红外传感器的工作原理

单位代码 01 学 号

分 类 号 TN7 密 级

文献综述

关于红外报警器的综述

院（系）名称 专业名称 学生姓名 指导教师

信息工程学院 电子信息工程

2013年 3月20日

黄河科技学院毕业设计（文献综述） 第1页

关于红外线报警器的综述

摘 要

随着社会的发展，科学技术的进步和安全防范意识的增强，人们越来越注重自身所处的环境是否安全。当家中无人或者仅有老人孩子在家时，必须考虑家庭成员生命和财产的绝对安全。目前，许多住宅小区的安防主要依靠安装防盗窗、防盗门以及人工防范。这样不仅有碍美观，不符合防火的要求，而且不能有效地防止坏人的侵入。报警器的应用类型非常多，但热释电红外线报警器是最广泛的，因为它的制作简单、成本低，安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，具有较高的应用价值。

本文简要通过对红外报警器组成的个个模块进行分析，介绍了红外报警器的两种常见方式即：主动式和被动式，进而又分析了两种方式的选择原则，最后有对红外线报警器的发展前景进行了预测。

关键词：红外线

反射式红外传感器电路的工作原理及应用

反射式红外线传感器电路的核心器件是两个中规模集成电路.分别是锁相环音频译码集成电路LM567和双定时器NE556(或定时器NE555).它能够有效地检测到进入其设定的感应区域的人体(或物体)并控制电磁阀等设备产生相应动作。经适当改装，可作为厕所大小便节水器、自动洗手器、自动干手器、红外线报警器、节水型沐浴器、自动玻璃门等的控制电路。其突出优点是无须进行频率调整、使用方便、电路集成化程度较高，体积小，工作稳定可靠.能耗小。本文以反射式红外线传感器用于厕所大小便节水器控制电路为例介绍其工作原理.并适当介绍在其他电器上的应用。

1、LM567振荡信号的产生

反射式红外线节水器由LM567及其外围电路产生方波振荡信号.并将接收的信号同其产生的方波信号的频率与相位进行比较，当某一连续输入的信号落在给定的通频带内时.锁相环电路将此信号锁定，即所谓的锁相[1]。定时器NE556的一部分用于产生约40M的振荡信号.作为LM567产生的方波振荡信号的载波：另一部分构成单稳态触发器，只有当人刚走时，它才会接收到负脉冲，并开始计时放水，定时结束，关闭水阀。反射式节水器电路原理如图1所示。

锁相环音频译码器LM

人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。比紫光光波长更短的光叫紫外线，比红光波长更长的光叫红外线

最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件，红外传感器就是其中的一种。随着现代科学技术的发展，红外线传感器的应用已经非常广泛，下面结合几个实例，简单介绍一下红外线传感器的应用。

热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。早在1938年，有人提出过利用热释电效应探测红外辐射，但并未受到重视，直到六十年代，随着激光、红外技术的迅速发展，才又推动了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用。热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器，它可以作为红外激光的一种较理想的探测器。它目标正在被广泛的应用到各种自动化控制装置中。除了在我们熟知的楼道自动开关、防盗报警上得到应用外，在更多的领域应用前景看好。比如：在房间无人时会自动停机的空调机、饮水机。电视机能判断无人观看或观众已经睡觉后自动关机的机构。开启监视器或自动门铃上的应用。结合摄影机或数码照相机自动记录动物或人的活动等等。您

红外传感器技术

第四章 物理量传感器及阵列技术(1)

11:35

红外传感器技术

电子科技大学

传感器原理与技术 课程组

制作

红外传感器技术

目

录

11:35

一、红外辐射的基本知识 二、红外传感器 三、红外测温

四、红外成像五、红外分析仪

六、红外无损检测本章小结

电子科技大学

传感器原理与技术 课程组

制作

红外传感器技术

11:35

一、红外辐射的基本知识1、红外辐射 2、红外辐射术语

3、红外辐射源

电子科技大学

传感器原理与技术 课程组

制作

红外传感器技术

11:35

1、红外辐射

红外辐射俗称红外线，它是一种人眼看不见的光线。但实际 上它和其它任何光线一样，也是一种客观存在的物质。任何 物体，只要它的温度高于绝对零度，就有红外线向周围空间 辐射。 红外线是位于可见光中红光以外的光线，故称为红外线。它 的波长范围大致在0.76μm(或0.77μm)到1000μm的频谱范 围之内。相对应的频率大致在4×1014-3×1011Hz之间。

