測(cè)試技術(shù)_課程設(shè)計(jì)__微波_紅外雙鑒器的入侵報(bào)警系統(tǒng)

1、目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc342995994 1 設(shè)計(jì)的目的和意義 PAGEREF _Toc342995994 h 1 HYPERLINK l _Toc342995995 2總體方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc342995995 h 2 HYPERLINK l _Toc342995996 2.1方案比較 PAGEREF _Toc342995996 h 2 HYPERLINK l _Toc342995997 2.2 方案論證 PAGEREF _Toc342995997 h 3 HYPERLINK l _Toc342995998 2.3 方案選擇 P

2、AGEREF _Toc342995998 h 3 HYPERLINK l _Toc342995999 3 單元模塊設(shè)計(jì)及工作原理分析 PAGEREF _Toc342995999 h 4 HYPERLINK l _Toc342996000 3.1 微波多普勒探測(cè)模塊 PAGEREF _Toc342996000 h 4 HYPERLINK l _Toc342996001 3.2 HB100輸出信號(hào)處理模塊 PAGEREF _Toc342996001 h 7 HYPERLINK l _Toc342996002 3.3熱釋電紅外探測(cè)模塊 PAGEREF _Toc342996002 h 8 HYPERL

3、INK l _Toc342996003 3.4HN911L的輸出信號(hào)處理模塊 PAGEREF _Toc342996003 h 13 HYPERLINK l _Toc342996004 3.5雙鑒探測(cè)器模塊 PAGEREF _Toc342996004 h 13 HYPERLINK l _Toc342996005 4系統(tǒng)調(diào)試 PAGEREF _Toc342996005 h 18 HYPERLINK l _Toc342996006 5系統(tǒng)功能和指標(biāo)參數(shù) PAGEREF _Toc342996006 h 19 HYPERLINK l _Toc342996007 5.1報(bào)警系統(tǒng)的功能及工作過(guò)程 PAGER

4、EF _Toc342996007 h 19 HYPERLINK l _Toc342996008 5.2 系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù) PAGEREF _Toc342996008 h 19 HYPERLINK l _Toc342996009 6設(shè)計(jì)總結(jié) PAGEREF _Toc342996009 h 20 HYPERLINK l _Toc342996010 6.1 小結(jié) PAGEREF _Toc342996010 h 20 HYPERLINK l _Toc342996011 6.2系統(tǒng)前景展望及完善改進(jìn) PAGEREF _Toc342996011 h 20 HYPERLINK l _Toc342996012 7

5、參考文獻(xiàn)： PAGEREF _Toc342996012 h 21 HYPERLINK l _Toc342996013 附錄：防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖 PAGEREF _Toc342996013 h 221 設(shè)計(jì)的目的和意義隨著信息技術(shù)及傳感器技術(shù)的普及和發(fā)展，尤其是跨入新世紀(jì)后，保密探測(cè)技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，微波多普勒/紅外探測(cè)技術(shù)已滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，在工業(yè)自動(dòng)化、生產(chǎn)過(guò)程控制、通信、紅外制導(dǎo)、激光武器、電子對(duì)抗、環(huán)境監(jiān)測(cè)、紅外加熱、安全防范、家用電器控制及日常生活各個(gè)方面都得到了廣泛的應(yīng)用。本論文主要談了紅外技術(shù)和微波多普勒效應(yīng)在防盜報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用。 如今市場(chǎng)

6、上成熟的防盜報(bào)警產(chǎn)品有被動(dòng)式的、主動(dòng)式的和多技術(shù)復(fù)合式的。但前兩者都有致命的缺點(diǎn)就是誤報(bào)率很高，而多技術(shù)復(fù)合式的防盜報(bào)警器誤報(bào)率很低，也是未來(lái)發(fā)展的主要方向。即使如此，我依舊設(shè)計(jì)的是被動(dòng)式防盜報(bào)警器，因?yàn)槲乙阅壳暗乃疁?zhǔn)很難對(duì)已成熟的產(chǎn)品有所突破而設(shè)計(jì)出一流的產(chǎn)品。個(gè)人認(rèn)為利用紅外技術(shù)和微波多普勒效應(yīng)設(shè)計(jì)防盜報(bào)警器的意義在于設(shè)計(jì)的過(guò)程，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們才會(huì)把這幾年在學(xué)校里學(xué)到的融合，同時(shí)也讓自己明白我們的學(xué)習(xí)道路還很遙遠(yuǎn)。報(bào)警器適用于倉(cāng)庫(kù)、住宅等地防盜報(bào)警。在沒(méi)有人在的情況下它可自動(dòng)完成報(bào)警任務(wù)，防止盜竊的發(fā)生。自動(dòng)報(bào)警器的設(shè)計(jì)在一定情況下解決了無(wú)人看護(hù)倉(cāng)庫(kù)、住宅等地物品的保護(hù)，使廠家的資產(chǎn)和

