被动红外探测器的工作原理及应用
发布时间：2011年5月9日
目前用于检测人体存在或运动较常用的技术手段有：微波多普勒探测器、超声波多普勒探测器、主动红外探测器、被动红外探测器等等。而被动红外探测器又最为常见，下面我们就介绍被动红外探测器。
一、被动红外探测器的工作原理
凡是温度超过绝对0度（-273℃）的物体都能产生热辐射，而温度低于1725℃（高于此温度则可见光的成分增多）的物体产生的热辐射光谱集中在红外光区域，因此自然界的所有物体都能向外辐射红外热。而任何物体由于本身的物理和化学性质的不同、本身温度不同所产生的红外辐射的波长和距离也不尽相同，通常分为三个波段。
近红外：波长范围0.75～3μm
中红外：波长范围3～25μm
远红外：波长范围25～1000μm
人体的温度为37℃左右对应的红外辐射波长3～50μm，其中8～14μm占46%，峰值波长在9.5μm。
热释电红外传感器(PIR)对波长为8一12μm之间的红外照射敏感。当有红辐射到传感器表面时就会输出相应的电信号，当有人体移动的时候就有辐射在传感器上的热变化，对应着输出微弱的电信号经过电路的放大处理最终触发智能系统工作。
可是如果 直接使用热释电红外传感器工作系统的探测距离是很近的，故实际应用上还要有一套光学系统将红外辐射聚焦。该光学系统采用凸透镜成像原理将人体的热辐射在传感器表面上成像，而传感器放在透镜的焦点上，使系统的探测灵敏度提高。如果只是采用单个成像镜与一个传感器组成的系统单波束型探测器，单波束探测器一般采用反射聚焦式光学系统，利用曲面反射镜将来自目标的红外辐射汇聚在红外传感器上。单波束方式的探测器视场角较窄，一般在5度以下，但作用距离较远，可长达百米。因此又称为直线远距离控制型被动红探测器，适合保护狭长的走廊、通道以及封锁门窗和围墙。
如果是多个成像镜放在一起便是多波束探测器，多波束探测器具有较大的探测角（一般为90度最大可达120度）。根据成像机理的不同又有反射式成像和折射式成像。而现在我们常见到的是折射式成像的多波束探测器，是用组一个凸透镜组放在传感器 的前面，作用有两个：一是聚焦作用，即将人体热辐射聚焦在PIR上，第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。
对应的放射式成像的单波束及多波束探测原来如下：
由于传统打磨光学器的凸透镜体积大造价昂贵，故实际使用的透镜均采用菲涅尔透镜 (Fresnel lens) 。这种结构也称为多层光束结构的菲涅尔透镜。这种透镜是用红外透射塑料一次成型，若干个小菲涅尔透镜排列在一个弧面上。而反射结构则是通过注塑工艺形成一个具有多个高光洁表面的多抛物面复合体，经电度形成多个反射成像镜构成多波束探测器，探测范围在不同方向组成立体扇形感热区域，构成立体探测。
二、被动红外探测器的安装注意事项
由于被动红外探测器是属于一种微弱信号检测设备，在安装对必须注意一些细节方面的问题，如高度，灵敏度等。正确安装一个被动红外探测器，必须掌握以下几个方面的;信息:首先是对探测器的性能特点必须了解，其次要合理确定安装的位置，最后必须要仔细调试。不能说探测器能探测就说明安装好了，那么如何确定一个被动红外探测器的安装位置呢？
1、使探测区域的人体沿切向运动
由于被动红外探测的范围呈现一个扇形并且对沿着扇形径向运动的人体不敏感，对切向运动的人体敏感，故选择安装位置时尽量使探测区域的人体沿切向运动。
2、被动红外探测器仅仅适用于探测移动的人体
根据以上提到的探测原理，被动红外人体位移探测器不能够对静止的人体进行探测。故在酒店使用的时候应该仅仅在走道、电梯间等需要临时照明的场所。若安装在客房也只能安装在卫生间、走廊等位置。不要安装在房间对熟睡的人体进行探测。
3、不宜面对玻璃门窗
被动红外探测器正对玻璃门窗，会有两个问题:一是白光干扰，显然PIR对白光具有很强的抑制功能，但毕竟不是100%的抑制。因此避免正对玻璃门窗，可以避免强;光的干扰。二是避免门窗外复杂的环境干扰，比如人群流动、车辆等。
4、不宜正对通风口或冷热源
被动红外感应作用是与温度的变化具有密切的关系。冷热通风口和冷热源可均可热成像，故能引起探测器的误报，在冷热交替的时候时通过门窗的空气对流和空调的出风口也会造成温度差热成像引起误报，故安装 在客房就要尽量避开空调的出风口和门窗位置。空气流动对探测器的往往会被施工者忽视，但在工程实践中已经发现，即便是很小的天花板孔洞也会对传感器产生严重的干扰。
三、被动红外探测器智能客房系统中的应用
根据酒店对智能程度的要求不同，酒店可以选用简单的被动红外全自动节能开关或高度智能的人体位移智能灯光系统。
1、被动红外全自动节能开关
被动红外全自动节能开关的工作原理:当环境光照强度低的时候光控装置允许触发,此时若在探测范围内有人体移动则就经过延时驱动电路触发可控硅导通照明。当人体停止移动后就没有了触发信号则延时电路还可以维持可控硅导通数十秒后关闭。若在白天则光控电路将触发通道锁死，此时无论是否有人体移动均不可以使可控硅导通。这样本装置即可实现白天自动关灯，晚上人到自动开灯，人走自动关灯的节能目的。
被动红外全自动节能开关结构简单造价低廉，广泛用于一般住宅楼道的节能控制。但是由于普通的被动红外全自动节能开关结构过于简单，只能提供非常简单的节能功能且不能够人工开关操作，更没有远程控制功能不能够通过网络远程编成预置，所以只能用在对智能程度要求不高的场所。如果对智能化程度要求比较高则必须采用如下的智能客房系统。
2、人体位移智能灯光系统
亨东科技特别为现代化的智能酒店设计了一个高度智能的人体位移智能灯光系统，如一卫生间智能灯光系统如下图所示：
本系统为一个多柔度的全智能灯光系统，酒店可以进行其所需的设置，客人在客房可以任意开关操作。
客房浴室被动红外智能灯光系统的工程实例：
3、智能行进灯光预测分配器
本品适合安装在狭长的楼道和走廊,当行人沿着走廊向任意方向行进时可以保证行人行进前方的照明灯光自动点亮照明。当行人从楼道中的任何一间房间出来时也有其附近的一盏照明灯自动点亮为其照明。
