幕簾探測器的原理及應用

　　一、被動(dòng)紅外探測器的原理

　　被動(dòng)熱釋電紅外探測器簡(jiǎn)稱(chēng)被動(dòng)紅外探測器，在電子防盜、人體探測器領(lǐng)域中，被動(dòng)紅外探測器(簡(jiǎn)稱(chēng)PIR, Passive infra-red Detectors)的應用非常廣泛，因其價(jià)格低廉、技術(shù)性能穩定而應用到各個(gè)領(lǐng)域。

　　理論上，自然界中的一切物體，只要它的溫度高于絕對零度(-273.15℃)，其表面就會(huì )不斷地輻射紅外線(xiàn)。不同溫度的物體，其釋放的紅外能量的波長(cháng)是不一樣的，因此紅外波長(cháng)與溫度高低是相關(guān)的。按照人體各部分熱輻射度的差別(包括體內)，峰值在8-12μm之間。

　　被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10UM左右的紅外線(xiàn)而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10UM左右的紅外線(xiàn)通過(guò)菲尼爾濾光片增強后聚集到紅外感應源上。紅外感應源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì )失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號。

　　二、幕簾探測器的原理及發(fā)展

　　被動(dòng)紅外探測器有兩個(gè)關(guān)鍵的組件：一為熱釋電感應元，另一個(gè)為在探測器正面設置的菲涅爾(Fresnel)光學(xué)透鏡組。菲涅爾光學(xué)透鏡組通常由許多組透鏡組成，少則幾個(gè)透鏡，多則幾十個(gè)透鏡。菲涅爾濾光片根據性能要求不同，具有不同的焦距(感應距離)，從而產(chǎn)生不同的監控視場(chǎng)，視場(chǎng)越多(相應透鏡組的透鏡數量也越多)，控制越嚴密。大多數探測器可以根據不同探測器情況要求更換不同的鏡頭，包括：廣角鏡頭、長(cháng)距離鏡頭、防蟲(chóng)物鏡頭，幕簾鏡頭等，這些鏡頭其實(shí)就是不同數量、焦距的菲涅爾光學(xué)透鏡組合。其中幕簾探測器在探測方式比較有特點(diǎn)，因此得到廣泛的應用，圖1為幕簾探測器的探測區域圖。

　　從圖1中的幕簾探測器俯視圖可看出其探測區域(陰影區)為一個(gè)較窄的帶狀區域，這樣只有穿越探測區域時(shí)才會(huì )觸發(fā)探測器。

　　上面介紹了幕簾探測器在透鏡方面的特點(diǎn)，傳統的探測器通過(guò)更換幕簾鏡片達到改造成幕簾探測器，但是從性能方面講，此類(lèi)探測器僅僅是探測區域為幕簾式，其他方面，如：安裝方式、外形設計、探測角度、探測精度等方面都受到不同程度的制約。因此一些安防廠(chǎng)家設計專(zhuān)門(mén)的幕簾探測器。

　　三、方向幕簾探測器的原理及發(fā)展

　　幕簾探測器特性決定了其比較適用于防護如門(mén)、窗等的入侵通道，如在室內窗戶(hù)側墻安裝一個(gè)幕簾探測器，這樣可以防護帶窗整個(gè)墻面，相當于在帶窗戶(hù)的墻面安裝了一道 “電子窗簾”，這樣留給室內人更多的活動(dòng)空間。盡管給室內人更多的活動(dòng)空間，但室內人無(wú)意進(jìn)入了幕簾探頭的探測區域，也觸發(fā)報警。在此基礎上以色列EL公司最先提出了“移動(dòng)矢量判斷”技術(shù)，把移動(dòng)方向識別技術(shù)應用于幕簾探測器，這樣探測器可識別物體不同的移動(dòng)方向。舉以色列EL公司的幕簾探測器為例：人從探測器的不保護區域向保護區域移動(dòng)，穿越幕簾探頭的探測區域時(shí)，立即觸發(fā)報警;人從探測器的保護區域向不保護區域移動(dòng)，穿越幕簾探頭的探測區域時(shí)，觸發(fā)探測器延時(shí)，在延時(shí)期間，從外部進(jìn)入幕簾探頭的探測區域不會(huì )觸發(fā)報警。這樣就留給室內保護對象更多的活動(dòng)范圍，不必擔心從內部觸發(fā)探測器報警，同時(shí)室內保護對象也可以從內部穿越探測區到外面活動(dòng)短暫時(shí)間再回來(lái)，而不會(huì )觸發(fā)幕簾探測器報警(圖2為方向幕簾工作原理示意圖)。