7、個(gè)人的財(cái)產(chǎn)免受損失。本報(bào)警器可用于醫(yī)院住院病人的有線呼叫，設(shè)置不間斷電源，當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)，備有直流穩(wěn)壓電源在同一地點(diǎn)可監(jiān)視多處的安全情況，一旦出現(xiàn)偷盜，即可及時(shí)通過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲響。本設(shè)計(jì)的目的在于設(shè)計(jì)出一個(gè)具有實(shí)用價(jià)值的、性能較高的利用紅外雙鑒傳感器的防盜報(bào)警器。該報(bào)警器具有誤報(bào)率較低、安裝和配置容易等特點(diǎn)。該防盜報(bào)警器適用于倉(cāng)庫(kù)、住宅、機(jī)關(guān)辦公樓等地的防盜報(bào)警。在沒(méi)有人在的情況下它可自動(dòng)完成報(bào)警任務(wù)，防止盜竊的發(fā)生。自動(dòng)報(bào)警器的設(shè)計(jì)在一定情況下解決了無(wú)人看護(hù)倉(cāng)庫(kù)、住宅等地物品的保護(hù)，使廠家的資產(chǎn)和個(gè)人的財(cái)產(chǎn)免受損失。達(dá)到了本設(shè)計(jì)的根本目的。2總體方案設(shè)計(jì)2.1方案比較方案一：本方案采用紅外

8、探測(cè)和微波多普勒探測(cè)的雙鑒探測(cè)方法，這種探測(cè)方法將兩種探測(cè)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，以“相與“的關(guān)系來(lái)觸發(fā)報(bào)警裝置，即只有兩種探測(cè)器同時(shí)或相繼在短暫時(shí)間內(nèi)都探測(cè)到入侵目標(biāo)時(shí)，才發(fā)出報(bào)警信號(hào)。本系統(tǒng)包括兩個(gè)探測(cè)模塊、兩個(gè)信號(hào)處理模塊、一個(gè)信號(hào)判斷模塊和一指示報(bào)警模塊。系統(tǒng)組成框圖如圖2.1所示。熱釋電紅外探測(cè)器微波多普勒探測(cè)器信號(hào)處理模塊信號(hào)處理模塊雙鑒探測(cè)器報(bào)警模塊圖2.1 入侵雙鑒報(bào)警系統(tǒng)總體框圖方案二：本方案采用主動(dòng)式紅外激光探測(cè)方法，由激光發(fā)射機(jī)發(fā)射紅外激光束到紅外接收機(jī)，信號(hào)處理器根據(jù)紅外接收機(jī)接收到的信號(hào)判斷是否發(fā)出報(bào)警信號(hào)。本系統(tǒng)包括紅外激光束發(fā)射模塊、紅外接收模塊和報(bào)警電路模塊。系統(tǒng)原理框圖

9、如下圖2.2所示。光學(xué)系統(tǒng)紅外激光器驅(qū)動(dòng)電路光學(xué)系統(tǒng)紅外傳感器放大器報(bào)警裝置信號(hào)處理電路圖2.2紅外激光入侵探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)框圖2.2 方案論證方案一：被動(dòng)式紅外線探測(cè)器不停的對(duì)監(jiān)測(cè)范圍進(jìn)行掃描，并將微紅外線轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，并進(jìn)行放大、處理，送到雙鑒器；同時(shí)微波探測(cè)器也時(shí)刻對(duì)監(jiān)視范圍進(jìn)行探測(cè)，并將信號(hào)裝換、放大、處理送到雙鑒器。雙鑒器對(duì)接收到的兩路監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理，判斷，只有當(dāng)兩路探測(cè)器同時(shí)或相繼在短暫時(shí)間內(nèi)都探測(cè)到入侵目標(biāo)時(shí)，雙鑒器才發(fā)出報(bào)警指令，由報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)。方案二： 由驅(qū)動(dòng)電源、紅外激光器，光學(xué)系統(tǒng)組成的激光發(fā)射模塊發(fā)出數(shù)道紅外激光，此束到接收裝置，若激光束被阻斷，接收裝置中的

