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1、防盗监控报警器工 学 部 工学一部专 业自动化班 级学 号姓 名指导教师负责教师沈阳航空工业学院北方科技学院2008年7月摘 要随着时代的不断进步，电子电器技术的飞速发展，人们的生活水平有了很大程度的提高，基于无论是国家物资储备、国防安全的保护、个人家庭财产的不受侵害等等要求，各种情况都需要一套乃至几套的安全防范保护措施，建立完善的安保系统(体系)，以实现人们对国家及个人财务较好的保护。正是这样的社会环境使得智能防盗报警系统越来越多的被人们认可使用。本次毕业设计也正是在这样的环境下应运而生的，主要是探究防盗监控报警器的具体措施并力争设计一个完整的防盗监控报警电路。本次设计电路主要分为四个部分：
2、1.热释电红外探测电路：2.微波多普勒探测电路；3.发射电路；4.接收报警电路；其主要工作原理实现当有人或其它活动体（动物）进入监视区域内时，信号经过采集、放大、发射、接受和报警环节，通过声、光报警，以实现监控人员得到信息后及时奔赴现场进行处理，确保国家、集体或者个人财产不受侵害。适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要的场合防盗报警。关键词：防盗、监控、报警、红外线、微波探测AbstractWith the rapid development of technology electronic appliances, peoples living standards have been gr
3、eatly improved as time progresses. In order to fulfil the requirement of reserving state material, protecting national security, as well as protecting personal property from being violated. A set of safety precautions and even sets of protective measures are required just to establish and improve th
4、e security system (system) to better protect personal and national finance. Such a social environment makes intelligent anti-theft alarm system more and more recognized by people. The graduation project comes into being precisely in such an environment, it mainly explores specific measures of anti-t
5、heft alarm monitoring of and strive to design a complete anti-theft alarm monitoring circuit.The circuit design can be divided into four parts: 1. Pyroelectric infrared detection circuit: 2. Doppler microwave detection circuit; 3. Transmitter; 4. Reception alarm circuit; The main principle is to ach
6、ieve the goal that when someone or other activities of (animal) enter into the surveillance region, by collecting signal acquisition, enlarging the launch, receiving and reporting links, through sound, light alarm, monitoring personnel to achieve timely information and rushed to the scene Processing
7、 to ensure that state, collective or individual property from infringement. It is applicable to homes, offices, warehouses, labs, and more important occasions.Keywords: security, monitoring, alarm, infrared, microwave detection目 录1.绪 论11.1.课题研究背景11.2.防盗监控报警器的发展状况21.3.论文研究的目的和内容32.防盗监控报警器的工作原理52.1.热释
