[实用新型]微型热释电红外传感器

说明书

本实用新型涉及一种红外传感器，特别涉及用于人体移动感应探测的热释电红外传感器。

目前市场上大量销售的人体移动感应被动式红外传感器，一般由菲涅尔透镜、热释电陶瓷敏感元、结型场效应晶体管等组成。当红外传感器的前方有人体移动时，人体辐射出的红外线经菲涅尔透镜聚焦到敏感元上，由敏感元将红外信号转换成电信号，由于此电信号较弱，需外接放大器、阈值比较等电路，才能控制诸如电灯开关、家用电器、报警器。这种结构的传感器一般体积较大，其主要原因是放大器、菲涅尔透镜占有较大的体积，这就限制了它的使用范围，如果用于家电的自动控制，就有可能破坏家电的整体布局和外型美观，再比如涉及一些需要隐蔽的探测场合，这种结构就更不合适了。

本实用新型的目的是提供一种微型热释电红外传感器，使其体积大大缩小，仅为目前市场上销售的传感器的1/8-1/10，特别适合于需要隐蔽的探测场合。

为了实现本实用新型的上述目的，本传感器由一管座、管座的三个管脚上置有一三层布有印刷线路的基板，基板的上面置有敏感元，下面置有一片集成电路芯片，敏感元和集成电路芯片通过基板上的印刷线路实现电学连接，管座上罩有一带有红外滤光片窗口的管帽，用于滤去不需要的杂散光，管帽外置有一超微透镜，将人体辐射信号聚焦在敏感元上。

所说的集成电路芯片是由阻抗变换电路、信号放大电路、信号比较电路组成。

所说的超微透镜是由N个单元透镜组合而成，当有人体辐射信号时，将人体辐射信号进行空间调制，并聚焦在敏感元上。

超微透镜的设计思想是：单元透镜L₁、L₂，当f₂=f₁/2，则A₂=A₁/4,L₁、L₂为单元透镜，f₁、f₂为焦距，等于曲率半径，A₁、A₂为单元透镜面积。它们接收到的能量相同，探测距离一样，单元透镜的面积缩小，则整个透镜大大缩小，而形成一个超微透镜。

由于传感器的电学部分和菲涅尔透镜的体积大大缩小、使敏感元和集成电路芯片可以方便地组装在一个直径为10mm的管座内，使整个传感器的体积为目前能够实现相同功能的传感器体积的1/8-1/10。

本实用新型的附图说明如下：

图1、热释电红外传感器的结构示意图；

图2、超微透镜结构示意图；

图3、热释电红外传感器集成电路图。

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明：

如图1所示的热释电红外传感器，包括管座1，管座的三个管脚2上置有一三层布有印制线路的基板3，基板上面置有敏感元4，下面置有集成电路芯片5，敏感元与集成电路芯片通过基板上的印刷线路实现电学连接，管座上罩有一带有红外窗口6的管帽7，红外窗口6与管帽通过黑胶粘接，红外窗口6由透7-14微米的硅基底滤光片组成，管帽外置有一超微透镜8。

所说的超微透镜是由16个单元透镜组合而成，单元透镜空间位置排列见图2，单元透镜最大中心夹角为90°，相邻单元透镜α∝sin^-10.15，则能保证探测范围为90°，在2m的探测距离范围，探测灵敏度达到30cm，超微透镜由透红外辐射的聚乙烯材料制成。

所说的集成电路芯片5为一片专用集成电路芯片，其原理图见图3，其中，由A₂,A₅,A₁₀向内部电路提供基准电压V_ref,A₁为第一级的高阻抗输入运放，组成阻抗变换电路；由A₃,A₇进行5000倍的放大，组成信号放大电路、A₄组成低通滤波器，A₈,A₉组成高通滤波器，A₁₁对被放大了的信号进行高、低电位的施密特比较，组成信号比较电路。比较后的信号经A₁₂,A₁₃输出。

所说的敏感元4由热释电陶瓷材料鋯钛酸铅制成。

本实用新型的有益效果：

1．本实用新型将阻抗变换、信号放大、信号比较电路集成在一起构成一片专用的集成电路芯片，将透镜设计成超微透镜，使整个传感器的体积大大缩小，使其特别适合于隐蔽场合探测。

2．本实用新型的集成电路采用了较好的带通滤波器及双施密特比较电路等，使器件具有较好的抗干扰性，可有效地降低杂散信号的侵入等。

3．本实用新型传感器扩大了原传感器的使用范围，对用户所要求的外围电路更简单，经济效果良好。