被動(dòng)紅外探測器技術(shù)研究

　　被動(dòng)紅外探測器是入侵防盜報(bào)警系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍的設(shè)備之一，自其問世以來，所采用的技術(shù)不斷發(fā)展，而每種技術(shù)所針對(duì)的問題也不盡相同，有的主要為了過濾白光，有的著眼于減少高頻干擾的影響，還有的專門解決小動(dòng)物活動(dòng)造成的誤報(bào);還有的兩種技術(shù)，正好強(qiáng)調(diào)了互為對(duì)立的兩個(gè)方面，如脈沖計(jì)數(shù)技術(shù)和一步觸發(fā)技術(shù);有的兩種技術(shù)應(yīng)用原理相反，結(jié)果卻殊途同歸，如無線防盜系統(tǒng)中的擴(kuò)頻技術(shù)和超窄帶技術(shù)。作為報(bào)警服務(wù)行業(yè)的施工維護(hù)和市場部門人員，應(yīng)該對(duì)這些技術(shù)有一定的了解，從而根據(jù)使用環(huán)境，有針對(duì)性地制訂設(shè)計(jì)和施工方案，達(dá)到量材使用，減少誤報(bào)的目的。筆者根據(jù)近幾年來國內(nèi)實(shí)際安裝較多的紅外探測器型號(hào)，將其采用的技術(shù)初步歸納為以下一些類別。

　　使用優(yōu)質(zhì)材料

　　選擇鏡面材料：改進(jìn)菲涅爾透鏡所用的材料，使其具有很好的波長選擇特性。在容許人體所發(fā)出的紅外光線通過的同時(shí)，盡可能阻擋白光中其他波長的光線，消除白光干擾。質(zhì)量好的透鏡，可消除高達(dá)20000燭光強(qiáng)度的白光干擾，相當(dāng)于機(jī)場的跑道燈在2米處照射時(shí)，探測器都不會(huì)引起誤報(bào)。

　　雙重屏蔽薄膜：在傳感器前，加貼特殊的傳導(dǎo)濾光膜，稱為雙重屏蔽薄膜。此膜的作用，一方面可減少陽光、汽車前燈、熒光燈等光源的影響。當(dāng)早上或傍晚陽光照入室內(nèi)時(shí)，照度可達(dá)50000Lux，而采用此屏蔽后，光照強(qiáng)度達(dá)到100000Lux也不會(huì)產(chǎn)生誤報(bào);另一方面此薄膜還具有抗RF無線電頻率干擾的作用，使探測器具有20V/M或30V/M的抗干擾能力。(20V/M相當(dāng)于10W的無線發(fā)射機(jī)距1m內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)，30V/M相當(dāng)于10W發(fā)射機(jī)距0.3m-0.5m，不會(huì)發(fā)生誤報(bào)。)

　　磁力保護(hù)繼電器：該繼電器可以防無線電磁干擾和外力破壞。當(dāng)探測器附近有強(qiáng)磁場時(shí)，一般繼電器外部缺乏磁場屏蔽，可能無法正常工作，從而導(dǎo)致探測器失效。采用磁力保護(hù)繼電器，外加的強(qiáng)磁場對(duì)繼電器的工作不再產(chǎn)生影響。

　　改進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)

　　球形透鏡：探測器在工作時(shí)，其探測范圍在上下、左右要張開一定的角度。而在有效的探測范圍內(nèi)，其各項(xiàng)靈敏度應(yīng)盡量保證一致。為了改善探測扇面的均勻特性，采用了球形透鏡，使透鏡上每個(gè)探測區(qū)域的焦距保持一致，靈敏度不變。

　　密封光學(xué)系統(tǒng)：在透鏡和電路板之間采用隔熱塑料盒，將傳感器置于密封盒內(nèi)，處于相對(duì)恒溫的條件，可以減少電路元器件發(fā)熱引起的干擾;在傳感器周圍采用碳黑海綿對(duì)白光進(jìn)行吸收，可減少外界白光干擾，同時(shí)也起到了防塵、防潮、防小蟲侵入的作用。

　　控制探測區(qū)域：采用幕簾、防寵物鏡面，避開小動(dòng)物綷-常活動(dòng)的范圍，對(duì)其活動(dòng)的區(qū)域不予探測(如探測區(qū)域高于地面一定距離)，又不影響對(duì)入侵人員的探測。

　　鏡面調(diào)整縮放功能：由于房頂?shù)母叨炔煌瑢?duì)吸頂紅外探測器的要求也不同。通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)鏡面，可改變焦距和探測高度，以適應(yīng)不同的環(huán)境要求。

　　紅外反射聚焦：與紅外傳感器配套的光學(xué)系統(tǒng)有三種，即反射式、透射式和折射式。其中反射式的靈敏度最高，探測距離遠(yuǎn)。菲涅爾透鏡屬透射式，靈敏度最低，折射式居中。菲涅爾透鏡體積小、密封容易、穩(wěn)定性好、價(jià)格較低，因此目前國內(nèi)外多采用透射式系統(tǒng)。但采用反射鏡聚集紅外能量，比菲涅爾鏡片更有效，因此探測器信號(hào)放大電路的增益可以做得較低，信噪比更高，能較好地防止干擾信號(hào)引起的誤報(bào)。有少數(shù)國外進(jìn)口的被動(dòng)紅外探測器使用了反射法聚焦，因而取得了較好的防誤報(bào)效果。

