2024届优秀毕业论文(电子工程专业).docx
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1、多路热释电式红外线感应声光报警器的设计学生姓名:轩俭东学号:202405050005物理与电子工程系电子信息工程专业指导老师:于新生职称:副教授摘要:本文结合社会的实际须要,通过对热释电式传感器的深化探讨和探究,主要完成了对报警器的需求、现有报警器现状的分析、热释电传感器的性能和相关电子元器件电气特性的学习与探讨,完成了多路热释电式红外线感应声光报警器的设计。关键词:热释电式传感器;被动式红外报警器;防盗报警器;菲涅尔透镜。引言热释电式人体红外线传感器是上世纪80年头末期出现的一种新型传感器件。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线或入射红外线的能量改变,并将其转换成电压信号输出。将这个电压信
2、号加以放大,便可驱动各种限制电路,如用于电源开关限制、防盗防火报警、自动监测等。热释电红外传感器不仅适用于防盗报警场所,亦适于对人体损害极为严峻的高压电及X射线、射线自动报警等。现在,己得到越来越广泛的应用。1背景介绍及选题意义1.1 选题的背景随着社会的发展和法律的完善,社会治安状况在不断的好转,但仍有不法分子以各种形式做些盗窃等违法行为,随着时代的不断进步,人们对自己所处环境的平安性提出了更高的要求,尤其是在家居平安方面,不得时常刻留意那些不速之客。在庭院、仓库等处加装报警器不但能起到警示作用且能在肯定程度上削减财产损失。传统报警器不能将人和动物的闯入区分开,简洁引起误报警,我们利用热释电
3、式传感器等对其改造,使它能对人的闯入能刚好有效的发出报警信号。由于红外线是不行见光,具很强的隐藏性和保密性,因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。此外,在电子防盗、人体探测等领域中,被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、性能稳定等特点而受到广阔用户和专业人士的欢迎。1.2 课题探讨的目的及意义随着科学技术的迅猛发展,各类报警器层出不穷,目前国内运用的各类防盗、保安报警器大多是以超声波、主动式红外放射/接收以及微波等技术为基础。而这里所设计的被动式红外报警器则采纳了热释电红外传感器。这种热释电红外传感器是被动式红外传感器,能以非接触形式检测出移动人体辐射的红外线,并将其转变为电压信号,同
4、时,它还能鉴别出运动人体与其它生物和非生物。用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的很多防盗报警器材相比具有如下特点:(1)不须要用红外线或电磁波等放射源。热释电式红外线传感器是一种被动式红外线传感器,能自发地探测四周环境中生物和非生物发出的红外线,当满意肯定条件时就会发出警报。(2)灵敏度高、限制范围大。热释电传感器与菲涅尔透镜透镜协作运用能很大的提高其灵敏度和探测范围,有效距离一般可达IOnI以上。(3)隐藏性好,可流淌安装。热释电传感器体积较小,可安装于墙(屋)角、走廊、房檐等隐藏处,加之是被动式传感器,自身不会发出红外线,一般不易被发觉。1.3 热释电式感应报警器的需求分析我国电子科技的
5、发展水平不太高,虽然报警器种类繁多,但大部分高性能报警器因其价格等缘由并不适合一般单位与家庭安装运用,采纳热释电式感应传感器制作的报警器后级电路和协助报警设施依据须要和运用对象可采纳不同档次的电子元器件,从而把报警器划分为不同的层次,但这并不影响其性能的优越性与牢靠性,热释电式感应传感器制作的报警器很大程度的扩大了高性能报警器的运用范围,也满意了各层次运用者的需求。2技术支持21热释电式(红外线感应)传感器介绍热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶,其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及铝酸锂、硫酸三甘铁等制成的
6、探测元件,其极化随温度的改变而改变。在每个探测器内装入一个或两个探测元件,并将两个探测元件以反极性串联,以抑制由于自身温度上升而产生的干扰。另外热释电红外传感器由传感探测元件、干涉滤光片(即菲涅耳透镜)和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成肯定厚度的薄片,并在它的两面镀上金属电极,然后加电对其进行极化,这样便制成了热释电探测元。由于加电极化的电压是有极性的,因此极化后的探测元也是有正、负极性的。制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料,它的探测波长范围为O.220mo由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号,经装在探头内的场效应管放大后向外输出,因而能以非接触
7、式检测出物体发出的红外线能量改变并将其转换为电信号。热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号,并不能干脆运用因而须要用电阻将其转换为电压形式。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离,一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜,它和放大电路相协作,可将信号放大70分贝以上,这样就可以测出1020米范围内人的移动,为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度,该传感器在窗口上加装的菲涅尔透镜除了允许某些波长范围的红外辐射通过外,还能将灯光、阳光等可见光中的红外线和其它红外辐射拒之门外。2.2 菲涅耳透镜简介菲涅尔透镜又称阶梯镜,即有“阶梯”形不连续表面组成的
8、透镜。“阶梯”由一系列同心圆环状带区构成,又称环带透镜。菲涅尔透镜采纳塑料片制作而成,透镜在水平方向上等分成3个部分,每一部分在竖直方向上又等分成若干不同的区域。最上面部分的每一等份为一个透镜单元,它们由一个个同心圆构成,同心圆圆心在透镜单元内。中间和下半部分的每一等份也为分别一个透镜单元,同样由同心圆构成,但同心圆圆心不在透镜单元内。由于每一个透镜单元只有一个很小的视角,当光线通过这些透镜单元后,便在探测器前方产生一个交替改变的“盲区”和“高灵敏区”。任何两个相邻的透镜单元之间均以一个盲区和可见区相间隔,它们连续而不重叠和交叉,这样,当把透镜放在传感器正前方的适当位置时,运动的人体一旦出现在
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