10、紅外傳感器產(chǎn)生報(bào)警觸發(fā)信號(hào)信號(hào)經(jīng)放大后送到報(bào)警裝置，觸發(fā)報(bào)警。2.3 方案選擇方案二采用單技術(shù)探測(cè)器僅利用了一種探測(cè)技術(shù)。這種探測(cè)器雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，但由于受到各種因素的影響，在某些情況下的誤報(bào)、漏報(bào)率會(huì)相當(dāng)高。方案一采用兩路獨(dú)立的探測(cè)技術(shù)，只有同時(shí)感應(yīng)到入侵者的紅外熱輻射以及檢測(cè)到回波的多普勒頻率或微波場(chǎng)的擾動(dòng)時(shí)才觸發(fā)報(bào)警。正是由于這雙重探測(cè)、復(fù)合和鑒別，所以可避免單探測(cè)技術(shù)報(bào)警因某種故障或收環(huán)境干擾而導(dǎo)致的漏報(bào)或誤報(bào)。因此選擇方案一。3 單元模塊設(shè)計(jì)及工作原理分析3.1 微波多普勒探測(cè)模塊功能：向監(jiān)護(hù)范圍發(fā)出微波，同時(shí)接受反射回來(lái)的信號(hào)，判斷是否有物體的侵入，如果有發(fā)出信號(hào)送信號(hào)處理

11、模塊。電路設(shè)計(jì)：圖3.1微波多普勒探測(cè)模塊原理圖微波多普勒效應(yīng)：多普勒效應(yīng)是指，當(dāng)發(fā)射信號(hào)源與接受者之間存在相對(duì)徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)，接受到的回波信號(hào)的頻率或相位將發(fā)生變化。這可以從固定目標(biāo)（靜物）和移動(dòng)目標(biāo)信號(hào)的時(shí)域特性和頻域特性方面進(jìn)行分析。為了分析方便，設(shè)微波信號(hào)源發(fā)出的探測(cè)信號(hào)為單音連續(xù)波，其瞬時(shí)值為： （3.1）式中： ，為探測(cè)信號(hào)的頻率；為探測(cè)信號(hào)的初始相位。該探測(cè)信號(hào)在傳播過(guò)程中遇到障礙物（包括目標(biāo)）時(shí)會(huì)發(fā)生反射，微波接收機(jī)收到的目標(biāo)回波信號(hào)的瞬時(shí)值為： （3.2）式中：為回波信號(hào)瞬時(shí)高頻相位；為回波信號(hào)相對(duì)于探測(cè)信號(hào)的時(shí)延。 的值為： （3.3）式中：為目標(biāo)到微波探測(cè)器的距離；為電磁波的

12、傳播速度，其值為 。對(duì)于固定物體（靜物），其回波信號(hào)的頻率與原發(fā)出的探測(cè)信號(hào)的頻率 相同，則固定物體反射回波的瞬時(shí)值為： （3.4）式中： 為固定物體到微波探測(cè)器的距離。對(duì)于移動(dòng)目標(biāo)，由于運(yùn)動(dòng)體對(duì)探測(cè)器作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故移動(dòng)目標(biāo)相對(duì)于探測(cè)器的距離是隨時(shí)間變化的，即 （3.5）式中： 為移動(dòng)目標(biāo)被發(fā)現(xiàn)時(shí)相對(duì)于探測(cè)器的距離； 為活動(dòng)目標(biāo)相對(duì)于探測(cè)器的徑向速度；“號(hào)與運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)。活動(dòng)目標(biāo)回波信號(hào)的瞬時(shí)值為 （3.6）式中： 為活動(dòng)目標(biāo)回波信號(hào)的幅值。 定義： （3.7）即將活動(dòng)目標(biāo)與探測(cè)器之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的收、發(fā)頻率的差額，稱為多普勒頻率（頻移）。這種因相對(duì)運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致的活動(dòng)目標(biāo)回波信號(hào)不同與發(fā)送的探

