红外传感器是一种使用红外辐射的特定类型的运动传感器。该设备的主要用例是物理安全，特别是用于入侵检测目的。两种类型的红外传感器是主动红外传感器和被动红外传感器，在物理安全方面，后者是首 选传感器。

红外传感器如何工作？

主动红外传感器与雷达技术配合使用，发射和接收红外辐射。这种辐射击中附近的物体并反射回设备的接收器。通过这项技术，传感器不仅可以检测环境中的运动，还可以检测物体与设备的距离。这对于机器人检测接近度特别有用。

对于物理安全用例，被动红外传感器（PIR 传感器）肯定更为广泛。PIR 传感器不发射辐射，而只是接收附近物体自然发射的辐射。基本功能是当房间内测量到的红外波出现异常时，被动红外传感器触发警报。例如，如果一个温暖的物体（如入侵者）穿过设备的信号，就会发生这种情况。

红外辐射作用于电磁波谱的低端，因此人眼看不见。电磁波谱的红外部分位于可见波和微波之间。红外波长在 0.75 至 1000μm 之间，分为三个区域：

¡  近红外 - 0.75 至 3 3μm

¡  中红外 - 3 至 6μm

¡  远红外线——高于6μm

被动红外 (PIR) 或热释电 PIR 传感器可检测 0.7 µm 至 50 µm 范围内的红外（热）辐射。辐射热可能来自人类、动物、机械等。常见应用包括：

·         报警系统

·         消费类电子产品

·         人体检测

·         自动开关，包括自动照明

红外辐射是所有温度高于绝 对零度的物体的特征。此类物体具有热能并能发射红外线波。红外传感器通常使用红外激光器和具有红外波长的LED。

红外技术广泛用于商业目的：

¡  夜视设备。

¡  在天文学中，通过望远镜和固态探测器探测宇宙中的物体。

¡  在军事活动中用于导弹跟踪。

¡  在艺术修复中分析绘画并发现隐藏的绘画层次。

¡  用于追踪生物体中的纳米颗粒。

红外传感器还可用于研究天气、气体检测、石油检查和水分析，以及用于麻醉目的的医学。红外传感器作为访问控制系统的一部分用于安全。

PIR 传感器概述

PIR 运动传感器是特定的红外传感器，也称为被动红外传感器或热释电传感器。缩写 PIR 代表“被动红外”。PIR 运动探测器适用于红外辐射的特定用途 - 检测来自环境的红外波长的部分。它们价格便宜，但对于检测和指示人员是否处于或已离开检测区域非常敏感。

PIR 传感器组件

PIR 运动传感器由热释电元件（金属和晶体的组合）和附加电气元件（例如电路、电阻器和电容器）制成。被动红外传感器通常由金属外壳保护，并有一个硅胶窗口让辐射穿过它。大多数 PIR 传感器都是矩形的，灵敏度范围可达 20 英尺。

PIR 运动检测器中的传感器由两半组成，因为其目的不仅是检测红外波，还要将变化指示为运动信号。当检测区域内没有运动时，传感器处于空闲状态。然而，当人或其他辐射热量的生物（例如动物）经过磁场范围时，它会在进入时在传感器的前半部分产生正微分变化，在传感器的后半部分产生负微分变化。

PIR 运动传感器包括一个透镜，或者具体地说，更多的透镜作为较小的部分集成在称为菲涅耳透镜的较大组件中。PIR 传感器可用于检测人、动物和物体的运动。

红外热释电人体传感器

工作原理

但凡有温度的物体都会对外产生热辐射，不同的温度物体所辐射的波长也不同，而人体都有恒定的体温，因此会辐射出一种特定长度红外线，而PIR人体红外感应器能接受感应到这种波长，导致电流变化，触发报警。

红外热释电人体感应传感器是靠探测人体发射的红外线而工作的。主要原理是：人体发射的10μm左右的红外线通过菲涅尔透镜增强后聚集到热释电元件PIR(被动式红外)探测器上，当人活动时，红外辐射的发射位置就会发生变化，该元件就会失去电荷平衡，发生热释电效应向外释放电荷，红外传感器将透过菲涅尔透镜的红外辐射能量的变化转换成电信号，即热电转换。

在被动红外探测器的探测区内无人体移动时，红外感应器感应到的只是背景温度，当人体进入探测区，通过菲涅尔透镜，热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异，信号被采集后与系统中已存在的探测数据进行比较以判断是否真的有人等红外线源进入探测区域。

被动式红外传感器有个关键性的元件——菲涅尔透镜。菲涅尔透镜有两个作用：一是聚焦作用，即将热释红外信号折射在PIR上；二是将探测区内分为若干个明区和暗区，使进入探测区的移动物体/人能以温度变化的形式在PIR上产生变化的热释红外信号。

