可靠,是集成探測器(雙鑒)最重要的因素。為保證集成探測器的可靠性,可采用多種技術(shù),如可采用在光學技術(shù)領(lǐng)域中被稱為"四元防區(qū)邏輯"的標志性專業(yè)技術(shù),以及結(jié)合最新的微波技術(shù)MAST (Microwave Area Shaping Technology,微波區(qū)域成形技術(shù));除此之外,還需要根據(jù)客戶需求,使探測器的安裝方便而簡易,從而避免由于安裝不當而引起的誤報及探測不到闖入。具體請看下文的進一步闡述。
微波探測原理
微波探測的原理是探測器持續(xù)發(fā)射微波,并接收反射回的微波信號。當探測區(qū)內(nèi)的目標移動時,原發(fā)射信號與反射的信號之間會有頻率差異,通常稱為多普勒效應。探測器的靈敏度取決于目標的移動速度、大小、反射能量的多少以及與探測器的距離。探測器會根據(jù)頻率改變的大小來生成相應強度的探測信號。一般而言,探測信號的強弱取決于目標的大小以及與探測器的距離。目標越大,距離越短,生成的探測信號就越強。
除此以外,微波靈敏度與目標移動的速度也緊密相關(guān),效果如圖1所示:目標緩慢移動時,微波傳感設備生成低頻信號,目標快速移動時則生成高頻信號;當目標移近或遠離探測器時,也會發(fā)生相同的情況:斜向移近或遠離探測器生成的頻率會比直線移動生成的頻率信號低,因為斜向接近或遠離探測器的速度更慢。圖2所示為兩個正以相同速度移動的目標,走直線距離A ,生成頻率高的信號,走斜線距離B, 生成頻率低的信號。
根據(jù)以上頻率特性,可專門設計了信號處理電路,以取消可能由于人體移動而引起的頻率極高或極低的信號。根據(jù)此設計,靈敏度也就取決于移動速度。一般而言,傳統(tǒng)微波探測器在水平移動方面的探測力較弱。而OPTEX的雙鑒探測器還針對各種運動方向的人體移動進行優(yōu)化設計,以實現(xiàn)良好的探測性能。
PIR原理
PIR技術(shù)的基本原理是探測并接收移動物體與背景之間的紅外能量變化。探測器的靈敏度取決于目標與背景的溫差、目標相對于背景的表面面積、目標的表面面積、目標的速度以及與探測器的距離,如圖3所示。使用光學技術(shù)(如反射鏡和Fresnel菲涅爾透鏡)來構(gòu)成 PIR 探測區(qū)。
如圖4,當目標穿過探測區(qū)時,PIR 探測器將收到一個較強的探測信號。當目標正面移向探測器時,探測器將收到一個相對較弱的信號。 [nextpage]
在微波相同時使用 PIR,探測器靈敏度也會發(fā)生變化,但取決于目標與探測器的距離和大小。探測距離越近,或目標越大,則探測信號越強。對于光學設計,探測區(qū)域的大小非常重要。如果探測區(qū)域太小,探測器將探測出目標的大小。如圖5所示,所有目標都會形成相同的探測信號,因為其中任何一個目標都占滿了整個探測區(qū)。這也是與微波與PIR探原理的主要不同之處。PIR 探測會隨探測區(qū)域大小和結(jié)構(gòu)(稱為探測密度)的變化而有很大的不同。
目標的移動速度也在 PIR 設計中一個重要的問題。PIR 接收某一頻率的紅外能量,該頻率會根據(jù)目標的移動速度和方向而變化。熱電元件有其最佳的頻率設定,以提供最佳探測。一個設計良好的透鏡,通過其最佳頻率能高效地將人體熱能傳遞到熱電元件。因此,PIR 的探測能力很大程度上也取決于其透鏡設計。
集成探測器的基本原理
集成探測器是將PIR與微波技術(shù)相結(jié)合,并且僅在兩個系統(tǒng)都同時探測到目標時才生成警報。微波探測器與PIR探測器分別具有不同的物理特性。PIR探測器通過監(jiān)視PIR能量水平的變化來探測目標,而微波探測器通過監(jiān)視發(fā)射的微波信號與接收到的微波信號之間的頻率差異來探測目標。
從表1可看出,如果單獨改進以上某些技術(shù),集成探測器的質(zhì)量和可靠性會進一步提高。
PIR非常適合于人體探測,因為它能夠探測發(fā)熱及移動的物體。但安裝時必須注意避免靠近有急劇溫度變化和加熱器等易造成誤報警的地方。而微波探測器不受熱源影響,因此更加穩(wěn)定。
雙鑒探測器的三可靠性
