浅谈周界防范技术中的主动红外入侵探测器

浅谈周界防范技术中的主动红外入侵探测器
2005-7-29
陶峻明



目前市场上周界防范产品种类多样，但是各有其所长与瓶颈，它们有自己的技术特点和使用区域，也有一定的局限性。在中国市场内使用较多的周界防范产品有：红外对射探测器、振动传感电缆、电子围栏、激光对射、张力铁线防越探测网、静电探测网、微波探测器、光纤防越栅栏、视频运动探测与跟综系统等等。从使用量这方面来看，红外对射探测器所占比例最大，其主要优点为安装简便、价格便宜，而此类产品投放市场早、用户认知早而被广泛使用。在国际上，著名的品牌主要有：OPTEX(日本)、PULNIX(日本)SELCO(日本)、DS(美国)、C&K(美国)、KTK(日本)、ATSUMI(日本)、ALEPH(日本)等。

目前国内主动红外产品发展迅速，厂家众多，品牌令人眼花缭乱令广大用户难以选择。这里简单介绍一下对射产品的特点。

主动式红外探测器原理，主动式红外探测器分为发射(投光器)和接收(受光器)两部分，投光器和受光器之间投射红外光，当有入侵发生时，投光和受光器之间的红外光被阻断，触发报警。使用的红外线是波长在700nm到1000um之间的电磁波，比红外波长长的是微波，比红外波长短的是可见光。人眼是看不到红外线的，但特殊材料可以感应到，也可以成像。影响主动红外入侵探测器质量的关键技术指标：

1．自光过滤能力
所谓白光，泛指人眼可感应的各种自然光和人造光。对主动红外入侵探测器产生干扰的白光，主要有如太阳光、雷光等自然光和水银灯、车头灯等人工光。主动红外入侵探测器采用的光学过滤系统应该具有将白光最大限度的过滤掉的作用。
1)使用阻止白光通过的特殊质材外壳。
白光过滤最基本的办法是采用由一种特殊滤光材料构成的滤光机构(外壳)，这种材料能有效地传递特定波长范围的红外光，并阻止白光通过。由于几乎能阻断全部可见光，因此该材质的外壳看起来几乎是黑色的。目前这种优质原材料仍由日本垄断，并被几家日本大制造商包销，因此优质的主动红外入侵探测器基本上是日本的技术制造的，有些低档产品的滤光机构看起来似乎也差不多，但实际滤光效果却相差甚远。

2)使用特殊设计菲涅尔镜片(镜片)
特种材料的外壳可以最大限度的滤除白光的干扰，但对光干扰源中的红外线部分却无能为力，尤其使用普通的透射式或反射式进行红外光线聚焦的镜片，在聚焦特定波长的红外线时，也对所有进人的光线进行了聚焦，因此仍然容易引起误报的现象。如SELCO品牌对射采用特殊设计的日本菲涅尔镜片就有效的解决了这种现象，(如图1)使用这种镜片的投光器可以将特定波长的红外光按一定角度发射出去，而受光器则只允许以特定角度人射的特定波长红外光，经折射后形成圆锥型聚焦到受光传感器上，这样就最大程度的将其它光线过滤掉了(如图2)。而光学系统的稳定可靠取决于设计合理的光学系统。

2．探测距离余量
中国国家标准规定在室外使用时，主动红外的探测距离余量至少为说明书上规定的探测距离的6倍以上，即在生产厂家规定l00m的探测器，在良好测试条件下实际探测距离能力要达到600m。这样的指标是为了保障在恶劣气候条件下，探测器能够正常工作。

/b>3．探测器的防雷措施
据调查数据显示，60％以上的对射探测器故障由闪电或电涌所致。雷击是户外电子设备的老大难问题，雷电冲击有两种：直接冲击和感应冲击。在直接雷电冲击中，电能的扩散量很大，大到迄今没有任何措施可以防止电气设备不受破坏，但其发生的概率相对很小。而感应冲击可能常常会是带电的云层运动或附近的雷电冲击而引起的，都会在电气回路中感应出电涌电压，引起设备受损与误报。如OPTEX、SELCO在产品中适当位置上安装一些EMI电涌吸收管，即使在雷电多发地区，仍可使探头稳定工作。因此，对射产品的防雷指标很重要，一般以千伏(KV)表示。

4．主动红外入侵探测器的光束数量与频率：
当前市场上的主动红外人侵探测器按光束数量来分有；单光束、双光束、三光束、四光束四种类型。按频率来分有；固定频率(单频率)、可选频率(有限不同频率)和可调频率(相对无限不同频率)三种类型。主动红外入侵探测器在实际应用中产品漏报较少，误报较多，特别是使用时间长，产品的材料、电路系统、电子元器件出现老化，功能衰减时，误报尤为严重。光束数量主要解决误报问题。光束数量越多，越难被异物(树叶、小动物等)同时遮断，就可有效排除因遮挡而产生的误报。像单光束就比较容易产生误报。当然光束数量增多，成本会相应增加。这主要取决于用户对系统的要求程度。不同频率的主动红外对射可有效解决因系统中的对射的红外光散射而造成对其他对射的干扰而造成漏报的现象。实际应用中，一般采用可选频率对射就可解决问题。目前市场上，OPTEX、SELCO、PULNIX都有不同光束数、不同频率的产品可供选用。

5．使用温度：
主动红外人侵探测器