我們都知道，紅外線是一種我們肉眼看不見的光，紅外線最顯著的的特性是它具有熱效應，也就是說所有高于絕對零度的物質都可以產(chǎn)生紅外線。利用紅外線技術可以控制很多產(chǎn)品，特別在自動控制方面，比如自動節(jié)能燈等。它利用人體發(fā)出的紅外線，當人體進入感應范圍時，紅外傳感器探測到人體紅外光譜的變化，自動接通輸出電路，打開相應負載，一旦人離開后，輸出自動關閉，實現(xiàn)節(jié)能效果。熱釋電紅外傳感器它是一種能檢測人或動物發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器，利用它可以作為控制電路的輸入端。
熱釋電紅外傳感器在結構上引入場效應管，其目的在于完成阻抗變換。由于熱電元輸出的是電荷信號，并不能直接使用，因而需要用電阻將其轉換為電壓形式。故引入的N溝道結型場效應管應接成共漏形式來完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應管匹配器三部分組成。設計時應將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對其進行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。
主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測元件。在每個探測器內裝入一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉變成微弱的電壓信號，經(jīng)裝在探頭內的場效應管放大后向外輸出。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設一個菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號放大70分貝以上，這樣就可以測出20米范圍內人的行動。
菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學原理，在探測器前方產(chǎn)生一個交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測接收靈敏度。當有人從透鏡前走過時，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入，從而強化其能量幅度。
人體輻射的紅外線中心波長為9~10--um，而探測元件的波長靈敏度在0.2~20--um范圍內幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為7~10--um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。
熱釋電紅外傳感器原理
1.熱釋電紅外傳感器的原理特性
熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱電效應原理的熱電型紅外傳感器。不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數(shù)遠遠高于熱電偶，其內部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化而產(chǎn)生的干擾該傳感器在工藝上將兩個特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測出物體放出的紅外線能量變化并將其轉換為電信號輸出。熱釋電紅外傳感器在結構上引入場效應管的目的在于完成阻抗變換。由于熱電元輸出的是電荷信號，并不能直接使用因而需要用電阻將其轉換為電壓形式該電阻阻抗高達104MΩ，故引入的N溝道結型場效應管應接成共漏形式即源極跟隨器來完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應管匹配器三部分組成。設計時應將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對其進行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測元也是有正、負極性的。
2.被動式熱釋電紅外傳感器的工作原理與特性
人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會發(fā)出特定波長10UM左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10UM左右的紅外線而進行工作的。人體發(fā)射的10UM左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增強后聚集到紅外感應源上。紅外感應源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號。
1）這種探頭是以探測人體輻射為目標的。所以熱釋電元件對波長為10UM左右的紅外輻射必須非常敏感。
2）為了僅僅對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲泥爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。
3）被動紅外探頭，其傳感器包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元。而且制成的兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應相互抵消，于是探測器無信號輸出。
4）一旦人侵入探測區(qū)域內，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，經(jīng)信號處理而報警。
5）菲泥爾濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距（感應距離），從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場，視場越多，控制越嚴密。
被動式熱釋電紅外探頭的優(yōu)缺點：
優(yōu)點：
本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。價格低廉。
缺點：
1、容易受各種熱源、光源干擾
2、被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收。
3、易受射頻輻射的干擾。
4、環(huán)境溫度和人體溫度接近時，探測和靈敏度明顯下降，有時造成短時失靈。
抗干擾性能：
1、防小動物干擾
探測器安裝在推薦地使用高度，對探測范圍內地面上地小動物，一般不產(chǎn)生報警。
2、抗電磁干擾
探測器的抗電磁波干擾性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手機電磁干擾不會引起誤報。
3、抗燈光干擾
探測器在正常靈敏度的范圍內，受3米外H4鹵素燈透過玻璃照射，不產(chǎn)生報警。
紅外線熱釋電傳感器的安裝要求：
紅外線熱釋電人體傳感器只能安裝在室內，其誤報率與安裝的位置和方式有極大的關系。正確的安裝應滿足下列條件：
1、紅外線熱釋電傳感器應離地面2.0-2.2米。
2、紅外線熱釋電傳感器遠離空調， 冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。
3、紅外線熱釋電傳感器探測范圍內不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔離物。
4、紅外線熱釋電傳感器不要直對窗口，否則窗外的熱氣流擾動和人員走動會引起誤報，有條件的最好把窗簾拉上。紅外線熱釋電傳感器也不要安裝在有強氣流活動的地方。
紅外線熱釋電傳感器對人體的敏感程度還和人的運動方向關系很大。紅外線熱釋電傳感器對于徑向移動反應最不敏感， 而對于橫切方向 （即與半徑垂直的方向）移動則最為敏感。 在現(xiàn)場選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報、求得最佳檢測靈敏度極為重要的一環(huán)。
3.熱釋電效應
當一些晶體受熱時，在晶體兩端將會產(chǎn)生數(shù)量相等而符號相反的電荷，這種由于熱變化產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象，被稱為熱釋電效應。通常，晶體自發(fā)極化所產(chǎn)生的束縛電荷被來自空氣中附著在晶體表面的自由電子所中和，其自發(fā)極化電矩不能表現(xiàn)出來。當溫度變化時，晶體結構中的正負電荷重心相對移位，自發(fā)極化發(fā)生變化，晶體表面就會產(chǎn)生電荷耗盡，電荷耗盡的狀況正比于極化程度。
能產(chǎn)生熱釋電效應的晶體稱之為熱釋電體或熱釋電元件，其常用的材料有單（LiTaO3 等）、壓電陶瓷（PZT等）及高分子薄膜（PVFZ等）。
根據(jù)菲涅耳原理制成，把紅外光線分成可見區(qū)和盲區(qū)，同時又有聚焦的作用，使熱釋電人體紅外傳感器 （PIR） 靈敏度大大增加。菲涅耳透鏡折射式和反射式兩種形式，其作用一是聚焦作用，將熱釋的紅外信號折射（反射）在PIR上；二是將檢測區(qū)內分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進入檢測區(qū)的移動物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號，這樣PIR就能產(chǎn)生變化電信號。
如果我們在熱電元件接上適當?shù)碾娮?，當元件受熱時，電阻上就有電流流過，在兩端得到電壓信號。