物聯網系統(tǒng)中常見的非接觸人體感應方案_紅外傳感器詳解

物聯網系統(tǒng)中為什么要使用紅外傳感器

物聯網系統(tǒng)中使用紅外傳感器的原因主要基于紅外傳感器的獨特優(yōu)勢及其在多個應用場景中的實用性。以下是詳細的分析：

紅外傳感器的獨特優(yōu)勢

非接觸式測量：紅外傳感器能夠在不接觸被測物體的情況下進行測量，這避免了傳統(tǒng)接觸式測量可能帶來的磨損、污染或破壞等問題。

高靈敏度與高精度：紅外傳感器具有較高的靈敏度和精度，能夠準確感知和測量物體的溫度、位置或運動狀態(tài)等參數。

抗干擾能力強：紅外傳感器能夠在復雜環(huán)境中穩(wěn)定工作，不易受到電磁干擾或光線變化等因素的影響。

低功耗與長壽命：由于紅外傳感器采用非接觸式測量方式，其功耗相對較低，同時其結構簡單、耐用，因此具有較高的可靠性和長壽命。

紅外傳感器在物聯網系統(tǒng)中的應用場景

智能家居：

人體感應：紅外傳感器可用于檢測人體的存在和移動，從而實現智能家居的自動化控制，如自動開關燈、調節(jié)空調溫度等。

門窗狀態(tài)監(jiān)測：通過安裝紅外傳感器，可以實時監(jiān)測門窗的開關狀態(tài)，提高家庭安全性。

安全監(jiān)控：

入侵檢測：紅外傳感器可用于夜視監(jiān)控和入侵檢測，當有人或物體進入監(jiān)控區(qū)域時，傳感器會立即發(fā)出警報信號。

火災預警：結合熱釋電效應的紅外傳感器可用于火災預警系統(tǒng)，通過監(jiān)測環(huán)境溫度的變化來及時發(fā)現火情。

工業(yè)自動化：

生產線監(jiān)測：在工業(yè)生產線上，紅外傳感器可用于監(jiān)測產品的位置、尺寸和溫度等參數，實現自動化生產和質量控制。

安全性保障：在危險性機械系統(tǒng)上安裝紅外傳感器，可進行非接觸測量，當超過預定的安全距離時給出警示，防止人太靠近造成危險，保護工人健康、實現安全生產。

醫(yī)療健康：

體溫測量：紅外傳感器可用于非接觸式體溫測量，減少交叉感染的風險，特別適用于疫情期間的大規(guī)模篩查。

生命體征監(jiān)測：在醫(yī)療設備中，紅外傳感器可用于監(jiān)測患者的生命體征，如心率、呼吸頻率等。

物流倉儲：

貨物檢測：紅外傳感器可用于檢測貨架上的貨物數量和狀態(tài)，當貨物不足或出現異常時及時提醒工作人員進行處理。

自動化分揀：在自動化倉儲系統(tǒng)中，紅外傳感器可用于識別和分揀不同種類的貨物。

消費電子：智能手機中的面部識別、手勢控制和遙控等功能。

汽車安全：實現自動停車和碰撞預警功能。

航空航天：火箭和導彈的制導系統(tǒng)中。

農業(yè)：農作物檢測和農田監(jiān)測等。

綜上所述，物聯網系統(tǒng)中使用紅外傳感器的原因在于其獨特的優(yōu)勢以及在多個應用場景中的廣泛適用性。紅外傳感器不僅能夠提高物聯網系統(tǒng)的智能化水平，還能夠提升系統(tǒng)的安全性、可靠性和用戶體驗。隨著物聯網技術的不斷發(fā)展，紅外傳感器在物聯網系統(tǒng)中的應用前景將更加廣闊。

本文會再為大家詳解傳感器家族中的一員——紅外傳感器。

紅外傳感器定義

紅外傳感器，又稱為紅外探測器或紅外轉換器（infrared transducer），是一種能夠感應紅外線并將其轉換為電信號輸出的傳感器。紅外線是電磁波譜中波長介于可見光和微波之間的部分，具有反射、折射、散射、干涉和吸收等物理特性。紅外傳感器利用這些特性，通過非接觸的方式實現對物體的檢測、測量和監(jiān)控。

紅外傳感器原理

紅外傳感器的原理主要基于幾種效應，包括熱電效應、光電效應和熱釋電效應：

熱電效應：當兩種不同材料之間存在溫差時，會產生電動勢的現象。在紅外傳感器中，熱電偶被用來檢測目標表面與參考表面之間的溫差，從而計算出目標表面的溫度。

光電效應：光子與物質相互作用，使物質吸收光子能量并釋放出光電子的現象。紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外線遇到物體后，部分光線被反射回來，由紅外接收器接收并轉換為電信號。

