双鉴探测器的设计要点

双鉴探测器的设计要点可靠，是集成探测器（双鉴）最重要的因素。为保证集成探测器的可靠性，可采 用多种技术，如可采用在光学技术领域中被称为四元防区逻辑的标志性专业 技术，以及结合最新的微波技术 MAST （Microwave Area Shaping Technology， 微波区域成形技术）；除此之外，还需要根据客户需求，使探测器的安装方便而 简易，从而避免由于安装不当而引起的误报及探测不到闯入。具体请看下文的 进一步阐述。微波探测原理微波探测的原理是探测器持续发射微波，并接收反射回的微波信号。当探 测区内的目标移动时，原发射信号与反射的信号之间会有频率差异，通常称为 多普勒效应。探测器的灵敏度取决于目标的移动速度、大小、反射能量的多少 以及与探测器的距离。探测器会根据频率改变的大小来生成相应强度的探测信 号。一般而言，探测信号的强弱取决于目标的大小以及与探测器的距离。目标 越大，距离越短，生成的探测信号就越强。除此以外，微波灵敏度与目标移动的速度也紧密相关，效果如图 1所示： 目标缓慢移动时，微波传感设备生成低频信号，目标快速移动时则生成高频信 号；当目标移近或远离探测器时，也会发生相同的情况：斜向移近或远离探测 器生成的频率会比直线移动生成的频率信号低，因为斜向接近或远离探测器的 速度更慢。图2所示为两个正以相同速度移动的目标，走直线距离 A ，生成频 率高的信号，走斜线距离 B， 生成频率低的信号。根据以上频率特性，可专门设计了信号处理电路，以取消可能由于人体移 动而引起的频率极高或极低的信号。根据此设计，灵敏度也就取决于移动速度。一般而言，传统微波探测器在水平移动方面的探测力较弱。而 OPTEX 的双鉴探 测器还针对各种运动方向的人体移动进行优化设计，以实现良好的探测性能。PIR 原理PIR 技术的基本原理是探测并接收移动物体与背景之间的红外能量变化。 探测器的灵敏度取决于目标与背景的温差、目标相对于背景的表面面积、目标 的表面面积、目标的速度以及与探测器的距离，如图 3所示。使用光学技术（如 反射镜和 Fresnel 菲涅爾透镜）来构成 PIR 探测区。如图4当目标穿过探测区时，PIR探测器将收到一个较强的探测信号。 当目标正面移向探测器时，探测器将收到一个相对较弱的信号。3防区大4進当操测信号腳常号om在微波相同时使用PIR,探测器灵敏度也会发生变化，但取决于目标与探 测器的距离和大小。探测距离越近，或目标越大，则探测信号越强。对于光学 设计，探测区域的大小非常重要。如果探测区域太小，探测器将探测出目标的 大小。如图5所示，所有目标都会形成相同的探测信号，因为其中任何一个目 标都占满了整个探测区。这也是与微波与PIR探原理的主要不同之处。PIR探测会随探测区域大小和结构（称为探测密度）的变化而有很大的不同。目标的移动速度也在PIR设计中一个重要的问题PIR接收某一频率的红 外能量，该频率会根据目标的移动速度和方向而变化。热电元件有其最佳的频 率设定，以提供最佳探测。一个设计良好的透镜，通过其最佳频率能高效地将 人体热能传递到热电元件。因此，PIR的探测能力很大程度上也取决于其透镜 设计。集成探测器的基本原理集成探测器是将PIR与微波技术相结合，并且仅在两个系统都同时探测到 目标时才生成警报。微波探测器与PIR探测器分别具有不同的物理特性。PIR 探测器通过监视PIR能量水平的变化来探测目标，而微波探测器通过监视发射 的微波信号与接收到的微波信号之间的频率差异来探测目标。从表1 可看出，如果单独改进以上某些技术，集成探测器的质量和可靠性 会进一步提高。PIR非常适合于人体探测，因为它能够探测发热及移动的物体。但安装时 必须注意避免靠近有急剧温度变化和加热器等易造成误报警的地方。