菲涅尔透镜

菲涅尔透镜 

      菲涅尔透镜在人体红外感应产品中的主要作用是什么？是否必须使用？ 

      首先，我们先了解一下热释电红外传感器的工作原理。热释电红外传感器是由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极，在传感器监测范围内温度有变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷。当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，热释电效应会在两个电极上会产生电荷，即在两电极之间产生一微弱的电压差，因此传感器监测范围内温度有产生物理量的变化，则有物理量信号输出。这种输出在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换，若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出了。 

       这种微弱的电压差需要配合两个方面的产品来放大和处理信号。第一，红外运算放大处理电路。第二，菲涅尔透镜。 

       在这里，先讲菲涅尔透镜。最简单理解菲涅尔透镜的作用就是：1.菲涅尔透镜有过滤干扰光线的作用。2.菲涅尔有放大红外信号的作用。 

      当我们不使用菲涅尔透镜时，常温下热释电红外传感器的探测半径不足2米，而且十分不稳定，容易受外界光线干扰。只有配合菲涅尔透镜使用时才能发挥最大作用。配合菲涅尔透镜时传感器的探测半径可达到20米。 

      菲涅尔透镜用聚乙烯塑料片（HDPE）制成，常用颜色为本色半透明、乳白色或黑色，但对波长为7-14um左右的红外线来说却是透明的，仅供此7-14um范围内红外光线通过。有其外形多数为半球形，透镜在水平方向上分成多个部分，每一部分在竖直方向上又等分成若干不同的区域。最上面部分的每一等份为一个透镜单元，它们由一个个同心圆构成，同心圆圆心在透镜单元内。中间和下半部分的每一等份也为分别一个透镜单元，同样由同心圆构成，但同心圆圆心不在透镜单元内。多个透镜单元组合成透镜组单元，理论上，透镜单元越多越密灵敏度就越高，相应的透镜单元越多模具成本就越高。 

     当光线通过这些透镜单元后，就会形成明暗相间的可见区和盲区。由于每一个透镜单元只有一个很小的视角，视角内为可见区，视角外为盲区。任何两个相邻透镜单元之间均以一个盲区和可见区相间隔，它们断续而不重叠和交叉。这样，当把透镜放在传感器正前方的适当位置时，运动的人体一旦出现在透镜的前方，人体辐射出的红外线通过透镜后在传感器上形成不断交替变化的阴影区(盲区)和明亮区(可见区)，使传感器表面的温度不断发生变化，从而输出电信号。 

       也可以这样理解，人体在检测区内活动时，一离开一个透镜单元的视场，又会立即进入另一个透镜单元的视场，(因为相邻透镜单元之间相隔很近)，传感器上就出现随人体移动的盲区和可见区，导致传感器的温度变化，而输出电信号。 

       菲涅尔透镜不仅可以形成可见区和盲区，还有聚焦作用，其焦点(即焦距）一般为4毫米-30毫米左右，实际应用时，应根据实际情况或资料提供的说明调整菲涅尔透镜与传感器之间的距离（即焦距），一般把透镜固定在传感器正前方4~30毫米的地方。