8、电红外探测原理与器件52.1.1.热释电效应62.1.2.热释电光敏器件的结构72.1.3.多视场菲涅尔光学镜92.2.微波多普勒原理及活动目标的探测方法122.2.1.多普勒效应及检测方法122.2.2.连续波辐射相干检测法检测活动目标152.2.3.相干脉冲检测法检测活动目标173.防盗监控报警系统的设计、制作与安装203.1.系统组成框图及工作原理203.2.热释电红外探测电路的设计203.3.微波多普勒探测电路的设计213.4.无线发射和接收报警电路233.5.报警系统的安装254.防盗监控报警系统的性能264.1.热释电红外探测器件性能264.1.1.热释电红外光敏器件特性264.1
9、.2.热释电红外传感器的噪声特性274.2.微波多普勒探测系统性能284.2.1.系统干扰的来源及进入仪器的途径284.2.2.干扰嗓声的抑制方法294.3.实验室硬件电路搭接305.光电防盗报警系统的应用316.结论36致 谢37参考文献38附录I 元器件清单391.绪 论1.1.课题研究背景随着时代的不断进步，随着改革开放的深入发展，电子电器技术的飞速进步，人们的生活水平有了很大程度的提高，家庭和社会上的高档贵重物品越来越多，也就使一些不法分子有机可乘。这也就导致人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居安全方面，不得不时刻留意那些不速之客。现在很多小区都安装了智能报警系统，
10、因而大大提高了小区的安全程度，有效保证了居民的人身财产安全。由于红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。此外，在电子防盗、人体探测等领域中，被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。所谓防盗监控报警器是一种能够产生报警信号的电子系统。这种系统可以是现场的，也可以是遥控的。它是人力防盗最重要的补充措施。防盗监控报警器作为一种防盗的技术措施，是完全必要的，它甚至能起到人力防范所不能起到的作用，可以说它是一位忠实的“警卫”。目前国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射接收以及微波等技术
11、为基础。而这里所设计的被动式红外报警器则采用了美国的传感元件热释电红外传感器。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可以用于自动控制、接近开关、遥测等领域。用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比，具有如下特点： 不需要用红外线或电磁波等发射源。 灵敏度高、控制范围大。 隐蔽性好，可流动安装。1.2.防盗监控报警器的发展状况有关防盗监控报警器的起源已经无法考证，但古时候，人们遇到野兽侵入而敲击石头产生的声音，可以看作是报警器的鼻祖。如我国的万里长城，通过
12、烽火的形式进行防御报警。以后的各种火光、消息树、吹海螺、吹铜号、拉汽笛、升降旗等，都可以看作是原始的报警装置。防盗监控报警器也与其他电子设备一样，经历了从电子管、晶体管分立元件、小规模集成电路、大规模集成电路以及到微电脑的发展过程，目前已经进入了第四代。从触发方式来讲，也从简单的机电开关发展到了三维（动态、时间、生物体）遥测器件。从功能上讲，从原来单一的报警，发展到监控、报警、记录等多功能。从结构上讲，也有原来的个体构造，发展到了大区域联网、计算机控制。从整个电子产品发展的长河来看，电子防盗监控报警器始终是作为电子产品的重要成员而受到广大科技工作者的喜好。而传感器技术是21世纪人们在高新技术发
13、展方面争夺的一个制高点，各发达国家都将传感器技术视为现代高新技术发展的关键。从20世纪80年代起，日本就将传感器技术列为优先发展的高新科技之首，美国等西方国家也将此技术列为国家科技和国防技术发展的重点。而基于传感器技术的光电防盗报警系统也得到了高速发展。最早的非可见光束入侵物探测器，由发射机将一个编码信号馈送到一只IR LED中。此LED的输出聚焦成一束很窄的光束，并使其对准远距离放置的接收机中一只匹配的IR光敏探测器.整个系统的工作是这样的:当光束到达接收机时，接收机的输出就处于“关”的状态，但是如果光束被人、动物或物体所遮断时，接收机的输出就开启并触发外部报警器、计数器或继电器。此系统是以
14、针尖视线的原理来工作的，它可以被任何一个进入到发射机与接收机透镜之间瞄准直线上的大于针尖的物体所触发。因此，这种简单系统的一个弱点就是它可能被一只飞入光束或落在某一透镜上的苍蝇或飞蛾之类的昆虫所触，所以误报的可能性非常大，后来改用双光束系统，随后又出现了基于被动式红外传感技术的被动式红外入侵报警器，被动式红外传感技术是利用红外光敏器件将活动生物体发出的微量红外线转换成相应的电信号，并进行放大，处理，再利用电路输出报警信号，它能可靠的将运动着的生物体(人)和飘落的物体加以区别。同时它还具有监控范围大，隐蔽性好，抗干扰能力强和误报率低等特点。但是上述两种类型的光电防盗报警装置都有很高的误报率，而多