一般还会匹配低噪放大器，当探测器上的环境温度上升，尤其是接近人体正常体温(37℃)时，传感器的灵敏度下降，经由它对增益进行补偿，增加其灵敏度。

红外人体传感器的两个关键使用环境因素：温差和移动，对于静止，或者目标和环境温差不大，不适用。

安装要求

人体红外感应器只能安装在室内，其灵敏度和安装位置有很大联系。正确安装人体红外感应器应当满足以下条件：

n  安装位置应该远离暖气、空调、冰箱、火炉等空气温度变化敏感的地方

n  不要直对窗口，防止窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报

n  不要安装门口、风道等有强气流活动的地方

n  探测范围内不得有隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。

菲涅尔透镜

菲涅尔透镜是由法国物理学家奥古斯汀.菲涅尔（Augustin.Fresnel)发明的，他在1822年最初使用这种透镜设计用于建立一个玻璃菲涅尔透镜系统——灯塔透镜。菲涅尔透镜(Fresnel Lens)是一种微细结构的光学元件，从正面看其象一个飞镖盘，由一环一环的同心园组成。

菲涅尔透镜在热释红外感应方面的作用有两个：一是聚焦作用，即将热释红外信号折射（反射）在PIR上，第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。

菲涅尔透镜,简单的说就是在透镜的一侧有等距的齿纹.通过这些齿纹,可以达到对指定光谱范围的光带通(反射或者折射)的作用.传统的打磨光学器材的带通光学滤镜造价昂贵。菲涅尔透镜可以极大的降低成本。典型的例子就是PIR（被动红外线探测器）。PIR广泛的用在警报器上。如果你拿一个看看，你会发现在每个PIR上都有个塑料的小帽子。这就是菲涅尔透镜。小帽子的内部都刻上了齿纹。这种菲涅尔透镜可以将入射光的频率峰值限制到10微米左右（人体红外线辐射的峰值）。

热释电红外传感器

热释电红外传感器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，利用菲涅尔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。

菲涅尔透镜和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样热释电红外传感器就可以检测到10~40米范围内人的行动。

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。

主动红外传感器

主动红外传感器需要发射器和接收器，但这种传感方法比被动传感器更简单。

1.     红外发射器射出一束光束，面向串联接收器。

2.     如果没有任何障碍，接收器就会看到信号。

3.     如果接收器没有看到红外光束，它会检测到发射器和接收器之间有物体，因此存在于监控区域中。

标准主动红外传感器的一种变体，使用面向同一方向的发射器和接收器。两者距离非常近，因此接收器可以在物体进入某个区域时检测到物体的反射。

主动红外传感在工业环境中非常常见。在这些应用中，发射器和接收器对可以准确地记录物体是否位于传送带上的某个位置等。您还可以在车库门安全传感器中找到主动红外技术，该技术可以防止由于门路径中的障碍物而造成的伤害或机械故障。

主动红外传感器有两个部分：发光二极管 (LED) 和光电二极管检测器/接收器，用于发射和检测红外辐射。发出的光是不可见的。这两个部分可以在物理上分开，但在应用程序中串联，因此某人或某物必须穿过设备之间的路径并中断信号。或者，发射器和检测器都安装在单个封装中并且面向相同的方向。接收器检测来自物体的反射，因此，这种配置非常适合检测运动。主动红外传感器的常见应用有：

l  在制造中，传感器检测传送带上物体的正确或不正确位置

l  在商业或商业建筑中，传感器在非工作时间检测到意外移动

l  作为车库门的安全传感器

主动红外传感器和微波传感器结合的门禁管理

主动红外传感器

主动红外传感器传输并测量红外光的反射水平。反射波特性的变化表明有人或物体位于检测区域内，从而促使传感器继电器激活。

拍摄从地面反射的红外信号的快照，并不断将其与日常使用期间进入传感器的反射水平进行比较。例如，当人或物体进入检测区域时，反射红外光的强度（与地面反射的红外光的强度相比）会增加，从而导致传感器进行检测。

主动红外传感器可以检测运动和静态存在，使其成为开门同时维护行人安全的理想选择。

微波传感器

微波技术，有时称为雷达技术，基于多普勒效应。雷达传感器在传感器的检测区域内连续发射规定频率的微波，这些微波被检测区域内的物体反射回传感器。

如果物体是静态的，则反射微波的频率与发射微波的频率相同，并且不会检测到。一旦检测区域发生移动，反射的微波就会改变频率，从而导致传感器进行检测。该技术可以区分接近运动（较高频率）和离开运动（较低频率），允许传感器仅在接近方向打开自动门。

组合传感器

组合技术传感器，顾名思义，是将雷达和主动红外技术组合在一个传感器中。

组合技术传感器的雷达部分（以蓝色显示）可检测快速移动的交通或距离门较远的行人，从而确保及时开门。

该技术的单向检测特性减少了门保持打开时间，从而减少了建筑能量损失。

通过添加三维主动红外安全幕（以红色显示），可以克服微波技术缺乏安全性能的问题，以保护行人不接触移动的门扇。