人体热释电红外传感器(热释电红外传感器工作原理)

当某些晶体受热时，晶体两端会产生等量但极性相反的电荷。这种由热变化引起的电极化现象称为热电效应。

热释电传感器是利用热释电效应检测人体发出的红外线来识别人或动物的运动，从而实现自动控制的无源传感器。它探测人体发出的特定波长的红外线，后期对一系列电路部分进行整形放大，驱动负载部分，实现自动开关的功能。常用于自动灯、自动门等电路中。

红外线是一种肉眼看不见的光。它最显著的特点是具有热效应，也就是说绝对零度以上的所有物质都能产生红外线。人体体温一般恒定在37℃左右，所以会发出特定波长约9-10μ m的红外线。

热释电传感器的工作原理是探测人体发出的波长约为9-10μm的红外线。人体发出的红外线经透镜聚焦后聚集在传感器中由热释电效应制成的红外感应源上。当人体发出的红外辐射温度发生变化时，电荷会失去平衡释放到外界，再经过后续电路处理后输出信号。

菲涅耳透镜

热释电传感器通常采用特定角度的菲涅尔透镜，通过透镜的会聚提高红外探测的灵敏度，将红外探测的角度控制在一定范围内，从而起到一定的抗干扰作用。

热电传感器

热释电传感器主要用于探测人体的红外辐射，因此其内部的热释电感应源对人体波长的红外辐射比较敏感。同时在热释电传感器顶部安装了滤光片，滤除其他波长的红外辐射，也提高了抗干扰能力。

热释电传感器热源运动示意图

热释电传感器包含两个串联或并联的热释电感应单元，两个单元的电极化方向正好相反。因此，环境背景的红外辐射对两个热电单元具有相同的影响，使得由两个热电单元产生的热电效应相互抵消。此时，传感器没有信号输出。

当人体进入检测区域时，红外辐射被菲涅耳透镜聚焦并会聚到热电单元。此时，当两个热电单元接收到不同的热量和热电功率时，就会输出一个信号。因此，热释电传感器对人体的运动相对敏感，但在静止状态下较差。

热电传感器的内部结构

热释电传感器由滤波器、热释电探测元件和前置信号处理及放大电路等组成。补偿热电传感器还具有温度补偿元件。为了防止外界环境对传感器输出信号的干扰，上述元件通过[/k0/]封装在金属管内。

热释电传感器的滤光片为带通滤光片，封装在传感器外壳顶部，选择性地通过特定波长的红外线；

热释电探测单元是热释电传感器的核心部件。它是在热释电晶体管两侧镀上金属电极，加上电极制成的，相当于一个以热释电晶体管为电介质的平板电容器。当它被非恒定强度的红外光照射时，温度的变化会使其表面电极的电荷密度发生变化，从而产生热释电电流。

前置放大器由高内阻FET源极跟随器组成。通过阻抗变换，将热释电检测单元的微弱电流信号转换成有用的电压信号输出。

热释电传感器通常封装在金属罐中，外部引线有三条，分别是内部FET的接地端E、源极S(信号输出)和漏极D(正电源)。

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