凡是存在于自然界的物体,例如:人体、火焰、冰等物体都会放射出红外线,只是其发射的红外线的波长不同而已。人体的温度为36~37οC,所放射的红外线波长为9~10μm(属于远红外线区)。加热到400~700οC的物体,其放射出的红外线波长为3~5μm(属于中红外线区)。
红外线传感器可以检测到这些物体发射出的红外线,用于测量、成像或控制。红外线传感器按其工作原理可分为两类:量子型及热型。热型红外线光敏元件的特点是:灵敏度较低、响应速度较慢、响应的红外线波长范围较宽,价格比较便宜、能在室温下工作。量子型红外线光敏元件的特性则与热型正好相反,一般必须在冷却(77K)条件下使用。
热释电效应
若使某些强介电质物质的表面温度发生变化,随着温度的上升或下降,在这些物质表面上就会产生电荷的变化,这种现象称为热释电效应,是热电效应的一种。在钛酸钡之类的强介电质物质材料上表现得特别显著。热释电效应产生的电荷不是永存的,很快便被空气中的各种离子所结合。
热释电红外线光敏元件的材料
热释电红外线光敏元件的材料较多,其中以陶瓷氧化物及压电晶体用得最多。
热释电红外传感器
如下图所示。传感器的敏感元件是PZT(钛锆酸铅 ),在上下两面做上电极,并在表面上加一层黑色氧化膜以提高其转换效率。

电路结构是一个在负载电阻上并联一个电容的电流发生器,其输出阻抗极高,输出电压信号又极其微弱。管内有场效应管FET放大器及厚膜电阻,以达到阻抗变换的目的。

PVF2 热释电红外传感器
PVF2是聚偏二氟乙烯的缩写,是一种经过特殊加工的塑料薄膜。它具有压电效应,同时也具有热释电效应,是一种新型传感器材料。热释电系数比钽酸锂、硫酸三甘肽等低。 具有不吸湿、化学性质稳定、柔软、易加工及成本低的特点,是制造红外线监测报警装置的好材料。
菲涅耳透镜
是由塑料制成的 特殊设计的光学透镜,配合热释电红外线传感器使用。 透镜由很多“盲区”和“高灵敏区”组成,物体或人体发射的红外线通过菲涅耳透镜会产生一系列的光脉冲进入传感器,从而提高了接收灵敏度。物体或人体移动的速度越快,灵敏度就越高。一般配上透镜可检测10米上下,新设计的双重反射型,则其检测距离可达20米以上。


热释电红外探测模块
热释电红外探测模块由菲涅尔透镜、热释电红外传感器、放大器、基准电压源、比较器、驱动放大电路、继电器或晶闸管组成,如下图所示:

热释电红外传感器产生的微弱电信号,经放大器放大,然后与基准电压比较。若大于基准电压,则输出高电平,经驱动放大后,控制继电器动作。通常将热释电红外传感器和全部电路安装在一个小印制电路板上,然后将其装入一个带有菲涅尔透镜的ABS工程塑料外壳内,做成一个组件。
型 号 | 工作电压 | 延迟时间 | 探测角度 | 探测距离 | 输出方式 |
BH9402 | DC5V | 2~5s | 120° | 5m | 高电平 |
| TWH9241A | DC12V | 10s | 80° | 7m | 继电器 |
| GH608 | DC9V | 3s | 110° | 12m | 315MHz信号 |
| HT807 | AC220V | 50s | 110° | 5m | 晶闸管 |


