热释电红外人体温度传感器LHI1148原理及应用.docx

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热释电红外人体温度传感器LHI1148原理及应用

自然界一切温度高于绝对零度（-273．15℃）的物体。

由于分子的热运动都在不停地向周围空间辐射包括红外波段在内的电磁波。

其辐射能量密度与物体本身的温度关系符合普朗克（Plank）定律。

红外测温的原理是一样的，都是根据普朗克原理.一般理解红外测量的是物体的温度．其实测的是目标物与传感器或者说是物体与环境温度之间的差值。

物体辐射能量的大小直接与该物体的温度有关．具体地说，是与该物体热力学温度的4次方成正比．用公式可表达为：

＃嵌入式研究网ahref=\"http：

//emb。

com\">http：

//www。

cnemb。

comcghdddEKMGfghb5654fmMH

   E=δε（T4—T4o）

（1）

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//www。

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//www。

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　　式中，E是辐射出射度．单位是W／m3;

＃嵌入式研究网ahref=\"emb。

com\"〉http：

//emb。

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　　δ是斯蒂芬一波尔兹曼常数，5．67x10-8W／（m2·K4）；

#嵌入式研究网ahref=\”http：

//\">http：

//cghdddEKMGfghb5654fmMH

　　ε是物体的辐射率：

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　　T是物体的温度（K）；

#嵌入式研究网ahref=\"\”〉http：

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　　To是物体周围的环境温度（K）。

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   人体主要辐射波长为9μm—10μm的红外线．通过对人体自身辐射红外能量的测量便能准确地测定人体表面温度。

由于该波长范围内的光线不被空气所吸收，因而也可利用人体辐射的红外能量精确地测量人体表面温度。

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   红外测温仪工作原理：

红外测温仪由光学系统，光电探测器，信号大器及信号处理.显示输出等部分组成。

光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转变为被测目标的温度值

红外测温模块输出的有效数据就是温度值,只需要把这些数据换算成10进制就可以了

＃include

＃defineucharunsignedchar

＃defineuint unsignedint 

/＊-—--——--——-—--—-———-—-———-—--——--—工程说明--—-—---——---—-——---—---——--—————--——-

； 工程名称：

 ZyTemp.Uv2

； 功能描述:

 测量环境温度和目标温度，并用键盘控制显示温度值，

;              按K1，显示目标温度

;              按K2,显示环境温度

;  IDE环境:

  KeiluVision3V3.31

； 硬件连接：

   VCC———--——VCC               

;              P1。

0—---—-Data

;              P1。

2-—-——-Clk

；              P1.4——---—ACK             

;              GND—-——-——GND

;——————-——-—------—-———-—-—-—-—--—-——定义接口------—-—-—-----———----——--———--———-＊/

sbitTN_Data=P1^0；

sbitTN_Clk =P1^2；

sbitTN_ACK =P1^4；

sbitkey_1=P2^2;

sbitkey_2=P2^3;

/*————-----—-——————--—-—--—---—-----—变量列表——--—-—-———----—-————-------—--——--—＊/

unsignedcharcodekeytab_1［]=｛0xc0,0xf9,0xa4,0xb0，0x99，0x92，0x82,0xf8,0x80，0x90，0x88,0x83,0xc6,0xa1，0x86，0x8e，0x89};//H:

0x89;//L：

0x87;//P：

0x8a；//Q:

0X98；

unsignedcharcodekeytab_2［]={0xef，0xdf,0xbf，0x7f};

uchar ReadData[5]，iShow［5]；

/*-——-——-———--—----------—-—--—-—--——函数列表--—---—--—--——-———-—————--——-—-—-———＊/

voiddisplay_1（uchari，ucharnum）;                 //定位显示单个字符

voiddisplay_2（void）;                              //定位显示四个字符

voidTN_ReadData（ucharFlag）；                      //读数据 

voidTN_GetData（void）；                             //计算数据

/＊-————--——-—--———-—--—---—-----——--主程序入口----—----—-—--—-——-————-——-—--—---—*/

voidmain（）

｛

   TN_ACK=1；

 while

（1）

 ｛

  if（！

key_1）

  ｛

   TN_ACK=0；

   TN_ReadData（0x4c）;     //目标温度的第一个字节为0x4c

  ｝

  elseif（！

key_2）

  ｛

   TN_ACK=0;