13、測(cè)信號(hào)頻率的效應(yīng)，稱為多普勒效應(yīng)。微波多普勒探測(cè)器的結(jié)構(gòu)圖圖3.2微波多普勒探測(cè)器 HB100結(jié)構(gòu)圖器件介紹：微波多普勒探測(cè)器 HB100微波多普勒傳感器是新加坡Agilis公司的產(chǎn)品，其產(chǎn)品銷往全球多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，銷量占據(jù)多普勒微波傳感器領(lǐng)域全球60%的市場(chǎng)。多普勒微波傳感器應(yīng)用Doppler雷達(dá)定理傳送低功率微波信號(hào)并接收物體反射回來(lái)的能量。若微波運(yùn)動(dòng)傳感器檢測(cè)到物體的運(yùn)動(dòng)，其反射的微波頻率將產(chǎn)生偏移，這種偏移的微波與發(fā)射的微波相混合，從而在輸出端產(chǎn)生一低頻電壓。內(nèi)置的多普勒效應(yīng)收發(fā)機(jī)模塊利用DRO（介質(zhì)諧振振蕩器）和微帶接插天線技術(shù)實(shí)現(xiàn)了低電流消耗、高溫穩(wěn)定性、高可靠性和扁平外形。傳感器

14、模塊的體積為46.5408.7mm，重8克。這種傳感器模塊適用于無(wú)接觸運(yùn)動(dòng)和探測(cè)應(yīng)用，如自動(dòng)門(mén)激活、侵入報(bào)警、汽車警報(bào)器、自動(dòng)點(diǎn)火控制、及交通道路監(jiān)控。無(wú)接觸：無(wú)需接觸物體操作。無(wú)磨損，無(wú)裂痕。低環(huán)境敏感性：不受熱度、周圍環(huán)境噪音、濕度、氣流、灰塵影響，適合惡劣的環(huán)境。無(wú)障礙：可以“透視”非金屬材料，如木頭、塑料、玻璃、磚等?？梢噪[藏或完全封裝來(lái)防止破壞。安全：能量輻射大大低于OSHA準(zhǔn)則，人們不易發(fā)覺(jué)。長(zhǎng)測(cè)程：監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)的范圍超過(guò)15m。鑒于傳感器信號(hào)處理技術(shù)、目標(biāo)范圍和反射率，測(cè)程可以更長(zhǎng)。表3.1 芯片HB100參數(shù)列表參數(shù)注釋最小值典型值最大值單位中心頻率110.52010.52510.

15、530GHz輻射功率（EIRP）1121520dBm雜波抑制1-7.3dBm建立時(shí)間36uSec接收信號(hào)強(qiáng)度2200uVp-p噪聲輸出353dB天線方向圖-方位803dB天線方向圖-俯仰40電源電壓4.755.005025VDC電源電流3040mA脈沖重復(fù)頻率42KHz脈沖寬度410uSec操作溫度-1555重量8gm注釋1：HB100輻射功率符合FCC-P art15.245標(biāo)準(zhǔn)注釋2：接受信號(hào)強(qiáng)度（RSS）在93dB的雙向傳輸衰減條件下測(cè)得。注釋3：噪聲電壓測(cè)量條件：屏蔽箱中10Hz100Hz輸出帶寬。注釋4：脈沖操作模式。模塊連接：三極管節(jié)+5V電源；電阻R3接雙鑒器模塊的14腳；電阻R

16、1接微波信號(hào)處理模塊中VT3的集電極。3.2 HB100輸出信號(hào)處理模塊 功能：把HB100輸出的反應(yīng)物體移動(dòng)的低頻信號(hào)選通輸出，并對(duì)信號(hào)采樣保持， 保證信號(hào)的連續(xù)和完整。由N1及其它部件組成的低通放大電路把HB100的輸出放大，在N1的1腳輸出。并送到雙鑒器模塊DZ9862的4腳。可調(diào)電阻RP用于調(diào)整一級(jí)放大器的增益，調(diào)整R213的大小可以調(diào)整探測(cè)距離。 電路設(shè)計(jì)：圖3.3 HB100輸出信號(hào)處理模塊原理圖VT3只在HB100起作用期間導(dǎo)通，把HB100輸出的反應(yīng)物體移動(dòng)的低頻信號(hào)選通輸出， C1為采樣保持電路， 保證信號(hào)的連續(xù)和完整。由LM358組成的低通放大電路把HB100的輸出放大，在

