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1、序号（学号）： 长春大学光华学院毕 业 设 计（论 文）红外报警系统的研究与应用设计姓 名李小燕系 别信息工程系专 业电子信息工程班 级G064指导教师陈戈珩（副教授）2011年12月24日红外报警系统的研究与应用设计摘要 本设计采用热释电红外微波双探测技术方法，实现了一种新型光电防盗报警系统，双探测技术是将两种探测技术结合在一起，以“相与”的关系来触发报警。热释电红外传感器感应到入侵者的红外热辐射(人体体温)，将其转换成超低频信号，经电路放大，输出。同时由于微波探测器接收到的回波信号的频率(或相位)发生变化，经过电路处理后转变为电信号输出。两组信号同时到达与门，经判断后，电路将报警信号通过天
2、线发射，可以用接收电路或收音机接收该报警信号。本设计经实验测试其技术指标为:探测距离不小于10m，微波中心频率fo = 2000 MHz，能经受251000MHz范围内的频率干扰，相距3m处可经承受100W干扰信号。论文研究了热释电红外探测原理与器件、微波探测原理，介绍了活动目标的探测方法，给出了双探测防盗报警器具体设计方案。并对防盗报警系统性能的实验检测方法及光电防盗报警系统的应用进行了简要的介绍。在光电防盗报警技术方面进行了有意义的研究与探索。该系统可广泛应用于社会上的重要单位和要害部门，如军事设施、国家的动力系统、通讯系统、仓库、各类银行等等。关键词 红外探测器 辐射场 微波 多普勒效应
3、Infrared alarm system of research and application designAbstract this paper designed a new photoelectric security alarming system. Double detecting technology integrates the two detecting technology, with the relation of together to trigger the alarming system The infrared radiation (human body temp
4、erature) of intruders was sensed by the Hydroelectric infrared sensor and then was changed into ultra low frequency signals. The signals were amplified by the circuit and then been output. At the same time, the frequency (or phase) of echo signals which the microwave detector received was changed. T
5、he changes transformed into electric signals and then output after the circuit processing. After judging the two groups of signals which reached the logic product gate at the same time, the circuit launched alarm signal through the antenna. The alarm signals canbe received by the accepting circuit o
6、r the radio. The results of the photoelectric security alarming system were measured by experiments, they are: probing range is not smaller than 10m, the microwave center frequency is fo=2000 MHz, this system can stand in the range of 251000MHz frequency disturbance, and can withstand 100 W interfer
7、ing signals in the distance of 3m. The system can be widely used in the important departments of society such as military installation, national power system, communication system, warehouses, and in all kinds of banks,etc. Key words infrared detector radiation field microwave Doppler effect目 录第1章 绪
8、论11.1引言11.2防盗报警系统的发展状况21.3论文研究的目的和内容3第2章防盗报警器的原理与设计42.1热释电红外探测原理与器件42.1.1热释电效应42.1.2热释电光敏器件的结构52.1.3多视场菲涅尔光学镜72.2微波探测原理及活动目标的探测方法92.2.1多普勒效应及检测方法92.2.2连续波辐射相干检测法检测活动目标122.2.3相干脉冲检测法检测活动目标142.3系统组成框图及工作原理152.4热释电红外探测电路的设计162.5微波多普勒探测电路的设计162.6报警发射和接收电路172.7报警系统的安装19第3章 防盗报警系统性能的实验检测203.1热释电红外探测器件性能的检