   TN_ReadData（0x66）;     //环境温度的第一个字节为0x66

  ｝

  if（（ReadData［0]==0x4c）＆＆（ReadData［4]==0x0d）） //每帧的最后一个字节为0x0d

  ｛

   TN_GetData（）；

   display_2（）;

  ｝

  elseif（（ReadData［0]==0x66）＆&（ReadData[4］==0x0d）） //每帧的最后一个字节为0x0d

  {

   TN_GetData（）；

   display_2（）；

  ｝   

 ｝

}

/＊————-—---——-——-—-——--———---——-定位显示单个字符---—-—---—-——-—----——--—-—--———＊/

voiddisplay_1（uchari,ucharnum）  

｛  

   P0=keytab_1[i];

   P2=keytab_2[num］;

｝

/*-—-—-—---—-——-————-—-——--—-———定位显示四个字符—--—---—---———-——---—————-——---*/

voiddisplay_2（void）

{

 ucharkk；

 display_1（iShow［3］&0x0f,3）;   //显示十位

 for（kk=200;kk〉0;kk——）；       //延时

 display_1（iShow［2]＆0x0f,2）；   //显示个位

 for（kk=200;kk>0；kk--）;       //延时

 display_1（iShow［1]&0x0f，1）；    //显示小数第一位

 for（kk=200；kk>0;kk—-）;        //延时

 display_1（iShow[0］&0x0f,0）；   //显示小数第二位

 for（kk=200;kk〉0；kk-—）；       //延时

}

/*——-——-—-—----———-————----———--—--——-读数据—-—----——-—-——-—---———-----—--——-——--*/

voidTN_ReadData（ucharFlag） 

｛

 uchari,j，k;

 bit BitState=0;

 for（k=0；k<7；k++）                       //每次发七帧

 { 

  for（j=0；j<5;j++）                      //每帧五个字节

  {

   for（i=0;i<8;i++）

   ｛

    while（TN_Clk）；

    BitState=TN_Data；

    ReadData［j]=ReadData[j]<〈1;

    ReadData［j］=ReadData[j]｜BitState；            

    while（!

TN_Clk）；

      ｝

  ｝

  if（ReadData[0］==Flag） k=8；

 }

 TN_ACK=1；

}

/＊-—---—-————-——----—--—————-—-—---——计算数据---—--——--——-——--—-———-—————-——--——-＊/

void TN_GetData（void）

｛

 intTemp;

 Temp=（ReadData[1]〈〈8）｜ReadData［2］;

 Temp=Temp/16—273。

15；

 Temp=Temp＊100；                    //温度值乘100,以方便计算小数点后两位

 iShow[4]=Temp/10000;              //计算温度值的百位数

 iShow［3]=（Temp/1000）；             //计算温度值的十位数

 iShow[3]=iShow[3]%10；                       

 iShow[2]=（Temp/100）；              //计算温度值的个位数

 iShow[2］=iShow[2]％10;

 iShow[1]=（Temp/10）；               //计算温度值的小数点后第一位数

 iShow［1]=iShow［1］%10；

 iShow［0］=（Temp）;                  //计算温度值的小数点后第二位数                        

 iShow［0］=iShow［0］％10；

｝

chardataBUFFER［1]=｛0｝;//定时器计数变量

SbitPR=P2^2；//定义播放/录音的控制端口

SbitEOM=P2^2；//定义结束信号

SbitPD=P2^4;//定义芯片电源开关

SbitCE=P2^5;//定义片选

Voidplay（void）

{

PD=1；//打开芯片电源开关

CE=0;//选中该芯片

PR=1；//开始播放

While（！

EOM）;//等待播放内容结束信号

Delays（）；//延时

PD=0;CE=0;PR=0；

}

Main（）

｛

EA=1；IT=1；ET0=1；//开中断

TMOD=0x01；//T0方式1计时1秒

TH0=-5000/256；TL0=—5000%256;