雙鑒探測器可以從幾個方面來避免由于環(huán)境條件造成的誤報,因此適用于各種環(huán)境。
微波技術(shù)
微波探測器用于探測移動物體。如果有物體在探測區(qū)內(nèi)移動,例如熒光燈和水管內(nèi)流動的水,都有可能引起誤報。但如果在安裝時根據(jù)具體環(huán)境設置靈敏度,則可以避免誤報(如圖6)。
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一般而言,微波探測區(qū)域的中央是靈敏度最高的地方。以OPTEX雙鑒探測器來說,是通過使用一個結(jié)構(gòu)獨特的封蓋,使探測區(qū)域形狀與PIR探測區(qū)的一致(微波區(qū)域成形技術(shù)),如圖7所示。這對于集成探測器而言,是非常重要的,因為它能夠探測最大數(shù)量的探測目標,同時減少造成誤報的因素。
靈敏度
靈敏度視探測距離而定。微波通常會在遇到物體時反射回來,反射強度高低視材質(zhì)而定(圖8)。當探測器安裝在混凝土墻上(例如普通辦公樓),由于正反射,所以具有較高的靈敏度。因為木材吸收微波,所以木結(jié)構(gòu)具有較低的靈敏度。靈敏度還受環(huán)境內(nèi)家具或設備的影響。在有木質(zhì)家具或床的地方,靈敏度偏低;在有金屬辦公家具或電視等設備的地方,靈敏度偏高。因此,進行步測要根據(jù)安裝現(xiàn)場的要求將靈敏度調(diào)整合理。因為在天花板高的房間(倉庫)幾乎沒有反射。
滲透
滲透是需要特別注意的一個問題。大家都知道,最易受滲透影響的應該是混凝土建筑的窗戶。房間內(nèi)的反射微波將從窗戶泄露。如果窗戶面向公路或停車場,則極有可能受外面活動的影響。通過在調(diào)節(jié)靈敏度之后于窗戶外走動來確保微波探測 LED 指示燈不亮起。如果指示燈經(jīng)常亮起,建議降低靈敏度。當然,我們還建議不要面向窗戶安裝探測器,除非有絕對必要。OPTEX雙鑒探測器就使用與眾不同的黃色 LED 來表示微波探測,便于確認操作。
微波串擾
理論上有可能遇到微波串擾現(xiàn)象。但實際上,如果每臺雙鑒探測器使用不同的頻率作為產(chǎn)品容差,發(fā)生這種現(xiàn)象的可能性極低。如果近距離安裝兩臺探測器,我們建議在安裝前一起測試這兩臺探測器以確保它們能正常工作。通過以上方式操作仍有問題,可以在安裝到位之前更換其中一臺探測器。
PIR技術(shù)
PIR 探測器感應溫度變化,即紅外輻射量的變化。但還有其它因素,例如光線、工作地點溫度變化,能夠影響探測器的靈敏度,干擾因素如:
光干擾:來自窗戶的陽光、汽車頭燈光束;
整體溫度變化;
傳真:從熱的傳真機中吐出的紙; [nextpage]
物體:晃動的窗簾或陽光剛照曬后的百葉窗;
動物:老鼠、鳥類、貓或狗;
空氣氣流:來自窗戶、加熱器或空調(diào)的熱氣流或冷氣流。
在較短距離內(nèi),高密度多防區(qū)圖案需要 4 至 8 個防區(qū)被人體大小的物體闖入才發(fā)出報警。在較遠距離內(nèi),2 個或更多防區(qū)探測到人體,而小動物則不影響或只影響半個至1個防區(qū)。在短距離和長距離內(nèi),探測器能感應人體、動物或工作地點溫度的變化,產(chǎn)生不同強度的信號,因此,能夠消除一些非敵對的微小信號,從而防止誤報的發(fā)生(圖9)。
引起誤報的因素,例如光干擾和溫度變化,變化是相對緩慢的,且有可能占據(jù)探探測范圍的很大部分。為此, PIR探測器可使用雙元件和白色透鏡。
當需要較高的防誤報性能時,可使用 SP(特殊)探測模式。還必須注意向下防區(qū)。
幾種類型透鏡
偏移球形透鏡,探測器必須向下方探測。廣角探測器還必須探測水平區(qū)域。使用Fresnel菲涅爾透鏡的光學設計能夠精確的向不同方向提供多個防區(qū)。
傳統(tǒng)扁平透鏡,因為其扁平外形,某些透鏡的分段未對準其探測方向,這會使物體的對焦影像失真,并且不能提供準確的探測。
球形透鏡,它使每個透鏡分段都精確對準其需要的探測方向,與熱電元件的距離都是一樣的。這消除了靈敏度失真,并且實現(xiàn)了對物體的準確對焦。
偏移球形透鏡將球形透鏡能力的優(yōu)點以及扁平透鏡的細長身體結(jié)合在一起(圖10)。