热释电红外传感器放大电路的设计及其应用

热释电红外传感器放大电路的设计及其应用 热释电红外传感器是一种常用的红外探测技术，广泛应用于夜视仪、报警、防火、医疗和自动控制等领域。热释电红外传感器的输出信号特点是微弱的信号幅值和频率主要决定于目标人体的温度、探测区域背景、人体与传感器的距离、人体移动的速度、光学透镜系统的焦距和它的设计方式。为了满足热释电红外传感器对前置放大器的要求，我们设计了一种新型的高增益、低噪声的前置放大电路方案。 热释电红外传感器输出信号的特点是信号幅值和频率主要决定于目标人体的温度、探测区域背景、人体与传感器的距离、人体移动的速度、光学透镜系统的焦距和它的设计方式。人体温度和探测区域背景的温差很大，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×fb2π×S×L 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）。 热释电红外传感器输出信号的噪声分析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。 热释电红外传感器前置放大电路的设计根据红外热释电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，通常由包括带通滤波、两级高增益放大、比较电路三个部分组成。 带通滤波电路用于去除高频噪声和低频干扰，提高信号的信噪比。两级高增益放大电路用于放大微弱信号，以满足热释电红外传感器对前置放大器的要求。比较电路用于比较输出信号和参考电压，以确定热释电红外传感器的输出信号是否超出设定的阈值。 在设计热释电红外传感器前置放大电路时，需要考虑到热释电红外传感器的输出信号特点、噪声分析和前置放大电路的设计要求。通过对热释电红外传感器输出信号特点和噪声分析的研究，可以设计出满足热释电红外传感器对前置放大器的要求的前置放大电路，从而提高红外探测系统的灵敏性和可靠性。 热释电红外传感器放大电路的设计及其应用在红外探测技术中扮演着非常重要的角色，满足了热释电红外传感器对前置放大器的要求，提高了红外探测系统的灵敏性和可靠性。本文设计的前置放大电路方案可以广泛应用于夜视仪、报警、防火、医疗和自动控制等领域，具有很高的实用价值和应用前景。