TR0=1；//开中断，启动定时

For（；;）;

｝

/＊定时计数器0的中断服务子程序*/

Voidtimer0（void）interrupt1using1

｛

TH0=-5000/256；//定时器T0的高4位赋值

TL0=—5000％256；//定时器T0的低4位赋值

BUFFER［0］=BUFFER[0]+1;//百分秒进位

If（BUFFER[0］=1000）

Play（）；//调用播放子程序

}

热释电红外感应传感器原理，内部电路结构，常用型号及主要参数介绍

热释电效应原理简述

热释电红外传感器通过目标与背景的温差来探测目标,其工作原理是利用热释电效应，即在钛酸钡一类晶体的上、下表面设置电极，在上表面覆以黑色膜，若有红外线间歇地照射，其表面温度上升△T，其晶体内部的原子排列将产生变化，引起自发极化电荷，在上下电极之间产生电压△U。

常用的热释电红外线光敏元件的材料有陶瓷氧化物和压电晶体,如钛酸钡、钽酸锂、硫酸三甘肽及钛铅酸铅等.

实质上热释电传感器是对温度敏感的传感器。

它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极。

在环境温度有ΔT的变化时,由于有热释电效应，在两个电极上会产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生一微弱的电压ΔV。

由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。

热释电效应所产生的电荷ΔQ会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，ΔT=0，则传感器无输出.当人体进入检测区,因人体温度与环境温度有差别，产生ΔT，则有ΔT输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出了。

所以这种传感器也称为人体运动传感器。

由实验证明，传感器不加光学透镜（也称菲涅尔透镜），其检测距离小于2m,而加上光学透镜后，其检测距离可增加到10m左右。

热释电红外感应传感器内部电路及工作原理

热释电红外传感器内部由光学滤镜、场效应管、红外感应源（热释电元件）、偏置电阻、EMI电容等元器件组成，其内部电路如图1所示。

光学滤镜的主要作用是只允许波长在10μm左右的红外线（人体发出的红外线波长）通过，而将灯光、太阳光及其他辐射滤掉，以抑制外界的干扰。

红外感应源通常由两个串联或者并联的热释电元件组成,这两个热释电元件的电极相反，环境背景辐射对两个热释电元件几乎具有相同的作用，使其产生的热释电效应相互抵消，输出信号接近为零。

一旦有人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元件接收，由于角度不同，两片热释电元件接收到的热量不同，热释电能量也不同,不能完全抵消,经处理电路处理后输出控制信号。

热释电效应同压电效应类似，是指由于温度的变化而引起晶体表面电荷的现象。

热释电红外传感器由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极，在传感器监测范围内温度有△T的变化时,热释电效应会在两个电极上产生电荷△Q,即在两电极之间产生一微弱的电压△V。

由于它的输出阻抗极高,在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。

热释电效应所产生的电荷△Q会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，△T=O，传感器无输出.在自然界，任何高于绝对温度（-273℃）时物体都将产生红外光谱，不同温度的物体，其释放的红外能量的波长是不一样的,因此红外波长与温度的高低有关。

人体或者体积较大的动物都有恒定的体温，一般在37度,所以会发出特定波长10μm左右的红外线，当人体进入检测区,因人体温度与环境温度有差别，人体发射的10μm左右的红外线通过菲涅耳透镜滤光片增强后聚集到红外感应源（热释电元件）上，红外感应源在接收到人体红外辐射时就会失去电荷平衡，向外释放电荷,进而产生△T并将△T向外围电路输出，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。

若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有信号输出，所以这种传感器适合检测人体或者动物的活动情况。

热释电红外传感器常用型号

目前常用的热释电红外传感器型号主要有P228、LHl958、LHI954、RE200B、KDS209、PIS209、LHI878、PD632等.热释电红外传感器通常采用3引脚金属封装,各引脚分别为电源供电端（内部开关管D极，DRAIN）、信号输出端（内部开关管S极，SOURCE）、接地端（GROUND）。