15、技术复合入侵报替器误报率则很低，从下图可以看出最低波双探测技术组合的误报率最低。其工作原理为:热释电红外探技术对警戒区内的红外辐射场变化反应灵敏，而微波对运动物体移动时产生的多普勒效应极其敏感，两种探测器的反应通过电路表现出来进而产生报警。表1.1 低波双探测技术组合的误报率对比报警器单探测技术报警器双探测技术报警器报警器 种类声波 报警器超声波 报警器微波报警器热释电红外报警器超声波-热释电红外报警器超声波-微波报警器热释电红外-微波报警器误报率80%90%40%58%1%可信度最低中等最高除双探测技术报警产品外，目前三探测技术和四探测技术的复合报警器均有产品上市。例如英国的帕朗尼斯四探测技
16、术报警器，它包括微波、红外、IFT及微波监控等技术。其本质是热释电红外一微波双探测技术的发展和完善。1.3.论文研究的目的和内容红外技术已经成为先进科学技术的重要组成部分，它在各领域都得到广泛应用。由于它不是可见光，因此用来制作防盗报警系统，具有良好的隐蔽性，白天和夜里都能用，而且抗干扰能力强，这种报警装置可广泛用于博物馆、单位要害部门和家庭的防护。本课题的目的是通过对现有的光电防盗报警装置优缺点的研究，进行改进和优化，研制出一种新型的光电防盗报警系统，比传统的光电防盗报警系统的误报率低，抗干扰能力强。在查阅了一些相关的国内外文献后，确定了基于热释电红外微波多普勒双探测技术的防盗报警系统的可行
17、性，设计研制了热释电红外一微波双探测技术的新型光电防盗报警系统，双探测技术是将两种探测技术结合在一起，以“相与”的关系来触发报警。热释电红外传感器感应到入侵者的红外热辐射(人体体温)，将其转换成超低频信号，经电路放大输出。同时由于微波探测器接收到的回波信号的频率(或相位)发生变化，经过电路处理后转变为电信号输出。两组信号同时到达与门，经判断，再将报警信号通过天线发射出去，可以用接收电路或收音机接收报警信号。最后本文对热释电红外探测器件性能、微波多普勒探测系统性能进行了检测，分析了微波多普勒探测系统干扰的来源及进入机器的途径，并对其脉冲干扰、电源干扰等提出了抑制办法。2.防盗监控报警器的工作原理
18、2.1.热释电红外探测原理与器件许多非电量能够影响和改变红外光的特性，因此利用红外光敏器件测得红外光的变化就可以确定待测非电量。从这个意义上说，红外光是测量多种非电量的一种媒体。以红外光作为测量媒体介质，比起用可见光做媒介质具有以下优点： 红外光不受周围可见光的影响，所以可在同样条件下昼夜测量； 只要待测对象自身具有一定温度就会发射红外光，因此不必另备光源； 大气对待特定波长范围的红外光吸收甚少，所以适用于遥感技术。按工作原理分类，红外光敏器件可大体分为量子型和热型两大类。热型有热电偶式、电阻式、电容式以及热释电式等。热式红外光敏器件只能首先把红外光转变成器件自身温度的提高（或变化），然后才能
19、在热电效应作用下产生出相应的电信号。因此，热型红外光敏器件的响应速度比较慢，灵敏度也不及量子型红外光敏器件高，但它具有不需冷却，可在常温下使用，响应红外光谱范围宽和价格便宜等一系列突出的优点。热释电红外传感器因红外线照射（或遮挡）而产生（或失去）热量才有输出，因此，从原理上讲，它和波长没有什么关系但应选用适合于测定波长的滤光器作为窗口材料，以Si为例，把它作为窗口材料，在1m以上与波长无关。有的窗材只能通过4.1m附近的光，而有的可通过6.1m以上的光，等等。使用哪种窗材，可确定是那个范围内波长产生的热。量子型红外线传感器的特点是探测灵敏度高，响应速度快，相应的灵敏度与波长有关，其关系可用红外
20、线具有的能量E和波长表示，即为E= （2.1）式中：h=4.14*10（ev*s）=6.625*10（J*S）；c为光速，c=3*10（m/s），与可见光相比，红外光的能量较小。2.1.1.热释电效应热释电效应（Pyroelectricity effect）提出较迟。以热释电效应为原理研制红外光敏期间也仅近20年。最初发现给电石、水晶或酒石酸钾那（罗谢耳盐）等晶体加热，其晶体表面会产生自然极化而出现电荷，把这种现象称为热释电效应。后来的深入研究发现强电介质钛酸钡BaTiO的热释电效应尤为显著。图2.1是热释电效应产生的基本过程。图2.1 热释电效应示意图在钛酸钡的上、下表面设置电极，并用红外线
21、加热晶体（黑化膜是为了提高吸收红外光效率而设置的）。当吸收温度上升时，晶体的原子排列将发生变化，并进而会发生自然极化。但是，因整个晶体力图保持自己的电中型，于是必然在其表面产生的电荷。表征某材料热释电效应大小的参数为热释电系数，热释电系数表示为=(或=) （2.2）图2.2是钛酸钡热释电系数的基本规律变化。由图可见，在其结晶结构发生急剧变化的T点的自然极化程度最大。图2.2 热释电系数的基本变化规律2.1.2.热释电光敏器件的结构 热释电红外传感器的结构和封装一般说来，这种传感器的封装有两种，即TO5型金属封装和塑料封装，分别如图2.3（a）、（b）所示。（a）TO5型封装（b）塑封结构图2.