熱釋電效應：某些晶體材料在溫度變化時會產生電極化現象，從而產生電壓信號。當紅外輻射通過晶體時，晶體的電極化現象發(fā)生變化，產生電壓信號，通過測量這個電壓信號可以確定目標表面的發(fā)射率。

紅外傳感器分類

紅外傳感器可以根據其工作原理和檢測方式分為多種類型，主要包括熱傳感器和光子傳感器兩大類：

熱傳感器：

熱敏電阻型：利用熱敏電阻值隨溫度變化而改變的特性來檢測紅外輻射。

熱電偶型：利用熱電偶在不同溫度下產生電勢差的特性來檢測紅外輻射。

高萊氣動型：利用氣體吸收紅外輻射后溫度升高、體積增大的特性來檢測紅外輻射。

熱釋電型：利用具有極化現象的熱晶體（鐵電體）在溫度變化時釋放電荷的特性來檢測紅外輻射。

光子傳感器：

光電導傳感器：利用某些半導體材料在紅外輻射照射下導電率增加的特性來檢測紅外輻射。

光生伏特傳感器：利用紅外輻射在半導體材料的PN結上產生光生電動勢的特性來檢測紅外輻射。

光磁電傳感器：利用紅外輻射在半導體材料中引起電子和空穴擴散并在強磁場作用下產生開路電壓的特性來檢測紅外輻射。

紅外傳感器選型參數

在選型紅外傳感器時，需要考慮以下主要參數：

檢測溫度范圍：確定傳感器能夠檢測的溫度范圍。

距離系數（D:S）：傳感器到目標的距離D與在該距離下測溫儀測量區(qū)域直徑S的比值，用于衡量傳感器的檢測能力。

視場角（FOV）：紅外傳感器能“看”到的范圍。

精度：傳感器測量結果的準確性。

輸出類型：傳感器輸出的信號類型，如模擬信號或數字信號。

電源要求：傳感器工作所需的電源電壓和電流。

工作環(huán)境：傳感器的工作環(huán)境條件，如溫度、濕度等。

紅外傳感器使用注意事項

了解性能指標和應用范圍：在使用前必須了解紅外傳感器的性能指標和應用范圍，掌握其使用條件。

關注工作溫度：一般選擇能在室溫下工作的紅外傳感器，便于維護。

調整工作點：確保傳感器工作在最佳工作點，以獲得最大的信噪比。

選用適當前置放大器：配合適當前置放大器使用，以獲取最佳探測效果。

調制頻率匹配：確保調制頻率與紅外傳感器的頻率響應相匹配。

保護光學部分：傳感器的光學部分不能用手摸、擦，防止損傷與沾污。

注意存放條件：傳感器存放時注意防潮、防振、防腐。

紅外傳感器廠商

紅外傳感器的廠商眾多，包括國內外多個知名品牌。由于市場競爭激烈，廠商不斷推出新產品和技術，以滿足不同領域的需求。然而，由于我無法直接獲取最新的廠商信息，建議在選擇紅外傳感器時，通過查閱相關行業(yè)報告、參加展會或咨詢專業(yè)人士，以獲取最新的廠商推薦和產品信息。

供應商A：森霸

https://www.nysenba.com/

1、產品能力

（1）選型手冊

https://www.nysenba.com/pir/

（2）主推型號1：D203B

對應的產品詳情介紹

探測視場角度大；干涉濾光片截止深度高，抗白光能力強； 結型場效應管以源極跟隨器的形式實現阻抗變換； ● 采用雙元補償結構，有效抵抗環(huán)境變化、振動、雜散光的干擾；

硬件參考設計

（3）主推型號2：：D203S

對應的產品詳情介紹

熱釋電紅外線傳感器是利用材料自發(fā)極化隨溫度變化的特征來探測紅外線輻射的傳感器，采用雙靈敏元設計，抑制環(huán)境溫度變化產生的干擾，提高了傳感器的工作穩(wěn)定性。本產品應用廣泛，例如智能玩具，自動燈開關，感應門等，特別適用于智能玩具應用場合。

輸出方式：模擬信號輸出

窗口尺寸：3*4mm

感應距離：10M（透鏡SB-F-02 ）不同距離詳見透鏡選型

感應角度：120°（水平方向）

工作電壓：3-15V

靜態(tài)噪聲：＜80mV

推薦配套IC：ISB6601L，RS8034，ISB02，BISS0001

硬件參考設計

研發(fā)設計注意使用事項

（1）技術產品

技術資料

D203B

639143e083784.pdf

D203S

639143e083784.pdf

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審核編輯 黃宇