紅外線感應器

紅外智能節電開關是基于紅外線技術的自動控制產品，當有人進入感應范圍時，專用傳感器探測到人體紅外光譜的變化，自動接通負載，人不離開感應范圍，將持續接通；人離開后，延時自動關閉負載。人到燈亮，人離燈熄，親切方便，安全節能，更顯示出人性化關懷。

紅外線感應器是根據紅外線反射的原理研制的，屬于一種智能節水、節能設備。包括感應水龍頭、自動干手器、醫用洗手器、自動給皂器、感應小便斗沖水器、感應便器。

這是標準的稱呼，也有稱為熱紅外人體感應器。

原理

這種是通過紅外線反射原理，當人體的手或身體的某一部分在紅外線區域內，紅外線發射管發出的紅外線由于人體手或身體摭擋反射到紅外線接收管，通過集成線路內的微電腦處理后的信號發送給脈沖電磁閥，電磁閥接受信號后按指定的指令打開閥芯來控制頭出水；當人體的手或身體離開紅外線感應范圍，電磁閥沒有接受信號，電磁閥閥芯則通過內部的彈簧進行復位來控制的關水。

紅外線

在光譜中波長自0.76至400微米的一段稱為紅外線，紅外線是不可見光線。所有高于絕對零度（-273.15℃）的物質都可以產生紅外線。現代物理學稱之為熱射線。醫用紅外線可分為兩類：近紅外線與遠紅外線。

太陽光譜

紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，由德國科學家霍胥爾于1800年發現，又稱為紅外熱輻射，他將太陽光用三棱鏡分解開，在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計，試圖測量各種顏色的光的加熱效應。結果發現，位于紅光外側的那支溫度計升溫最快。因此得到結論：太陽光譜中，紅光的外側必定存在看不見的光線，這就是紅外線。也可以當作傳輸之媒介。太陽光譜上紅外線的波長大于可見光線，波長為0.75～1000μm。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長為（0.75-1）～（2.5-3）μm之間；中紅外線，波長為（2.5-3）～（25-40）μm之間；遠紅外線，波長為（25-40）～l000μm 之間。

真正的紅外線夜視儀是光電倍增管成像，與望遠鏡原理完全不同，白天不能使用，價格昂貴且需電源才能工作。

近紅外線或稱短波紅外線，波長0.76～1.5微米，穿入人體組織較深，約5～10毫米；遠紅外線或稱長波紅外線，波長1.5～400微米，多被表層皮膚吸收，穿透組織深度小于2毫米。

發展過程

自動控制系統能夠按照人的設計，在人不參與的情況下完成一定的任務。其關鍵就在于反饋的引入，反饋實際上是把系統的輸出或者狀態，加到系統的輸入端與系統的輸入共同作用于系統。系統的輸出狀態實際上是各種物理量，他們有的是電壓，有的是流量、速度等。這些量往往與系統的輸入量性質不同，并且取值的范圍也不一樣。所以不能與輸入直接合并使用，需要測量并轉化。感應器正是起這個作用，它就像是控制系統的眼睛和皮膚，感知控制系統中的各種變化，配合系統的其他部分共同完成控制任務。

人類為了從外界獲得信息，必須借助于感覺器官。但是人的感覺器官并不是萬能的，要想獲得更為豐富的信息，進一步研究自然現象和制造勞動工具，人的感官顯得很是不夠了。作為一種代替人的感官的工具，感應器的歷史比近代科學的出現還要古老。天平作為測重的工具在古埃及就開始使用了，一直沿用到現代。利用液體膨脹特性的溫度測量在十六世紀就已經出現。以電學的基本原理為基礎的感應器是在近代電磁學發展的基礎上產生的，但是隨著真空管和半導體等有源元件的可靠性的提高，這種類型的感應器得到了飛速發展，談到感應器大都指有電信號輸出的裝置。

應用

紅外智能節電開關是一種高科技產品，它的性能穩定，真正做到了既節能又環保，可以說是聲光控產品的完美替代產品。它是通過人體輻射、能自動快速開啟各種燈具、防盜報警器、自動門等各種設備。特別適用于中、高級賓館、公寓、企事業單位、商場、過道、走廊等。觸發方式為一次觸發及連續觸發。

測到人體紅外光譜的變化，自動接通負載，人不離開感應范圍，將持續接通；人離開后，延時自動關閉負載。人到燈亮，人離燈熄，親切方便，安全節能，更顯示出人性化關懷。紅外智能節電開關由于觸發的時候不需要人發出任何聲音，而是人走過時身體向外界散發紅外熱量最終控制燈具的開啟，當人離開后，經過一定時間的延時，自動熄滅。因為不同于聲光控燈，不需要聲音和開關控制，從而避免了聲控噪音的侵擾，同時因為它是感應人體熱量控制開關，所以避免了無效電能的損耗，達到節能效果。