22、3 热释电红外传感器件 干涉滤光片对于常温37的人来说，其红外辐射的光谱如图2.4（a）所示。为了使热释电红外传感器件辐射到的红外线与红外透射率相结合，同时考虑到人体外的红外辐射（特别是近红外辐射）干扰进行抑制，在热释电传感元件前加上一个814m的干涉滤光片，它透射过来的光谱如图2.4（b）所示。波长小于8m的红外线被吸收，只留下对人体敏感的热式红外光谱。(a)人体辐射红外光谱图(b)红外滤光片通透曲线图2.4 人体红外辐射和干涉滤光片的通滤光谱 热释电陶瓷元件这种元件也称热释电探测元，它是由高热电系数的镐钛酸铝系陶瓷等材料构成的。这种强电介质的热电元件能够遥感人体发出的微量的红外线，并明显地
23、感觉到其相对温度的变化过程，使探测元的自发极化值发生变化，即产生热电效应。 场效应管匹配器在热释电传感器的壳内，还装有一个场效应管（FET）和栅极电阻R。R与探测元并接，它能将探测元表面的极化值或电荷的变化电信号的形式加至场效应管的栅极。场效应管的作用与驻极体话筒相似，起阻抗变换作用，它的输入阻抗极高，而输出阻抗低。通过场效应管的匹配和放大，在它的源极输出反应外来能量的变化的相应幅度的电脉冲。其脉冲频率一般为0.35Hz。场效应管的输出阻抗为1047K。2.1.3.多视场菲涅尔光学镜 红外作用距离与光学聚焦系统由于人体辐射出的红外线能量相当弱，因而，只采用热释电红外传感器组装的探测器，其探测距
24、离一般为12m（视器件种类）。为提高其探测灵敏度，最好在热释电传感器的前面加装一套特殊的光学系统，这就是菲涅尔透镜（Fresenel Lens）。目前，与红外传感器配套的光学系统有三种，即反射式、折射式和透射式。其中反射式光学系统灵敏度最高，其探测距离可达2560m；透射式的灵敏度最低，探测距离一般210m；折射式居中，兼有反射式和透射式的优、缺点。反射式系统的红外传感器要置于镜前，体积大，不好密封，在防尘、防水、抗击、隐蔽性等方面较差，尤其在防盗报警方面不宜采用。而透射式系统的体积小，密封容易，稳定性好，其价格相对较低，因此目前国外多采用透射式系统。 红外能量的变化值和菲涅尔镜热释电红外传感
25、器对红外辐射能量的绝对值并不感兴趣，感兴趣的是红外辐射能量变化值的大小。例如：若站在红外传感器近前的是一个纹丝不动的人，传感器就没有反应；而较远处的人稍微一动，红外传感器即有脉冲信号输出。基于上述的检测原理，在进行光学系统设计时，不仅应把监测空间辐射来的红外线聚焦至传感器，还应敏锐地察觉出这些红外能量的变化。因此，在设计聚光透镜时，往往要对光滑的光学镜面进行楞状或柱状的处理。用意在于使被监测的空间产生一系列交替的狭小的“高灵敏感应区”和“盲区”空间。当有人从镜前走动时，人体发出的红外线就不断从“高灵敏感应区”进入“盲区”，传至红外传感器的红外线便会时有时无，即大量的光脉冲进入红外探测元，经转换
