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被动红外报警探测器技术以及应用

被动红外报警探测器技术以及应用
深圳市科卫安电子有限公司

人体表面的红外能量和周围环境的红外能量是存在差别的。 在人体移动时, 这种差别所产生的变化可以通过红外敏感元件来 检测到,从而触发报警。这就是被动红外探测器的原理。 但是,自然界任何物体(绝对零度以上的)都是可以发散红 外能量的。 目前的技术还很难区分出这种红外能量到底是人体发 散的,还是周边其他物体发散的。所以我们采用这种技术只能够 探测到规则持续变化的移动物体, 而这种红外能量的规则变化有 时也是很容易混淆的, 例如整个环境温度的变化也必然会引起其 红外能量的变化等等。 因此在实际应用中, 为了防止由 于上述原因引起的误报, 被动红外探 测器通过菲涅尔透镜将探测覆盖范 围分成一定数量的探测区(如右图 示) ,当温度变化在两个区之间产生 时,探测器电路就触发一个信号脉 冲, 探测器根据信号脉冲触发警报输 出。为了防止一些由于空气流动、小 老鼠等引起的误报,可以设置“脉冲计数”方式:即只有当探测 到连续的两个或两个以上的脉冲信号才触发报警。 但要注意此时

探测器的灵敏度相对较低,需要做步行测试来保证不会漏报。 早期的被动红外探测器因为技术、生产工艺等原因,可靠性 较差,容易发生误报,于是很多人就认为被动红外探测器不好。 其实,这是一种误解。当今的被动红外探测器在防止误报方面作 了多种考虑,有效地防止了因为环境温度改变、射频干扰等各种 因素造成的误报,如 ADEMCO 集团的系列被动红外和双鉴探测 器的红外部分,就采用了很多的防误报措施,其防误报能力与可 靠性都有了长足的进步。 这些先进的防误报技术包括: 表面贴片技术:表面贴片式元件(SMD)是直接贴焊在电 路板上的,没有引脚线,因此没有相当于构成射频干扰 (RFI)所必需的“天线” ,从而使探头的防射频干扰能力 高达 10-30V/m。 真正的温度补偿电路:因 为被动红外探测器探测的
人体温度 温度 增益

信号是人体与环境温度的 差别,因此,当环境温度
增益

图2

上升到一定程度时,需要
人体温度 温度

补偿增益的变化,使得灵

图1

敏度不至于下降。而常规的温度补偿是线性递增的(如图 1) 在环境温度上升到人体体温之上时, , 温差是逐渐增大, 而补偿反而继续增加,此时就容易发生误报;抛物线形温

度补偿(如图 2) ,能做到在温度变化时,灵敏度和稳定性 基本不变。 防白光镜片:白光,如车头灯、电筒等发出的光,它通常 是 PIR 误报的原因。好的菲涅尔镜片有效消除白光的干扰 达到 20000 烛光强度,该指标相当于机场的跑道灯在 2 米 处照射探头而不会误报。 反射镜聚焦:除了菲涅尔镜片外,可以结合反射镜聚焦, 这种方式比单纯采用菲涅尔镜片更有效,因此探测器信号 放大电路的增益可以做得较低,避免增益太大时干扰信号 同时放大而引起误报。 交替极性脉冲计数:交替极性脉冲计数功能是指探测器识 别到双元红外元件输出的正负极性交替的脉冲信号(只有 人体移动才能触发正负极性脉冲)才触发警报。 一般脉冲计 数功能只是单纯计数双元红外元件输出的脉冲信号(不管 脉冲信号极性如何), 对一些电气干扰引发的脉冲会误触发 警报。 如左图: 双元甚至多元器件可

- + + +
-

以把邻近的两个探测区域内
+ -

引发的电脉冲信号极性翻转, 这样, 从一个探测区域移动到 另外一个探测区域所触发电 脉冲信号极性是相反的。 正常

的“移动”只能是从一个探测区域到另外一个探测区域,不可能 跨过某个区域来移动, 这就保证了物体移动和其他的一些干扰在 原则上的区别。例如,由于电气设备引起的干扰脉冲,它总是在 所有区域内都引起正极性干扰或负极性干扰, 不可能得到向我们 上面所述的“正负极性”交替的脉冲信号。采用这种措施,可以 在很大程度上排除由于电子干扰或者环境温度的变化引起的整 个感光元件的感知变化而导致的误报警。 凭借着安防行业几十年的经验,ADEMCO 集团力求在报警 领域的各个方面做到完美, 但是毕竟环境的复杂程度并非我们都 能够预料到的,任何一个探测器都不可能做到面面俱到。例如灵 敏度和防误报性能始终是一对矛盾, 尽管我们在上面作了很多的 工作,仍旧不可能同时把二者都推到极致——探测灵敏度最高、 防误报性能最好。 因此需要我们在日常的应用中进行有条件的选 择: 如在温度不会很高的环境里可以选用防误报性能高但灵敏度 稍低的探测器; 反之在环境温度一直很高的地方就必须选用灵敏 度很高的探测器才能满足需求。 这种为了环境而作的妥协恰恰是 为了更好地有针对性地应用, 而并非是人们想象中的一些降低要 求的行为。也正是由于这个原因,ADEMCO 集团才推出了多款 不同灵敏度的探测器以满足市场的不同需要。


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