17、HB100的1腳輸出。可調(diào)電阻RP 用于調(diào)整一級(jí)放大器的增益，調(diào)整RP的大小可以調(diào)整探測(cè)距離。模塊連接：VT3的集電極接微波探測(cè)器輸出端；電阻R13接雙鑒器模塊DZ9862的14腳。3.3熱釋電紅外探測(cè)模塊 功能：接收監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)物體的紅外輻射，并將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，輸送到下一級(jí)信號(hào)處理模塊。 電路設(shè)計(jì)：圖3.4熱釋電紅外探測(cè)模塊原理圖熱釋電紅外效應(yīng)：在自然界，任何高于絕對(duì)溫度(-273)的物體都將產(chǎn)生紅外光譜，不同溫度的物體，其釋放的紅外能量的波長(zhǎng)是不一樣的，因此紅外波長(zhǎng)與溫度的高低是相關(guān)的。熱釋電效應(yīng)是指如果使某些強(qiáng)介電質(zhì)材料(如欽酸鋇、欽錯(cuò)酸鉛(PZT )等)的表面溫度發(fā)生變化，則

18、隨著溫度的上升或下降，材料表面發(fā)生極化，即表面上就會(huì)產(chǎn)生電荷的變化，從而使物質(zhì)表面電荷失去平衡，最終電荷變化將以電壓或電流形式輸出：在熱釋電紅外探測(cè)器中有兩個(gè)關(guān)鍵性的元件，一個(gè)是熱釋電紅外傳感器。能將紅外信號(hào)變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并能對(duì)自然界中的白光信號(hào)具有抑制作用。另一個(gè)是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡是一種由塑料制成的特殊設(shè)計(jì)的光學(xué)透鏡，它用來(lái)配合熱釋電紅外線傳感器，以達(dá)到提高接收靈敏度。用菲涅爾透鏡配合放大電路將信號(hào)放大60db70db，就可以檢測(cè)10m20m處人的活動(dòng)。熱釋電人體紅外線傳感器的基本結(jié)構(gòu)和原理熱釋電人體紅外線傳感器由敏感單元、阻抗變換器和濾光窗等三大部分組成。敏感單元：對(duì)不同的傳感器

19、來(lái)說(shuō)，敏感單元的制造材料有所不同。這些材料做成很薄的薄片，每一片薄片相對(duì)的兩面各引出一根電極，在電極兩端則形成一個(gè)等效的小電容。因?yàn)檫@兩個(gè)小電容是做在同一硅晶片上的，而它們形成的等效小電容能自身產(chǎn)生極化，極化的結(jié)果是，在電容的兩端產(chǎn)生極性相反的正、負(fù)電荷。但這兩個(gè)電容的極性是相反串聯(lián)的。這正是傳感器的獨(dú)特設(shè)計(jì)之處，因而使得它具有獨(dú)特的抗干擾性。 傳感器沒(méi)有檢測(cè)到人體輻射出的紅外線信號(hào)時(shí)，由于P1、P2自身產(chǎn)生極化，在電容的兩端產(chǎn)生極性相反、電量相等的正、負(fù)電荷，而這兩個(gè)電容的極性是相反串聯(lián)的，所以，正、負(fù)電荷相互抵消，回路中無(wú)電流，傳感器無(wú)輸出。當(dāng)人體靜止在傳感器的檢測(cè)區(qū)域內(nèi)時(shí)，照射到P1、P

20、2上的紅外線光能能量相等，且達(dá)到平衡，極性相反、能量相等的光電流在回路中相互抵消。傳感器仍然沒(méi)有信號(hào)輸出。同理，在燈光或陽(yáng)光下，因陽(yáng)光移動(dòng)的速度非常緩慢，P1、P2上的紅外線光能能量仍然可以看作是相等的，且在回路中相互抵消；再加上傳感器的響應(yīng)頻率很低（一般為0.110Hz），即傳感器對(duì)紅外光的波長(zhǎng)的敏感范圍很窄（一般為515um），因此，傳感器對(duì)它們不敏感。當(dāng)環(huán)境溫度變化而引起傳感器本身的溫度發(fā)生變化時(shí)，因P1、P2做在同一硅晶片上的，它所產(chǎn)生的極性相反、能量相等的光電流在回路中仍然相互抵消，傳感器無(wú)輸出。從原理上講，任何發(fā)熱體都會(huì)產(chǎn)生紅外線，熱釋電人體紅外線傳感器對(duì)紅外線的敏感程度主要表現(xiàn)在