26、后便输出相应变化的电脉冲，因而提高了其接受灵敏度，大大提高其探测距离。图2.5（a）、（b）分别是一种菲涅尔透镜的外形图及其安装示意图。（a）菲涅尔透镜外形 （b）安装示意图图2.5 一种菲涅尔透镜的外形及其安装示意图 菲涅尔镜的设计和技术指标菲涅尔透镜是一种塑料注成的薄镜片，片上刻有精细的镜面和排列有序的纹理，它是根据对灵敏度和接收角度的要求来设计和制作的，技术精度要求相当高。一片好的透镜必须表面光洁、纹理清晰，厚度在0.65mm左右，对红外线的透过率要高于65%。Q-6型菲涅尔透镜技术指标： 外形尺寸：68mm*38mm； 水平尺度：120； 垂直角度：如图2.6，要求架高不低于1.5m
27、传感器与镜面间的距离：置于聚焦中心处，标准距离为29mm，以便使红外线能量聚焦在探测元上，得到最大的灵敏度。图2.6 Q6型菲涅尔透镜垂直面图形实际上，菲涅尔透镜有各种不同的规格，具有不同的几何尺寸和特点，要求聚乙烯薄片和安装外壳应相配，透镜面与传感器之间应保持规定的距离，不同的透镜其距离是不同的。除上述的Q6型外，常见的还有Q1A型和Q8半圆型，一般的菲涅尔透镜的探测距离在10m左右，采用双重反射性式的透镜可达20m以上。2.2.微波多普勒原理及活动目标的探测方法根据微波多普勒原理的不同，微波多普勒报警器分为微波多普勒探测器和微波墙式探测器两种。微波多普勒探测器也称雷达式微波探测器。它的工作
28、原理基于微波的多普勒效应。2.2.1.多普勒效应及检测方法多普勒效应的提出，是160年前的事。当时光的波动理论已经被普遍接收，但光谱技术的发展还处于初期阶段。1842年5月25日，在布拉格举行的皇家波希米亚学会科学分会会议上，多普勒提交了一篇题为Ueber das farbige Licht der Doppelsteme and einiger anderer Gestirne desHimmels(论天体中双星和其他一些星体的彩色光)的论文。在这篇论文中，他提出了由于波源或观察者的运动而出现观测频率与波源频率的不同的现象，后来称为多普勒效应。多普勒效应是指当发射信号源与接收者之间存在相对径
29、向运动时，接收到的回波信号的频率(或相位)将发生变化。这可以从固定目标和移动目标信号的时域特性和频率特性方面分析。为了分析方便，设微波信号源发出的探测信号为单音连续波，其瞬时值为 (2.3)式中：，为探测信号的频率；为探测信号的初始相位。该探测信号在传播过程中遇到障碍物(包括目标)时会发生反射微波接收机收到的目标回波信号的瞬时值为 (2.4)式中：为回波信号瞬时高频相位；为回波信号相对于探测信号的延时。 的值为 (2.5)式中：d为目标到微波探测器的距离；C为电磁波的传播速度，其值为3*10m/s。对于固定物体（静物），其回波信号的频率与原来发出的探测器的频率f相同，则固体物体反射回波的瞬时值
30、为 (2.6)式中：d为固定物体到微波探测器的距离。对于移动目标，由于运动体对于探测器作相对运动，故移动目标相对于探测器的距离是随时间变化的，即d=dt (2.7)式中：d为移动目标被发现时相对于探测器的起始距离；为活动目标相对于探测器的径向速度；“”号与运动方向有关。活动目标回波信号的瞬时值为 （2.8）式中：U为活动目标回波信号的幅值。 （2.9）即将活动目标与探测器之间的相对运动引起的收、发频率的差频，称为多普勒频率（频移）。这种因相对运动而导致的活动目标回波信号不同于发送的探测信号频率的效应，称为多普勒效应。将C=代入（2.9）式，则可写作 （2.10）式中：为微波探测器的工作波长。图
