8. Cấu trúc luận án
2.2.2 Thấu kính Fresnel
Nếu khơng sử dụng các thiết bị quang học như thấu kính hồng ngoại cho cảm biến PIR, thơng thường cảm biến chỉ làm việc với các nguồn nhiệt di chuyển cách bề mặt nĩ trong khoảng một mét đến vài mét. Tuy nhiên, khi khoảng cách giữa nguồn nhiệt di chuyển và cảm biến càng xa thì gần như điện áp đầu ra của cảm biến khơng rõ rệt. Việc bố trí thấu kính hồng ngoại cho cảm biến PIR sẽ giúp tăng khoảng cách phát hiện của nĩ.
Thấu kính Fresnel là một thấu kính phẳng-lồi đã được thu gọn để tạo thành một thấu kính phẳng vẫn giữ được các đặc tính quang học nhưng mỏng hơn nhiều so với thấu kính phẳng-lồi thơng thường. Do đĩ, việc sử dụng thấu kính Fresnel dẫn đến việc giảm thiểu sự hao hụt thơng lượng hồng ngoại khi truyền qua thấu kính do quá trình hấp thụ.
nh 8 Thấu kính phẳng lồi so với Thấu kính Fresnel
Thấu kính Fresnel thường mỏng, dày khoảng dưới 1 mm đến vài mm với các rãnh trên bề mặt. Mặt rãnh của ống kính cĩ thể được bố trí đối diện hoặc khơng đối diện với cảm biến PIR – tùy thuộc vào thiết kế của nhà sản xuất. Một thấu kính Fresnel cho bức xạ hồng ngoại đi qua và tập trung các chùm tia song song vào vị trí tại tiêu cự của thấu kính. Thấu kính Fresnel cĩ thể mở rộng khoảng cách phát hiện lên khoảng vài mét đến hàng chục mét.
nh 9 Nguyên lý hoạt động của thấu kính Fresnel với cảm biến hồng ngoại thụ động.
Nhận xét về việc sử dụng thấu kính Fresnel với cảm biến hồng ngoại thụ động đã được đề xuất trong cơng trình của Mariusz Kastek [39]: ―Gĩc nhìn của cảm biến cĩ thể được mở rộng bằng cách tăng kích thước của nĩ hoặc bằng cách sử dụng một số loại yếu tố quang học, chẳng hạn như thấu kính trường hình trụ, thấu kính
và dễ thực hiện nhất, mặc dù việc tăng gĩc nhìn sẽ nhỏ hơn so với các giải pháp khác. Bộ tập trung quang học bao gồm các gương phẳng được gắn ở một gĩc nhất định so với trục quang học của máy dị. Đây là một giải pháp đơn giản, hiệu quả về chi phí, khơng mất mát bức xạ hồng ngoại truyền qua và gĩc xem thu được là độc lập về bước sĩng. Mặt khác, việc tăng gĩc nhìn bị giới hạn ở vài độ đối với một cảm biến đơn lẻ.‖ Tuy vậy, họ cũng chưa đề cập đến việc sử dụng các thấu kính đĩ trong ứng dụng cụ thể của phép đo tốc độ của nguồn nhiệt chuyển động.