21、傳感器敏感單元的溫度所發(fā)生的變化，而溫度的變化導(dǎo)致電信號(hào)的產(chǎn)生。環(huán)境與自身的溫度變化由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了它不向外輸出信號(hào)；而傳感器的低頻響應(yīng)（一般為0.110Hz）和對(duì)特定波長(zhǎng)紅外線（一般為515um）的響應(yīng)決定了傳感器只對(duì)外界的紅外線的輻射而引起傳感器的溫度的變化而敏感，而這種變化對(duì)人體而言就是移動(dòng)。所以，傳感器對(duì)人體的移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)敏感，對(duì)靜止或移動(dòng)很緩慢的人體不敏感；它可以抗可見(jiàn)光和大部分紅外線的干擾。濾光窗： 它是由一塊薄玻璃片鍍上多層濾光層薄膜而成的，濾光窗能有效地濾除7.014um波長(zhǎng)以外的紅外線。例如，SCA02-1對(duì)7.514um波長(zhǎng)的紅外線的穿透量為70%，在6.5um處時(shí)下降為6

22、5%，而在5.0um處時(shí)陡降為0.1%；P2288的響應(yīng)波長(zhǎng)為614um，中心波長(zhǎng)為10um。 物體發(fā)射出的紅外線輻射能，最強(qiáng)波長(zhǎng)和溫度的關(guān)系滿足m*T=2989（um.k）（其中m為最大波長(zhǎng)，T為絕對(duì)溫度）。人體的正常體溫為3637.5。C ，即309310.5K，其輻射的最強(qiáng)的紅外線的波長(zhǎng)為m=2989/（309310.5）=9.679.64um，中心波長(zhǎng)為9.65um。因此，人體輻射的最強(qiáng)的紅外線的波長(zhǎng)正好落在濾光窗的響應(yīng)波長(zhǎng)（714um）的中心。所以，濾光窗能有效地讓人體輻射的紅外線通過(guò)，而最大限度地阻止陽(yáng)光、燈光等可見(jiàn)光中的紅外線的通過(guò)，以免引起干擾。 綜上所述，傳感器只對(duì)移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)

23、的人體和體溫近似人體的物體起作用。菲涅爾透鏡：不使用菲涅爾透鏡時(shí)傳感器的探測(cè)半徑不足2米，只有配合菲涅爾透鏡使用才能發(fā)揮最大作用。配上菲涅爾透鏡時(shí)傳感器的探測(cè)半徑可達(dá)到10米。例如，一些傳感器對(duì)遠(yuǎn)在20米處快速行駛的汽車?yán)锏娜梭w也能可靠地檢測(cè)到。菲涅爾透鏡采用塑料片制作而成。透鏡在水平方向上分寸成3個(gè)部分，每一部分在豎直方向上又等分成若干不同的區(qū)域。最上面部分的每一等份為一個(gè)透鏡單元，它們由一個(gè)個(gè)同心圓構(gòu)成，同心圓圓心在透鏡單元內(nèi)。中間和下半部分的每一等份也為分別一個(gè)透鏡單元，同樣由同心圓構(gòu)成，但同心圓圓心不在透鏡單元內(nèi)。當(dāng)光線通過(guò)這些透鏡單元后，就會(huì)形成明暗相間的可見(jiàn)區(qū)和盲區(qū)。由于每一個(gè)透鏡

24、單元只有一個(gè)很小的視角，視角內(nèi)為可見(jiàn)區(qū)，視角外為盲區(qū)。任何兩個(gè)相鄰?fù)哥R單元之間均以一個(gè)盲區(qū)和可見(jiàn)區(qū)相間隔，它們斷續(xù)而不重疊和交叉。這樣，當(dāng)把透鏡放在傳感器正前方的適當(dāng)位置時(shí)，運(yùn)動(dòng)的人體一旦出現(xiàn)在透鏡的前方，人體輻射出的紅外線通過(guò)透鏡后在傳感器上形成不斷交替變化的陰影區(qū)（盲區(qū)）和明亮區(qū)（可見(jiàn)區(qū)），使傳感器表面的溫度不斷發(fā)生變化，從而輸出電信號(hào)。也可以這樣理解，人體在檢測(cè)區(qū)內(nèi)活動(dòng)時(shí)，一離開(kāi)一個(gè)透鏡單元的視場(chǎng)，又會(huì)立即進(jìn)入另一個(gè)透鏡單元的視場(chǎng)，（因?yàn)橄噜復(fù)哥R單元之間相隔很近），傳感器上就出現(xiàn)隨人體移動(dòng)的盲區(qū)和可見(jiàn)區(qū)，導(dǎo)致傳感器的溫度變化，而輸出電信號(hào)。器件介紹：熱釋電紅外探測(cè)器HN911LHN911