31、2.7为活动目标相对于微波探测器馈源运动的示意图。（a）发收一体化探测器及活动回波 （b）活动体经向速度与运动方向的关系图2.7 活动目标相对于微波探测器馈源运动的示意图活动目标的径向速度为 （2.11）式中：为活动目标移动的瞬时速度；为运动轨迹与探测器馈源和目标连线的夹角。当=180时，两者做向背运动。对于防盗监控报警系统，常使用的微波载频为911MHz。设某探测报警器的发射频率=9375MHz，则人体移动时产生的多普勒频率与人体运动速度之间的关系如表2.1所示。表2.1 与的关系9876543210.5563520437.5375312.5250137.512562.531.5由表可见，人
32、体的移动速度不同时，所产生的多普勒频率是不同的，多在音频频段的低端。通过以上分析可知，移动目标与静止物体的回波信号有以下差别： 静止物体的回波信号频率与探测器发出的截频是相同的；而移动物体的回波信号频率与探测器的截频相比，附加了一个多普勒频移，且与运动目标的径向速度有关。 静止物体的回波信号对探测信号的时延为常数；而移动物体对探测信号的延时与目标径向速度及移动方向有关，为变量。因此，根据移动目标与静止物体回波信号的不同，在接受电路中采取措施，可检测并判断出进入微波监视场的活动目标。以上说明的是回波信号的时间变量函数，即对回波信号的时域性进行分析。当然，也可以采取分析频率变量函数的方法进行分析，
33、从其探测脉冲的频谱图中会更清楚的看到活动目标中的多普勒频率及相应参数。2.2.2.连续波辐射相干检测法检测活动目标连续波相干检测法中微波探测器发射的是单一载频的连续波信号。在这种方法中，探测用的微波信号源为单一载频连续振荡信号，即： （2.12）图2.8为采用连续波体制的微波探测报警器的组成框图。这是一种将微波发、收合置在一起的微波探测器，相当于一个连续波体制的小型多普勒雷达，其工作原理基于微波的多普勒效应。由于发射的是单音载波，频谱能量集中，接受和滤波装置也相对简单，制作成本也较低。固体振荡器混频、放大电路相位检测电路多普勒滤波器输出电路报警电路报警中心图2.8 采用连续波体制的微波探测报警
34、器和组成框图发射出去的微波探测器信号被反射回来后，回波信号为 （2.13）式中：为回波信号相对于探测信号的延时；为目标回波信号的相应变化量。该回波信号与耦合过来的部分发射信号在混频器中进行混频，并在中频放大器中对混频信号进行放大，在相位检波器中对回波信号的相位与相干基准进行比较，其差拍合成信号的幅度为 （2.14）式中：为探测信号的瞬时相位；为目标回波信号的瞬时相位。对于静止物体，径向速度=0，=常量，检波后的输出为一固定电平，如图2.9（a）所示。对于做匀速直线运动的活动目标，有 （2.15）式中：为回波信号的时延；为差拍合成信号的角速度，其值为 （2.16）合成信号是随时间变化的，如图2.
