关于热释电红外传感器的工作原理以及特性解析

人类社会的进步离不开社会上各行各业的努力，各种各样的电子产品的更新换代离不开我们的设计者的努力，其实很多人并不会去了解电子产品的组成，比如热释电红外传感器。

很多产品都可以通过红外技术进行控制，特别是在自动控制方面，比如自动节能灯。它利用人体发出的红外线。当人体进入感应范围时，红外传感器检测人体红外光谱的变化，自动开启输出电路，开启相应的负载。一旦人离开，输出自动关闭，达到节能效果。热释电红外传感器是一种可以检测人或动物发出的红外线并输出电信号的传感器。可作为控制电路的输入端。

热释电红外传感器在结构中引入了场效应管，其目的是完成阻抗变换。由于热电元件输出的是电荷信号，不能直接使用，需要用电阻转换成电压形式。因此，引入的N沟道结型场效应管应接共漏型，以完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感元件、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热释电材料制成一定厚度的薄片，并在其两面镀上金属电极，然后通电使其极化，使热释电检测元件成为制成。

主要采用热电系数高的材料，如锆钛酸铅陶瓷、钽酸锂、甘油三酯硫酸钛等，制成尺寸为2*1mm的检测元件。每个检测器安装一个或两个检测元件，将两个检测元件反极性串联，以抑制自身温度升高引起的干扰。检测元件将检测到的接收到的红外辐射转换为微弱的电压信号，由安装在探头中的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度，增加探测距离，一般在探测器前安装菲涅耳透镜。镜片由透明塑料制成。镜片的上下部分被分成几个相等的部分。它是一种带有特殊光学系统的镜头，配合放大电路将信号放大70分贝以上。

人体辐射的红外辐射中心波长为9~10--um，检测元件的波长灵敏度在0.2~20--um范围内几乎稳定。在传感器的顶部打开了一个装有滤光镜的窗口。该滤光片可通过的光波长范围为7~10--um，适用于人体红外辐射的检测，其他波长的红外辐射被滤除。片材被吸收，从而形成专门用于检测人体辐射的红外传感器。

热释电红外传感器原理

1.热释电红外传感器的原理特性

热释电红外传感器和热电偶都是基于热释电效应原理的热释电红外传感器。不同的是，热释电红外传感器的热释电系数远高于热电偶。内部热释电元件由高热释电系数的钛酸铅汞铁陶瓷、钽酸锂、硫酸甘油三酯等滤光片窗口组成。其极化随温度变化，传感器为了抑制自身温度变化引起的干扰，在此过程中将两个特性相同的热电元件反向串联或连接一个差分平衡电路，以便检测物体发出的红外能量的变化。将其转换为电信号输出。

在热释电红外传感器结构中引入场效应管的目的是完成阻抗变换。由于热电元件输出的是电荷信号，不能直接使用，需要通过电阻转换成电压形式。电阻阻抗高达104MΩ，因此引入的N沟道结型场效应管应接共漏形式，即源极跟随器。完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感元件、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热释电材料制成一定厚度的薄片，并在其两面镀上金属电极，然后通电使其极化，使热释电检测元件成为制成。由于施加到极化的电压是极化的，极化的检测器元件也具有正极性和负极性。

2.被动式热释电红外传感器的工作原理与特性

人体的体温是恒定的，一般在37度左右，所以会发出特定波长在10um左右的红外线。 被动红外探头通过探测人体发出的大约10um的红外线来工作。人体发出的约10um的红外线经过 Fernier 滤光片增强后集中在红外传感器源上。红外感应源通常使用热释电元件。当人体红外辐射的温度发生变化并释放电荷时，该元素就会失去电荷平衡。后续电路经检测处理后可产生报警信号。

本文只能带领大家对热释电红外传感器有了初步的了解，对大家入门会有一定的帮助，同时需要不断总结，这样才能提高专业技能，也欢迎大家来讨论文章的一些知识点。