熱釋電傳感器熱釋電傳感器)控控制電路采用大規(guī)模制電路采用大規(guī)模CMOS數(shù)字電路及數(shù)字電路及微型元件固化封裝，具有性能指標(biāo)高，微型元件固化封裝，具有性能指標(biāo)高，一致性好，外圍電路簡(jiǎn)單，安裝方便，一致性好，外圍電路簡(jiǎn)單，安裝方便，無(wú)需調(diào)試等特點(diǎn)。無(wú)需調(diào)試等特點(diǎn)。該電路按信該電路按信表表10.1.1號(hào)輸出號(hào)輸出方式方式可分為三種：可分為三種：交流供電繼交流供電繼電器輸出型電器輸出型TWH9511；交流供電可交流供電可控硅輸出型控硅輸出型TWH