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可雷沃安防知识讲解—入侵探测与报警技术2
作者:管理员    发布于:2013-05-09 23:49:17    文字:【】【】【
三、红外探测器

  利用红外线的基本理论和特点制成的探测器称为红外探测器。

  () 红外线在电磁波谱中的位置

  红外线是电磁波谱中的一个波段,它处于微波波段与可见光波段之间。凡波长长于0.78μm,直至100μm的电磁波都属于红外波段。由于其波长比可见光中的红光波长要长,是处于可见光红色光谱外侧的位置,故有红外线之称。参看图1-22

1-22 电磁波波谱图

  一般可把电磁波谱的不同波段划分为三个区。

  无线电区——包括微波和其他无线电波。波长是从lmm m

  射线区——包括X射线、γ射线和宇宙射线。波长是从 μm μm

  光学区——包括红外线、可见光和紫外线这三个波段。波长是从 μmlmm

  根据红外线的波长不同,又可将红外波段分为近红外、中红外、远红外、远远红外这样几个分波段。

  红外探测器依据工作原理的不同,可分为主动式红外探测器与被动式红外探测器两种类型。

  () 主动式红外探测器 1.主动式红外探测器的组成及基本工作原理

  主动式红外探测器是由发射和接收装置两部分所组成。如图1-23所示。

1-23 主动式红外探测器的基本组成

  分别置于收、发端的光学系统一般采用的是光学透镜。它起到将红外光聚焦成较细的平行光束的作用,以使红外光的能量能集中传送。红外发光管是置于发端光学透镜的焦点上,而光敏晶体管是置于收端光学透镜的焦点上。如图1-24所示。

1-24 利用光学透镜将红外光聚集成束

  采用调制的红外光源具有以下几个优点。

  其一,可以降低电源的功耗。

  其二,使红外探测器具有较强的抗干扰能力,提高了工作的稳定性。

  2.主动式红外探测器的防范布局方式

  主动式红外探测器可根据防范要求、防范区的大小和形状的不同,分别构成警戒线、警戒网、多层警戒等不同的防范布局方式。

  根据红外发射机及红外接收机设置的位置不同,主动式红外探测器又可分为对向型安装方式及反射型安装方式两种。

  (1)对向型安装方式。

  红外发射机与红外接收机对向设置。如图1-25(a)所示。

  可采用多组红外发射机与红外接收机对向放置的方式。这样可以用多道红外光束形成红外警戒网(或称光墙),如图1-25(b)所示。也可采用如图1-26所示的其他多种形式的多光束组成警戒网。

1-25 对向型安装方式

1-26 其他类型的多光束组合而成的警戒网

  根据警戒区域的形状不同,只要将多组红外发射机和红外接收机合理配置,就可以构成不同形状的红外线周界封锁线。如图1-27所示。

1-27 四组红外收、发机构成的周界警戒线

  当需要警戒的直线距离较长时,也可采用几组收、发设备接力的形式,如图1-28所示。

1-28 用接力方式加长探测距离

  目前使用较多的双光束主动式红外探测器的防范布局方式如图1-29所示,在多组红外发射机与接收机一起使用时,应注意消除射束的交叉误射(如图中虚线所示)

1-29 双光束主动式红外探测器的防范布局方式

  (2)反射型安装方式。

  如图1-30所示。

1-30 反射型安装方式

  采用这种方式,一方面可缩短红外发射机与接收机之间的直线距离,便于就近安装、管理;另一方面也可通过反射镜的多次反射,将红外光束的警戒线扩展成红外警戒面或警戒网,如图1-31所示。

