菲涅耳透镜

由于人体放射的远红外线能量十分微弱，直接由热释电红外线传感器接收，灵敏度很低，控制距离一般只有1～2m，远远不能满足要求，必须配以良好的光学透镜，才能实现较高的接收灵敏度。通常多配以菲涅耳透镜，能将其微弱的红外线能量进行“聚焦”，可以将传感器的探测距离提高到10m以上。

2.1　菲涅耳透镜的结构特点

如图2.5所示为菲涅耳透镜的外形，有半球形、长方形、水平薄片型多种。菲涅耳透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，也有玻璃制作的，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理是利用光的干涉及扰射和根据相对灵敏度和接收角度要求来设计的，透镜的要求很高，一片优质的透镜必须是表面光洁，纹理清晰，其厚度随用途而变，多在1mm左右，特性为面积较大，厚度薄及侦测距离远。

图2.5　菲涅耳透镜的外形

图2.5（a）为8303-3型圆形菲涅耳透镜，它的焦距为4.73m，探测角度为120°，探测距离为6m，尺寸为Ф9.82mm，厚度为0.6mm。图2.5（b）为7708-1型长方形菲涅耳透镜，它的焦距为29.7m，探测角度为79.8°，探测距离为10m，尺寸大小为56.82mm×44.8mm。菲涅耳透镜与热释电红外传感器之间的距离应该与透镜的焦距相等，透镜应按严格按照要求安装在外壳上，并要仔细调整透镜与传感器窗口之间的距离（焦距），才能达到最佳效果。

新买来的菲涅耳透镜四周往往有白色无纹路的框边，在使用时就用剪刀将“菲涅耳透镜”（白色塑料片）四周白色无纹路的框边剪掉。

2.2　菲涅耳透镜的作用

在热释电红外传感器（PIR）上的菲涅耳透镜主要有以下两个作用：一是聚焦作用，即将热释电红外信号折射（反射）在PIR上；二是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化的热释电红外信号。其利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而大大提高了检测灵敏度。

误报率与热释电红外传感器的安装位置有极大的关系，热释电红外传感器的感应头应安装在离地面2.0～2.2m的高度，一来以防人不小心碰触造成损坏，二来这个高度对于人的感应信号最强，灵敏度更高，同时可以预防家畜等小动物不必要的干扰。由于加装菲涅耳透镜的传感器必须是动物体并且在移动时才能触发检测，其误触发概率很小，因此被广泛用于防盗报警、火灾报警、自动门、自动水龙头、自动电梯、自动照明及非接触温度测量等场合。