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解剖热释电人体红外传感器,了解无线报警器神奇感应功能的源泉 [复制链接]

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离线goodanytime
 

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只看楼主 倒序阅读 我要置顶 楼主  发表于: 2017-02-09
— 本帖被 發騷友 设置为精华,作者+3000M币+5专家(2017-02-10) —
现在网上销售的人体红外感应报警器,大家见得很多,但对内部的检测传感器了解不多:




探测器,打开后盖,市面上同类产品电路都差不多,传感器采用热释电传感器




从淘汰的旧机器上拆下的一只热释电人体红外传感器




型号515S,是早期的产品:




外壳含有镍,有磁性:


用什锦锉来动手术:



把周围一圈都锉掉:



用小刀慢慢剥开:



这是滤光片:



这是敏感元件(热电元件):



敏感元件安装在涂银连接柱上。不明白的是,敏感元件表面为什么会这么脏?肯定会影响接收效果(若是喷涂的黑体材料,那就是起帮助吸收热辐射的功能):





破坏性移去敏感元件,下面是FET(场效应晶体管),这只传感器少一只并联在敏感元件两端的高阻值电阻(白色虚线图示):




进一步剖开,基座是白色的绝缘材料,元件焊在上面:




全家福图片:


绘出热释电人体红外传感器结构图如下(添画了高阻电阻,现在的产品都有电阻),一般都采用差动平衡结构,由敏感元件、场效应管(FET),高阻值电阻(R)、滤光片、基座、管壳等组成,右边为内部电气连接图:




传感器工作机理(不感兴趣的坛友可以飘过):
热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。但热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶。
    1、敏感元件。由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等制成。先把热释电材料制成很小的薄片,再在薄片两面镀上电极,构成两个串联的有极性的小电容器。将极性相反的两个敏感元做在同一晶片上,是为了抑制由于环境与自身温度变化而产生热释电信号的干扰。
    热释电人体红外传感器的特点,它只在外界的热辐射引起它本身的温度变化时,才给出一个相应的电信号,当温度的变化趋于稳定后就再没有信号输出,所以说热释电信号与它本身的温度的变化率成正比,或者说热释电红外传感器只对运动的人体敏感。 
    2、场效应管(FET)及高阻值电阻(R)。通常敏感元件材料阻值很高。因此,要用场效应管进行阻抗变换,场效应管常用2SK303V3、2SK94X3等来构成源极跟随器,高阻值电阻R的作用是释放栅极电荷,使场效应管正常工作。一般在源极输出接法下,源极电压约为0.4~1.0V,传感器输出信号就能用普通放大器进行处理。
    3、滤光窗片。传感器中的敏感元件是一种广谱材料,能探测各种波长辐射。为了使传感器对人体红外辐射最敏感,而对太阳、电灯光等有抗干扰性,传感器采用了特制滤光片作窗片。滤光片是在Si基板上镀多层膜做成的。人体辐射的红外线最强的波长正好在滤光片的响应波长7.5~14μm的中心处。故滤光窗能有效地让人体辐射的红外线通过,而阻止太阳光、灯光等可见光中的红外线通过,免除干扰。所以,热释电人体红外传感器只对人体和近似人体体温的动物有敏感作用。 

传完了,谢谢观看!




[ 此帖被goodanytime在2017-02-13 22:18重新编辑 ]
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