1-31 利用反射型安装方式所形成的红外警戒网

  要注意的是:采用反射型安装方式时的累计探测距离将小于采用对向型安装方式时的直线探测距离,因此,实际安装时应留有充分的余地。

  3.主动式红外探测器的主要特点及安装使用要点

  (1)属于线控制型探测器,其控制范围为一线状分布的狭长的空间。

  (2)主动式红外探测器的监控距离较远,可长达百米以上。

  (3)探测器还具有体积小、重量轻、耗电省、操作安装简便、价格低廉等优点。

  (4)主动式红外探测器用于室内警戒时,工作可靠性较高。但用于室外警戒时,受环境气候影响较大。

  (5)由于光学系统的透镜表面是裸露在空气之中,极易被尘埃等杂物所污染。

  (6)由主动式红外探测器所构成的警戒线或警戒网可因环境不同随意配置,使用起来灵活方便。

  () 被动式红外探测器

  被动式红外探测器不需要附加红外辐射光源,本身不向外界发射任何能量,而是由探测器直接探测来自移动目标的红外辐射,因此才有被动式之称。

  1.自然界物体的红外辐射特性

  自然界中的任何物体都可以看作是一个红外辐射源。人体辐射的红外峰值波长约在10μm处。

  物体表面的温度越高,其辐射的红外线波长越短。也就是说,物体表面的绝对温度决定了其红外辐射的峰值波长。如表1-3所示。

1—3 不同温度下物体的红外辐射峰值波长

  2.被动式红外探测器的组成及基本工作原理

  (1) 基本工作原理。

  被动式红外探测器主要是由光学系统、热传感器(或称红外传感器)及报警控制器等部分所组成,如图1-33所示。

1-33 被动式红外报警器的基本组成

  红外传感器的探测波长范围是814μm,由于人体的红外辐射波长正好在此探测波长范围之内,因此能较好地探测到活动的人体。

  (2) 红外传感器。

  红外传感器又称为热传感器,它是被动式红外探测器中实现热电转换的关键器件。热释电传感器。

  分类:单波束型被动红外探测器及多波束型被动红外探测器两种。

  3.单波束型被动红外探测器

  单波束型被动红外探测器采用反射聚焦式光学系统。它是利用曲面反射镜将来自目标的红外辐射汇聚在红外传感器上。如图1-35所示。

1-35 采用反射式光学系统的被动红外报警器

  这种方式的探测器警戒视场角较窄,一般仅在以下。但作用距离较远,可长达百米。因此,又可称为是直线远距离控制型被动红外探测器,如图1-36所示。它适合用来保卫狭长的走廊和通道以及封锁门窗和围墙等。

1-36 单波束型被动红外探测器的探测范围

  4.多波束型被动红外探测器

  多波束型被动红外探测器采用透镜聚焦式光学系统。它是利用特殊结构的透镜装置,将来自广阔视场范围的红外辐射经透射、折射、聚焦后汇集在红外传感器上。

  目前,多采用性能优良的红外塑料透镜——多层光束结构的菲涅耳透镜。某种三层结构的多视场菲涅耳透镜组的结构如图1-37所示。

1-37 多视场菲涅耳透镜组

  有一般的广角镜头式,也有形成垂直整体形幕帘式以及小角度长距离视场与大角度近距离视场的组合式等等。如图1-40所示为其中的几种。

1-40 不同规格的红外透镜镜头

  多波束型被动式红外探测器的警戒视场角比单波束型被动式红外探测器的警戒视场角要大得多。水平视场角可大于90°,垂直视场角最大也可达90°。但其作用距离较近,一般只有几米到十几米。一般来说,视场角增大时,作用距离将减小。因此多波束被动式红外探测器又可称为是大视角短距离控制型被动式红外探测器。

  5.防止被动红外探测器(PIR)产生误报的几项技术措施

  (1)温度补偿电路。

  第一种方案:常规的温度补偿特性是呈线性递增形式(如图1-41所示)

1-41 线性补偿特性          图1-42 抛物线补偿特性

  由图中看出,电路的增益随环境温度的上升而上升,当接近人体温度时,增益也上升到较高值,确实可以起到灵敏度补偿的作用。但在环境温度上升到人体温度之上时,随着温差的逐渐增大,补偿仍然继续增加,这就会使当环境温度与人体温差较大时灵敏度增加得太高而容易产生误报。

  第二种方案:温度补偿特性呈抛物线形式(如图1-42所示)

  由图中看出,电路的增益随环境温度的上升呈抛物线规律变化,这就可以做到在温度发生不同变化时,探测器的灵敏度基本可以维持稳定而达到一个最佳状态。采用了这种温度补偿特性的探测器可以在环境温度从—10℃+50℃+55℃范围内变化,或是环境温升速率在一分钟内变化0.56℃时也不会产生误报。还有的探测器甚至可以容许环境温度在-10℃+65℃范围内变化。

  (2)采用多元红外光敏元件,并采用脉冲计数方式工作。

  采用双元红外光敏元件。

  如图1-43所示。

1-43 一般常规的脉冲计数方式

  采用四元红外光敏元件。

  参看图1-45。这种设计方式又进一步提高了被动红外探测器的防小动物、宠物引起误报的能力。

1-45 采用四元被动红外可防止小动物引起的误报

  (3)防射频干扰的措施。

  采用表面贴片技术。

  (4)防白光干扰的措施。

  在菲涅耳透镜的镜片上采取滤白光的措施。

  (5)防小动物误报所采取的措施。

  采用四元红外光敏元件。

  在被动红外探测器中内置微处理器。

  采用防宠物的菲涅耳透镜。

  6.被动式红外探测器的主要特点及安装使用要点

  (1)被动式红外探测器属于空间控制型探测器。

  (2)由于红外线的穿透性能较差,在监控区域内不应有障碍物,否则会造成探测盲区

  (3)为了防止误报警,不应将被动式红外探测器探头对准任何温度会快速改变的物体,特别是发热体。

  (4)被动式红外探测器亦称其为红外线移动探测器。应使探测器具有最大的警戒范围,使可能的入侵者都能处于红外警戒的光束范围之内。并使入侵者的活动有利于横向穿越光束带区,这样可以提高探测的灵敏度。

  (5)被动式红外探测器的产品多数都是壁挂式的,需安装在离地面约23m的墙壁上。

  (6)在同一室内安装数个被动式红外探测器时,也不会产生相互之间的干扰。

  (7)注意保护菲涅耳透镜。

  (8)基于上述原因,被动式红外探测器基本上属于室内应用型探测器。

脚注信息
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