МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ,

МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ХАРЬКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ

Кафедра ТАВР

Звіт

з лабораторної роботи №1

з дисципліни:

«Проектування систем фізичного захисту»

Виконав:	Перевірив:
ст. гр. АУТПс-13-1	Новоселов С. П.
Чеглаков Є.І.	Сичева О. В

Харків 2013

1 ВИВЧЕННЯ ОСНОВНИХ ПРИНЦИПІВ РОБОТИ Й БУДОВИ

ІЧ-ДАТЧИКА РУХУ

1.1 Мета роботи

Вивчити основні принципи роботи й будову ІЧ-датчика руху.

1.2 Теоретичний матеріал до лабораторної роботи

Пасивні інфрачервоні оповіщувачі руху призначені для виявлення людини, що знаходиться в межах зони чутливості. Принцип дії цих датчиків заснований на реєстрації зміни в часі різниці між інтенсивністю ІЧ-випромінювання від людини і фонового теплового випромінювання. Основна задача оповіщувача - знайти інфрачервоне випромінювання людського тіла. Існує цілий ряд фізичних принципів і відповідних пристроїв, що застосовуються для реєстрації випромінювання. Для пасивних інфрачервоних оповіщувачів варто використовувати чуттєвий елемент з оптимальним співвідношенням чуттєвість/вартість. Таким чуттєвим елементом є піроелектричний фотоелемент.

Явище піроелектрики заключається у виникненні наведеної різниці потенціалів на протилежних сторонах піроелектричного кристала при його нерівновагому короткочасному нагріванні. Згодом електричні заряди із зовнішніх електричних ланцюгів і перерозподіл зарядів усередині кристала приводять до релаксації наведеного потенціалу. З вищесказаного випливає:

1) для ефективної піроелектричної реєстрації теплового випромінювання необхідно застосовувати переривач з оптимальною частотою переривання випромінювання близько 0,1 Гц. З іншої сторони це означає, що якщо використовується безлінзова конструкція піроелектричного елемента, він зможе зареєструвати людину лише при його вході в межі діаграми спрямованості і при виході з неї зі швидкістю 1 - 10 сантиметрів у секунду.

2) для підвищення чутливості піроелектричного елемента до величини перепаду температур (різниця між фоновою температурою й температурою тіла людини) необхідно сконструювати його, витримавши мінімально можливі розміри, із метою зменшення кількості тепла, необхідного для заданого підвищення температури чуттєвого елемента. Розміри чуттєвого елемента не можна надмірно зменшувати, тому що це приведе до прискорення релаксаційних характеристик, що еквівалентно зменшенню чутливості. Існує оптимальний розмір. Мінімальна чутливість, звичайно, знаходиться на рівні 0,1°С для піроелемента розміром 1 х 2 мм і товщиною кілька мікронів.

3) для підвищення термостабільності роботи оповіщувача і відсічення впливу повільно мінливої температури навколишнього середовища чутливий елемент виготовляється у виді парної конструкції електричнозустрічно включених елементів, розташованих на загальній підкладці. Зовнішній вигляд чуттєвого піроелемента приведений на рисунку 1.1. Як видно з рисунка, чуттєвий елемент виготовляється в типовому корпусі звичайного напівпровідникового електронного елемента. У корпусі формується вікно з матеріалу, що не пропускає ззовні випромінювання з довжиною хвилі менш 1-7 мікронів у залежності від типу використовуваного фільтруючого матеріалу. Світовим лідером по виробництву піроелектричних елементів є фірма HAMAMATSU (Японія). В Україні піроелементи виробляє СКТБ Інституту фізики НАН України.

Рисунок 1.1 - Зовнішній вигляд чуттєвого елемента піроелектричного пасивного ІЧ-оповіщувача