現在的公共場所照明（比如公共走廊及樓梯間）應用最多的還是幾年前出現的聲光控延時燈具和開關。這種燈具和開關的出現，實現了人來燈亮，人走燈滅，已成為公共場所照明開關的主流產品。當然，這種產品在某種程度上說確實實現了節能的目的，但同時也給人們的生存環境造成了一定的破壞。由于產品本身性能的限制，這種聲光控燈具和開關自動控制的實現需要（超過60分貝）聲音的配合，這就給大眾需要的安靜環境造成一定的噪聲污染。 隨著社會的發展和人們對生態環境的重視，這種聲光控燈具和開關已慢慢不能滿足人們的需要，這就要求更加節能和環保的自動照明控制產品的出現，以滿足人們對高質量生活的需求。 紅外智能節電開關是以成熟的紅外感應技術為平臺，加入更多的高新技術元素而形成的一種具有廣闊市場前景的高科技產品，它的出現彌補了聲光控技術的缺陷，它的自動控制的實現不需要聲音和其他會給環境造成影響的條件的配合，而是人走過時身體向外界散發紅外熱量最終實現它的自動控制功能。 同時，由于它融入了更多更先進的高科技元素，更節能，更環保。

Astra設備中3D深度感應模塊所使用的技術稱為光編碼技術（Light Coding），這是一種 光學式技術。其本質就是產生一張紅外激光編碼圖（IR Light Coding Image），透過紅外線投影機打到空間中，也就是用紅外線發出發射前經過編碼后，肉眼不可見的紅外線斑，打到空間中，使得空間中被加上標記，由于散斑具有高度的隨機性，因此空間中任何兩處的散斑都會是不同的圖案。接收器在截取空間中的紅外線影像后，把影像交給orbbec芯片進行計算，算出深度圖。

把這個技術放到客廳這樣的場景中，簡單來說就是Astra設備通過紅外激光源（IR Light Source）發出有編碼的紅外激光，這串激光打到中的場景內的物體上之后，也就是所說的場景被這種不可見的已編碼的紅外激光給標記過了，而后接收器（一個標準的CMOS感應器）接收到返回來的紅外激光，并把接收到的信息交給Orbbec芯片進行處理，最后把結果返回給應用程序前臺，也就形成了我們所看到的場景深度圖像（Scene Depth Image）

在Astra設備中，Orbbec芯片計算場景中不同處的距離所采用的方法涉及一種 散斑的概念，所謂散班就是當相干光從粗糙表面反射或從含有散射物的介質內部后向散射或透特射時會形成不規則的強度分布，出現隨機分布的斑點，這些隨機分布的斑點就稱為散斑（LaserSpeckles）。 粗糙表面和介質中散射子可以看做是由不規則分布的大量面元構成，相干光照射時，不同的面元對入射相干光的反射或散射會引起不同的光程差，反射或者散射的光波動在空間相遇時會發生干涉現象，當數目很多的面元不規則分布時，可以觀察到隨機分布的顆粒狀結構的圖案。（下圖為散斑圖效果）

散斑這種光學效果還有一個最重要的特點，就是具有高度的隨機性，而隨著距離的不同會出現不同的圖案，也就是說，在同一空間中任何兩個地方的散斑圖案都不相同。只要在空間中打開出這樣的光并加以記憶，就等于是在整個空間中做了標記，然后把一個物體放入這個空間中根據物體散斑的變化就可以知道物體的位置。 Astra設備中所使用的光源標定方法也是根據這樣的原理設計的，每隔一段距離取一個參考平面，把參考平面上的散斑圖案記錄下來，根據比對接收器接收到的散斑圖案，來判斷該散斑點的具體位置。 根據Astra設備中深度感應器的一些設備原理，再結合實際場景來分析一下Astra設備的工具情形。

以抓取客廳中的人物為例，通過Astra設備上的IR Light Source向客廳空間發射出已經編碼的紅外線激光，這些紅外線激光 打到人的身上，并形成散斑，也就是對人物 的位置進行了標定，這些光線經過散射之后被Astra設備上的感應設備感知到，也就是一個標準的CMOS感應器。感應器將感應到的數據，交給Astra設備中的Orbbec芯片，芯片內部根據這些數據計算出場景中的人物圖像位置，并標定人物 深度位置，生成一張立體的深度圖像，通過USB傳送給PC設備。