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紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的測(cè)量系統(tǒng)，按照功能可分成五類， 按探測(cè)機(jī)理可分成為光子
探測(cè)器和熱探測(cè)器。 紅外
傳感技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代
科技、國(guó)防和工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用
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紅外線對(duì)射管的驅(qū)動(dòng)分為電平型和脈沖型兩種驅(qū)動(dòng)方式。由紅外線對(duì)射管陣列組成分離型
光電傳感器。該傳感器的創(chuàng)新點(diǎn)在于能夠抵抗外界的強(qiáng)光干擾。太陽(yáng)光中含有對(duì)紅外線接收管產(chǎn)生干擾的紅外線，該光線能夠?qū)⒓t外線接收
二極管導(dǎo)通，使系統(tǒng)產(chǎn)生誤判，甚至導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。本傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于能夠設(shè)置多點(diǎn)采集，對(duì)射管陣列的間距和陣列數(shù)量可根據(jù)需求選取。
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紅外線技術(shù)在測(cè)速系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，許多
產(chǎn)品已運(yùn)用紅外線技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)車輛測(cè)速、探測(cè)等研究。紅外線應(yīng)用速度測(cè)量領(lǐng)域時(shí)，最難克服的是受強(qiáng)太陽(yáng)光等多種含有紅外線的光源干擾。外界光源的干擾成為紅外線應(yīng)用于野外的瓶頸。針對(duì)此問(wèn)題，這里提出一種紅外線測(cè)速傳感器設(shè)計(jì)方案，該設(shè)計(jì)方案能夠?yàn)槎帱c(diǎn)測(cè)量即時(shí)速度和階段加速度提供技術(shù)支持，可應(yīng)用于公路測(cè)速和生產(chǎn)線下料的速度稱量等
工業(yè)生產(chǎn)中需要測(cè)量速度的環(huán)節(jié)。
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紅外技術(shù)已經(jīng)眾所周知，這項(xiàng)技術(shù)在現(xiàn)代科技、國(guó)防科技和工農(nóng)業(yè)科技等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的測(cè)量系統(tǒng)，按照功能能夠分成五類：（1）輻射計(jì)，用于輻射和光譜測(cè)量；（2）搜索和跟蹤系統(tǒng)，用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo)，確定其空間位置并對(duì)它的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行跟蹤；（3）熱成像系統(tǒng)，可產(chǎn)生整個(gè)目標(biāo)紅外輻射的分布圖像；（4）紅外測(cè)距和
通信系統(tǒng)；（5）混合系統(tǒng)，是指以上各類系統(tǒng)中的兩個(gè)或者多個(gè)的組合。
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紅外傳感器根據(jù)探測(cè)機(jī)理可分成為：光子探測(cè)器（基于光電效應(yīng)）和熱探測(cè)器（基于熱效應(yīng)）。
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原理
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待測(cè)目標(biāo)
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根據(jù)待測(cè)目標(biāo)的紅外輻射特性可進(jìn)行紅外系統(tǒng)的設(shè)定。
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大氣衰減
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待測(cè)目標(biāo)的紅外輻射通過(guò)地球大氣層時(shí)，由于氣體分子和各種氣體以及各種溶膠粒的散射和吸收，將使得紅外源發(fā)出的紅外輻射發(fā)生衰減。
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它接收目標(biāo)的部分紅外輻射并傳輸給紅外傳感器。相當(dāng)于雷達(dá)
天線，常用是物鏡。
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輻射調(diào)制器
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對(duì)來(lái)自待測(cè)目標(biāo)的輻射調(diào)制成交變的輻射光，提供目標(biāo)方位
信息，并可濾除大面積的干擾
信號(hào)。又稱調(diào)制盤(pán)和斬波器，它具有多種結(jié)構(gòu)。
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紅外探測(cè)器
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這是紅外系統(tǒng)的核心。它是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)出來(lái)的物理效應(yīng)探測(cè)紅外輻射的傳感器，多數(shù)情況下是利用這種相互作用所呈現(xiàn)出的電學(xué)效應(yīng)。此類探測(cè)器可分為光子探測(cè)器和熱敏感探測(cè)器兩大類型。
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探測(cè)器制冷器