红外线与可见光、紫外线、X射线、γ射线和微波、无线电 波一起构成了整个无限连续的电磁波谱。电子科技大学 传感器原理与技术 课程组 制作

红外传感器技术

11:35

电磁波谱图

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红外传感器技术

11:3

红外传感器技术

第四章 物理量传感器及阵列技术(1)

11:35

红外传感器技术

电子科技大学

传感器原理与技术 课程组

制作

红外传感器技术

目

录

11:35

一、红外辐射的基本知识 二、红外传感器 三、红外测温

四、红外成像五、红外分析仪

六、红外无损检测本章小结

电子科技大学

传感器原理与技术 课程组

制作

红外传感器技术

11:35

一、红外辐射的基本知识1、红外辐射 2、红外辐射术语

3、红外辐射源

电子科技大学

传感器原理与技术 课程组

制作

红外传感器技术

11:35

1、红外辐射

红外辐射俗称红外线，它是一种人眼看不见的光线。但实际 上它和其它任何光线一样，也是一种客观存在的物质。任何 物体，只要它的温度高于绝对零度，就有红外线向周围空间 辐射。 红外线是位于可见光中红光以外的光线，故称为红外线。它 的波长范围大致在0.76μm(或0.77μm)到1000μm的频谱范 围之内。相对应的频率大致在4×1014-3×1011Hz之间。

红外线与可见光、紫外线、X射线、γ射线和微波、无线电 波一起构成了整个无限连续的电磁波谱。电子科技大学 传感器原理与技术 课程组 制作

红外传感器技术

11:35

电磁波谱图

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传感器原理与技术 课程组

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红外传感器技术

11:3

RE200B

RE200B是传感器的一种，RE200B采用热释电材料极化随温度变化的特性探测红外辐射，并配合双灵敏元互补方法抑制温度变化产生的干扰，提高了传感器的工作稳定性。

参数

双元热释电红外传感器RE200B

灵敏元面积 2.0×1.0mm2 基片材料 硅 基片厚度 0.5mm 工作波长 7-14μm 平均透过率 >75%

输出信号 >2.5V(420°k黑体1Hz调制频率0.3-3.0Hz 带宽72.5db增益) 噪声 <200mV(mVp-p) (25℃) 平衡度 <20%

工作电压 2.2-15V

工作电流 8.5-24μA(VD=10V,Rs=47kΩ,25℃) 源极电压 0.4-1.1V(VD=10V,Rs=47kΩ,25℃) 工作温度 -20℃- +70℃ 保存温度 -35℃- +80℃ 视场 139°×126° 说明

该传感器采用热释电材料极化随温度变化的特性探测红外辐射，采用双灵敏元互补方法抑制温度变化产生的干扰，提高了传感器的工作稳定性。

1、上述特性指标是在源极电阻等于47KΩ条件下测定的，用户使用传感器时，可根据自己的需要调整R2的大小。

2、注意灵敏元的位置及视场大小，以便得到最佳光学设计。

3、所有电压信号的测量都是采用峰一峰值定标。平衡度B中的E

RE200B

RE200B是传感器的一种，RE200B采用热释电材料极化随温度变化的特性探测红外辐射，并配合双灵敏元互补方法抑制温度变化产生的干扰，提高了传感器的工作稳定性。

参数

双元热释电红外传感器RE200B

灵敏元面积 2.0×1.0mm2 基片材料 硅 基片厚度 0.5mm 工作波长 7-14μm 平均透过率 >75%

输出信号 >2.5V(420°k黑体1Hz调制频率0.3-3.0Hz 带宽72.5db增益) 噪声 <200mV(mVp-p) (25℃) 平衡度 <20%

工作电压 2.2-15V

工作电流 8.5-24μA(VD=10V,Rs=47kΩ,25℃) 源极电压 0.4-1.1V(VD=10V,Rs=47kΩ,25℃) 工作温度 -20℃- +70℃ 保存温度 -35℃- +80℃ 视场 139°×126° 说明