常见的热释电红外传感器外形如图2所示。

热释电红外传感器的主要参数：

热释电红外传感器的主要工作参数有：

工作电压：

常用的热释电红外传感器工作电压范围为3～15V；

工作波长:

通常为7。

5~14μm；

源极电压:

通常为0。

4～1。

1V，R=47kΩ；

输出信号电压:

通常大于2.0V;

检测距离：

常用热释电红外传感器检测距离约为6～10m；

水平角度:

约为120°；

工作温度范围:

－10℃~＋40℃。

    热释电红外线传感器的工作原理

  热释电红外线传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。

它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化,并将其转换成电压信号输出。

将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路,如作电源开关控制、防盗防火报警、自动览测等. 

（1）热释电红外线传感器应用电路图如下:

  主要是由一种高热电系数的材料,如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件.在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。

由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。

为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜,该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10~20米范围内人的行动。

  菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。

当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”,这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。

  人体辐射的红外线中心波长为9~10——um，而探测元件的波长灵敏度在0.2～20—-um范围内几乎稳定不变.在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7~10—-um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器. 

红外热释电传感器LHI1148

热释电红外传感器结构介绍

2010—12-1718:

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热释电红外传感器通过目标与背景的温差来探测目标，其工作原理是利用热释电效应，即在钛酸钡一类晶体的上、下表面设置电极,在上表面覆以黑色膜，若有红外线间歇地照射，其表面温度上升△T,其晶体内部的原子排列将产生变化,引起自发极化电荷,在上下电极之间产生电压△U。

常用的热释电红外线光敏元件的材料有陶瓷氧化物和压电晶体,如钛酸钡、钽酸锂、硫酸三甘肽及钛铅酸铅等。

         热释电红外传感器内部由光学滤镜、场效应管、红外感应源（热释电元件）、偏置电阻、EMI电容等元器件组成，其内部电路框图如图1所示。

         光学滤镜的主要作用是只允许波长在10μm左右的红外线（人体发出的红外线波长）通过,而将灯光、太阳光及其他辐射滤掉,以抑制外界的干扰。

     红外感应源通常由两个串联或者并联的热释电元件组成，这两个热释电元件的电极相反，环境背景辐射对两个热释电元件几乎具有相同的作用，使其产生的热释电效应相互抵消，输出信号接近为零.一旦有人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元件接收，由于角度不同，两片热释电元件接收到的热量不同，热释电能量也不同,不能完全抵消，经处理电路处理后输出控制信号。

     热释电效应同压电效应类似,是指由于温度的变化而引起晶体表面电荷的现象。

热释电红外传感器由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极，在传感器监测范围内温度有△T的变化时，热释电效应会在两个电极上产生电荷△Q,即在两电极之间产生一微弱的电压△V.由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。

热释电效应所产生的电荷△Q会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，△T=O,传感器无输出.

     在自然界，任何高于绝对温度（-273℃）时物体都将产生红外光谱，不同温度的物体，其释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低有关。

     人体或者体积较大的动物都有恒定的体温,一般在37度，所以会发出特定波长10μm左右的红外线，当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，人体发射的10μm左右的红外线通过菲涅耳透镜滤光片增强后聚集到红外感应源（热释电元件）上，红外感应源在接收到人体红外辐射时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，进而产生△T并将△T向外围电路输出,后续电路经检测处理后就能产生报警信号.

         若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有信号输出,所以这种传感器适合检测人体或者动物的活动情况.

     目前常用的热释电红外传感器型号主要有P228、LHl958、LHI954、RE200B、KDS209、PIS209、LHI878、PD632等.热释电红外传感器通常采用3引脚金属封装，各引脚分别为电源供电端（内部开关管D极，DRAIN）、信号输出端（内部开关管S极，SOURCE）、接地端（GROUND）。

         热释电红外传感器的主要工作参数有工作电压（常用的热释电红外传感器工作电压范围为3～15V）、工作波长（通常为7。

5～14μ 

     m）、源极电压（通常为0.4～1。

1V,R=47kΩ）、输出信号电压（通常大于2.0V）等

以下个人简单处理电路：

仅供参考