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菲涅爾透鏡是由法國物理學家奧古斯汀.菲涅爾(Augustin.Fresnel)發明的,他在1822年最初使用這種透鏡設計用于建立一個玻璃菲涅爾透鏡系統——燈塔透鏡。菲涅爾透鏡(Fresnel Lens)是一種微細結構的光學元件,從正面看其象一個飛鏢盤,由一環一環的同心園組成。

菲涅爾透鏡在熱釋紅外感應方面的作用有兩個:一是聚焦作用,即將熱釋紅外信號折射(反射)在PIR上,第二個作用是將探測區域內分為若干個明區和暗區,使進入探測區域的移動物體能以溫度變化的形式在PIR上產生變化熱釋紅外信號。

菲涅爾透鏡,簡單的說就是在透鏡的一側有等距的齒紋.通過這些齒紋,可以達到對指定光譜范圍的光帶通(反射或者折射)的作用.傳統的打磨光學器材的帶通光學濾鏡造價昂貴。菲涅爾透鏡可以極大的降低成本。典型的例子就是PIR(被動紅外線探測器)。PIR廣泛的用在警報器上。如果你拿一個看看,你會發現在每個PIR上都有個塑料的小帽子。這就是菲涅爾透鏡。小帽子的內部都刻上了齒紋。這種菲涅爾透鏡可以將入射光的頻率峰值限制到10微米左右(人體紅外線輻射的峰值)。

熱釋電紅外傳感器主要是由一種高熱電系數的材料,如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測元件。在每個探測器內裝入一個或兩個探測元件,并將兩個探測元件以反極性串聯,以抑制由于自身溫度升高而產生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉變成微弱的電壓信號,經裝在探頭內的場效應管放大后向外輸出。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離,一般在探測器的前方裝設一個菲涅爾透鏡,利用菲涅爾透鏡的特殊光學原理,在探測器前方產生一個交替變化的“盲區”和“高靈敏區”,以提高它的探測接收靈敏度。當有人從透鏡前走過時,人體發出的紅外線就不斷地交替從“盲區”進入“高靈敏區”,這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入,從而強其能量幅度。

菲涅爾透鏡和放大電路相配合,可將信號放大70分貝以上,這樣熱釋電紅外傳感器就可以檢測到10~40米范圍內人的行動。

人體輻射的紅外線中心波長為9~10--um,而探測元件的波長靈敏度在0.2~20--um范圍內幾乎穩定不變。在傳感器頂端開設了一個裝有濾光鏡片的窗口,這個濾光片可通過光的波長范圍為7~10--um,正好適合于人體紅外輻射的探測,而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收,這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。

紅外感應IC是一種具有較高性能的傳感信號處理集成電路。它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構成被動式的熱釋電紅外開關。能自動快速開啟各類白炙燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風扇、烘干機和自動洗手池等裝置,特別適用于企業、賓館、商場、庫房及家庭的過道等敏感區域,或用于安全區域的自動燈光、照明和報警系統。

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