两个热电堆红外传感器在水平方向上的原理

基于两个热电堆红外传感器在水平方向上的原理和测量方法，我们开始考虑将传感器安装在天花板上时检测人体的方法，即垂直方向检测人体。我们认为人与传感器之间也应该有一定的关系，另外，在对桌面上的人进行检测的过程中，它正好可以实时地检测到人的位置，在本章中，我们将介绍不仅涉及到人体位置的内容，还包括人的运动。因为在天花板上检测人有两种情况，一是传感器只垂直放置（传感器角度=0°）时检测人。B） 当传感器只朝任何方向放置（传感器角度倾斜）时检测人体。因此，我们将在这两种情况下介绍。但是，我们认为情况A比情况B简单，本章介绍情况A，第7章介绍B，请跟我们来看看接下来会发生什么。

5.1某些因素的测量和近似

为了检测人体位置和身体方位，考虑了传感器的一些基本特性和人与传感器之间的一些因素，如图5.1所示，包括传感器到人头顶的高度差h，人体位置到悬挂传感器投影位置的水平距离r，人体方位即角度α和环境温度T。人体检测的基本测量思想是基于人体在桌上的检测，因此通过测量得到传感器输出电压与各因素之间的近似关系后，可以得到包括以下所有影响的传感器输出方程：

V=VT T・Vh h・Vr r・Vαα（5.1），其中VT（T）表示环境温度（T）和传感器输出之间的关系。Vh（h）表示高度（h）和传感器输出之间的关系。Vr（r）表示距离（r）和传感器输出之间的关系。Vα（α）表示身体方位（α）和传感器输出之间的关系。

这里，我们想解释为什么不使用因子方向性（θ）来计算传感器

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输出，因为因子Vr（r）包含V（θ）。

图5.1人与传感器的关系

5.1.1高度和环境温度

根据Stefan-Boltzmann定律，热电堆传感器的输出电压由下式给出：

（5.2）式中，Th，Ta是人体温度和环境温度，K‘=K sin2（φ/2）是一个取决于传感器FOV的常数，εo是物体的发射率。然而，我们不能使用这个方程，因为在我们的系统中视场比目标（人）大。

我们做了温度对传感器输出影响的实验，实验内容如下：将传感器固定在天花板上2.5米的高度，并保持垂直向下的方向（此实验装置适用于所有关于测量传感器特性的实验，后面不再介绍），人站在它的正下方，站在0.2m～0.8m的某些高度（h）时，每0.2m分别测量一次，如图5.2所示。为了减少误差，每个实验测量5次。分别在'44（）00UKTTha-

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不同的温度。结果如图5.3所示。

传感器

人地

0.8米

0.6米

0.4米

0.2米

天花板

2.5米

图5.2不同h下的测量

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A、 17.1摄氏度B.17.8摄氏度

C、 19.5摄氏度D.22.0摄氏度

E、 24.0摄氏度F.26.3摄氏度

G、 29.6℃H.31.0℃图5.3不同温度下H和V之间的结果（传感器1）

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这表明高度差h与传感器的输出成反比。同时，我们还对另一个传感器（传感器2）进行了测量，结果如图5.4所示。

a、 6.9摄氏度b.9.6摄氏度

c、 12.6摄氏度d.15.3摄氏度

e、 17.8℃f.22.0℃图5.4不同温度下h和V之间的结果（传感器2）从结果来看，无论是哪个传感器，输出曲线都有一定的相似性，我们猜测它们可能有一个共同的方程。

由于在桌上安装传感器检测人体位置时，输出形状与不同距离测量的结果相似，因此我们怀疑它们

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应具有类似的近似方程，即：

VT，h=a0/（h+a1）2（5.3），或者，可能有类似的方程，可以在所有温度下进行曲线拟合。因此，我们开始试图找到它。寻找最优解的具体方法在前一章已经介绍过了，这里不再赘述。通过式5.3比较，可以进行曲线拟合，传感器1和传感器2的结果分别如图5.5和图5.6所示，分别对应于图5.3和图5.4。

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A、 17.1摄氏度B.17.8摄氏度

C、 19.5摄氏度D.22.0摄氏度

E、 24.1摄氏度F.26.3摄氏度

G、 29.6℃H.31.0℃图5.5通过拟合每个温度下的曲线得出的结果（传感器1）

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a、 6.9摄氏度b.9.6摄氏度

c、 12.6摄氏度d.15.3