[实用新型]一种全景式人体定位红外传感器

说明书

技术领域

本实用新型所属传感器领域，尤其涉及一种全景式人体定位红外传感器。

背景技术

人类已进入科学技术空前发展的信息社会，电子计算机、机器人、自动控制技术以及单片机嵌入系统的迅速发展，迫切需要功能多样的传感器。作为“感觉器官”，传感器用于监测各种各样的信号，并转换为工作系统能处理的信息。其中，由于红外传感器能监测人体发射的红外线，是传感器中应用最为广泛的一种。

热释电红外传感器是近几年发展很快的一种红外传感器，它是一种性能十分优良的传感器，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。由于红外线是不可见光，同时具有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。被动式热释电红外传感器以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。

热释电红外传感器是一种基于热释电效应的热电型红外传感器。人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10μm左右的红外线。外界发射的红外线通过滤光片滤掉干扰信号，只剩下10μm的特定的红外线聚集到热释电元件上。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，后续电路经处理后就能产生报警信号。

现有的热释电红外传感器，根据其监测原理与效果可以分为两种类型。一种是直线式红外传感器，主要应用于洗手台等场合。其工作原理是当人体的红外线进入传感器的监测点，传感器即可感应。这类传感器只能监测某一直线范围，监测距离也十分有限。另一种是半球式红外传感器，这种传感器与直线式红外传感器相比，探测灵敏度更高，探测范围更大。半球式红外传感器一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10～20米范围内人的行动。但是由于菲涅尔透镜结构的特殊性，半球式红外传感器虽然在灵敏度上有所提高，但是却无法实现对人体的定位。

上述两种热释电红外传感器，虽然应用广泛，但是在某些需要对人体定位的场合，却显得力不从心了。而随着材料科学的发展，出现了许多拥有特殊光学性能的材料。利用一种特殊光学材料石英片，可以保留入射光的直射部分而反射掉入射光的斜射部分，以及光学材料硅线阵列，这种新型材料对单一波长的吸收率为96％，对全部可收集的阳光吸收率达到80％。在热释电效应的基础上，利用这两种材料，结合滤光片，可以实现热释电红外传感器对人体的监测与定位。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种抗干扰力强、监测范围广，还能对人体进行定位的热释电红外传感器。

技术方案

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：

它包括壳体，壳体内设有滤光片，滤光片呈弧形，内部设有弧形镜头，滤光片、弧形镜头由外向内分别与支架相连。滤光片可滤掉干扰光线，只剩下波长10μm的红外线进入。弧形镜头、信号传输线路、信号处理模块顺序连接，弧形镜头由若干大小相同的弧形镜头单元组成，通过设置弧形镜头单元的序列号代表某一具体方位信息。弧形镜头单元包括一个镜头元件，镜头元件的上方，覆盖着一种能保留直射光而反射斜射光的石英片。镜头元件的四周，分布吸光能力很强的硅线阵列。在镜头元件的下方装有两个热电元件，热电元件由压电陶瓷(PZT)制成，以反极性串联，抑制由于自身温度升高而产生的干扰，可将红外辐射转变为电信号向外输出。弧形镜头接收过滤红外线，分别在弧形镜头单元发生热释电反应，产生多路电信号。信号传输线路将多路电信号传送到信号处理模块，信号处理模块接收多路电信号，进行信号处理，最终输出一路目标信号。信号处理模块、支架、壳体由内向外依次设置在底座上，底座连接引脚，引脚将目标信号送到计算机进行定位分析。

人体发出的红外线，从各个方向射向壳体，经滤光片过滤，照射到弧形镜头上。从数学的角度来说，只有一个弧形镜头单元，表面能够接收到垂直入射的红外线，其序列号代表的方位就是人体的方位。对其他弧形镜头单元来说，红外线是以斜射的方式照射到它们的表面。石英片对弧形镜头表面的斜射光有反射作用，硅线阵列能够吸收镜头元件内壁的光线，光线经过石英片及硅线阵列的处理，照射到热电元件上。除了接收垂直入射光的一个弧形镜头单元，其底部的热电元件接收到较多光线，其他弧形镜头单元内的热电元件接收到的光线大大减少。热电元件经热释电效应，产生多路电信号。信号处理模块经信号处理找出一路目标信号，并通过引脚输出，进入到计算机进行定位分析。