跟着信息技能的遍及，红外勘探技能取得了敏捷的开展，并广泛使用于夜视仪、报警、医疗和自动控制等范畴。在红外勘探体系中，红外传感器是中心器材，它的功能决议了整个红外勘探体系的灵敏性，而前置扩大电路又是影响红外传感器功能的要害部分。因为红外传感器的呼应信号十分弱小，故对前置扩大器提出了严厉的要求，如低噪、高增、低频特性好及抗搅扰强等。
以下针对热释电传感器的输出信号的特色，提出一种新式的高增益、低噪声的前置扩大电路规划计划。该计划很好地满意了热释电传感器对前置扩大器低噪声、高增益、低频特性好及抗搅扰能力强的要求。
一、输出信号特性及其噪声剖析
热释电红外传感器输出电信号的起伏和频率首要决议于方针人体的温度、勘探区域布景、人体与传感器的间隔、人体移动的速度、光学透镜体系的焦距和它的规划方 式。人体温度和勘探区域布景的温差很大，离传感器越近，输出电信号的幅值将越大。双灵敏元热释电传感器合作菲涅尔光学透镜运用时，输出信号波形电压峰峰值 约为1mV，频率可由下公式核算：
式中，f是输出信号频率（Hz）；Vb是人体移动速度（m/s）；fb是光学体系焦距（mm）；S是传感器灵敏元的面积（mm）；L是人体离传感器的间隔（m）。关于双灵敏元传感器，规范尺度为2&TImes;1mm2，人体移动速度规模为0.5～5m/s，常用勘探器上运用的菲涅尔透镜焦距为25mm，由此咱们可核算出传感器输出信号的频率规模为0.08～8Hz。
因为传感器输出的信号十分弱小，简略遭到噪声的搅扰，乃至有用信号被淹没在噪声中。研讨发现传感器上输出信号的搅扰源首要来自传感器的热噪声、固有噪声、扩大器的电压和电流噪声等。热噪声是由勘探器材猜中的电荷载流子的随机热运动而发生的。要减小热噪声带来的影响，应尽量缩短热释电红外传感器和前置扩大电路之间的间隔，削减外界热搅扰，并在前置扩大电路中串入低通滤波电路，约束噪声带宽。传感器的固有噪声电压峰峰值约为50μV，室外热空气活动可以发生挨近250μV的噪声，在室内也挨近180μV。其他或许存在的搅扰，如空间电磁波搅扰和机械振动等，噪声幅值挨近100μV。三种噪声叠加最大幅值挨近300μV。
二、前置扩大电路的规划
依据热释电红外传感器输出信号特性，前置扩大电路信号处理要从多种噪声搅扰中提取有用的弱小信号，故前置扩大电路应具有低噪声、高增益、低频特性好、抗搅扰能力强等特色。因此，一般由如图所示的包含带通滤波、两级高增益扩大、比较电路三个部分组成。
图1 红外勘探前置扩大电路规划图
上图中热释电传感器D端和5V电源间串联10kΩ电阻，用于下降射频搅扰，G端接地，S端接47kΩ负载电阻，偏置电压约为1V。传感器输出直接耦合到低噪声运放（LM324）构成的带通滤波和榜首级扩大电路的反向输入端，再由电阻R6 、电容C8耦合到第二级反向扩大电路进行进一步滤波、扩大。
上限截止频率为：
下限截止频率为：
电路增益与频率有关，当输入信号频率为1Hz时，榜首级扩大增益约为：
第二级扩大增益为：
核算得带宽为15.83Hz，电路总增益为66dB。双限电压比较器由四运放（LM324）的另两个扩大器构成。从前文对噪声剖析可知，噪声源最大幅值挨近300μV，经两级扩大电路后，最大噪声幅值抵达600mV。第二级扩大电路偏置在VCC/2，即2.5V，因此，双限电压比较器的凹凸阈值应设置为3.1V和1.9V时才干有用抗噪声搅扰，即当扩大器输出信号电平大于3.1V或许小于1.9V时，比较器输出高电平，标明勘探到移动人体。
三、热释电红外传感器的使用
热释电红外传感器的使用很广，大体可分为定性丈量和定量丈量两类。
定量丈量是丈量红外光源的温度T，是一种非触摸的测定温度的办法。它的根本依据如下，首要辐射能流密度 ωλ可标明为：
式中，ωλ为辐射率，相当于对肯定黑体的批改，是一个小于等于1的数；h为普朗克常数；λ为波长，c为光速；k为波尔兹曼常数；T为肯定温度。
由公式可以看出，假如光源辐射率必定，红外传感器与光源相对方位及光学体系固定，则传感器的温度相关于光源温度有一个确认的联系。
实践用斩光板来对光源进行斩光，所以热释电器材的温度时而反映光源温度，时而反映斩光板温度，因此热释电器材输出的脉动电压起伏为以光源温度T，斩光板温度为自变量的两个函数之差。
定性丈量是热释电红外传感器最大使用范畴。它的根本原理是依据检测物与布景辐射性质的不同、检测方针存在与否。人体的表面温度约为34℃，红外线峰值约为10μm，人体移动发生的信号相应于频率为0.1～10Hz，热释电的办法检测人体与可见光传感器比较，有几个特色，一是使用人体本身发光，不必其它光源，因此作业设备简略、牢靠，别的因为红外线不被人感觉，所以具有隐蔽性好的长处。
近些年来，热释电红外传感器除了用于遥感、制导、夜视、自动雷达、热成像、气体剖析、辐射计、测温等军事和工业场合外，它在消费电子电器产品中的使用正敏捷增长。现在使用最多的是检测人的传感器，比方用于防盗报警体系。
红外报警器组成框图
物体射出的红外线先经过菲涅尔透镜，然后抵达热释电红外勘探器。这时，热释电红外勘探器将输出脉冲信号，脉冲信号经扩大和滤波后，由电压比较器将其与基准值进行比较，当输出信号抵达必定值时，报警电路宣布警报。其间的前置扩大电路选用榜首个图1中所规划的计划，经过测验标明信号处理电路低频特性较好，对传感器输出的低频弱小信号有比较高的扩大增益，抗噪声搅扰能力强。电路规划试验成果也证明该前放信号处理电路合作热释电红外传感器运用时灵敏度高、勘探差错率较低。
四、总结
经过剖析热释电红外传感器输出信号特性，对规划前放电路的噪声信号进行了剖析研讨，标明该弱小信号处理电路在低频时具有较高增益，频率特性曲线在1Hz邻近比较平整，对低频信号扩大时失真小，3dB带宽只要15.94Hz，可以有用滤除高频搅扰，进步信噪比，满意热释电红外传感器输出对信号处理电路规划的要求。但详细使用时，还应充分考虑实践勘探环境对传感器输出信号的影响，合理挑选、规划信号处理电路，才干削减差错，最大极限的发挥红外传感器的勘探效果。
