5、被动红外传感器与接近传感器知识详解

被动红外传感器与接近传感器知识详解

1. 被动红外传感器（PIR）工作原理

1.1 探测器原理

被动红外传感器的探测器中，若温度变化同时影响两个极性相反的元件，它们的电压会相互抵消，探测器会忽略环境温度的变化。但如果合适波段的红外辐射源先后影响两个元件，探测器会发出两个极性相反的脉冲。

1.2 透镜的作用

透镜用于依次触发元件。每个透镜朝向目标区域的一个可见区域，当红外辐射源从一个区域移动到另一个区域时，会交替激活元件，产生输出。部分 PIR 使用四个热释电元件而非两个，以提供更好的覆盖范围，成对的传感器可以串联或并联连接，但原理相同。

透镜通常模制在一个白色的聚乙烯圆顶内，覆盖着热释电探测器。圆顶外部光滑，内部有同心脊的精细图案，这就是菲涅尔透镜。菲涅尔透镜比传统光学透镜更便宜、更小、更轻且更易制造，虽然会引入一些畸变和像差，但在 PIR 中这些缺陷并不重要。

下面是菲涅尔透镜的原理说明：
1. 传统光学透镜：一侧为平面，另一侧为曲面，远处物体发出的几乎平行的红外光束被透镜聚焦。
2. 分段堆叠：将传统透镜分割成多个部分并紧密堆叠，其功能与原透镜相同。
3. 宽度缩减：进一步减小每个部分的宽度，虽然会引入少量畸变，但由于光学面的几何形状不变，仍能实现相同的功能。

菲涅尔透镜早期应用于灯塔，大大减轻了聚焦光束的大型玻璃透镜的重量。同样的原理也可应用于两面都为曲面的透镜，但实际应用中会引入更多图像缺陷，不过可通过调整透镜的精确形状进行一定补偿。

1.3 菲涅尔透镜组合模式

PIR 可以将菲涅尔透镜组合成各种图案。例如，均匀