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远距离体热探测器远距离体热探测器有两种工作模式，即移动目标探测模式与静止目标探测模式。移动探测模式，可用来探测不速之客或动物的闯入，探测距离可达100m，探测器视角较窄，以利于发现闯入规定禁区的人或动物，其缺点是对恒定不变的背景热能无反应。静止探测模式，可用来探测“冷”背景中的“热”点，如在夜间用来搜索隐藏在院内或开阔地带中的窃贼、动物或其它热源。探测器异常灵敏，容易引起误告警。(1)电路工作原理远距离体热探测器电路，如图4—57所示。图中，红外线热电传感器PYRI，为Hamamatsu公司生产的P2288型，是采用TD一5型金属外壳封装，内含两块钽酸锂(LiTaO3)晶体、一只高阻值电阻及一只低噪声结型场效应晶体管。TD一5管壳顶部装有一个长方形的硅玻璃小窗，专门用来接收红外线。P2288型红外线热电传感器的外壳结构及内部电路，如图4—58所示。其中两只钽酸锂晶体反向串联，以补偿环境温度变化所引起的误差，并抵消静止背景中日光、明火或暖气片等红外线的作用，使传感器只有在被测目标移动的情况下，方能因两只钽酸锂晶体对红外线响应的时延差而产生不平衡输出，测出移动目标的存在。传感器的光谱范围在6～1um，中心为10um，均处于红外波段，是由装在TO-5外壳顶部的硅窗的光学特性所决定。人类及动物体热辐射的红外线波长是10um，相当于300k的黑体温度及30，000GHz频率。所有温度超过绝对零度(0k)的物体，其辐射的能量均与温度的四次方成正比。当热电传感器暴露在6~14um波长红外线辐射之中时，钽酸锂晶体的温度发生变化，每块晶体的表面即产生不平衡的电荷，其输出端则表现为电压变化，表示已探到红外线能量。由于两只晶体的极化方向相反，这样即便来自环境的静止红外光，传感器也将因两只晶体产生的电压相互抵消而输出为零。使用P2288型红外线热电传感器探测红外光时，要求热辐射目标移动，或用一块挡板周期性地遮断目标与传感器之间的红外线传输路径，称此挡板为光断续器。光断续器是用电机驱动，其转速可以控制。虽然移动的热源能使红外线热电传感器产生变化的输出信号，但由于探测器的视角过小及传感器的响应速度相对较慢，仍有可能漏掉快速移动的目标。故对于大多数目标需要启动光断续器和电机来进行探测。在本探测器中采用了一只半透明的塑料判断衍射透镜，将红外线能量聚焦在热电传感器的硅玻璃窗口上，衍射透镜的焦距约为5cm。此透镜对可见光是半透明的，而对红外光则是全透明的。热电传感器PYPI的输出信号，送至两级低通放大器IC1a的输入端。其中ICla的放大倍数约2500倍，频率响应在0．1~10Hz，峰值频率为1Hz。此频率范围使PYPI的响应与人体或大动物产生的以10um为中心的红外光谱相匹配。滤波器IClb输出的变化信号，经三极管V1再放大约40倍。V1的输出信号，一路经电容Cll送至外接交流电压表的插座J1，以便插入毫伏表读取信号强度的模拟值，其值应在20~100mV之间；另一路送至双运放窗口比较器IC2a及IC2b，电位器Rll是用来设定峰鸣器BZ的动作门限电平。IC2的两个输出端与电阻R16的一端接在一起，是对窗口比较器的输出起“与”的作用，之后信号送至定时器IC3的②脚触发输入端，则③脚输出的信号驱动串联的BZ与LED。当探测到目标时，LED点亮，BZ发声，其持续时间由电阻R17、R18与电容C13的数值决定。安装在探测器尾端盖帽上的电位器R15，是用来调整系统的温度范围和对被测目标大小及温度的响应能力。三极管V2与电位器R23等，组成红外光断续器的电机速度控制电路。齐纳二极管DW。提供正的导通信号，直流驱动信号经插LJJ2与插头PL2送至光断续器电机MOT。整个电路由两块9V电池E1与E2供电，其中E1为IC3及光断续器电机供电，E2为其他电路供电。(2)元件选择与制作PYRI：红外线热电传感器，P2288型。ICl：集成电路，LM358N。IC2：双运放集成电路，LM393NIC3：时基集成电路，NE555V1、V2：NPN型三极管，PN2222。DW：4．7V型齐纳二极管。BZ：成品峰鸣器I,ED：任意型高亮度发光二极管R1、R20：10kΩ；R2、R3、R5、R6、R7、R10、R12、R13、R14、R16、R21：39kΩ；R4、R8：1．8MΩ；R9：1kΩ；R11：25kΩ电位器；R15：10kΩ电位器；R17、R18：1MΩ；R19：390kΩ；R22：490kΩ；R23：200Ω。C1、C5、C8：1000uF；C2、C4、C7、C9、Cl1：4．