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文檔簡(jiǎn)介
1、紅外入侵報(bào)警器航天學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)楊威一、背景和意義:近年來(lái),隨著社會(huì)和科技的進(jìn)步,電子電器飛速發(fā)展,人民的生活水平有了很大提高。各種高檔家電產(chǎn)品和貴重物品為許多家庭所擁有。然而不法分子也是越來(lái)越多。這點(diǎn)就是看到了大部分人防盜意識(shí)還不夠強(qiáng)。造成偷盜現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。因此,越來(lái)越多的居民家庭對(duì)財(cái)產(chǎn)安全問(wèn)題十分擔(dān)憂,報(bào)警器為人們解決了不少問(wèn)題。但是市場(chǎng)上的報(bào)警器大部分都是用于一些大公司財(cái)政機(jī)構(gòu),價(jià)格高昂,一般人們難以接受。如果再設(shè)計(jì)和生產(chǎn)一種價(jià)廉、性能靈敏可靠的防盜報(bào)警器,必將在防盜和保證財(cái)產(chǎn)安全方面發(fā)揮更加有效的作用。由于紅外線是不見(jiàn)光,有很強(qiáng)的隱蔽性和保密性,因此在防盜、警戒等安保裝置中得到
2、了廣泛的應(yīng)用,此外,在電子防盜、人體探測(cè)等領(lǐng)域中,被動(dòng)式熱釋電紅外探測(cè)器也以其價(jià)格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。這里要設(shè)計(jì)的紅外入侵報(bào)警器就是用熱釋電當(dāng)探測(cè)器的。二、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì): 從入侵探測(cè)器這個(gè)大范圍來(lái)看:從2005年起,一種基于視頻運(yùn)動(dòng)分析檢測(cè)技術(shù)的入侵探測(cè)器技術(shù)開(kāi)始在我國(guó)出現(xiàn),但基本上都是屬于國(guó)外的品牌或產(chǎn)品,暫時(shí)還沒(méi)有國(guó)內(nèi)的成熟技術(shù)所轉(zhuǎn)化出的產(chǎn)品。但國(guó)內(nèi)有很多研究單位或機(jī)構(gòu)都對(duì)此技術(shù)進(jìn)行了研究,并取得了很好的研究成果,相信不久的將來(lái),以國(guó)內(nèi)的視頻運(yùn)動(dòng)分析檢測(cè)技術(shù)為核心的入侵探測(cè)產(chǎn)品便可以出現(xiàn)在市場(chǎng)上。與此同時(shí),對(duì)于入侵探測(cè)技術(shù)的需求也越來(lái)越大。監(jiān)控系
3、統(tǒng)發(fā)展了,攝像頭越來(lái)越多,監(jiān)管人員不可能隨時(shí)盯著每一個(gè)攝像頭,這就需要采用一種自動(dòng)報(bào)警的技術(shù)代替監(jiān)控人員對(duì)目標(biāo)區(qū)域或目標(biāo)周界實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè),一旦發(fā)現(xiàn)入侵則及時(shí)報(bào)警,提醒監(jiān)管人員注意,以加強(qiáng)安全防范。目前來(lái)說(shuō),紅外對(duì)射、激光對(duì)射、震動(dòng)電纜等入侵探測(cè)技術(shù)是較為成熟的技術(shù),應(yīng)用也非常廣泛,并且在短時(shí)間內(nèi)仍將是市場(chǎng)的主流。但隨著基于視頻運(yùn)動(dòng)分析檢測(cè)技術(shù)的入侵探測(cè)技術(shù)的發(fā)展,這一新的技術(shù)將越來(lái)越受到人們的關(guān)注,其應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣,適應(yīng)性也會(huì)越來(lái)越強(qiáng),也必將成為未來(lái)入侵探測(cè)技術(shù)市場(chǎng)的主角。 而我們要設(shè)計(jì)的是被動(dòng)式紅外入侵報(bào)警器,從技術(shù)和行業(yè)發(fā)展來(lái)看,它的發(fā)展前景不是很好,它終將被新技術(shù)所取代,但在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)