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由于某些探測(cè)器必須要在高溫下工作，所以相應(yīng)的系統(tǒng)必須有制冷設(shè)備。經(jīng)過(guò)制冷，設(shè)備可以縮短響應(yīng)時(shí)間，提高探測(cè)靈敏度。
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信號(hào)處理系統(tǒng)
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將探測(cè)的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波，并從這些信號(hào)中提取出信息。然后將此類信息轉(zhuǎn)化成為所需要的格式，最后輸送到控制設(shè)備或者顯示器中。
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顯示設(shè)備
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這是紅外設(shè)備的終端設(shè)備。常用的顯示器有
示波器、顯像管、紅外感光材料、指示儀器和記錄儀等。
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依照上面的流程，紅外系統(tǒng)就可以完成相應(yīng)的物理量的測(cè)量。紅外系統(tǒng)的核心是紅外探測(cè)器，按照探測(cè)的機(jī)理的不同，可以分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器兩大類。下面以熱探測(cè)器為例子來(lái)分析探測(cè)器的原理。
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熱探測(cè)器是利用輻射熱效應(yīng)，使探測(cè)元件接收到輻射能后引起溫度升高，進(jìn)而使探測(cè)器中依賴于溫度的性能發(fā)生變化。
檢測(cè)其中某一性能的變化，便可探測(cè)出輻射。多數(shù)情況下是通過(guò)熱電變化來(lái)探測(cè)輻射的。當(dāng)元件接收輻射，引起非電量的物理變化時(shí)，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)淖儞Q后測(cè)量相應(yīng)的電量變化。
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圖上所示為
歐姆龍公司生產(chǎn)的漫反射式和對(duì)射式光電傳感器，這兩種傳感器主要用于事件檢測(cè)和物體定位。圖中的紅燈和綠燈表示傳感器的狀態(tài)。
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紅外傳感器已經(jīng)在現(xiàn)代化的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮著它的巨大作用，隨著探測(cè)設(shè)備和其他部分的技術(shù)的提高，紅外傳感器能夠擁有更多的性能和更好的靈敏度。
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類型
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紅外線傳感器依動(dòng)作可分為：
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?。?） 將紅外線一部份變換為熱，藉熱取出
電阻值變化及電動(dòng)勢(shì)等輸出信號(hào)之熱型。
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?。?） 利用
半導(dǎo)體遷徙現(xiàn)象吸收能量差之光電效果及利用因PN 接合之光電動(dòng)勢(shì)效果的量子型。
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熱型的現(xiàn)象俗稱為焦熱效應(yīng)，其中最具代表性者有測(cè)輻射熱器 （THERMAL BOLOME
TER），熱電堆（THERMOPILE）及熱電（PYROELECTRIC）元件。
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熱型的優(yōu)點(diǎn)有：可常溫動(dòng)作下操作，波長(zhǎng)依存性（波長(zhǎng)不同感度有很大之變化者）并不存在，造價(jià)便宜；
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缺點(diǎn)：感度低、響應(yīng)慢（MS之譜）。
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量子型 的優(yōu)點(diǎn)：感度高、響應(yīng)快速（ΜS 之譜）；
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缺點(diǎn)：必須冷卻（液體氮?dú)猓?、有波長(zhǎng)依存性、價(jià)格偏高；
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紅外線傳感器特別是利用遠(yuǎn)紅外線范圍的感度做為人體檢出用，紅外線的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光長(zhǎng)而比電波短。紅外線讓人覺(jué)得只由熱的物體放射出來(lái)，可是事實(shí)上不是如此，凡是存在于自然界的物體，如人類、火、冰等等全部都會(huì)射出紅外線，只是其波長(zhǎng)因其物體的溫度而有差異而已。人體的體溫約為36～37°C，所放射出峰值為9～10微米的遠(yuǎn)紅外線，另外加熱至400～700°C的物體，可放射出峰值為3～5微米（不是MM）的中間紅外線。
紅外監(jiān)測(cè)是安防設(shè)計(jì)中常用的一種傳感器，通過(guò)該傳感器可以快速的探測(cè)到移動(dòng)的物體，目前許多攝像頭上都集成了紅外移動(dòng)偵測(cè)開(kāi)關(guān)，可以在有移動(dòng)物體入侵的時(shí)候快速的啟動(dòng)攝像設(shè)備觀察和拍照記錄，這樣就可以有效的避免了攝像頭長(zhǎng)期工作中浪費(fèi)電能和影響其使用壽命，本節(jié)博客將基于DragonBoard410c開(kāi)發(fā)板來(lái)實(shí)現(xiàn)通過(guò)紅外移動(dòng)偵測(cè)傳感器來(lái)探測(cè)人體的運(yùn)動(dòng)，具體的設(shè)計(jì)如下：
一、硬件設(shè)備的準(zhǔn)備
這里大家首先要準(zhǔn)備的硬件設(shè)備包括一個(gè)Dragonboard 410c開(kāi)發(fā)板、給開(kāi)發(fā)板供電的電源、面包板和杜板線等，如下圖1所示：