9、测203.2微波多普勒探测系统性能的检测243.3系统综合指标测试28第4章 红外防盗报警系统的应用29结 论33致 谢34参考文献35第1章 绪论1.1 引言随着信息技术的普及和发展，尤其是在跨入新千年以后，红外技术得到了迅猛的发展，红外探测技术已渗透到国民经济的各行各业和人们生活的方方面面。在安全防范方面，基于红外探测技术的红外入侵报警器又称红外防盗报警器，作为一种新的技术，它己越来越得到社会各界的重视和广泛应用。红外入侵报警器按其探测手段的不同，可分为被动式、主动式和多技术复合入侵报警器1。被动式红外传感技术是利用红外光敏器件将活动生物体发出的微量红外线转换成相应的电信号，并进行放大，处
10、理，它能可靠的将运动着的生物体(人)和飘落的物体加以区别。同时它还具有监控范围大，隐蔽性好，抗干扰能力强和误报率低等特点。被动式红外入侵报警器又称热释电红外入侵报警器2，由光学系统，红外传感器和信息处理三部分组成。目前与红外传感器配套的光学系统有三种，即反射式、透射式和折射式。其中反射式光学系统的灵敏度最高，其探测距离可达2560m;透射式的灵敏度最低，探测距离为2l0m;折射式居中，兼有反射式和透射式的优、缺点。反射式系统的红外传感器要置于镜前，体积大，不好密封，在防尘、防水、抗击、隐蔽性等方面较差，尤其在防盗报警方面不宜采用。而透射式系统的体积小，密封容易，稳定性好，其价格相对较低，因此目
11、前国外多采用透射式系统。其工作原理为:由多元组合菲涅尔透镜构成一定视场和距离的警戒区，监视警戒区内红外辐射量的变化。当警戒区内无盗贼出现时，红外辐射场处于稳定状态，红外传感器无信号输出。当盗贼出现在警戒区时，红外辐射场发生变化，这种变化立即被经过巧妙设计的多视场组合菲涅尔透镜会聚3，敏感的红外传感器接收后迅速将这种变化转为电信号，这种信号经信息处理部分放大、处理后立即输出报警信号，然后通过传输送达监控器，于是发出报警，提示出事发地区。与被动式红外入侵报警器比较，主动式具有灵敏度高，探测距离远，对气候与气象变化有良好的适应能力等优点，比较适合室外或某些特殊警戒使用。但其不足之处是视场角小，警戒区
12、狭窄，安装比较复杂，价格稍贵。主动式红外入侵报警器也由探测器和监控器两部分组成。将一台红外发射机和接收机组合在一起就可以构成一种简单的非可见光束入侵物探测器或报警系统。上述的主动和被动入侵报警器是利用一种传感或探测方式，即单探测技术进行报警的。虽然其结构简单，价格低廉，但由于易受各种因素的影响，如环境温度、震动、光强变化、电磁干扰、小动物活动等的影响，在某些情况下的误报、漏报率会相当高，所以只有采用多种探测技术，才能较好的解决误报率高这一难题。多技术复合入侵报警器是将两种或两种以上的探测技术结合在一起，以“相与”的关系来触发报警装置，即只有当两种或两种以上探测器同时或相继在短暂时间内都探测到入
13、侵目标时才发出报警信号。在双探测技术的报警器中，以热释电红外一微波双探测技术组合的误报率最低。1.2 防盗报警系统的发展状况传感器技术是21世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点，各发达国家都将传感器技术视为现代高新技术发展的关键。从20世纪80年代起，日本就将传感器技术列为优先发展的高新科技之首，美国等西方国家也将此技术列为国家科技和国防技术发展的重点。而基于传感器技术的光电防盗报警系统也得到了高速发展。最早的非可见光束入侵物探测器，由发射机将一个编码信号馈送到一只IR LED中。此LED的输出聚焦成一束很窄的光束，并使其对准远距离放置的接收机中一只匹配的IR光敏探测器。整个系统的工作是
14、这样的:当光束到达接收机时，接收机的输出就处于“关”的状态，但是如果光束被人、动物或物体所遮断时，接收机的输出就开启并触发外部报警器、计数器或继电器。此系统是以针尖视线的原理来工作的，它可以被任何一个进入到发射机与接收机透镜之间瞄准直线上的大于针尖的物体所触发。因此，这种简单系统的一个弱点就是它可能被一只飞入光束或落在某一透镜上的苍蝇或飞蛾之类的昆虫所触，所以误报的可能性非常大，后来改用双光束系统，随后又出现了基于被动式红外传感技术的被动式红外入侵报警器，被动式红外传感技术是利用红外光敏器件将活动生物体发出的微量红外线转换成相应的电信号，并进行放大，处理，再利用电路输出报警信号，它能可靠的将运
15、动着的生物体(人)和飘落的物体加以区别。同时它还具有监控范围大，隐蔽性好，抗干扰能力强和误报率低等特点。但是上述两种类型的光电防盗报警装置都有很高的误报率，而多技术复合入侵报警器误报率则很低，表1.1列出了几种单探测技术和双探测技术报警器误报率比较:表1.1 不同探测技术报警器误报率比较报警器单探测技术报警器双探测技术报警器报警器种类声波报警器超声波报警器微波报警器热释电红外报警器超声波热释电红外报警器超声波微波热释电红外微波误报率可信度80%90%最低40%58%中等1%最高从表1.1可以看出在双探测技术的报警器中，以热释电红外一微波双探测技术组合的误报率最低。其工作原理为：热释电红外探测技术对警戒区内的红外辐射场变化反应灵敏，而微波对运动物体移动时产生的多普勒效应极其敏感，两种探测器的反应通过电路表现出来进而产生报警。除双探测技术报警产品外，目前三探测技术和四探测技术的复合报警器均有产品上市
