被动红外探测器工作原理、特性、误报因素及技术应用-翔洲宏 技术学堂 - 翔洲宏科技 

被动红外探测器工作原理、特性、误报因素及技术应用

2011-03-30

  在电子防盗探测器领域,被动红外探测器的应用非常广泛,其价格低廉、技术性能稳定。但随着入侵者的反侦测技术手段不断提高,普通被动红外探测器的局限性越来越明显。新一代的被动红外探测器应运而生。下面对被动红外探测器新技术进行详细阐述。欢迎业内人士讨论。

一、被动红外探测器的主要工作原理及特性

  被动红外探测器是靠探测人体发射的红外线来进行工作的。探测器收集外界的红外辐射进而聚集到红外传感器上。红外传感器通常采用热释电元件,这种元件在接收了红外辐射温度发出变化时就会向外释放电荷,检测处理后产生报警。

  这种探测器是以探测人体辐射为目标的。所以辐射敏感元件对波长为10μm左右的红外辐射必须非常敏感。

  为了对人体的红外辐射敏感,在它的辐射照面通常覆盖有特殊的滤光片,使环境的干扰受到明显的控制作用。

  被动红外探测器,其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反,环境背景辐射对两个热释电元几乎具有相同的作用,使其产生释电效应相互抵消,于是探测器无信号输出。

  一旦入侵人进入探测区域内,人体红外辐射通过部分镜而聚焦,从而被热释电元接收,但是两片热释电元接收到的热量不同,热释电也不同,不能抵消,经信号处理而报警。

  多视场的获得,一是多法线小镜而组成的反光聚焦,聚光到传感器上称之为反射式光学系统。另一种是透射式光学系统,是多面组合一起的透镜-菲涅尔透镜,通过菲涅尔透镜聚焦在红外传感器上。

  这要指出的是被动红外面的几束光表示有几个视场,并非被动红外发红外光,视场越多,控制越严密。

  被动红外深测器优缺点:

  优点:

  本身不发任何类型辐射,器件功耗很小,隐蔽性较好。

  价格低廉

  缺点:

  容易受各种热源、阳光源干扰。

  被动红外穿透力差,人体的红外辐射容易被遮挡,不易被探测器接收。

  易受射频辐射的干扰。

  环境温度和人体温度接近时,探测和灵敏度明显下降,有时造成短时失灵。

  二、被动红外探测新技术说明

  下面针对上述的被动红外探测器的缺点,结合朗恩探测器的红外探测技术,进行详细分析。

  通过对被动红外探测器的缺点分析发现,我们实际上要解决误报和探测能力下降的问题。误报问题:为了降低误报率,只要排除误报等因素就可以大大降低误报率。

  1.误报因素可分为二类:

  外界因素:

  外界的光热源(尤其是白光光源): 如阳光、照明光源等。

  外界的射频信号等。

  内部因素

  内部由于器件等的噪声和干扰,如光热释感血器的信号瞬变等。

  针对以上情况朗恩探测器的新一代红外探测器采用一些独持的技术来解决此类问题。

  首先在红外透镜的焦点上,应用不同电路分别连接的两个光热感应器。特殊的透镜将覆盖区域分为多个灵敏度一梯形的保护区,并保证了保护区内的信号强度。独特的透镜还可以充当红外滤光镜,表面经过特殊处理的黑色透镜允许可见光和短波红外线(在大多数有白光光源的地方都存在)射入,然后被其黑色底座所吸收。黑色红外透镜只反射波长符合人体移动的红外线,将其反射到光热感应器上。通过已申请专利的白光滤光镜,探测器可以防止白光干扰。如果某人进入或离开探测器覆盖的一个或几个区域,探测器应可以探测到红外辐射能量的变化,A/D转换器将感应器送出的信号数码化后,再用Visatec(基于快思逻辑基础上的全数码高智能信号分析技术)信号处理器进行分析,然后才发出报警信号。

  这个过程涉及到探测中的所有标准,如信号的振幅、时间、格式、能量和频谱等,再加上从现场实际提取的统计信息。这些标准须结合判断探测它们的合理性,只有在结果符合强行闯入的标准后,探测器才发出报警。对光热感应器的信号进行数码化处理,可以消除信号的瞬变和电磁波的干扰等。

  2.探测能力的降低:

  探测能力下降可分为几个方面:

  探测器各探测视场分布不合理: 如空隙过大等。

  探测器被遮挡。如被泡沫、喷雾(入侵者经常使用的手段)纸,衣物等。

  由于体温和环境差别不大,造成探测能力下降。

  针对以上情况,朗恩探测器采用以下方法来解决问题:

  不同电路连接的两个光热感应器,位于黑色红外透镜的聚焦点上。

  透镜将覆盖区域分为多个灵敏度一样的视场并保证了视场的信号强度,视场交错分布,形成了类似棋盘的紧密分布形式。

  防遮挡监视:

  独特的电子适配实防遮挡部件,能监视探测器,防止被遮挡进行破坏。如果探测器窗口或靠近探测器的任何区域被一些物品所遮挡,如泡沫、金属片、喷雾、帽子、纸板、盒子和衣特等,都将进入报警状态。在白天模式下,一旦探测器被遮挡,遮挡报警会同时显示在防遮挡监视输出继电器和报警输出继电器上。报警继电器会停止,同时防遮挡输出会启动,直至遮挡品被挪走为止。

  智能化温度侦测:可通过差分方式迅速侦测出视场里微小温度变化。

  3.其他一些新技术应用:

  独特的防小宠物过滤功能

  完备的电压监控

  电子线路和感应器自动的定期自检功能

  独特的电子线路(带插头)和感应器分开设计技术,便探测器安装更为简便

  全密封的探测器,可防止昆虫和气流进入。

  三、关于中国大陆地区双鉴探测器的一些看法

  目前,中国大陆地区双鉴防盗探测器(红外+微波)在市场中占据了一定份额,但普通双鉴防盗探测器(红外+微波)具有相当大的同限性。

  双鉴防盗探测器(红外+微波)首先是在普通单纯被动红外探测器误报率高的情况下才产生的,而朗恩探测器的智能被动红外探测器已大大降低了误报率。

  普通双鉴防盗探测器(红外+微波)虽然采用了红外报警和微波报警相与的关系,但这样也就降低了探测能力。

  微波本身具有一定的穿透能力(如墙壁等),增加了误报率。

  微波可以被金属屏蔽,在实际应用中(如冰箱)增加了探测的局限性。

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