菲涅爾透鏡

菲涅爾透鏡 

      菲涅爾透鏡在人體紅外感應现有產品中的主要作用是什麽？是否必須使用？ 

      首先，我們先了解一下熱釋電紅外傳感器的工作原理。熱釋電紅外傳感器是由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，在元件兩個表面做成電極，在傳感器監測範圍內溫度有變化時，熱釋電效應會在兩個電極上會產生電荷。當人體進入檢測區，因人體溫度與環境溫度有差別，熱釋電效應會在兩個電極上會產生電荷，即在兩電極之間產生一微弱的電壓差，因此傳感器監測範圍內溫度有產生物理量的變化，則有物理量信號輸出。這種輸出在傳感器中有一個場效應管進行阻抗變換，若人體進入檢測區後不動，則溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出了。 

       這種微弱的電壓差需要配合兩個方面的现有產品來放大和處理信號。第一，紅外運算放大處理電路。第二，菲涅爾透鏡。 

       在這裏，先講菲涅爾透鏡。最簡單理解菲涅爾透鏡的作用就是：1.菲涅爾透鏡有過濾幹擾光線的作用。2.菲涅爾有放大紅外信號的作用。 

      當我們不使用菲涅爾透鏡時，常溫下熱釋電紅外傳感器的探測半徑不足2米，而且十分不穩定，容易受外界光線幹擾。只有配合菲涅爾透鏡使用時才能發揮最大作用。配合菲涅爾透鏡時傳感器的探測半徑可達到20米。 

      菲涅爾透鏡用聚乙烯塑料片（HDPE）制成，常用顔色爲本色半透明、乳白色或黑色，但對波長爲7-14um左右的紅外線來說卻是透明的，僅供此7-14um範圍內紅外光線通過。有其外形多數爲半球形，透鏡在水平方向上分成多個部分，每一部分在豎直方向上又等分成若幹不同的區域。最上面部分的每一等份爲一個透鏡單元，它們由一個個同心圓構成，同心圓圓心在透鏡單元內。中間和下半部分的每一等份也爲分別一個透鏡單元，同樣由同心圓構成，但同心圓圓心不在透鏡單元內。多個透鏡單元組合成透鏡組單元，理論上，透鏡單元越多越密靈敏度就越高，相應的透鏡單元越多模具成本就越高。 

     當光線通過這些透鏡單元後，就會形成明暗相間的可見區和盲區。由于每一個透鏡單元只有一個很小的視角，視角內爲可見區，視角外爲盲區。任何兩個相鄰透鏡單元之間均以一個盲區和可見區相間隔，它們斷續而不重叠和交叉。這樣，當把透鏡放在傳感器正前方的適當位置時，運動的人體一旦出現在透鏡的前方，人體輻射出的紅外線通過透鏡後在傳感器上形成不斷交替變化的陰影區(盲區)和明亮區(可見區)，使傳感器表面的溫度不斷發生變化，從而輸出電信號。 

       也可以這樣理解，人體在檢測區內活動時，一離開一個透鏡單元的視場，又會立即進入另一個透鏡單元的視場，(因爲相鄰透鏡單元之間相隔很近)，傳感器上就出現隨人體移動的盲區和可見區，導致傳感器的溫度變化，而輸出電信號。 

       菲涅爾透鏡不僅可以形成可見區和盲區，還有聚焦作用，其焦點(即焦距）一般爲4毫米-30毫米左右，實際應用時，應根據實際情況或資料提供的說明調整菲涅爾透鏡與傳感器之間的距離（即焦距），一般把透鏡固定在傳感器正前方4~30毫米的地方。