幕簾探測器的原理及應(yīng)用

　　一、被動(dòng)紅外探測器的原理

　　被動(dòng)熱釋電紅外探測器簡稱被動(dòng)紅外探測器，在電子防盜、人體探測器領(lǐng)域中，被動(dòng)紅外探測器(簡稱PIR, Passive infra-red Detectors)的應(yīng)用非常廣泛，因其價(jià)格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定而應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。

　　理論上，自然界中的一切物體，只要它的溫度高于絕對(duì)零度(-273.15℃)，其表面就會(huì)不斷地輻射紅外線。不同溫度的物體，其釋放的紅外能量的波長是不一樣的，因此紅外波長與溫度高低是相關(guān)的。按照人體各部分熱輻射度的差別(包括體內(nèi))，峰值在8-12μm之間。

　　被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10UM左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10UM左右的紅外線通過菲尼爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。

　　二、幕簾探測器的原理及發(fā)展

　　被動(dòng)紅外探測器有兩個(gè)關(guān)鍵的組件：一為熱釋電感應(yīng)元，另一個(gè)為在探測器正面設(shè)置的菲涅爾(Fresnel)光學(xué)透鏡組。菲涅爾光學(xué)透鏡組通常由許多組透鏡組成，少則幾個(gè)透鏡，多則幾十個(gè)透鏡。菲涅爾濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距(感應(yīng)距離)，從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場，視場越多(相應(yīng)透鏡組的透鏡數(shù)量也越多)，控制越嚴(yán)密。大多數(shù)探測器可以根據(jù)不同探測器情況要求更換不同的鏡頭，包括：廣角鏡頭、長距離鏡頭、防蟲物鏡頭，幕簾鏡頭等，這些鏡頭其實(shí)就是不同數(shù)量、焦距的菲涅爾光學(xué)透鏡組合。其中幕簾探測器在探測方式比較有特點(diǎn)，因此得到廣泛的應(yīng)用，圖1為幕簾探測器的探測區(qū)域圖。

　　從圖1中的幕簾探測器俯視圖可看出其探測區(qū)域(陰影區(qū))為一個(gè)較窄的帶狀區(qū)域，這樣只有穿越探測區(qū)域時(shí)才會(huì)觸發(fā)探測器。

　　上面介紹了幕簾探測器在透鏡方面的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的探測器通過更換幕簾鏡片達(dá)到改造成幕簾探測器，但是從性能方面講，此類探測器僅僅是探測區(qū)域?yàn)槟缓熓剑渌矫妫纾喊惭b方式、外形設(shè)計(jì)、探測角度、探測精度等方面都受到不同程度的制約。因此一些安防廠家設(shè)計(jì)專門的幕簾探測器。

　　三、方向幕簾探測器的原理及發(fā)展

　　幕簾探測器特性決定了其比較適用于防護(hù)如門、窗等的入侵通道，如在室內(nèi)窗戶側(cè)墻安裝一個(gè)幕簾探測器，這樣可以防護(hù)帶窗整個(gè)墻面，相當(dāng)于在帶窗戶的墻面安裝了一道 “電子窗簾”，這樣留給室內(nèi)人更多的活動(dòng)空間。盡管給室內(nèi)人更多的活動(dòng)空間，但室內(nèi)人無意進(jìn)入了幕簾探頭的探測區(qū)域，也觸發(fā)報(bào)警。在此基礎(chǔ)上以色列EL公司最先提出了“移動(dòng)矢量判斷”技術(shù)，把移動(dòng)方向識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于幕簾探測器，這樣探測器可識(shí)別物體不同的移動(dòng)方向。舉以色列EL公司的幕簾探測器為例：人從探測器的不保護(hù)區(qū)域向保護(hù)區(qū)域移動(dòng)，穿越幕簾探頭的探測區(qū)域時(shí)，立即觸發(fā)報(bào)警;人從探測器的保護(hù)區(qū)域向不保護(hù)區(qū)域移動(dòng)，穿越幕簾探頭的探測區(qū)域時(shí)，觸發(fā)探測器延時(shí)，在延時(shí)期間，從外部進(jìn)入幕簾探頭的探測區(qū)域不會(huì)觸發(fā)報(bào)警。這樣就留給室內(nèi)保護(hù)對(duì)象更多的活動(dòng)范圍，不必?fù)?dān)心從內(nèi)部觸發(fā)探測器報(bào)警，同時(shí)室內(nèi)保護(hù)對(duì)象也可以從內(nèi)部穿越探測區(qū)到外面活動(dòng)短暫時(shí)間再回來，而不會(huì)觸發(fā)幕簾探測器報(bào)警(圖2為方向幕簾工作原理示意圖)。