35、9（b）所示。(a)静态目标(b)活动目标图2.9 目标回波信号与基准信号的合成信号随时间变化的曲线由图2.9所示，对于静止物体（），其合成信号的幅值是不随时间变化的；而对于活动目标，其合成信号的幅值是随时间变化的。用连续波辐射相干检测法探测活动物体，其中多普勒滤波器的宽带只允许差拍信号的多普勒频率（）分量通过。其通频带可用下式估算； （2.17）式中：为活动目标相对于探测器移动的最大相对速度。2.2.3.相干脉冲检测法检测活动目标相干脉冲检测法与上节介绍的连续波检测法一样，也是将目标回波信号与相干用的基准信号进行比较，但由于发射机采用脉冲调制，工作在脉冲状态，故不能直接用发射机的高频振荡信号
36、作为基准信号，只能采用辅助的基准信号源作为基准信号。用相干脉冲检测活动目标的装置的功能框图如图2.10所示。图中的接收机包括混频器、本振源和中频放大器。脉冲调制器滤波放大器相位检波器接收机收/发开关相干振荡器功 放高频振荡器图2.10 用相干脉冲检测法检测活动目标的装置和功能框图加至相位检波器的信号有两个：一个是探测目标回波信号，另一个是作为基准的相干振荡信号。 （2.18）式中：U、U分别为目标回波信号和相干振荡信号的幅度：为相干振荡起始相位；为相干振荡的瞬时相位。在相位检波器中对信号和信号进行相干差拍检测。现写出下列三种情况下相位比较器输出的差拍电压。 只有静止物体的探测回波（） （2.1
37、9）相位检波器检波输出为一恒定幅度的脉冲序列，不含多普勒频移成分。 只有活动目标的探测回波该活动目标与基准相干信号的差拍电压为 （2.20）式中：为活动目标回波信号幅值；为在区间内读出的时间。 含有静止物体和移动目标的探测回波含有静止物体和移动目标的探测回波信号在相位检测器内基准相干信号差拍时，则在其输出端上的和合成信号为（2.21）在合成差拍信号中含有受多普勒频率调制的交变脉冲分量，故可利用相应滤波器将多普勒频移信号滤出，将静止物体的信号分量抑制掉，从而实现对活动目标信号的检测。采用脉冲调制体制的多普勒探测报警装置与连续波相干检测体制相比，具有如下优越性： 接收通道放大器的频带宽度较窄，相应
38、地输出噪声也较小，引起的误报也较少。 脉冲调制相干体制方式能防止外界的无线电干扰源和同一地区多个探测器之间的相互干扰引起的虚报。3.防盗监控报警系统的设计、制作与安装3.1.系统组成框图及工作原理该防盗监控报警器包括热释电红外探测电路、微波多普勒探测电路和发射、接收电路。其组成功能原理框图如图3.1所示。热释电红外传感器微波探测器信号处理发射电路接收报警电路图3.1 防盗监控报警装置原理框图3.2.热释电红外探测电路的设计该部分电路如图3.2所示。图中的红外传感器为双敏感元传感器P228，其芯片材料为LiTaO3，上有双探测元，具有响应度高（6500V/W），噪声低，抗电磁干扰性能好，窗口普响
39、应（包括探测元和滤光片）为715m。它可将人体辐射出的红外信号能量转换成相应频率（0.35Hz）的电信号，并经C加至直流偏置放大器VT。光学透镜采用Q6型菲涅尔透镜，元件尺寸为2*1。VT采用低噪声、小功率管C458，它和单BiMOS运放CA3140及阻容元件组成两级低频电压放大器，两级增益可达7075dB。IC也采用CA3140，它与R、R、RP组成一个电压比较电路。当有人走进红外探测器时，加至比较器IC脚的信号高于脚设定的参考（比较）电压，其输出端脚转呈高电平，使VT饱和导通，其集成电极呈低电平，约为0.35V。图3.2 热释电红外探测电路3.3.微波多普勒探测电路的设计RD627是一种新
40、颖的多普勒效应传感器，采用单列7脚直插式塑料封装，其管脚排列如图3.3（a）所示，图3.3（b）是它的内部结构电路功能框图，可以看出，RD627由震荡器、发射器、检测器、多普勒信号放大器、限幅器及稳压电源等部分组成。该部分电路图如图3.4所示。振荡器产生的微波信号经发射器由第1、2脚送至外天线发射到空间，产生一个立体空间微波防护区，当人或其他物体在该防护区移动时，反射回来的微波信号与原信号之间将产生频移，微弱的频移信号通过检测器处理后，获得更多的多普勒信号再经放大，在第6脚即可得到与移动目标相应的电信号。RD627工作电源电压为12V；有效发射面积大于100；静态时第6脚的输出电压为6V；再有
