论文：由LM324构成红外线监控报警电路设计
由LM324构成红外线监控报警电路设计
一、 红外传感器的的简介
随着信息技术的普及红外探测技术取得了迅速的发展并广泛应用于夜视仪、报警、防火、医疗和自动控制等领域。在红外探测系统中红外传感器是核心器件它的性能决定了整个红外探测系统的灵敏性而前置放大电路又是影响红外传感器性能的关键部分。由于红外电传感器的响应信号十分微弱一般为微伏级 故对前置放大器提出了严格的要求如低噪声、高增益、低频特性好及抗干扰能力强等。以下针对红外电传感器的输出信号的特点提出一种新型的高增益、低噪声的前置放大电路设计方案。该方案很好地满足了红外传感器对前置放大器低噪声、高增益、低频特性好及抗干扰能力强的要求。
二、输出信号特性及其噪声分析
红外传感器输出电信号的幅度和频率主要决定于目标人体的温度、探测区域背景、与传感器的距离、人体移动的速度、光学透镜系统的焦距和它的设计方式。人体温度和探测域背景的温差很大离传感器越近输出电信号的幅值将越大。双敏感元热释电传感器配合菲涅尔光学透镜使用时输出信号波形电压峰峰值约为1 mV频率
可由下列公式计算f= Vb×fb% 2π×S×L 1
式中 f是输出信号频率Hz Vb是人体移动速度m s fb是光学系统焦距mm S是传感器敏感元的面积mm2 L是人体离传感器的距离m 。对于双敏感元传感器标准尺寸为2×1 mm2人体移动速度范围为0 55 m s常用探测器上使用的菲涅尔透镜焦距为25 mm 由此我们可计算出传感器输出信号的频率范围为0 088 Hz。
由于传感器输出的信号非常微弱容易受到噪声的干扰甚至有效信号被淹没在噪声中。研究发现传感器上输出信号的干扰源主要来自传感器的热噪声、固有噪声、放大器的电压和电流噪声等。热噪声是由探测器材料中的电荷载流子的随机热运动而产生的。要减小热噪声带来的影响应尽量缩短热释电传感器和前置放大电路之间的距离减少外界热干扰并在前置放大电路中串入低通滤波电路限制噪声带宽。传感器的固有噪声电压峰峰值约为50 μV室外热空气流动能够产生接近250 μV的噪声在室内也接近180 μV。其他可能存在的干扰如空间电磁波干扰和机械振动等噪声幅值接近100 μV。三种噪声叠加最大幅值接近300 μ
三、前置放大电路的设计
根据红外传感器输出信号特性前置放大电路信号处理要从多种噪声干扰中提取有用的微弱信号故前置放大电路应具有低噪声、高增益、低频特性好、抗干扰能力强等特点。因此通常由如图1所示的包括带通滤波、两级高增益放大、 比较电路三个部分组成。