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。其内部热电元件由铁钛酸铅汞陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘铁和滤镜窗组成，其极化随温度而变化。为了抑制温度变化引起的干扰，传感器将两个具有相同特性的热电元反向串联或连接到差动平衡电路，可以检测物体释放的红外能量变化，并将其转换为电信号输出。在结构上引入热释电红外传感器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，因此，引入的N沟结型场效应管应以共漏形式即源极跟随器完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器组成。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，使热释电探测元。由于加电极化的电压有极性，极化后的探测元也有正负极性。
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，选择性地通过特定波长的红外辐射到达热释电探测元 其截止范围外的红外辐射不能通过。
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。
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)所示的那样发生相应的变化。若温度变化为△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，传感器又恢复到没有输出(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正好相反。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(一)
本图为热释电传感器的电机控制电路。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；A当接入多个热释电传感器时，用于单稳态多谐振荡器，确保电路在一定时间内只响应传感器的输出信号；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的参考电压。
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是人体感应信号产生和放大电路。其中ＲＳ是热释电远红外被动式传感器，Ａ１、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很弱，电路中设置了许多旁路电容器，以抑制干扰，避免误动作。A3和A4是上下电压比较器，A2的输出电平通常比A3高⑥与A4相比，脚电平低③脚电平高，A3、A4输出均为低电平。A3或A4器感应产生的交变信号放大到足够的电平时，A3或A4才能输出到高电平，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，接触J1-1闭合使C1短路，IC3③脚输出高电平使J2得电，J2-1闭合连接市电，J2-2动触头转换为a位置，电机M正转开门。同时，BG2饱和导通，IC4③脚为低电平。一段时间后，门位移到终点，接触轨道上的限位开关K1，J2释放，电机停止。当人们进出出时，BG1基极没有信号，J1被释放，然后经过一段时间由R3和C1的值决定），IC3③脚输出低电平，BG2截止，IC4③脚由低到高的脉冲触发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，此时由于J2不工作，J2-2动触头已回到B位，
因此，电机反转，门开始关闭。门到达关闭终点，即接触轨道上的限位开关K2，电机停止。另一方面，IC4①当脚上的电压通过R8对C3充电时，④脚是高电平时①脚翻转到低电平，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，只要有人进出出，不管原来的门处于什么状态，总会开门。
当晚上不需要自动门工作时，K3可以从1拉到2，系统形成报警器。一旦有人走到门口，J2-1和J3-1将连接市电，使声光报警器发出报警。
在RS传感器上安装菲涅尔透镜可以增加工作距离。此外，为了让人们进出自动开门，必须在门的两侧安装图1所示的人体感应信号生成和放大电路，分别安装在门内外，并联输出端，然后连接到图2电路的输入端。
热释电传感器电路图(5)
热释电传感器电路图(6)
报警器的工作电路
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