　　溫度補(bǔ)償和光敏調(diào)整

　　溫度補(bǔ)償電路：被動(dòng)紅外探測器探測的信號(hào)強(qiáng)弱與人體和環(huán)境溫度的差別有很大的關(guān)系，一般情況下，人的體溫與環(huán)境溫度相差較多。當(dāng)入侵者移動(dòng)時(shí)，傳感器接收到紅外的變化信號(hào)幅度較大而觸發(fā)報(bào)警;當(dāng)環(huán)境溫度與人體溫度接近時(shí)，入侵者在運(yùn)動(dòng)時(shí)傳感器接收到的紅外變化信號(hào)幅度較小，這樣有可能由于信號(hào)小于觸發(fā)閥值而不會(huì)報(bào)警。因此，探測器需根據(jù)環(huán)境溫度的變化，對(duì)電路增益進(jìn)行補(bǔ)償。

　　常規(guī)的溫度補(bǔ)償是線性遞增形，即溫度越高、補(bǔ)償越大，當(dāng)環(huán)境溫度高于人體溫度時(shí)，過度的補(bǔ)償顯然是不合理的，而且容易產(chǎn)生誤報(bào)。較好的補(bǔ)償方法是采用拋物線形，使得探測器在比較大的溫度變化范圍內(nèi)，都能保持靈敏度基本一致。

　　光敏調(diào)整：由于晝夜光照變化較大，探測器如果晝夜工作，則白天與黑夜的工作特性，會(huì)產(chǎn)生較大的變化。探測器電路利用光敏電阻隨光照變化而阻值相應(yīng)變化的特性，根據(jù)周圍區(qū)域的亮度和工作的時(shí)段，自動(dòng)調(diào)整接收靈敏度，確定日/夜不同的工作模式，可以有效地防止白天強(qiáng)光干擾引起的誤報(bào)。

　　優(yōu)化電路設(shè)計(jì)

　　探測器工作電壓：工作電壓范圍是探測器的基本參數(shù)，看似簡單，卻十分重要。探測器工作電壓取值掌握的一條原則，即應(yīng)低于控制主機(jī)的工作電壓。當(dāng)交流電中斷，系統(tǒng)靠備用電池工作的情況下，供電電壓將逐漸降低，如果探測器工作電壓設(shè)計(jì)范圍較小，這時(shí)主機(jī)尚能正常工作，探測器卻已不能維持正常狀態(tài)，系統(tǒng)將持續(xù)地產(chǎn)生誤報(bào)。

　　電源濾波：使用電子濾波器，能較好地濾除電源中的雜波對(duì)電路造成的干擾。電子濾波器需濾除的雜波主要是50HZ/60HZ交流電頻率及其諧波，從而減少電源干擾引起的誤報(bào)。

　　一步觸發(fā)技術(shù)：主要用于沒有干擾(如密閉較好的地下室等)而靈敏度要求很高的場合。在不增加誤報(bào)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，移動(dòng)物體通過探測區(qū)域，產(chǎn)生一個(gè)脈沖即可觸發(fā)報(bào)警，反應(yīng)十分靈敏。

　　脈沖計(jì)數(shù)技術(shù)：菲涅爾透鏡將探測覆蓋的范圍分成一定數(shù)量的探測區(qū)，當(dāng)相鄰兩個(gè)區(qū)之間產(chǎn)生溫度變化時(shí)，觸發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào)。設(shè)置多脈沖啟動(dòng)方式，在一定程度上可以減少因偶然原因引起的誤報(bào)。這種模式下，探測器通過數(shù)字計(jì)數(shù)，計(jì)量入侵者從一開始所觸發(fā)扇區(qū)觸發(fā)沿的個(gè)數(shù)，根據(jù)事先設(shè)置的數(shù)字脈沖計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)而觸發(fā)報(bào)警信號(hào)。但這種方式，會(huì)使靈敏度有所下降。

　　能量積聚技術(shù)：根據(jù)探測到的信號(hào)強(qiáng)度，判斷能量的大小，達(dá)到閥值時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警。小型物體由于覆蓋面較小，如只能占據(jù)鏡面一個(gè)探測區(qū)的一部分，或者在遠(yuǎn)、中、近幾個(gè)探測區(qū)域只占一個(gè)甚至不到一個(gè)區(qū)，因而產(chǎn)生的信號(hào)強(qiáng)度達(dá)不到閥值要求，就不會(huì)產(chǎn)生報(bào)警。

　　防高頻干擾技術(shù)：當(dāng)有高頻干擾時(shí)，干擾信號(hào)強(qiáng)度增加，若探測器觸發(fā)的閥值不變，信噪比隨之下降，就容易產(chǎn)生誤報(bào)。采用防高頻干擾技術(shù)后，探測器的閥值會(huì)隨著干擾信號(hào)的增強(qiáng)而相應(yīng)提高，使信噪比基本保持不變，從而減少因高頻干擾引起的誤報(bào)。