紅外探測(cè)無線遙控?cái)?shù)顯防盜報(bào)警系統(tǒng)研究

陳國(guó)鈞

（佛山市南海區(qū)金盾電子工程有限公司，廣東 佛山 528200）

0 引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)發(fā)展得越來越快，人們的安全防范意識(shí)也越來越強(qiáng)，因此紅外探測(cè)無線遙控?cái)?shù)顯防盜報(bào)警系統(tǒng)開始被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。此系統(tǒng)能夠及時(shí)報(bào)警，同時(shí)還能準(zhǔn)確地進(jìn)行定位，將數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊傳送給監(jiān)視主機(jī)，這樣一來，有關(guān)人員就能夠及時(shí)收到報(bào)警消息，防盜效率大大提高。未來，紅外探測(cè)技術(shù)將會(huì)朝著智能化、集成化以及網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。本文將主要對(duì)紅外探測(cè)無線遙控?cái)?shù)顯防盜報(bào)警系統(tǒng)的原理以及技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行敘述。

1 紅外探測(cè)無線遙控?cái)?shù)顯防盜報(bào)警系統(tǒng)概述

紅外探測(cè)無線遙控?cái)?shù)顯防盜報(bào)警系統(tǒng)主要是利用紅外線光束進(jìn)行探測(cè)，當(dāng)紅外線光束被人或物遮擋住時(shí)，探測(cè)器就會(huì)發(fā)出信號(hào)，使發(fā)射機(jī)工作，而接收機(jī)收到來自發(fā)射機(jī)的信號(hào)，經(jīng)過有關(guān)電路進(jìn)行處理后，控制信號(hào)即被輸出，報(bào)警聲就會(huì)響起，值班人員就可以根據(jù)顯示器顯示的報(bào)警地點(diǎn)迅速采取有效措施。此系統(tǒng)還采用了數(shù)字編碼技術(shù)，這樣一臺(tái)主機(jī)就可以帶多臺(tái)報(bào)警分機(jī)，對(duì)多個(gè)報(bào)警點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行監(jiān)視。

2 紅外探測(cè)無線遙控?cái)?shù)顯防盜系統(tǒng)技術(shù)分析

2.1 熱釋電紅外傳感器

熱釋電紅外傳感器在檢測(cè)人體輻射的紅外線時(shí)，可以利用非接觸形式，除此以外，還能將其轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，以便對(duì)運(yùn)動(dòng)的生物以及非生物進(jìn)行鑒別。熱釋電紅外傳感器除了可以用于防盜報(bào)警外，還能在遙測(cè)以及自動(dòng)控制中應(yīng)用。

2.1.1 熱釋電效應(yīng)的含義

在某些絕緣物質(zhì)中，溫度的變化會(huì)引起極化狀態(tài)改變的現(xiàn)象。當(dāng)一些晶體受熱時(shí)，在晶體兩端將會(huì)產(chǎn)生數(shù)量相等而符號(hào)相反的電荷，這種由于熱變化而產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)。

2.1.2 熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)

熱釋電紅外傳感器通常使用PZT一類強(qiáng)介電材料，在其上、下表面設(shè)置電極，上表面覆以黑色氧化膜，若有紅外線間歇照射，表面溫度將會(huì)上升，材料內(nèi)部的原子排列就會(huì)發(fā)生變化，從而引發(fā)自發(fā)極化電荷，并在上、下電極之間產(chǎn)生電壓。傳感器的輸出阻抗高，但電壓信號(hào)的輸出卻十分弱，因此要將阻抗變化的場(chǎng)效應(yīng)管和厚膜電阻放在傳感器內(nèi)部，組成一個(gè)源極輸出器。整個(gè)結(jié)構(gòu)都應(yīng)封在管殼內(nèi)。

管殼頂端設(shè)置開設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光鏡片可通過光的波長(zhǎng)范圍為7～10μm，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而其他波長(zhǎng)的紅外線則由濾光鏡片予以吸收。在光譜范圍內(nèi)，熱釋電紅外傳感器的靈敏度波形十分平坦，可見光對(duì)其并沒有太大影響。

