[实用新型]数字式被动红外静止人体探测器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种数字式被动红外静止人体探测器，更具体的说，尤其涉及一种采用探测信号与背景噪声进行数字互相关运算的数字式被动红外静止人体探测器。 

背景技术

人体探测在安防监控的入侵探测和节能控制中有着十分重要的作用，常见的人体探测方式有超声波探测、微波探测等有源主动型和被动红外（PIR）热释电探测等无源被动型两大类。超声波和微波人体探测是基于多普勒效应而制成的，只能检测出运动的人体，是一种动态的人体检测技术，无法检测处于静止状态的人体。同时这两种探测方式会产生一定的能量辐射，长时间处于这种环境下会对人体造成一定的伤害。因此，不适合于节能控制的使用要求。 

被动红外人体探测是基于热释电的原理而工作的，探测器本身不发射任何形式的能量，而只是被动接收、探测来自环境的红外辐射能量或能量变化来完成探测目的。是节能控制中人体探测的主要手段。被动红外人体探测器主要由菲涅尔透镜、热释电红外传感器和信号处理等三部分组成。菲涅尔透镜可以将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外传感器上，同时产生交替变化的红外视区和盲区，以适应热释电传感器要求信号不断变化的特性；热释电红外传感器把人体的红外信号转换为电信号；信号处理把传感器输出的微弱电信号进行放大、滤波、比较和延时，形成稳定的人体控制信号输出。 

被动式红外人体探测器主要缺点有：1）、信号幅度小，容易受各种热源、光源干扰；2）、只能探测运动的人体，当人体静止时，探测器检测不到人体的存在；3）、环境温度和人体温度接近时，探测灵敏度明显下降，有时造成短时失灵；4）、被动红外探测器的主要检测运动方向为切向运动方向，对径向方向运动的物体检测能力比较差。 

静态人体探测常用的方法 

静止状态的人体探测是节能控制中对人体探测的特殊要求，因为节能控制的对象是照明灯具、风扇、空调和电暖器等电器设备，使用场合是室内处于坐姿状态下工作与学习的人体。这种状态下的人体基本上没有运动状态，只有上肢的微小动作，可以称为准静止状态。如果采用动态的被动人体探测器进行准静态的人体探测，探测器的检测精度很差，无法检测到准静态人体的存在，就会判断为没有人体的存在而误关闭所控制的设备。待人体一有运动后，又检测到人体的存在而开启设备。这样就会造成设备的频繁启停，不但影响人员的工作学习效率，还会缩短设备的使用寿命。因此，为了克服上述问题，就必须对被动红外人体探测进行改造，使其具有静态的人体探测功能。

目前静态人体探测方式主要有：红外图像处理、生命探测雷达和改进型的热释电被动红外探测等方式。红外图像处理和生命探测雷达价格不菲，难以在节能控制中得到应用，而且生命探测雷达由于有微波辐射，只能应用于灾害中被埋人员搜救、反恐斗争中隔墙监控及战场侦察等特殊领域，不能用于人员长期滞留环境的节能控制中。由此，改进型的被动红外静态人体探测就成了节能控制的唯一选择。 

改进型被动红外探测器主要有基于红外测温原理和相对运动原理两种，这些改进的专利不下二十余种，时间最长有七八年，但目前市场上仍然没有一种成熟实用的产品面世，究其原因就是这些专利都没有经过严格的理论计算和实际的实验测试，大多是理论的想象，认为只有人体是发射红外线的，而室内其它物体是不发射红外线的。实际应用中误检测率很高，没有应用价值和达到专利应有的静态检测的效果，下面分别进行分析。 

斩光式静态人体探测技术 

公开号CN201234378、CN201696320U、CN102607709A、CN102788646A 和CN2718902的中国专利采用的是斩光式人体探测技术，基本原理是在热释电传感器和菲涅尔透镜之间加装一个斩光器，利用电机或压电陶瓷的驱动，间歇遮蔽入射的红外线。这是红外测温常用的方法。在斩光器没有遮蔽传感器时，入射到传感器热释电晶体上的是包括人体在内的整个透镜探测范围内所有物体发射的红外辐射；斩光器遮蔽传感器时，入射到传感器热释电晶体上的是斩光器叶片上的红外辐射。这样在斩光器旋转时，输出电压就是两者之间的温差形成，由公式（1）给出。

        （1） 

式中，k为常数，为人体皮肤的辐射率，为人体温度，为室内物体的平均辐射率，为室内的平均温度，为斩光器叶片辐射率，为斩光器温度。即使斩光器叶片的辐射率和温度已知，人体体温和辐射率恒定，输出电压也是一个与室内平均温度和各种物体辐射率有关的二元方程。探测器自身又不可能得到其它辅助条件，因此，该方程是无解的。