无源红外传感器是如何工作的？
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无源红外传感器是如何工作的？
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PIR传感器的工作原理是热释电效应。当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。通常，晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和，其自发极化电矩不能表现出来。当温度变化时，晶体结构中的正负电荷重心相对移位，自发极化发生变化，晶体表面就会产生电荷耗尽，电荷耗尽的状况正比于极化程度。
热释电传感器利用的正是热释电效应，是一种温度敏感传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极，当传感器监测范围内温度有ΔT的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生一微弱电压ΔV。由于它的输出阻抗极高，所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷ΔQ会跟空气中的离子所结合而消失，当环境温度稳定不变时，ΔT=0，传感器无输出。当人体进入检测区时，因人体温度与环境温度有差别，产生ΔT，则有信号输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出，所以这种传感器能检测人体或者动物的活动。
人体温度大约为36°-37°，辐射出的波长在一定范围。滤光片可以只让这个波长范围的红外线通过，使得 PIR传感器只对人体敏感，而不受太阳、灯光等其它热源影响。
由于PIR只能检测到距离有限。如果在外面加上一个菲涅尔透镜，把外部的光线会聚到 PIR 上，增加进光量，则可大大增加 PIR 的检测距离和角度。同时，通过控制菲涅耳透鏡内部的角度，可以控制焦距，制作出检测距离不同.的 PIR。做完这些工作之后，有了一定的检测距离和角度。但是人体必须经过整个检测区域才能产生两次变化（进入检测区和离开检测区）。我们希望能够检测到更小幅度的移动，捕获更多的变化信号。在菲涅尔透镜上做点变化，把检测区分成若干个小格，间隔的区域会把光反射出去。这样整个检测区就变成若干个相邻的灵敏区和盲区。当人体移动时，会经过一个灵敏区，又进入一个盲区…… 最后产生连续的脉冲信号。
菲涅尔透镜可以聚光，为传感器提供更大范围的红外光。
好了，现在我们有了一个更大的范围。但是实际上我们有两个传感器，更重要的是，我们不需要两个非常大的感应区域矩形，而是需要分散的多个小区域。因此，我们要做的是将透镜分成多个部分，每个部分都是菲涅尔透镜。
上面这张微距照片展示了每个切面上不同的菲涅尔透镜；
由上文可知，人体都有恒定的体温，一般在37°C左右，会发出10 um左右特定波长的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的红外线而进行工作的。红外线通过菲涅耳滤光片增强后聚集到热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后经检测处理后就能产生报警信号。被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元件，而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。