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紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的測量系統(tǒng)，按照功能可分成五類， 按探測機(jī)理可分成為光子
探測器和熱探測器。 紅外
傳感技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代
科技、國防和工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用
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紅外線對射管的驅(qū)動分為電平型和脈沖型兩種驅(qū)動方式。由紅外線對射管陣列組成分離型
光電傳感器。該傳感器的創(chuàng)新點在于能夠抵抗外界的強(qiáng)光干擾。太陽光中含有對紅外線接收管產(chǎn)生干擾的紅外線，該光線能夠?qū)⒓t外線接收
二極管導(dǎo)通，使系統(tǒng)產(chǎn)生誤判，甚至導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓。本傳感器的優(yōu)點在于能夠設(shè)置多點采集，對射管陣列的間距和陣列數(shù)量可根據(jù)需求選取。
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紅外線技術(shù)在測速系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，許多
產(chǎn)品已運(yùn)用紅外線技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)車輛測速、探測等研究。紅外線應(yīng)用速度測量領(lǐng)域時，最難克服的是受強(qiáng)太陽光等多種含有紅外線的光源干擾。外界光源的干擾成為紅外線應(yīng)用于野外的瓶頸。針對此問題，這里提出一種紅外線測速傳感器設(shè)計方案，該設(shè)計方案能夠為多點測量即時速度和階段加速度提供技術(shù)支持，可應(yīng)用于公路測速和生產(chǎn)線下料的速度稱量等
工業(yè)生產(chǎn)中需要測量速度的環(huán)節(jié)。
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紅外技術(shù)已經(jīng)眾所周知，這項技術(shù)在現(xiàn)代科技、國防科技和工農(nóng)業(yè)科技等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的測量系統(tǒng)，按照功能能夠分成五類：（1）輻射計，用于輻射和光譜測量；（2）搜索和跟蹤系統(tǒng)，用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo)，確定其空間位置并對它的運(yùn)動進(jìn)行跟蹤；（3）熱成像系統(tǒng)，可產(chǎn)生整個目標(biāo)紅外輻射的分布圖像；（4）紅外測距和
通信系統(tǒng)；（5）混合系統(tǒng)，是指以上各類系統(tǒng)中的兩個或者多個的組合。
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紅外傳感器根據(jù)探測機(jī)理可分成為：光子探測器（基于光電效應(yīng)）和熱探測器（基于熱效應(yīng)）。
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原理
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待測目標(biāo)
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根據(jù)待測目標(biāo)的紅外輻射特性可進(jìn)行紅外系統(tǒng)的設(shè)定。
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大氣衰減
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待測目標(biāo)的紅外輻射通過地球大氣層時，由于氣體分子和各種氣體以及各種溶膠粒的散射和吸收，將使得紅外源發(fā)出的紅外輻射發(fā)生衰減。
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它接收目標(biāo)的部分紅外輻射并傳輸給紅外傳感器。相當(dāng)于雷達(dá)
天線，常用是物鏡。
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輻射調(diào)制器
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對來自待測目標(biāo)的輻射調(diào)制成交變的輻射光，提供目標(biāo)方位
信息，并可濾除大面積的干擾
信號。又稱調(diào)制盤和斬波器，它具有多種結(jié)構(gòu)。
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紅外探測器
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這是紅外系統(tǒng)的核心。它是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)出來的物理效應(yīng)探測紅外輻射的傳感器，多數(shù)情況下是利用這種相互作用所呈現(xiàn)出的電學(xué)效應(yīng)。此類探測器可分為光子探測器和熱敏感探測器兩大類型。