41、效发射区内，当有目标移动时，第6脚的输出电压变化不小于50mV，移动目标离天线越近，输出电压变化幅度越大，最大时可达5V以上。图3.3 RD627集成管脚排列和内部框图图3.4 微波多普勒探测电路图3.4中，RD627产生的微波信号经外接环状天线发射到空间后形成一个立体的微波警戒网。当有人在网内走动时，从人体反射回天线的微波信号与原发射信号就会产生频移。此频移经RD627内部检测放大后，从6脚输出超低频信号经A2缓冲送至A3、A4组成的比较器进行鉴别。如果信号电压在两指定的比较电压中间，则A3、A4均无电压输出。当信号高于A3的2脚电平或低于A4的3脚电平时，A3活A4输出高电平，经VD1或V
42、D2隔离、R6限流输出，Rp用来调节电压比较器的阀值电平，以调整报警器的警戒范围。微波发射天线可用3的金属线弯成120150的圆环状。A2A4用F006高增益集成运算放大器。3.4.无线发射和接收报警电路经过热释电和微波探测电路处理过的信号通过门电路判断后，输出至报警发射电路。报警发射电路如图3.5。图3.5无线发射电路图中IC采用时基集成电路555，它与R、C等组成单稳态触发定时电路。当有低电平信号加至其触发端脚（低电平触发有效）时，则555的输出转呈高电平。高电平维持时间（即咱稳态时间）为 （3.1）计算得出其暂稳态时间约为2min。在计算555输出高电平期间，继电器K通电、吸合，其常开触
43、点K接通，IC、VT和VT得电，并工作。IC采用四模拟声集成电路KD9561，并将其选声端SEL和SEL悬空，则KD9561一旦得电便迅速发出警车声信号，并将其输出端（O/P）输出，然后经VT自偏置放大器放大后，作为调制音频信号加至VT的基极。VT采用超高频小功率管3DA3866A，它和L、C等组成高频振荡器，其振荡频率主要由L、C决定。当警车声信号经C耦合至VT基极时，音频信号改变其振荡频率，产生88108MHz的调频信号，并经天线W发射至空中。图3.6所示电路为FM收音机电路。图3.6接收报警电路它是以TDA7010T为核心组装而成的一只微型收音机。该器件已把外部要调整的元器件（包括中频滤
44、波器）几乎都容纳在了芯片上，并采用了频率锁相环（PLL）和特殊静噪控制电路，使整个FM收音机只需要通过C单联选台，避免对中频进行调试，也无需统调，制作和调试都很简单。制作和调试都很简单。解调后的信号由脚输出。图中IC采用优质双声道小功率音频放大集成电路TDA2822M，外接元件极少，将其接成BTL型单声道音频功放电路，其放大增益达46dB（约200倍），且性能稳定。IC输出的音频警车声信号经IC放大后，驱动扬声器发出响亮的警车声，提醒值守人员有情况发生。IC采用飞利浦公司的TDA7010T，也可以使用市场销售的普通收音机监听，但无信号时，杂音较大，常有“咯哒”声，值守人员长时间监听时难以忍受。
45、C、C、C、C、C、C及C采用CT1型瓷介电容器；C、C、C、C、C、C及C采用CC1型高频瓷介质电容器；C采用140/80pF差双容可变电容器，客容量大的一联，另一联可短路不用；L用0.71漆包线在4圆棒上密绕5匝后脱胎即成；天线W使用7001000软线即可。3.5.报警系统的安装红外和微波探测器的合理布置和安装，对于探测和防范性能来说至关重要。安装微波和热式能红外探测器时需要注意以下几个事项：安装时两种探测器的灵敏度采取折中的办法，即两者在防范区内保持均衡，二者兼顾。热释电红外探测器对入侵者辐射出的红外能量和移动速度两个参数都能探测到，它对横向切割（垂直方向）探测区方向的人体运动最敏感。因此安装热释电红外探测器时，应尽量使入侵者的活动有利于横向穿越其视场，以提高其探测灵敏度。微波多普勒探测器，则对轴向转动（或径向移动）的活动体最为敏感，此时的多普勒频率f最大，探测最灵敏。因此，在一个