该传感器采用热释电材料极化随温度变化的特性探测红外辐射，采用双灵敏元互补方法抑制温度变化产生的干扰，提高了传感器的工作稳定性。

1、上述特性指标是在源极电阻等于47KΩ条件下测定的，用户使用传感器时，可根据自己的需要调整R2的大小。

2、注意灵敏元的位置及视场大小，以便得到最佳光学设计。

3、所有电压信号的测量都是采用峰一峰值定标。平衡度B中的E

一寸光阴不可轻

电子创新设计模块制作

设计报告

名称：基于TCRT5000的循迹模块

学院：机电工程学院

专业：应用电子技术

班级：09应电（2）班

设计者：林志坚

指导老师：玉宁杨青勇

2011年6月

1

一 寸 光 阴 不 可 轻

2 一、硬件设计及说明

1、原理图设计如下：

图一 原理电路

作用原理：采用5V 供电，TCRT5000传感器采用高射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成。

红外光电二极管发出红外光，当红外光反射回来被高灵敏度光电晶体管接收，则光电晶体管处于导通状态，输出高电平信号；当红外光没有反射回来，则光电晶体管处于高阻抗状态，输出低电平信号；输出信号经施密特电路整形，稳定可靠，且还有LED 指示电路指示输出的状态，输出高电平时LED 亮，低电平时灭。

2、PCB 设计如下：

图二 PCB 线路

设计思路：板的大小为：10mmX40mm 。采用的是插件元件，降低了焊接难度，板的宽度只有10mm ，这样使得该模块灵巧，在应用过程中更灵活。

二、主要元件介绍：

1、TCRT5000：

TCRT5000传感器采用高射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成。红外光电二极管不断地反射出红外线，当发射出的红外线没有被反射回来或反射回来但强度不够大时，光敏三级管一直处于

RE200B

RE200B是传感器的一种，RE200B采用热释电材料极化随温度变化的特性探测红外辐射，并配合双灵敏元互补方法抑制温度变化产生的干扰，提高了传感器的工作稳定性。

参数

双元热释电红外传感器RE200B

灵敏元面积 2.0×1.0mm2 基片材料 硅 基片厚度 0.5mm 工作波长 7-14μm 平均透过率 >75%

输出信号 >2.5V(420°k黑体1Hz调制频率0.3-3.0Hz 带宽72.5db增益) 噪声 <200mV(mVp-p) (25℃) 平衡度 <20%

工作电压 2.2-15V

工作电流 8.5-24μA(VD=10V,Rs=47kΩ,25℃) 源极电压 0.4-1.1V(VD=10V,Rs=47kΩ,25℃) 工作温度 -20℃- +70℃ 保存温度 -35℃- +80℃ 视场 139°×126° 说明

该传感器采用热释电材料极化随温度变化的特性探测红外辐射，采用双灵敏元互补方法抑制温度变化产生的干扰，提高了传感器的工作稳定性。

1、上述特性指标是在源极电阻等于47KΩ条件下测定的，用户使用传感器时，可根据自己的需要调整R2的大小。

2、注意灵敏元的位置及视场大小，以便得到最佳光学设计。

3、所有电压信号的测量都是采用峰一峰值定标。平衡度B中的E

外文翻译

中英文对照翻译

智能红外传感器

跟上不断发展的工艺技术对工艺工程师来说是一向重大挑战。再加上为了保持目前迅速变化的监测和控制方法的过程的要求，所以这项任务已变得相当迫切。然而，红外温度传感器制造商正在为用户提供所需的工具来应付这些挑战：最新的计算机相关的硬件、软件和通信设备，以及最先进的数字电路。其中最主要的工具，不过是新一代的红外温度计---智能传感器。

今天新的智能红外传感器代表了两个迅速发展的结合了红外测温和通常与计算机联系在一起的高速数字技术的科学联盟。这些文书被称为智能传感器，因为他们把微处理器作为编程的双向收发器。传感器之间的串行通信的生产车间和计算机控制室。而且因为电路体积小，传感器因此更小，简化了在紧张或尴尬地区的安装。智能传感器集成到新的或现有的过程控制系统，从一个新的先进水平，在温度监测和控制方面为过程控制方面的工程师提供了一个直接的好处。

1 集成智能传感器到过程线

同时广泛推行的智能红外传感器是新的，红外测温已成功地应用于过程监测和控制几十年了。在过去，如果工艺工程师需要改变传感器的设置，它们将不得不关闭或者删除线传感器或尝试手动重置到位。当然也可能导致路线的延误，在某些情况下，是十分危险的。升级传感器通常