25、系列紅外探測(cè)模塊共有三個(gè)型號(hào)，通用型（HN911T）、微功耗型（HN911L）和低溫型（HN911D）。由于在結(jié)構(gòu)上采用了微型化，設(shè)計(jì)上突出了對(duì)信號(hào)處理電路和抗干擾能力的改善，其抗干擾性能，特別在抗電磁波性能方面，得到了很大提高。模塊的靜態(tài)電流不大于1mA，HN911L型僅為20uA。在工作溫度方面，HN911D型耐低溫，在-30度下仍可正常工作。HN911L的主要性能指標(biāo)如表3.2：表3.2 芯片HN911L的主要性能指標(biāo)參數(shù)名稱參數(shù)值參數(shù)名稱參數(shù)值電源電壓DC5V0.5放大器增益大于70Db電源紋波不大于0.02V放大器頻寬0.37Hz傳感響應(yīng)度大于2500V/W輸出延時(shí)大于2s傳感水平角

26、度 大于電源開(kāi)通到正常延時(shí)不大于2ms傳感垂直角度大于工作溫度-3050靜態(tài)電流小于20uA保存溫度-4060HN911L內(nèi)電路包括高靈敏度紅外傳感器、帶通放大器、濾波器、信號(hào)處理電路、延時(shí)電路和高、低電平輸出電路等。當(dāng)防范區(qū)內(nèi)無(wú)人移動(dòng)，即紅外探測(cè)器件沒(méi)接到移動(dòng)人體輻射出的紅外信號(hào)時(shí)，整個(gè)模塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)耗能極少；當(dāng)有人進(jìn)入監(jiān)視場(chǎng)內(nèi)時(shí)，紅外探測(cè)器件檢測(cè)到移動(dòng)人體輻射出的微弱紅外線能量，通過(guò)放大，濾波后，由比較電路進(jìn)行比較鑒別。該模塊中的放大器具有“增益調(diào)節(jié)”功能和溫度補(bǔ)償功能。這主要是考慮到在紅外探測(cè)器工作時(shí)，周圍環(huán)境的紅外線（波長(zhǎng)為0.320um）輻射能量將與移動(dòng)的人體輻射出的紅外線一

27、起被探測(cè)器接收，當(dāng)氣溫升高時(shí)，背景紅外輻射會(huì)增強(qiáng)，這將影響對(duì)人體輻射的紅外線（中心波長(zhǎng)為811 um）的檢測(cè)。設(shè)置溫度補(bǔ)償電路，可使放大器通帶（0.37Hz）內(nèi)的增益隨環(huán)境溫度的升高而自動(dòng)提升，以保證探測(cè)器的溫度穩(wěn)定性。圖3.5 HN911L的結(jié)構(gòu)圖模塊連接：輸出端連到后面信號(hào)放大處理端R173.4HN911L的輸出信號(hào)處理模塊功能：將HN911L輸出的有效信號(hào)保持放大，并輸送到雙鑒器DZ9862的3腳。電路設(shè)計(jì)：圖3.6HN911L的輸出信號(hào)處理模塊原理圖器件選擇：運(yùn)算放大器選擇LM358模塊連接：R18與R17及C12的接點(diǎn)處接熱釋電紅外的輸出端，運(yùn)算放大器的輸出端接雙鑒器的第3引腳。3.

28、5雙鑒探測(cè)器模塊功能：根據(jù)微波多普勒探測(cè)器與熱釋電紅外探測(cè)器探測(cè)到信號(hào)，判斷是否讓報(bào)警裝置報(bào)警。電路設(shè)計(jì)：圖3.7 雙鑒探測(cè)器模塊原理圖器件介紹：雙鑒探測(cè)器DZ9862DZ9862是福建大眾微波有限公司開(kāi)發(fā)的微波紅外雙鑒探測(cè)器的專用控制芯片。 DZ9862的主要性能參數(shù)如下：工作電壓： 適用溫度范圍：0; 儲(chǔ)藏溫度：; 工作頻率：3.58MHz; 消耗電流：小于1.5mA（=5V）; 輸入電壓：;輸出電壓： 表3.3 雙鑒器DZ9862的引腳功能表管腳號(hào)管腳名稱功能1LED2LED輸出，串接1K限流電阻2LED3LED輸出，串接1K限流電阻3TD紅外信號(hào)輸入端4MW微波信號(hào)輸入端5電源負(fù)極6參