4、間內(nèi)會(huì)占據(jù)足夠大的市場(chǎng)份額。這是因?yàn)樗闹谱鞴に囕^為簡(jiǎn)單,制作成本較低,價(jià)格就能較低,未來(lái)一般家庭就能有能力使用上它。三、技術(shù)要求:一、菲涅耳透鏡:設(shè)計(jì)中要用到菲涅耳透鏡,用于將人體發(fā)出的紅外線聚焦到紅外感應(yīng)源上。二、紅外感應(yīng)源: 由于人體發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)大約為10um,紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件,這種元件接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡,向外釋放電荷,經(jīng)后續(xù)電路檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)了。三、檢測(cè)和報(bào)警電路系統(tǒng): 熱釋電感應(yīng)到人體紅外輻射后,向外釋放電荷,這時(shí)要設(shè)計(jì)一個(gè)放大和濾波電路,將得到的電信號(hào)傳至電壓比較器,與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后,將處理后的電信號(hào)傳至驅(qū)動(dòng)電路,由驅(qū)動(dòng)
5、電路驅(qū)動(dòng)報(bào)警器報(bào)警,報(bào)警器可以是一個(gè)揚(yáng)聲器。四、方案設(shè)計(jì): 一、原理介紹:一般人體體溫是37,所以會(huì)發(fā)出波長(zhǎng)10um左右的紅外線,被動(dòng)式紅外傳感器探頭就是靠探測(cè)人體發(fā)射的10um左右的紅外線進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10um左右的紅外線通過(guò)菲涅耳透鏡增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上,紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件,這種元件接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡,向外釋放電荷,經(jīng)后續(xù)電路檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)了。要注意以下幾點(diǎn):1.被動(dòng)紅外報(bào)警器是以探測(cè)人體輻射為目標(biāo)的,所以熱釋電元件對(duì)波長(zhǎng)為10um左右的紅外輻射必須非常敏感。2.為了僅僅對(duì)人體的紅外輻射敏感,在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲涅
6、爾濾光片,使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。3.其傳感器包含兩個(gè)互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元件。而且制成的兩個(gè)電極化方向正好相反,環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)熱釋元件幾乎具有相同的作用,使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消,于是報(bào)警器無(wú)信號(hào)輸出。一旦人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi),人體紅外輻射通過(guò)部分鏡面聚焦,并被熱釋電元接收,但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同,熱釋電也不同不能抵消,經(jīng)信號(hào)處理而報(bào)警。二、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):如上圖所示,被動(dòng)式紅外報(bào)警器主要有菲涅耳光學(xué)系統(tǒng)、熱釋電紅外傳感器、信號(hào)濾波和放大電路、信號(hào)處理和報(bào)警電路等幾部分組成。當(dāng)人體射出的紅外線通過(guò)菲涅耳透鏡后,傳到熱釋電紅外探測(cè)器,這時(shí)熱釋電紅外探測(cè)器將輸出脈沖信號(hào),脈沖信號(hào)經(jīng)放大和濾波后,由電壓比較器將其與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較,當(dāng)輸出信號(hào)達(dá)到一定值時(shí),報(bào)警電路發(fā)出警報(bào)。三、熱釋電紅外傳感器的電路系統(tǒng): 本設(shè)計(jì)所用的熱釋感器采用雙探測(cè)元的結(jié)構(gòu)。其工作電路原理及設(shè)計(jì)電路如下圖所示, 在VCC電源端利用C1和R2來(lái)穩(wěn)定工作電壓,同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到人體移動(dòng)信號(hào)時(shí),電荷信號(hào)經(jīng)過(guò)FET放大后,經(jīng)過(guò)C2,R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢?,再?jīng)過(guò)NPN的轉(zhuǎn)化,輸
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