描述
热释电传感器的原理特性
热释电红外传感器和热电偶是基于热电效应原理的热电红外传感器。不同之处在于，热释电红外传感器的热电系数远高于热电偶。其内部热电元由铁钛酸铅汞陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘铁和滤光镜窗组成，其极化随温度的变化而变化。为了抑制自身温度变化引起的干扰，传感器将两个特性相同的热电元反向串联或连接动平衡电路，从而检测物体释放的红外能量变化，并将其转换为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的是完成阻抗变换。
由于热电元输出电荷信号，不能直接使用，因此需要将电阻转换为高达104的电压阻抗MΩ，故引入的N沟结型场效应管应连接到共泄漏形式，即源极跟随器，以完成阻抗变换。热释电红外传感器由三部分组成：传感探测元、干扰滤光片和场效应管匹配器。设计时，高热电材料应制成一定厚度的薄片，两侧镀金属电极，然后加电极化，从而制成热释电探测元。由于加电极化的电压是极性的，极化后的探测元也具有正负极性。
热释电传感器结构电路图
热释电传感器由滤光器、热释电探测器元件和前放大器组成。补偿热释电传感器还具有温度补偿元件，如中国1-1所示，为热释电传感器的内部结构。为了防止外部环境对传感器输出信号的干扰，上述元件被真空包装在金属营中。
图1-1热释电传感器的结构
热释电传感器的滤光片是带通滤光片，包装在传感器外壳的顶部，使特定波长的红外辐射有选择地通过，而热释电探测元 在其截止日期之外的红外辐射无法通过。
热释电探测元是热释电传感器的核心元件。它是在热释电晶体两侧镀上金属电极后加电极化制成的，相当于以热释电晶体为电介质的平板电容器。当它受到非恒定强度的红外光照射时，表面电极的电荷密度发生变化，导致热释电电流。
前放大器由高内阻的场效应管源极跟随器组成，将热释电探测元的微弱电流信号转换为有用的电压信号输出。
前放大器将微弱的热释电电流转换为有效的电压输出。前放大器必须具有高增益、低噪声、抗干扰能力强的特点，从众多噪声干扰中提取微弱的有用信号。国家18号是热释电传感器的内部电路。热释电探测器元和前放大器通常集成在晶体管中，以避免空气湿度增加泄漏电流。该结构的前放大器具有较高的信噪比和较小的温度影响。
图1-8电路中的电压增益与场效应管在工作点的跨导和源极电阻有关，计算公式如下：
从公式(7)可以看出，当源极电阻达到100时，增加源极电阻或减少漏极电流可以增加前置放大器的电压增益。但当源极电阻达到100时，输出电阻会增Kohm漏极电压会升高到15V，因此，源极电阻不应过大，一般不超过100Kohm，增加电压增益可以降低温度对跨导的影响，提高温度稳定性。
热释电传感器的工作原理：
图1开始阶段(T)，热释电红外传感器的温度没有变化，传感器表面的电荷处于中和状态，正负电子对等(A)，此时，传感器没有输出(0)。图1第二阶段(T △T)，当有温度变化时，如果热释电红外传感器的温度在人体红外线的照射下升高△T，传感器表面的电荷如图2所示(B)如果温度变化为△T，相应的电荷变化变化△V因此，传感器输出的变化△V。随着时间的推移，传感器表面将重新吸收空气中的离子并相互抵消C中和状态。此时，传感器恢复到无输出(0)，如图3所示。
当温度下降时，温度回到原来的状态(T)，如图2所示D所示。由于温度下降（相对而言）过程与温度上升相反，传感器表面的电荷变化与上升过程相反。因此，传感器的输出信号是-△V，如图3所示。同样，随着时间的推移，传感器的表面会再次吸附空气中的离子，使传感器的输出信号再次为零。
传感器对人人类活动信息的整个过程输出信号如图3所示。从传感器输出图中不难看出，传感器输出的信号是一个完整的波形。在实验中，如果信号用放大器放大，则用示波器观察为正脉冲和负脉冲。换句话说，传感器感应到的移动信号类似于一个完整的1Hz脉冲信号。
热释电传感器电路图(1)