而微波探 测器不受热源影响，因此更加稳定。双鉴探测器的三可靠性 双鉴探测器可以从几个方面来避免由于环境条件造成的误报，因此适用于 各种环境。微波技术微波探测器用于探测移动物体。如果有物体在探测区内移动，例如荧光灯 和水管内流动的水，都有可能引起误报。但如果在安装时根据具体环境设置灵 敏度，则可以避免误报（如图 6）。一般而言，微波探测区域的中央是灵敏度最高的地方。以OPTEX双鉴探测器来说，是通过使用一个结构独特的封盖，使探测区域形状与PIR探测区的一致（微波区域成形技术），如图 7所示。这对于集成探测器而言，是非常重要的，因为它能够探测最大数量的探测目标，同时减少造成误报的因素。图一探测器微波区域 成形技术灵敏度 灵敏度视探测距离而定。微波通常会在遇到物体时反射回来，反射强度高 低视材质而定（图 8）。当探测器安装在混凝土墙上（例如普通办公楼），由 于正反射，所以具有较高的灵敏度。因为木材吸收微波，所以木结构具有较低 的灵敏度。灵敏度还受环境内家具或设备的影响。在有木质家具或床的地方， 灵敏度偏低；在有金属办公家具或电视等设备的地方，灵敏度偏高。因此，进 行步测要根据安装现场的要求将灵敏度调整合理。因为在天花板高的房间（仓 库）几乎没有反射。玻璃木材图8若种材料的反射与渗透图渗透渗透是需要特别注意的一个问题。大家都知道，最易受渗透影响的应该是 混凝土建筑的窗户。房间内的反射微波将从窗户泄露。如果窗户面向公路或停 车场，则极有可能受外面活动的影响。通过在调节灵敏度之后于窗户外走动来 确保微波探测 LED 指示灯不亮起。如果指示灯经常亮起，建议降低灵敏度。当 然，我们还建议不要面向窗户安装探测器，除非有绝对必要。OPTEX双鉴探测 器就使用与众不同的黄色 LED 来表示微波探测，便于确认操作。微波串扰 理论上有可能遇到微波串扰现象。但实际上，如果每台双鉴探测器使用不 同的频率作为产品容差，发生这种现象的可能性极低。如果近距离安装两台探 测器，我们建议在安装前一起测试这两台探测器以确保它们能正常工作。通过 以上方式操作仍有问题，可以在安装到位之前更换其中一台探测器。PIR 技术PIR 探测器感应温度变化，即红外辐射量的变化。但还有其它因素，例如 光线、工作地点温度变化，能够影响探测器的灵敏度,干扰因素如：光干扰：来自窗户的阳光、汽车头灯光束；整体温度变化；传真：从热的传真机中吐出的纸；物体：晃动的窗帘或阳光刚照晒后的百叶窗；动物：老鼠、鸟类、猫或狗；空气气流：来自窗户、加热器或空调的热气流或冷气流。在较短距离内，高密度多防区图案需要 4 至 8 个防区被人体大小的物体 闯入才发出报警。在较远距离内，2 个或更多防区探测到人体，而小动物则不 影响或只影响半个至 1个防区。在短距离和长距离内，探测器能感应人体、动 物或工作地点温度的变化，产生不同强度的信号，因此，能够消除一些非敌对 的微小信号，从而防止误报的发生（图 9）。引起误报的因素，例如光干扰和温度变化，变化是相对缓慢的，且有可能 占据探探测范围的很大部分。为此， PIR 探测器可使用双元件和白色透镜。当需要较高的防误报性能时，可使用SP （特殊）探测模式。还必须注意向 下防区。几种类型透镜偏移球形透镜,探测器必须向下方探测。广角探测器还必须探测水平区域。使用 Fresnel 菲涅爾透镜的光学设计能够精确的向不同方向提供多个防区。传统扁平透镜,因为其扁平外形，某些透镜的分段未对准其探测方向，这会 使物体的对焦影像失真，并且不能提供准确的探测。球形透镜,它使每个透镜分段都精确对准其需要的探测方向，与热电元件的 距离都是一样的。这消除了灵敏度失真，并且实现了对物体的准确对焦。偏移球形透镜将球形透镜能力的优点以及扁平透镜的细长身体结合在一起 （图 10）。