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探測器制冷器
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由于某些探測器必須要在高溫下工作，所以相應(yīng)的系統(tǒng)必須有制冷設(shè)備。經(jīng)過制冷，設(shè)備可以縮短響應(yīng)時間，提高探測靈敏度。
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信號處理系統(tǒng)
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將探測的信號進(jìn)行放大、濾波，并從這些信號中提取出信息。然后將此類信息轉(zhuǎn)化成為所需要的格式，最后輸送到控制設(shè)備或者顯示器中。
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顯示設(shè)備
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這是紅外設(shè)備的終端設(shè)備。常用的顯示器有
示波器、顯像管、紅外感光材料、指示儀器和記錄儀等。
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依照上面的流程，紅外系統(tǒng)就可以完成相應(yīng)的物理量的測量。紅外系統(tǒng)的核心是紅外探測器，按照探測的機(jī)理的不同，可以分為熱探測器和光子探測器兩大類。下面以熱探測器為例子來分析探測器的原理。
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熱探測器是利用輻射熱效應(yīng)，使探測元件接收到輻射能后引起溫度升高，進(jìn)而使探測器中依賴于溫度的性能發(fā)生變化。
檢測其中某一性能的變化，便可探測出輻射。多數(shù)情況下是通過熱電變化來探測輻射的。當(dāng)元件接收輻射，引起非電量的物理變化時，可以通過適當(dāng)?shù)淖儞Q后測量相應(yīng)的電量變化。
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圖上所示為
歐姆龍公司生產(chǎn)的漫反射式和對射式光電傳感器，這兩種傳感器主要用于事件檢測和物體定位。圖中的紅燈和綠燈表示傳感器的狀態(tài)。
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紅外傳感器已經(jīng)在現(xiàn)代化的生產(chǎn)實踐中發(fā)揮著它的巨大作用，隨著探測設(shè)備和其他部分的技術(shù)的提高，紅外傳感器能夠擁有更多的性能和更好的靈敏度。
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類型
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紅外線傳感器依動作可分為：
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?。?） 將紅外線一部份變換為熱，藉熱取出
電阻值變化及電動勢等輸出信號之熱型。
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（2） 利用
半導(dǎo)體遷徙現(xiàn)象吸收能量差之光電效果及利用因PN 接合之光電動勢效果的量子型。
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熱型的現(xiàn)象俗稱為焦熱效應(yīng)，其中最具代表性者有測輻射熱器 （THERMAL BOLOME
TER），熱電堆（THERMOPILE）及熱電（PYROELECTRIC）元件。
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熱型的優(yōu)點有：可常溫動作下操作，波長依存性（波長不同感度有很大之變化者）并不存在，造價便宜；
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缺點：感度低、響應(yīng)慢（MS之譜）。
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量子型 的優(yōu)點：感度高、響應(yīng)快速（ΜS 之譜）；
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缺點：必須冷卻（液體氮?dú)猓?、有波長依存性、價格偏高；
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紅外線傳感器特別是利用遠(yuǎn)紅外線范圍的感度做為人體檢出用，紅外線的波長比可見光長而比電波短。紅外線讓人覺得只由熱的物體放射出來，可是事實上不是如此，凡是存在于自然界的物體，如人類、火、冰等等全部都會射出紅外線，只是其波長因其物體的溫度而有差異而已。人體的體溫約為36～37°C，所放射出峰值為9～10微米的遠(yuǎn)紅外線，另外加熱至400～700°C的物體，可放射出峰值為3～5微米（不是MM）的中間紅外線。
紅外監(jiān)測是安防設(shè)計中常用的一種傳感器，通過該傳感器可以快速的探測到移動的物體，目前許多攝像頭上都集成了紅外移動偵測開關(guān)，可以在有移動物體入侵的時候快速的啟動攝像設(shè)備觀察和拍照記錄，這樣就可以有效的避免了攝像頭長期工作中浪費(fèi)電能和影響其使用壽命，本節(jié)博客將基于DragonBoard410c開發(fā)板來實現(xiàn)通過紅外移動偵測傳感器來探測人體的運(yùn)動，具體的設(shè)計如下：
