松下PIR传感器(PaPIR)探测与人体发出的红外辐射波长相同的红外辐射。借助透镜,红外线被聚焦到传感器的各个元件上。透镜决定了探测区域的排列、视场角,进而决定了探测范围和距离。
有时,根据应用和客户要求,需要遮蔽传感器以限制视场角。本应用说明将展示如何实现这一点,并介绍一种简单和一种复杂的遮蔽方法。

松下PaPIR传感器的镜头并非单个镜头,而是一个多镜头系统。这意味着传感元件通过多个小型透镜向不同方向投射,如图1所示。在本应用笔记中,我们将这些小型透镜称为“微透镜”,而将整个镜头称为“透镜”。.

PaPIR传感器是四元传感器,这意味着它使用四个传感元件。如图1和图2所示,每个微透镜会产生一组四束辐射光束。需要注意的是,无法通过部分遮盖微透镜来隔离单个光束;当微透镜被遮盖时,所有四个光束仍然存在,但灵敏度会降低,具体降低程度取决于遮盖程度。例如,当80%的透镜面积被遮盖时,仅剩下20%的检测能力。图2和图3a对此进行了说明。.

图 2:五透镜物镜的光束配置。由于传感器为四元件式,因此五个组件中每个组件包含四束光束。无法像顶部光束组件(红色划线部分)所示那样将单个光束分离。事实上,如果透镜部分被遮挡,检测能力会降低,如右下角的光束组件所示。.

图 3a:无遮罩传感器(上图)及其检测区域(下图)。
图 3b:完全覆盖外侧透镜的遮罩传感器(上图)及其检测区域。外侧区域被完全覆盖(下图)。图
3c:部分覆盖外侧透镜的遮罩传感器(上图)及其检测区域。检测区域的位置与无遮罩时相同,但检测能力有所降低(下图)。


为了实现有效的遮蔽,必须仔细确定每种应用所需的运行条件。对于遮蔽材料本身而言,选择一种对红外线不透明的材料至关重要。.

图4:球面掩模和透镜的横截面图,其中掩模和透镜共用一个中心点。掩模的厚度以红色显示,透镜与掩模之间的距离以橙色显示。.


以下示例展示了 PaPIRs HDLDDT 的镜头,这是一款 12 米范围的传感器,用于观察高架仓库中 5 米宽的通道内的移动情况,传感器安装高度为 8 米。.

起点是HDLDDT传感器的未遮蔽检测区域:
* 图5:HDLDDT镜头在8米安装高度下的检测区域和视场。红线表示5米宽的走廊。
此时,客户必须决定保留哪些光束组,以及完全遮蔽哪些光束组。下面展示了两种不同的遮蔽设计方法。


简易遮蔽:
条件:
- 完全遮蔽走廊内的所有光束组
(图 5 中的红线之间,
图 6 中的绿线之间)
- 制作如图 4 所示的球形遮蔽罩
- 遮蔽罩厚度:1 毫米
- 镜头到遮蔽罩的距离:1 毫米


以下概念图是使用 SolidWorks 开发的:

图 6:由于部分微透镜仅被部分遮蔽,其检测能力有所降低。检测能力的损失与被遮蔽的透镜面积占完整透镜面积的比例成正比(70% 的遮蔽面积导致 70% 的检测能力损失,最终检测能力降至 30%)。请注意,此计算必须在三维空间中进行才能获得正确值。图 4 也展示了这一点。.


复杂遮蔽:
条件:
- 完全保持所有光束组
位于走廊内(图 5 中的红线之间,
图 6 中的绿线之间)
- 完全遮蔽走廊外的所有光束
(图 5 中的红线之外)
- 遮蔽层厚度:1 毫米
- 透镜到遮蔽层的距离:1 毫米。
以下概念图使用 SolidWorks 开发:

- 图 7。由于不存在部分遮蔽的微透镜,因此检测能力要么为 100%,要么为 0%。
前述示例中的概念图适用于 8 米的安装高度。要计算不同高度的检测区域,可以使用交点定理。


松下乐意协助您定制适用于各种应用的遮罩。为此,请提供以下信息:
- 镜头类型?
- 所需的检测区域和安装高度(例如
,5米 x 10米的检测区域,7米的安装高度
)?
- 哪些波束组需要保持不变?
- 哪些波束组需要完全
遮罩?
- 遮罩设计(球面、平面或其他)?
- 遮罩与传感器镜头之间的距离?
- 遮罩厚度?

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