7uF；C3、C6、C12：0．0luF；C10：0．047uF；C13：1uF。MOT：0~12V低转矩慢速直流电机。S：电源开关，与电位器R15同轴联动。远距离体热探测器的印制电路，为便于控制与调整，电路板应容纳下除R15、LED、J1、E1及E2以外的全部元器件，系一长条(133x38mm)型，能滑动插入直径38mm、长305mm的圆筒中。外壳由两根圆形铝管或塑料管组成，其中一段尺寸的内径为38mm，长为305mm，壁厚为1．5mm。再给它制作一只内径刚好与其一端能紧密配合的铝质或塑料盖帽：外径38mm，长254mm，壁厚1．5mm，正好插入305mm的长圆管中。再在它的一端作一个深25．4mm的铝质或塑料盖帽，其外径正好插入长254mm短管中。除此，再制作一小段内径刚好放进直流小电机的铝管或塑料管，一端封闭，另一端锉成与254mm短管相配合的马鞍形。圆筒上钻有三个小孔，其中一只直径16mm的小孔，是用来调整衍射透镜的位置及PYRI的角度，使检取红外光的效果最佳。调整后，此小孔应该用不透光的胶布封盖住，以避免受环境光线之影响。其余两只直径为9．7mm的小孔，是分别用来调整电位器Rll与R23的，即调节蜂鸣器的门限动作电平及光断续器电机的转速。调整时需使用无感绝缘螺丝刀，以免影响调整精度。电位器R15，是安装在尾盖帽上，转柄上加有控制旋钮。板上除电源线与地线外，其余的连线应尽量利用元件本身的引线。热电传感器不应直接焊接，应利用三极管插座来连接。其三极管插座要装在电路板前端，中心与基板边缘中心对准。集成电路ICl～IC3都应采用IC插座。为节约基板空间，有些电阻应竖立安装。电位器Rll与R23的安装位置及方向，应与圆筒上的相应孔位对准，以便伸进螺丝刀调整。在短管上衍射镜前方152mm处，挖一16×3mm槽口，用来放入电机轴上的挡光板。另在电机的管壳上钻一小圆孔，用来穿人电机引线。其情况，如图4—61所不。插口J1、发光二极管LED及带开关S的电位器R15，装在盖帽内侧并用螺母固定。将尾盖上的元器件，用软导线连接到电路板上相应点。导线长度在254mm左右，以利拆下盖帽更换电池时不必拆下电路板。所有接线完毕，经检查正确无误后即可通电进行调试。在调试时，PYRI先不插入电路，把ICl、IC2插人相应IC插座，所有电位器都调至最小位置。接上9V电池E1与E2，0～100mA电流表串人图4—58中的TP—A处，测量电流应在15～20mA之间。调节电位器Rll，直至蜂鸣器BZ发声，LED发光时的电流是60mA。测试点TP-B的电压应为9V，测试点TP—C的电压应为8．5V。之后将R11往回调少许，至蜂鸣器刚好停止发声。插入热电传感器PYRI，慢慢旋大电位器R15，直至蜂鸣器刚好发声。将PYRI对准静止的“冷”背景，以防止PYRI对移动作出错误响应。之后在传感器前方附近挥手发出有用信号，来证实PYRI是否对R15的旋大旋小作出正确反应。当R15置于最大位置而R11置于临界动作点时，灵敏度应达到最大。在J1连接一只灵敏的500mV交流毫伏表，用来检查探测器对前方的物体或挥手的响应情况。安装透镜时，将长254mm的铝杯或塑料杯底部的中心挖掉，剩下的宽约1．6mm的环肩作透镜的定位圈。将透镜插入定位圈后，用一至二滴胶合剂将其固定。之后把此镜头组件插人254mm的短管尾端，到位后亦用胶合剂固定之。安装挡光板时，将直流电机装入准备好的电机外壳内。挡板用宽16mm、高25mm不透明塑料板制成，并用粘合剂胶固在电机轴上，之后插入小圆筒上事前开好的槽口中。当电机外壳与聚焦圆筒配合严密后，用塑料电工胶带将其固定好，最后将聚焦圆筒插入较大的圆筒内。(3)使用方法使用远距离体热探测器之前，应将其放在工作环境中“煲”一段时间，使其适应环境温度。例如，在冬天或夏天的户外使用时，若环境温度低于或高于室温(22℃)，便应在实际环境温度下使其“煲”1～2小时后再用。本探测器在背景环境中，鉴别静止发热物体的能力是取决于光断续器电机的转速。当光断续器的转速为每秒1／10转时，灵敏度达到最高。在实际应用中，其转速每秒1～3转为宜。当在应用或实验中不使用光断续器时，则可从管子开口的一端看进去，拨动挡光板使它对准焦点平面，以减少它对输入红外光的干扰。本探测器的视角约8度，最适于探测远距离移动的小物体。对于近距离移动的大物体，可将探测器装在照相机三角架上，再用水平移动镜头的方法进行探测。当聚焦圆筒调到最佳焦距之后，在两个圆筒的结合处作一标记，之后在标记处钻一小孔并插入一塑料螺钉作为止动钉。为防止环境光线进入圆筒，可用一小块黑色电工胶带或不透明的塑料套管，将管壁上的调整孔盖严。