　　幕簾探測器從熱釋電感應(yīng)元方面分類有：雙元熱釋電感應(yīng)單元，四元熱釋電感應(yīng)單元。所謂雙元(四元)即每個(gè)探測器有兩個(gè)(四個(gè))熱釋電感應(yīng)傳感器單元，國外探測器廠家通常將兩個(gè)(或四個(gè))感應(yīng)單元集成在一個(gè)電器元件上，所以從探測器的熱釋電感應(yīng)電器元件的外觀上較難分辨出是幾元感應(yīng)器。國內(nèi)也有一些廠家也開發(fā)了方向幕簾探測器，如雙幕簾方向探測器，四幕簾方向探測器。從技術(shù)角度來講，四元方向幕簾探測器比雙元方向幕簾探測器技術(shù)更先進(jìn)，具有更優(yōu)異的方向判斷精度及可靠性。下面來介紹雙元方向幕簾探測器和四元方向幕簾探測器的工作原理。

　　從圖3看出：無論雙元還是四元，幕簾探測器是通過判斷觸發(fā)探測器感應(yīng)單元的先后次序，同時(shí)結(jié)合微處理器的邏輯判斷最終決定是觸發(fā)延時(shí)還是觸發(fā)報(bào)警輸出。四元方向幕簾探測器，分別有兩個(gè)感應(yīng)單元最先感應(yīng)內(nèi)部紅外變化和兩個(gè)感應(yīng)單元最先感應(yīng)外部紅外變化，這樣對(duì)人體進(jìn)/出移動(dòng)起到雙重鑒別，同時(shí)也會(huì)降低由于局部溫度、氣流變化引起的誤報(bào)警。同時(shí)四元方向幕簾探測器對(duì)于安裝時(shí)探測器定位及探測區(qū)域的位置調(diào)整更方便。而雙元方向幕簾探測器只有兩個(gè)感應(yīng)單元，工作原理與四元方向幕簾探測器相同，但性能方面略遜于四元方向幕簾探測器。

　　四、應(yīng)用條件

　　方向幕簾探測器在防護(hù)臥室和客廳、對(duì)防止家里有人時(shí)候的非法闖入情況非常適用也比較有特點(diǎn)，要達(dá)到整體綜合的防護(hù)方案，應(yīng)該是各種探測器，各種探測方式的組合。

　　盡管方向幕簾有很多優(yōu)點(diǎn)，但是自身也存在一些弱點(diǎn)，如方向幕簾探測器的延時(shí)，這個(gè)延時(shí)既給保護(hù)對(duì)象從內(nèi)部穿越探測區(qū)到外部活動(dòng)更多的時(shí)間，同時(shí)在此延時(shí)內(nèi)非法入侵同樣也被探測器忽略，因此通常建議延時(shí)時(shí)間不要太長。方向幕簾探測器雖然具有移動(dòng)方向的識(shí)別功能，但是如果探測器安裝在床、沙發(fā)、桌子上面或人經(jīng)常持續(xù)活動(dòng)的地方時(shí)，由于溫度和氣流等因素的干擾可能造成誤報(bào)警，因此上述位置也不適合安裝方向幕簾探測器。除此之外，方向幕簾探測器本身隸屬于被動(dòng)紅外探測器的范疇，因此被動(dòng)紅外探測器通常不宜安裝的地方，方向幕簾探測器同樣也不適合安裝，如：冷氣機(jī)的下部、暖氣和熱風(fēng)機(jī)的上部、氣流流動(dòng)較大的地方、緊貼窗簾的地方、探測區(qū)域中旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇等易于引起誤報(bào)警的地方。