一、硬件設(shè)備的準(zhǔn)備
這里大家首先要準(zhǔn)備的硬件設(shè)備包括一個Dragonboard 410c開發(fā)板、給開發(fā)板供電的電源、面包板和杜板線等，如下圖1所示：
圖1 DragonBoard 410c開發(fā)板及相關(guān)套件
Dragonboard 410c開發(fā)板是由高通推出的一塊面向創(chuàng)客群體的開發(fā)套件，體積小但是功能非常強(qiáng)大，具體的資料和相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容可以在http://qualcomm.csdn.net/上有詳細(xì)介紹。
然后還需要，準(zhǔn)備一個紅外感應(yīng)模塊，本文使用的是常用的HC-SR501紅外模塊，如下圖2所示，該模塊的技術(shù)參數(shù)如下：
1）工作電壓：DC5V至20V
2）靜態(tài)功耗：65微安
3）電平輸出：高3.3V，低0V
4）延時時間：可調(diào)（0.3秒~18秒）
5）封鎖時間：0.2秒
6）觸發(fā)方式：L不可重復(fù)，H可重復(fù)，默認(rèn)值為H
7）感應(yīng)范圍：小于120度錐角，7米以內(nèi)
8）工作溫度：-15~+70度
9）PCB外形尺寸：32*24mm，螺絲孔距28mm，螺絲孔徑2mm，感應(yīng)透鏡尺寸：（直徑）：23mm（默認(rèn)）
圖2 HC-SR501人體紅外感應(yīng)模塊
以上就是所使用的硬件，開發(fā)軟件工具的準(zhǔn)備大家可以參考http://blog.csdn.net/andymfc/article/details/52127413中的軟硬件環(huán)境的搭建過程，因為我們最終要完成對紅外感應(yīng)開關(guān)的控制主要還是需要通過GPIO控制來實現(xiàn)，
二、軟件環(huán)境的搭建
本文在設(shè)計程序過程中，使用的是linux操作系統(tǒng)，Dragonboard 410c開發(fā)板linux系統(tǒng)的安裝和環(huán)境搭建參考https://developer.qualcomm.com/hardware/dragonboard-410c/tools上的資源和工具，下載linux鏡像和使用手冊根據(jù)使用手冊進(jìn)行安裝，完成linux環(huán)境的搭建。
完成linux環(huán)境的搭建后還需要在linux環(huán)境下安裝一個QT庫，該庫的移植可以參考博客http://blog.csdn.net/andymfc/article/details/52368199，這個庫主要是為后續(xù)我們設(shè)計和開發(fā)紅外人體傳感器模塊提供相應(yīng)的顯示功能，以上就是整個開發(fā)過程中的軟件環(huán)境的搭建。
三、硬件連接
準(zhǔn)備好硬件后，我們各個硬件模塊用杜邦線進(jìn)行連接，如下圖3所示。這里連接過程需要注意，供電直接從Dragoboard 410c開發(fā)板提供的5v電源給紅外感應(yīng)模塊進(jìn)行供電，完成連線后，如果大家手中有萬用表最好先測量一下，看是否有出現(xiàn)短路現(xiàn)象，還有一點就是在I/O口連接的過程中，不能直接將紅外模塊的輸出I/O口接到Dragoboard410c開發(fā)板上，應(yīng)為開發(fā)板的I/O電壓為1.8v，而紅外模塊的輸出電壓為3.3v，直接接會導(dǎo)致系統(tǒng)工作不問題，I/O口被燒壞。
圖3 硬件連接示意圖
四、軟件設(shè)計
完成硬件連接后，接著就可以進(jìn)行軟件設(shè)計了，軟件設(shè)計中主要是采用QT作為界面，然后通過調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)來訪問和控制相關(guān)的GPIO口來監(jiān)測和讀取紅外感應(yīng)模塊輸出端的電平變化，對其輸出進(jìn)行監(jiān)測，具體的軟件設(shè)計與http://blog.csdn.net/andymfc/article/details/52127413GPIO程序設(shè)計一樣，只是在上層增加了QT來進(jìn)行處理，在QT環(huán)境下通過一個定時器來控制GPIO訪問的頻率，然后將獲取的結(jié)果顯示到界面上，核心程序設(shè)計如下：
int get_Infrared _status（int Key）{
int tmp=1;
int time=0;
Write_GPIO（Infrared_stat， 1） ;
do{
delay_ms（10）;
if（Read_GPIO（infrared_stat， &tmp）==0）{
time++;
}
else return -1;
if（time》=100）{
break; //輸出的電平維持時間超過1s，表示探測到人體，退出檢測。
}
}while（！tmp）
if（time》=50）{ //輸出電平大于0.5s認(rèn)為有人體進(jìn)入，不是干擾
return 1;
}
else return 0;
}
五、測試
完成軟件設(shè)計后，利用qmake工具進(jìn)行交叉編譯，編譯后的文件下載到安裝了linux的Dragoboard 410c開發(fā)板，并將開發(fā)板的HDMI輸出連接到顯示器上，運(yùn)行后用手在傳感器邊上移動，可以看到LED燈變亮和熄滅。
總結(jié)，本文介紹了大家如何通過Dragobard 410c開發(fā)板來實現(xiàn)紅外感應(yīng)監(jiān)測，后續(xù)大家還可以結(jié)合前面有關(guān)利用Dragobard和攝像頭實現(xiàn)幀測的博客，實現(xiàn)一個利用紅外傳感器來喚醒攝像頭工作進(jìn)行基于觸發(fā)方式的拍照和監(jiān)測功能。