傳感器前部裝有菲涅耳透鏡，這是一種多面折射、反射鏡，其主要作用是和熱釋電紅外傳感器相互配合，從而擴(kuò)大探測(cè)范圍，提高探測(cè)接收靈敏度。

熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)以及等效電路圖如圖1、圖2所示。

圖1 熱釋電紅外傳感器結(jié)構(gòu)圖

圖2 熱釋電紅外傳感器等效電路圖

2.2 被動(dòng)式紅外報(bào)警器

所謂“被動(dòng)”指的是探測(cè)器自己并不發(fā)出能量，在進(jìn)行探測(cè)時(shí)，只接收外界能量。因?yàn)槿说捏w溫一般為37℃，因此會(huì)發(fā)出波長(zhǎng)在10μm左右的紅外線，被動(dòng)式紅外探測(cè)器工作時(shí)，就是對(duì)10μm左右的紅外線進(jìn)行探測(cè)。

信號(hào)濾波電路、熱釋電紅外傳感器、報(bào)警電路以及光學(xué)系統(tǒng)等共同組成了被動(dòng)式紅外報(bào)警器。報(bào)警器的核心器件是熱釋電紅外傳感器，其主要作用是將人體的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，以供信號(hào)處理部分使用。信號(hào)處理的主要目的是放大、延遲輸出較弱的電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)報(bào)警目的。

被動(dòng)式紅外報(bào)警器的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 被動(dòng)式紅外報(bào)警器結(jié)構(gòu)框圖

3 紅外探測(cè)無線遙控?cái)?shù)顯防盜報(bào)警系統(tǒng)的改進(jìn)建議

3.1 合理選擇傳感器

設(shè)計(jì)紅外探測(cè)無線遙控?cái)?shù)顯防盜報(bào)警系統(tǒng)時(shí)，傳感器的選擇尤為重要，雙元熱釋電紅外傳感器RE200B有2個(gè)對(duì)偶的傳感單元，可以抑制溫度變化產(chǎn)生的干擾。除此以外，將菲涅耳透鏡裝設(shè)在傳感器前端，還能抑制白光干擾。

3.2 改進(jìn)信號(hào)智能判斷方法

采用MSP430單片機(jī)能夠有效地克服小動(dòng)物移動(dòng)對(duì)報(bào)警系統(tǒng)產(chǎn)生影響的問題。其工作原理是當(dāng)它接收到的信號(hào)電壓總是處于一個(gè)較高水平時(shí)，這個(gè)信號(hào)將被視作預(yù)入侵的探測(cè)信號(hào)，然后紅外傳感器采集到的數(shù)據(jù)會(huì)被進(jìn)行相應(yīng)分析與處理。當(dāng)該信號(hào)所反饋的時(shí)間、空間以及溫度等數(shù)據(jù)全部與人體吻合時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)進(jìn)行報(bào)警。這種信號(hào)的智能判斷方法能夠有效防止風(fēng)、小動(dòng)物等對(duì)系統(tǒng)的干擾，大幅度降低誤報(bào)率。

3.3 改進(jìn)系統(tǒng)的主程序流程

和當(dāng)前市場(chǎng)上應(yīng)用較多的主程序流程相比，圖4所示主程序流程在信號(hào)判斷方面更加智能化，同時(shí)還增加了GSM模塊設(shè)計(jì)。

圖4 改進(jìn)后的系統(tǒng)主程序流程

4 結(jié)語

目前，紅外探測(cè)無線遙控?cái)?shù)顯防盜報(bào)警系統(tǒng)中應(yīng)用的被動(dòng)式紅外探測(cè)器存在著以下不足：誤報(bào)率相對(duì)較高，場(chǎng)外掌控性較弱。不過，在不斷加強(qiáng)對(duì)紅外探測(cè)無線遙控?cái)?shù)顯防盜報(bào)警系統(tǒng)研究的前提下，此問題必將得到解決。總之，紅外探測(cè)無線遙控?cái)?shù)顯防盜報(bào)警系統(tǒng)具有非常廣闊的應(yīng)用前景，能在安防領(lǐng)域發(fā)揮十分重要的作用。

［1］王松德，趙艷，姚麗萍，等.紅外探測(cè)無線遙控?cái)?shù)顯防盜報(bào)警系統(tǒng)［J］.光譜學(xué)與光譜分析，2009（3）

［2］王燕，李煒，張銳.小區(qū)智能紅外探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)［J］.現(xiàn)代電子技術(shù) ，2013（15）

［3］何祥宇，周濤.紅外探測(cè)型香菇大棚煤氣語音報(bào)警系統(tǒng)［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012（18）

［4］胡紀(jì)平，梁釗.基于單片機(jī)和GSM模塊的紅外探測(cè)遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)［J］.電子測(cè)試，2012（11）