　　幕簾探測器從熱釋電感應元方面分類(lèi)有：雙元熱釋電感應單元，四元熱釋電感應單元。所謂雙元(四元)即每個(gè)探測器有兩個(gè)(四個(gè))熱釋電感應傳感器單元，國外探測器廠(chǎng)家通常將兩個(gè)(或四個(gè))感應單元集成在一個(gè)電器元件上，所以從探測器的熱釋電感應電器元件的外觀(guān)上較難分辨出是幾元感應器。國內也有一些廠(chǎng)家也開(kāi)發(fā)了方向幕簾探測器，如雙幕簾方向探測器，四幕簾方向探測器。從技術(shù)角度來(lái)講，四元方向幕簾探測器比雙元方向幕簾探測器技術(shù)更先進(jìn)，具有更優(yōu)異的方向判斷精度及可靠性。下面來(lái)介紹雙元方向幕簾探測器和四元方向幕簾探測器的工作原理。

　　從圖3看出：無(wú)論雙元還是四元，幕簾探測器是通過(guò)判斷觸發(fā)探測器感應單元的先后次序，同時(shí)結合微處理器的邏輯判斷最終決定是觸發(fā)延時(shí)還是觸發(fā)報警輸出。四元方向幕簾探測器，分別有兩個(gè)感應單元最先感應內部紅外變化和兩個(gè)感應單元最先感應外部紅外變化，這樣對人體進(jìn)/出移動(dòng)起到雙重鑒別，同時(shí)也會(huì )降低由于局部溫度、氣流變化引起的誤報警。同時(shí)四元方向幕簾探測器對于安裝時(shí)探測器定位及探測區域的位置調整更方便。而雙元方向幕簾探測器只有兩個(gè)感應單元，工作原理與四元方向幕簾探測器相同，但性能方面略遜于四元方向幕簾探測器。

　　四、應用條件

　　方向幕簾探測器在防護臥室和客廳、對防止家里有人時(shí)候的非法闖入情況非常適用也比較有特點(diǎn)，要達到整體綜合的防護方案，應該是各種探測器，各種探測方式的組合。

　　盡管方向幕簾有很多優(yōu)點(diǎn)，但是自身也存在一些弱點(diǎn)，如方向幕簾探測器的延時(shí)，這個(gè)延時(shí)既給保護對象從內部穿越探測區到外部活動(dòng)更多的時(shí)間，同時(shí)在此延時(shí)內非法入侵同樣也被探測器忽略，因此通常建議延時(shí)時(shí)間不要太長(cháng)。方向幕簾探測器雖然具有移動(dòng)方向的識別功能，但是如果探測器安裝在床、沙發(fā)、桌子上面或人經(jīng)常持續活動(dòng)的地方時(shí)，由于溫度和氣流等因素的干擾可能造成誤報警，因此上述位置也不適合安裝方向幕簾探測器。除此之外，方向幕簾探測器本身隸屬于被動(dòng)紅外探測器的范疇，因此被動(dòng)紅外探測器通常不宜安裝的地方，方向幕簾探測器同樣也不適合安裝，如：冷氣機的下部、暖氣和熱風(fēng)機的上部、氣流流動(dòng)較大的地方、緊貼窗簾的地方、探測區域中旋轉的風(fēng)扇等易于引起誤報警的地方。