本图为热释电传感器的电机控制电路。在电路中，Al是增益为60dB放大器电路，放大热释电传感器的微弱信号；截止频率为10Hz主要用于过滤噪声和纹波；A三是比较器电路，比较值由RP根据需要设置，A输出恒定电平的信号；A4为单稳态多谐振荡器，当接入多个热释电传感器时，确保电路在一定时间内只响应一个传感器的输出信号；A5和A六是触发器电路，其输出决定了电机的工作方式；VT当触发器输出高电时，继电器是电机驱动电路，VT导通，继电器Kl动作，它的触点K111连接电机电源并转动；相反，电机停止转动。
热释电传感器电路图(2)
基于BISS热释电红外传感器电路
R3光敏电阻：
光产生载流子，在外加电场的作用下进行漂移运动，电子奔向正电源，空穴奔向负电源。无光时，电子空穴复合。
热释电传感器电路图(3)
基于LM热释电红外传感器电路
1、5V电源通过R给透镜供电，R限流，C一是电源滤波，其稳定电压的作用。
2、C2和R2形成高通滤波器，隔离透镜输出的直流分量。
三、由于运输采用单电源供电，R3、R5、C3为运放A1提供一个2.5V参考电压。
4、运放A1、R4、R6、C构成积分器，相当于低通滤波器，滤除低频噪声，放大有效信号。
5、C5直流分量再次隔离。
6、R8、R9、C9为运放A2提供一个2.5V参考电压。
7、运放A2、R7、R10、C8构成积分器，相当于低通滤波器，过滤高频噪声，降低有效信号比例。
8、A3、A4等形成差分放大电路，输出经二次管道检测为直流电压。
热释电传感器电路图(4)
该装置可自动控制单元门的开关。当有人进出时，门会自动打开，进出后门会自动关闭。夜间门关闭后，该装置可转换为报警器。一旦有人走近门，就会发出报警，告诉警卫打开小门，让人们进出。
图1是人体感应信号的生成和放大电路。RS是一种热释电远红外被动传感器，A1和A2是两级放大器。传感器检测到人体红外线后产生的感应信号非常弱，许多旁路电容设置在电路中，以抑制干扰，避免误操作。A3和A4是上下电压比较器，通常A2的输出电平比A3⑥与A4相比，脚电平低③脚电平高，Ａ３、Ａ４输出皆为低电平。只有传感器感应产生的交变信号经放大达到足够电平才能使Ａ３或Ａ４输出为高电平，以控制后续电路工作。
图2、图3为自动门电机控制电路和报警变换电路。CZ插座由图1组成②脚的高电平使BG1导通，J1动作，触点Ｊ１－１闭合使Ｃ１短路，ＩＣ３的③脚输出高电平使Ｊ２得电，Ｊ２－１闭合接通市电，Ｊ２－２动触头转换到“ａ”位置，电机Ｍ正转开门。同时ＢＧ２饱和导通，ＩＣ４的③脚为低电平。经过一定时间，门位移到终点碰触轨道上的限位开关Ｋ１，Ｊ２释放，电机停转。当人们进出门结束后，ＢＧ１基极无信号而截止，Ｊ１释放，再经过一定时间(此时间由Ｒ３、Ｃ１的值决定)，ＩＣ３的③脚输出低电平，ＢＧ２截止，ＩＣ４的③脚受由低到高的脉冲触发，其①脚输出高电平，一方面使ＢＧ３导通，Ｊ３得电，Ｊ３－１使电机接通市电，此时因Ｊ２不工作，Ｊ２－２动触头已回到“ｂ”位，
故电机反转，门开始关。门到达“关”的终点即碰触轨道上的限位开关Ｋ２，电机停转。另一方面ＩＣ４的①脚上电压通过Ｒ８对Ｃ３充电，当④脚为高电平时①脚翻转为低电平，ＢＧ３截止，Ｊ３释放。若在关门过程中又有人要进出门，则ＢＧ１又接到信号，Ｊ２又工作，Ｊ２－２又转换到“ａ”位置，门便立即由“关”转为“开”。因此，只要有人进出门，无论原来门处于何种状态，总会作开门运行。
当夜晚不需要自动门工作时，可将Ｋ３由“１”扳至“２”，这时本系统即构成报警器。一旦有人走到门附近，Ｊ２－１与Ｊ３－１便相继接通市电，使声、光报警器发出警报。
在ＲＳ传感器上加装菲涅尔透镜可增大作用距离。另外，为了使人进门与出门都能自动开门，须在门的两侧都装有图１所示的人体感应信号产生及放大电路，分别安装于门内门外的上方，将其输出端并联后接在图２电路的输入端即可。
热释电传感器电路图(五)
热释电传感器电路图(六)
报警器的工作电路
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