從圖1的被動(dòng)紅外報(bào)警器的原理框圖中可以看到;被動(dòng)紅外探測(cè)器包括四大部分,即光學(xué)系統(tǒng)、被動(dòng)紅外傳感器、信號(hào)放大和信號(hào)處理,這四部分的核心是被動(dòng)紅外傳感器。
被動(dòng)紅外傳感器多采用“熱釋電元件”制成,熱釋電元件的主體是一薄片鐵電材料,鐵電材料是這樣一類電介質(zhì):在外加電場(chǎng)作用下極化,當(dāng)撤去外加電場(chǎng)時(shí),仍保持極化狀態(tài),這就是所謂的“自發(fā)極化”。自發(fā)極化強(qiáng)度與溫度有關(guān),溫度升高,極化強(qiáng)度降級(jí);當(dāng)溫度升到一定值時(shí),自發(fā)極化強(qiáng)度突然消失,這時(shí)的溫度稱為“居里點(diǎn)”,在居里點(diǎn)以下,根據(jù)極化強(qiáng)度與溫度的關(guān)系制造“熱釋電元件”。
當(dāng)某強(qiáng)度的紅外輻射照射到已極化的鐵電材料上時(shí),引起薄片溫度升高、極化強(qiáng)度降低,因而表面極化電荷減少,相當(dāng)于釋放了一部分電荷,這部分電荷可以用放大器轉(zhuǎn)變成輸出電壓,如下圖所示:
如果相同強(qiáng)度的輻射繼續(xù)照射鐵電材料,薄片溫度穩(wěn)定在某一值上,不再釋放電荷,也就沒有電壓輸出,由于熱釋電元件只在溫度升降過程中才有輸出電壓信號(hào),所以被動(dòng)紅外傳感器在有人入侵防范區(qū)時(shí)有電壓信號(hào)輸出。
為了滿足上述要求,目前絕大多數(shù)被動(dòng)紅外探測(cè)器的光學(xué)系統(tǒng)采用三組、用數(shù)十片菲涅爾透鏡組成圓柱面結(jié)構(gòu),有透射式、反射式和透射后射式三種,上圖是最常見的透射式多視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)。