29、考電壓輸入7外接上拉電阻8Rdowm外接下拉電阻9M0模式選擇0輸入10M1模式選擇1輸入11D1外接存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)輸入12DO外接存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)輸出13CLOCK外接存儲(chǔ)器時(shí)鐘14PULSE微波電源脈沖輸出15LED1LED輸出，串接1K限流電阻16VDD電源正極輸入17OSCO內(nèi)部振蕩器輸出18OSC1內(nèi)部振蕩器輸入19CS外接存儲(chǔ)器片選，高有效20RELAY報(bào)警控制信號(hào)輸出 表3.4 雙鑒器DZ9862的模式選擇工作模式管腳符合 單紅外 單微波 雙鑒M0 低 高 高M(jìn)1 高 低 高DZ9862采用20引腳DIP封裝，圖3.8是其引腳排列圖。各引腳功能如表3.3所列。圖3.8 DZ9862的引腳排

30、列圖模式選擇：DZ9862有三種工作模式：分別為單紅外、單微波和雙鑒模式，它們可用M0和M1腳來(lái)設(shè)定。具體設(shè)置如表3.4所示.外部存儲(chǔ)器說(shuō)明：DZ9862芯片只有后綴為C或D才具有外接存儲(chǔ)器功能。且后綴為C或D時(shí)必須外接存儲(chǔ)器（93C46）；而如果后綴為A或B，則外接存儲(chǔ)器引腳應(yīng)當(dāng)懸空。DZ9862的直流電氣特性：表3.5 所列是DZ9862的直流電氣特性參數(shù)。它們的測(cè)試條件為。表3.5 DZ9862的直流電氣特性參數(shù)列表符號(hào)特性條件最小典型最大單位輸入漏電流1uA輸入高電平2.0V輸入低電平0.8V時(shí)鐘輸入高電平3.5V時(shí)鐘輸入低電平OSCI1.5V輸出高電平2.4V輸出低電平0.4V工作電

31、流1.5mA模擬電壓輸入TD,MW0.24.5V模塊連接：芯片引腳3接N2輸出端 引腳4接N1輸出端 引腳14接微波探測(cè)器模塊輸入端。4系統(tǒng)調(diào)試 調(diào)試主要是針對(duì)硬件設(shè)備，根據(jù)需要監(jiān)控的范圍，合理確定探測(cè)器的敏感距離；調(diào)節(jié)放大器的增益，使得輸出有效信號(hào)時(shí)足以觸發(fā)下級(jí)電路。 將探測(cè)器安裝在監(jiān)測(cè)區(qū)合理位置，然后將微波探測(cè)器輸入到DZ9862第4腳引線和紅外探測(cè)器輸入到DZ9862第3腳的信號(hào)接到一雙蹤示波器上，讓一人在監(jiān)視邊沿位置來(lái)回走動(dòng)，調(diào)節(jié)可變電阻RP，使得微波探測(cè)器的探測(cè)距離達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。根據(jù)數(shù)兩路輸出信號(hào)的幅值，調(diào)節(jié)放大器N1 N2的增益，至輸出合適的電平或脈沖幅值。5系統(tǒng)功能和指標(biāo)參數(shù)5.

32、1報(bào)警系統(tǒng)的功能及工作過(guò)程功能： 當(dāng)有人或其它物體入侵到監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)時(shí)，LED1和LED2同時(shí)點(diǎn)亮，報(bào)警聲音響起。工作過(guò)程：當(dāng)有人或其它物體入侵到監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)時(shí)，微波多普勒探測(cè)器發(fā)出的微波信號(hào)經(jīng)目標(biāo)反射后與入射波合成另一頻率的微波信號(hào)，微波探測(cè)器檢測(cè)的這一信號(hào)后，輸出一70Hz的脈沖信號(hào)，經(jīng)采樣、保持，放大后輸出到DZ9862的第四引腳。同時(shí)紅外探測(cè)器也檢測(cè)到不同于環(huán)境溫度的紅外輻射，經(jīng)HN911L芯片內(nèi)部電路的比較和延時(shí)后輸出端輸出高電平，在放大后輸入DZ9862的第三引腳。在兩路探測(cè)信號(hào)的激勵(lì)下，引腳1，2輸出高電平，驅(qū)動(dòng)報(bào)警信號(hào)燈LED1,LED2,點(diǎn)亮，同時(shí)引腳20輸出高電平，驅(qū)動(dòng)三極管VT3導(dǎo)通，引發(fā)繼電器吸合，報(bào)警信號(hào)響起。5.2 系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)