红外感应是自动门最常用的感知技术之一,利用红外线探测人体的热辐射和位置变化来控制门体的开启。了解红外感应原理有助于更好地理解自动门的工作机制,以及在遇到感应问题时进行基本的故障排查。

一、红外线的基本特性

1. 红外线的物理特性

红外线是波长介于可见光和微波之间的电磁波,波长范围约0.75至100微米。红外线可分为近红外、中红外和远红外三个波段。被动红外感应器主要利用远红外波段,这个波段正好是人体的热辐射波段。红外线在大气中的穿透能力较好,不受光线明暗影响,可以昼夜工作。

2. 人体红外辐射特点

人体(体温约37℃)的热辐射峰值波长约9.3至10微米,处于远红外波段。人体与周围环境的温差越大,红外感应器越容易检测到。被动红外感应器就是利用这个原理,通过检测人体热辐射与环境热辐射的差异来判断是否有人员存在。

二、被动红外感应器(PIR)原理

1. 热释电传感器

被动红外感应器的核心元件是热释电传感器。这种传感器表面涂有热释电材料,当红外辐射照射到传感器表面时,材料温度发生变化,产生电位差。人体移动时,不断有新的红外辐射进入传感器视野,传感器不断产生电位信号变化,从而检测到移动的人体。

2. 菲涅尔透镜

被动红外感应器前方通常安装有菲涅尔透镜。菲涅尔透镜将感应器前方的空间分成多个探测区域,当人体从区域A移动到区域B时,进入不同区域的红外辐射变化被传感器检测到。菲涅尔透镜的存在大大扩展了感应器的探测角度和距离。

3. PIR感应器的特点

被动红外感应器的优点:只被动接收红外辐射,不发射任何信号,对人体无辐射;功耗极低,可长期工作;价格实惠,应用广泛。缺点:对静止人体不敏感(只有移动时才有信号变化);受环境温度影响较大,夏季高温环境下灵敏度下降;容易受强光源干扰。

三、主动红外对射原理

1. 对射式工作原理

主动红外对射感应器由发射端和接收端组成。发射端发出调制后的红外光束,接收端接收光束并转换成电信号。当有人穿过发射端和接收端之间的光束时,红外光被遮挡,接收端信号中断,触发开关信号。

2. 调制编码技术

为了避免阳光直射、灯光干扰或相邻感应器之间的串扰,主动红外对射通常采用调制编码技术。发射端发出特定频率调制的红外光,接收端只响应这个特定频率的信号。这种技术大大提高了对射感应器的抗干扰能力。

四、红外感应器的应用选型

红外感应器选型参考

普通室内入口:被动红外感应器(成本低,安装简便)
人流量大的通道:主动红外对射(精确检测,不漏报)
玻璃门自动门:微波感应器(可穿透玻璃)
寒冷户外环境:微波或毫米波雷达(不受温度影响)
高端项目:毫米波雷达(检测静止人员,抗干扰强)

常见问题解答

被动红外感应器能检测到静止的人吗?

不能。被动红外感应器利用的是人体移动时热辐射的变化来检测,如果人站在感应区域内保持不动,感应器不会产生新的信号,因此无法检测到静止的人。这也是被动红外感应器的主要局限性。为解决这个问题,通常将被动红外与微波感应器组合使用(双鉴感应),取长补短。

被动红外感应器在夏天会失灵吗?

在极端高温环境下,被动红外感应器的灵敏度确实会下降。当环境温度接近或超过人体体温时,人体与环境温差变小,红外信号变弱,感应器的检测灵敏度会明显下降。解决这个问题的方法是将被动红外与微波感应器组合使用,或在夏季适当提高感应器的灵敏度设置。

主动红外对射感应器需要电源吗?

是的。主动红外对射感应器的发射端和接收端都需要电源供电。通常采用12V或24V直流供电,可以从自动门控制器取电。部分对射感应器内置锂电池,用于断电时的后备供电,但这种配置较少见。

红外感应器的检测距离是多少?

不同类型和型号的红外感应器检测距离差异很大。被动红外感应器的检测距离通常在2至8米之间,具体取决于透镜角度和灵敏度设置。主动红外对射感应器的检测距离可以从几米到几十米不等,可根据门体宽度和安装位置选择合适的产品。

多个自动门并排安装时红外感应器会互相干扰吗?

有可能。相邻自动门的被动红外感应器可能互相检测到对方的热源,干扰正常运行。解决方法是错开各感应器的安装角度和高度,避免探测区域重叠。主动红外对射如果光束交叉,接收端可能接收到非对应的发射端信号,应注意发射端和接收端的配对安装。

红外感应器可以用在浴室等潮湿环境吗?

不建议。潮湿环境会导致红外感应器内部结露,影响电子元件正常工作甚至造成短路。如果必须在潮湿环境使用,应选用防护等级IP65以上的防水型红外感应器,或改用不受潮湿影响的微波感应器、毫米波雷达感应器。