圖1 DragonBoard 410c開(kāi)發(fā)板及相關(guān)套件
Dragonboard 410c開(kāi)發(fā)板是由高通推出的一塊面向創(chuàng)客群體的開(kāi)發(fā)套件，體積小但是功能非常強(qiáng)大，具體的資料和相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容可以在http://qualcomm.csdn.net/上有詳細(xì)介紹。
然后還需要，準(zhǔn)備一個(gè)紅外感應(yīng)模塊，本文使用的是常用的HC-SR501紅外模塊，如下圖2所示，該模塊的技術(shù)參數(shù)如下：
1）工作電壓：DC5V至20V
2）靜態(tài)功耗：65微安
3）電平輸出：高3.3V，低0V
4）延時(shí)時(shí)間：可調(diào)（0.3秒~18秒）
5）封鎖時(shí)間：0.2秒
6）觸發(fā)方式：L不可重復(fù)，H可重復(fù)，默認(rèn)值為H
7）感應(yīng)范圍：小于120度錐角，7米以內(nèi)
8）工作溫度：-15~+70度
9）PCB外形尺寸：32*24mm，螺絲孔距28mm，螺絲孔徑2mm，感應(yīng)透鏡尺寸：（直徑）：23mm（默認(rèn)）
圖2 HC-SR501人體紅外感應(yīng)模塊
以上就是所使用的硬件，開(kāi)發(fā)軟件工具的準(zhǔn)備大家可以參考http://blog.csdn.net/andymfc/article/details/52127413中的軟硬件環(huán)境的搭建過(guò)程，因?yàn)槲覀冏罱K要完成對(duì)紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)的控制主要還是需要通過(guò)GPIO控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，
二、軟件環(huán)境的搭建
本文在設(shè)計(jì)程序過(guò)程中，使用的是linux操作系統(tǒng)，Dragonboard 410c開(kāi)發(fā)板linux系統(tǒng)的安裝和環(huán)境搭建參考https://developer.qualcomm.com/hardware/dragonboard-410c/tools上的資源和工具，下載linux鏡像和使用手冊(cè)根據(jù)使用手冊(cè)進(jìn)行安裝，完成linux環(huán)境的搭建。
完成linux環(huán)境的搭建后還需要在linux環(huán)境下安裝一個(gè)QT庫(kù)，該庫(kù)的移植可以參考博客http://blog.csdn.net/andymfc/article/details/52368199，這個(gè)庫(kù)主要是為后續(xù)我們?cè)O(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)紅外人體傳感器模塊提供相應(yīng)的顯示功能，以上就是整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的軟件環(huán)境的搭建。
三、硬件連接
準(zhǔn)備好硬件后，我們各個(gè)硬件模塊用杜邦線進(jìn)行連接，如下圖3所示。這里連接過(guò)程需要注意，供電直接從Dragoboard 410c開(kāi)發(fā)板提供的5v電源給紅外感應(yīng)模塊進(jìn)行供電，完成連線后，如果大家手中有萬(wàn)用表最好先測(cè)量一下，看是否有出現(xiàn)短路現(xiàn)象，還有一點(diǎn)就是在I/O口連接的過(guò)程中，不能直接將紅外模塊的輸出I/O口接到Dragoboard410c開(kāi)發(fā)板上，應(yīng)為開(kāi)發(fā)板的I/O電壓為1.8v，而紅外模塊的輸出電壓為3.3v，直接接會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)工作不問(wèn)題，I/O口被燒壞。
圖3 硬件連接示意圖
四、軟件設(shè)計(jì)
完成硬件連接后，接著就可以進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)了，軟件設(shè)計(jì)中主要是采用QT作為界面，然后通過(guò)調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)來(lái)訪問(wèn)和控制相關(guān)的GPIO口來(lái)監(jiān)測(cè)和讀取紅外感應(yīng)模塊輸出端的電平變化，對(duì)其輸出進(jìn)行監(jiān)測(cè)，具體的軟件設(shè)計(jì)與http://blog.csdn.net/andymfc/article/details/52127413GPIO程序設(shè)計(jì)一樣，只是在上層增加了QT來(lái)進(jìn)行處理，在QT環(huán)境下通過(guò)一個(gè)定時(shí)器來(lái)控制GPIO訪問(wèn)的頻率，然后將獲取的結(jié)果顯示到界面上，核心程序設(shè)計(jì)如下：
int get_Infrared _status（int Key）{
int tmp=1;
int time=0;
Write_GPIO（Infrared_stat， 1） ;
do{
delay_ms（10）;
if（Read_GPIO（infrared_stat， &tmp）==0）{
time++;
}
else return -1;
if（time》=100）{
break; //輸出的電平維持時(shí)間超過(guò)1s，表示探測(cè)到人體，退出檢測(cè)。
}
}while（！tmp）
if（time》=50）{ //輸出電平大于0.5s認(rèn)為有人體進(jìn)入，不是干擾
return 1;
}
else return 0;
}
五、測(cè)試
完成軟件設(shè)計(jì)后，利用qmake工具進(jìn)行交叉編譯，編譯后的文件下載到安裝了linux的Dragoboard 410c開(kāi)發(fā)板，并將開(kāi)發(fā)板的HDMI輸出連接到顯示器上，運(yùn)行后用手在傳感器邊上移動(dòng)，可以看到LED燈變亮和熄滅。
總結(jié)，本文介紹了大家如何通過(guò)Dragobard 410c開(kāi)發(fā)板來(lái)實(shí)現(xiàn)紅外感應(yīng)監(jiān)測(cè)，后續(xù)大家還可以結(jié)合前面有關(guān)利用Dragobard和攝像頭實(shí)現(xiàn)幀測(cè)的博客，實(shí)現(xiàn)一個(gè)利用紅外傳感器來(lái)喚醒攝像頭工作進(jìn)行基于觸發(fā)方式的拍照和監(jiān)測(cè)功能。
