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热释电人体红外报警器的设计
第一章绪论

1.1设计概述
随着电子技术的发展，人类不断研究，不断创新纪录，人们自身的安防意识也在逐渐增强。红外线具有隐蔽性，在露天防护的地方设计一束红外线可以方便地检测到是否有人出入。此类装置设计的要点：其一是能有效判断是否有人员进入；其二是尽可能大地增加防护范围。
该报警器能探测人体发出的红外线，当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警声，适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。本设计是利用热释电红外线传感器探测人体辐射出的红外线信号原理设计出来的人体红外线感应报警器。内容广泛，灵活应用。
1.2设计背景
随着时代的不断进步，人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居安全方面，不得不时刻留意那些不速之客。这里所设计的被动式红外报警器则采用了美国的传感元件——热释电红外传感器。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可以用于自动控制、接近开关、遥测等领域。用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比，具有如下特点：
不需要用红外线或电磁波等发射源；
灵敏度高、控制范围大；
隐蔽性好，可流动安装。
1.3设计要求
熟悉电路的工作原理。
掌握该电路中元器件的识别方法。
掌握电路的调试方法。
熟悉电路简单的故障分析方法。
论文符合其格式、字数的基本要求，内容要求充实、作图严谨规范等。
详细说明设计方案，并计算元件参数。
1.4设计意义
掌握红外探测防盗器的原理及设计制作与仿真调试，熟悉实用电路设计的一般过程。训练及提高学生综合运用所学知识进行电路设计的原理仿真能力。加强对一些无人场所的防盗报警，以及对一些危险地带生命迹象的探测。
第二章方案设计与选定

2.1方案设计
方案一：利用模拟电子电路构成被动红外线感应报警器。系统主要有红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、开机延时、音响报警延时和12V电源电路组成。
被动红外线感应报警器的红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。
方案二：利用模拟电子电路构成主动红外入侵报警器。主要由发射机和接收机组成，发射机是由电源、发光源和光学系统组成。接收机是由光学系统、光电传感器、放大器、信号处理器等部分组成。
主动红外报警器是当有人入侵该警戒线时，红外光束被遮挡，接收机收到的红外信号发生变化，提取这一变化，经放大和适当处理，控制器发出的报警信号。目前此类报警器有二光束、三光束还有多光束的红外栅栏等。一般应用在周界防范居多，最大的优点就是防范距离远。
2.2选定方案
方案二的主动式红外线报警器的硬件电路相比于方案一较为复杂。
由于是毕业设计，在设计过程中要以电路原理为主题，因此在电路元件和模块的选择上尽量采用通用、基础的元器件，避免采用大规模的集成电路来设计电路。
综上所述选择方案一：由模拟电子电路构成人体红外线感应报警器电路。主要由电路由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、开机延时、音响报警延时和12V电源电路组成。组成框图如下：
红外线
传感器
信号放大
延时电路

音响报警
电压比较
开机延时
电源电路

2-1人体红外线感应报警器组成框图
第三章热释电红外传感器的概述

3.1热释电红外传感器
一、热释电效应及传感器结构
热释电元件和压电陶瓷一样，都是铁电体，除具有压电效应外，当其表面温度发生变化，也将引起表面电荷的变化，这种现象就是热释电效应，用具有这种效应的介质制成的元器件称为热释电元件。热释电辐射传感器由滤光片，热释电元件，高输入阻抗放大器等组成。由于热释电元件的内阻抗极高，需要场效应管做阻抗变换，制作中把热释电元件和场效应管封装在同一壳体里，为防止可见光对热释电元件的干扰，还得在其表面安装一个滤光片。滤光片的波段范围应选择与被测物体的红外辐射波长一致，例如，作为人体红外探测，滤光片应选取7.5～14μm波段，因外人体温度为37℃时，辐射的红外线在9.4μm处最强。
由于热释电元件不像其他光敏元件那样可连续接受光照，因为极化电荷在元器件表面停留过久就会与环境中的电荷中和或者泄露，即表面温度只有变化过程中才会有信号输出，但大部分物体的红外辐射都是恒定的。
所以，必须对红外辐射进行调制，使恒定的辐射变为交变辐射。设法使红外辐射不断变化，这样才能使传感器不断有信号输出。为了满足这一要求，通常在热释电传感器的使用中，总是要在它的前面加装一个菲涅尔透镜。
二、热释电红外线传感器的优缺点
优点：
本身不发任何类型的辐射
器件功耗很小，隐蔽性好，流