當(dāng)傳感器沒有檢測到人體輻射出的紅外線信號(hào)時(shí), 由于P1、P2自身產(chǎn)生極化,在電容的兩端產(chǎn)生極性相反、電量相等的正、負(fù)電荷,而這兩個(gè)電容的極性是相反串聯(lián)的,所以,正、負(fù)電荷相互抵消,回路中無電流,傳感器無輸出。
當(dāng)人體靜止在傳感器的檢測區(qū)域內(nèi)時(shí),照射到P1、P2上的紅外線光能能量相等,且達(dá)到平衡,極性相反、能量相等的光電流在回路中相互抵消。傳感器仍然沒有信號(hào)輸出。同理,在燈光或陽光下,因陽光移動(dòng)的速度非常緩慢,P1、P2上的紅外線光能能量仍然可以看作是相等的,且在回路中相互抵消;再加上傳感器的響應(yīng)頻率很低(一般為0.1~10Hz),即傳感器對(duì)紅外光的波長的敏感范圍很窄(一般為5~15um),因此,傳感器對(duì)它們不敏感。
當(dāng)環(huán)境溫度變化而引起傳感器本身的溫度發(fā)生變化時(shí),因P1、P2做在同一硅晶片上的,它所產(chǎn)生的極性相反、能量相等的光電流在回路中仍然相互抵消,傳感器無輸出。
從原理上講,任何發(fā)熱體都會(huì)產(chǎn)生紅外線,熱釋電人體紅外線傳感器對(duì)紅外線的敏感程度主要表現(xiàn)在傳感器敏感單元的溫度所發(fā)生的變化,而溫度的變化導(dǎo)致電信號(hào)的產(chǎn)生。環(huán)境與自身的溫度變化由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了它不向外輸出信號(hào);而傳感器的低頻響應(yīng)(一般為0.1~10Hz)和對(duì)特定波長紅外線(一般為5~15um)的響應(yīng)決定了傳感器只對(duì)外界的紅外線的輻射而引起傳感器的溫度的變化而敏感,而這種變化對(duì)人體而言就是移動(dòng)。所以,傳感器對(duì)人體的移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)敏感,對(duì)靜止或移動(dòng)很緩慢的人體不敏感;它可以抗可見光和大部分紅外線的干擾。
2、濾光窗
物體發(fā)射出的紅外線輻射能,最強(qiáng)波長和溫度的關(guān)系滿足λm*T=2989(um.k)(其中λm為最大波長,T為絕對(duì)溫度)。人體的正常體溫為36~37.5。C ,即309~310.5K,其輻射的最強(qiáng)的紅外線的波長為λm=2989/(309~310.5)=9.67~9.64um,中心波長為9.65um。因此,人體輻射的最強(qiáng)的紅外線的波長正好落在濾光窗的響應(yīng)波長(7~14um)的中心。所以,濾光窗能有效地讓人體輻射的紅外線通過,而最大限度地阻止陽光、燈光等可見光中的紅外線的通過,以免引起干擾。
綜上所述,傳感器只對(duì)移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)的人體和體溫近似人體的物體起作用。
菲涅爾透鏡不僅可以形成可見區(qū)和盲區(qū),還有聚焦作用,其焦點(diǎn)一般為5厘米左右,實(shí)際應(yīng)用時(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況或資料提供的說明調(diào)整菲涅爾透鏡與傳感器之間的距離,一般把透鏡固定在傳感器正前方1~5厘米的地方。
菲涅爾透鏡一般采用聚乙烯塑料片制成,顏色為乳白色或黑色,呈半透明狀,但對(duì)波長為10um左右的紅外線來說卻是透明的。
MLX90620遠(yuǎn)紅外線傳感器采用了邁利芯公司的創(chuàng)新型非接觸溫度測量技術(shù),是一種高性價(jià)比的熱成像解決方案。該16 x 4遠(yuǎn)紅外熱電堆傳感器陣列可覆蓋-20°C~300°C的溫度范圍,能生成目標(biāo)區(qū)域的實(shí)時(shí)熱值圖譜。有了它,就可以不用單點(diǎn)傳感器或昂貴的微測熱輻射計(jì)來掃描目標(biāo)區(qū)域了。
MLX90620遠(yuǎn)紅外線傳感器可即刻擷取64幅二維像素圖片,大大簡化集成熱成像系統(tǒng),從而將價(jià)格維持在大批量、低成本應(yīng)用領(lǐng)域能夠接受的范圍。該陣列在每個(gè)像素中集成了一個(gè)放大器和一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器,可提供0.5-64赫茲的幀速率。在0°C -50°C溫度范圍內(nèi)使用時(shí)可保持±1.5°C的精確度。有60o x 15o和40o x 10o兩個(gè)視場可供選擇。MLX90620遠(yuǎn)紅外線傳感器擁有高速I2C兼容數(shù)字界面,采用的是帶控制單元的同步化觸發(fā)模式,可以單獨(dú)使用,也可以與多臺(tái)設(shè)備組合構(gòu)成陣列,獲得更高的圖像分辨率。
邁利芯公司和德國海曼(Heimann)傳感器公司利用各自在熱電堆和信號(hào)處理領(lǐng)域數(shù)十年的專業(yè)技能聯(lián)合開發(fā)了這款性能優(yōu)越、足以改變行業(yè)格局的傳感器陣列產(chǎn)品。