盛明远 赵敬之 刘 锦 朱怡然 王昭杰 谢海芬

(华东理工大学,上海 200237)

红外目标检测与识别是近年来备受瞩目的智能监控技术,红外热释电传感器以未接触形式检测环境中红外辐射的变化,对人体运动具有很高的敏感度,因其功耗低、体积小、成本低等优点被广泛应用于监测、防盗、人体识别等方面。目前有关红外热释电传感器的研究主要集中在结合单片机技术进行安防、照明以及人体动作识别领域[1,2,3],这些研究大部分在可行性分析与设计方面进行了深入的讨论。根据红外辐射传输理论[4],热源温度和距离都是影响红外辐射传输的关键因素。在应用中需要考虑热源温度和距离对红外热释电传感器的影响。本文基于热释电效应的综合因素设计了测量电路并研究了温度和距离对输出电压的影响,得到了热源温度与距离对红外热释电传感器输出电压的综合影响模型,在红外热释电传感器的定量化使用方面具有指导意义。

1 热释电效应及传感器

1.1 热释电效应

自然界中存在一种有着极化性质的晶体材料,当环境温度保持恒定不变时,晶体材料表面呈现电中性,当环境温度变化时,热晶体极化程度就会变化,表面的极化电荷会相应的改变。这种现象称为热释电现象,原理如图1所示。

图1 热释电原理图

依据热释电原理,把由红外辐射引起的温度变换信号转化为电信号,其输出电流对温度的变化率成正比[5]

其中A为热释电电极表面面积,p为热释电系数,ΔT为温度变化量,t为时间。……