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幕帘探测器的原理及应用
一、被动红外探测器的原理
被动热释电红外探测器简称被动红外探测器,在电子防盗、人体探测器领域中,被动红外探测器(简称PIR, Passive infra-red Detectors)的应用非常广泛,因其价格低廉、技术性能稳定而应用到各个领域。
理论上,自然界中的一切物体,只要它的温度高于绝对零度(-273.15℃),其表面就会不断地辐射红外线。不同温度的物体,其释放的红外能量的波长是不一样的,因此红外波长与温度高低是相关的。按照人体各部分热辐射度的差别(包括体内),峰值在8-12μm之间。
被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件,这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡,向外释放电荷,后续电路经检测处理后就能产生报警信号。
二、幕帘探测器的原理及发展
被动红外探测器有两个关键的组件:一为热释电感应元,另一个为在探测器正面设置的菲涅尔(Fresnel)光学透镜组。菲涅尔光学透镜组通常由许多组透镜组成,少则几个透镜,多则几十个透镜。菲涅尔滤光片根据性能要求不同,具有不同的焦距(感应距离),从而产生不同的监控视场,视场越多(相应透镜组的透镜数量也越多),控制越严密。大多数探测器可以根据不同探测器情况要求更换不同的镜头,包括:广角镜头、长距离镜头、防虫物镜头,幕帘镜头等,这些镜头其实就是不同数量、焦距的菲涅尔光学透镜组合。其中幕帘探测器在探测方式比较有特点,因此得到广泛的应用,图1为幕帘探测器的探测区域图。
从图1中的幕帘探测器俯视图可看出其探测区域(阴影区)为一个较窄的带状区域,这样只有穿越探测区域时才会触发探测器。
上面介绍了幕帘探测器在透镜方面的特点,传统的探测器通过更换幕帘镜片达到改造成幕帘探测器,但是从性能方面讲,此类探测器仅仅是探测区域为幕帘式,其他方面,如:安装方式、外形设计、探测角度、探测精度等方面都受到不同程度的制约。因此一些安防厂家设计专门的幕帘探测器。
三、方向幕帘探测器的原理及发展
幕帘探测器特性决定了其比较适用于防护如门、窗等的入侵通道,如在室内窗户侧墙安装一个幕帘探测器,这样可以防护带窗整个墙面,相当于在带窗户的墙面安装了一道 “电子窗帘”,这样留给室内人更多的活动空间。尽管给室内人更多的活动空间,但室内人无意进入了幕帘探头的探测区域,也触发报警。在此基础上以色列EL公司最先提出了“移动矢量判断”技术,把移动方向识别技术应用于幕帘探测器,这样探测器可识别物体不同的移动方向。举以色列EL公司的幕帘探测器为例:人从探测器的不保护区域向保护区域移动,穿越幕帘探头的探测区域时,立即触发报警;人从探测器的保护区域向不保护区域移动,穿越幕帘探头的探测区域时,触发探测器延时,在延时期间,从外部进入幕帘探头的探测区域不会触发报警。这样就留给室内保护对象更多的活动范围,不必担心从内部触发探测器报警,同时室内保护对象也可以从内部穿越探测区到外面活动短暂时间再回来,而不会触发幕帘探测器报警(图2为方向幕帘工作原理示意图)。
幕帘探测器从热释电感应元方面分类有:双元热释电感应单元,四元热释电感应单元。所谓双元(四元)即每个探测器有两个(四个)热释电感应传感器单元,国外探测器厂家通常将两个(或四个)感应单元集成在一个电器元件上,所以从探测器的热释电感应电器元件的外观上较难分辨出是几元感应器。国内也有一些厂家也开发了方向幕帘探测器,如双幕帘方向探测器,四幕帘方向探测器。从技术角度来讲,四元方向幕帘探测器比双元方向幕帘探测器技术更先进,具有更优异的方向判断精度及可靠性。下面来介绍双元方向幕帘探测器和四元方向幕帘探测器的工作原理。
从图3看出:无论双元还是四元,幕帘探测器是通过判断触发探测器感应单元的先后次序,同时结合微处理器的逻辑判断最终决定是触发延时还是触发报警输出。四元方向幕帘探测器,分别有两个感应单元最先感应内部红外变化和两个感应单元最先感应外部红外变化,这样对人体进/出移动起到双重鉴别,同时也会降低由于局部温度、气流变化引起的误报警。同时四元方向幕帘探测器对于安装时探测器定位及探测区域的位置调整更方便。而双元方向幕帘探测器只有两个感应单元,工作原理与四元方向幕帘探测器相同,但性能方面略逊于四元方向幕帘探测器。
四、应用条件
方向幕帘探测器在防护卧室和客厅、对防止家里有人时候的非法闯入情况非常适用也比较有特点,要达到整体综合的防护方案,应该是各种探测器,各种探测方式的组合。
尽管方向幕帘有很多优点,但是自身也存在一些弱点,如方向幕帘探测器的延时,这个延时既给保护对象从内部穿越探测区到外部活动更多的时间,同时在此延时内非法入侵同样也被探测器忽略,因此通常建议延时时间不要太长。方向幕帘探测器虽然具有移动方向的识别功能,但是如果探测器安装在床、沙发、桌子上面或人经常持续活动的地方时,由于温度和气流等因素的干扰可能造成误报警,因此上述位置也不适合安装方向幕帘探测器。除此之外,方向幕帘探测器本身隶属于被动红外探测器的范畴,因此被动红外探测器通常不宜安装的地方,方向幕帘探测器同样也不适合安装,如:冷气机的下部、暖气和热风机的上部、气流流动较大的地方、紧贴窗帘的地方、探测区域中旋转的风扇等易于引起误报警的地方。
 
 
 
 
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