(1)热释电效应。若使某些强介电常数物质的表面温度发生变化，随着温度的上升或下降，则在这些物质表面上就会产生电荷的变化，这种现象称为热释电效应，是热电效应的一种。这种现象在钛酸钡一类的强介电常数物质材料上表现得特别显著。

在钛酸钡一类的晶体上，上下表面设置电极，在上表面加以黑色膜。若有红外线间歇地照射，则其表面温度上升ΔT，其晶体内部的原子排列将产生变化，引起自发极化电荷ΔQ。设元器件的电容为C，则在元器件两电极上产生的电压为

另外要指出的是，热释电效应产生的电荷不是永存的，只要它出现，很快便被空气中的各种离子所结合。因此，用热释电效应制成传感器，往往会在它的元器件前面加机械式的周期性遮光装置，以使此电荷周期性地出现。只有当测移动物体时，才有可能不用该周期性遮光装置。

(2)热释电红外线光敏元器件的材料。热释电红外线光敏元器件的材料较多，其中以陶瓷氧化物及压电晶体用得最多。例如钛酸铅(PbTiO3)，该陶瓷材料性能较好，用它制成的红外传感器已用于人造卫星地平线检测及红外辐射温度检测。钽酸锂(LiTaO3)、硫酸三甘肽(LATGS)及钛锆酸铅(PZT)制成的热释电红外传感器目前用得极广。

近年来开发的具有热释电性能的高分子薄膜聚偏二氟乙烯(PVF2)，已用于红外成像器件、火灾报警传感器等。

(3)热释电红外传感器。热释电红外传感器(压电陶瓷及陶瓷氧化物)的基本结构及其等效电路如图4-14 和图4-15 所示。传感器的敏感元器件是PZT(钛锆酸铅)或其他热释电效应材料，在上下两面做上电极，并在表面上加一层黑色氧化膜以提高其转换效率。它的等效电路是一个在负载电阻上并联一个电容的电流发生器，其输出阻抗极高，而且输出电压信号又极其微弱，故在管内附有场效应晶体管FET 放大器(即图4-15 中的VF)及厚膜电阻，以达到阻抗变换的目的。在顶部设有滤光镜(TO-5 封装)，而树脂封装的滤光镜则设在侧面。

(4)PVF2热释电红外传感器。PVF2是聚偏二氟乙烯的缩写，是一种经过特殊加工的塑料薄膜。它具有压电效应，同时也具有热释电效应，是一种新型传感器材料。它的热释电系数虽然比钽酸锂、硫酸三甘肽等要低，但它具有不吸湿、化学性质稳定、柔软、易加工及成本低的特点，是制造红外线监测报警装置的好材料。

图4-14　热释电红外传感器的基本结构

图4-15　热释电红外传感器的等效电路

(5)菲涅耳透镜。菲涅耳透镜是一种由塑料制成的特殊设计的光学透镜，它用来配合热释电红外线传感器，以达到提高接收灵敏度的目的。实验证明，传感器不加菲涅耳透镜，其检测距离仅为2m(检测人体走过)左右，而加菲涅耳透镜后，其检测距离增加到10m 以上，甚至更远。(www.daowen.com)

菲涅耳透镜的工作原理是利用当移动物体或人发射的红外线进入透镜时产生的一个交替“盲区”和“高灵敏区”，从而形成了光脉冲。透镜由很多“盲区”和“高灵敏区”组成，当物体或人体移动时，就会产生一系列的光脉冲进入传感器，从而提高了接收灵敏度。物体或人体移动的速度越快，灵敏度就越高。目前一般配上透镜可检测10m 左右，而采用新设计的双重反射型，则其检测距离可达20m 以上。

菲涅耳透镜呈圆弧状，其透镜的焦距正好对准传感器的敏感元器件中心。菲涅耳透镜的应用如图4-16 所示。

图4-16　菲涅耳透镜的应用

(6)热释电红外探测模块。热释电红外探测模块由菲涅尔透镜、热释电红外传感器、放大器、基准电压源、比较器、驱动放大电路、继电器或晶闸管组成，其结构如图4-17 所示。

图4-17　热释电红外探测模块结构

热释电红外传感器产生的微弱电信号经放大器放大，然后与预置的基准电压信号比较，若大于基准电压信号，则输出高电平，经驱动放大后，控制继电器动作。其中放大器、基准电压源、比较器等电路已有专用集成电路，型号有BISS0001、HT7600、CS9803GP、KC778B、TWH9511、TWH9512、TWH9601 等。

通常将热释电红外传感器和全部电路安装在一个小印制电路板上，然后将其装入一个带有菲涅尔透镜的ABS 工程塑料外壳内，做成一个组件，对外仅有电源接线和两根信号引线，使用很方便。几种热释电红外传感器组件的功能和主要参数如表4-3 所示，其中GH608 型具有无线电发射输出功能，热释电红外传感器探测产生的电信号调制在315MHz高频信号上发射输出，发射持续时间为3s，间隔时间为8s，持续反复。无线发射信号作用距离为100m，接收机接收解调后用于远距离探测设备。

表4-3　热释电红外传感器组件的功能和主要参数

(续表)