DE2103909C3 - Überwachungseinrichtung zur Feststellung eines Eindringlings, - Google Patents

Description

c) eine an das Fühlerelement angeschlossene Signaiverarbeitungsvorrichtung, die ein von Änderungen der auftreffenden Infrarotstrahlung abhängiges Ausgangssignal abgibt,

dadurch gekennzeichnet, daß zur Feststellung eines durch seine Bewegungen die Änderungen des Ausgangssignals der Signalverarbeitungsvorrichtung verursachenden Eindringlings folgendes weitere Merkmal vorgesehen ist:

d) Die reflektierenden Flächen (51 a bis 51 e, 81 a bis 81 e, oder 98a bis 98e, 99a, S&b) sind Segmente eines Kugelspiegels und so angeordnet, daß die von ihnen auf das Fühlerelement (11) fokussierte Infrarotstrahlung aus mehreren bestimmten, voneinander getrennten Sichtfeldern kommt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsvorrichtung so ausgebildet ist, daß sie selektiv auf Signale in einem Frequenzbereich von etwa 0,2 bis 3 Hz anspricht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Flächen eine erste Gruppe horizontal versetzter Segmente (81a bis 81 e oder 98a bis 98e^und eine zweite Gruppe horizontal versetzter Segmente (82a bis 82e oder 99a bis 996J umfassen, wobei die zweite Gruppe senkrecht gegenüber der ersten Gruppe versetzt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den reflektierenden Flächen und dem Fühlerelement ein Filterelement (107) angeordnet ist, das nur Infrarotstrahlung von vorbestimmter Wellenlänge auf das Fühlerelement gelangen läßt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Wellenlänge etwa im Bereich von 4,5 bis 20 Mikron liegt.

6. Überwachungseinrichtung zur Feststellung eines Eindringlings mit einem zur Erzeugung eines elektrischen Signals in Abhängigkeit von einer darauf auftreffenden Infrarotstrahlung dienenden Fühlerelement und einer zur Überwachung dieses elektrischen Signals dienenden Signalverarbeitungsvorrichtung, die ein von Bewegungen des Eindringlings verursachten Änderungen der auftreffenden Strahlung abhängiges Ausgangssignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß eine kegelstumpfförmige reflektierende Fläche (6IaJ in Verbindung mit einer Sammellinse (63) so angeordnet ist, daß durch sie die aus einem Sichtfeld mit kreisringförmigem Querschnitt (67, 68) kommende Infrarotstrahlung auf das Fühlerelement (11) gerichtet wird.

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung, enthaltend

a) ein zur Erzeugung eines elektrischen Signals in Abhängigkeit von einer darauf auftreffenden Infrarotstrahlung dienendes Fühlerelement,

b) mehrere durch Segmente gebildete reflektierende Flächen, die gegeneinander versetzt und mit Abstand voneinander so angeordnet sind, daß sie die

ίο auftreffende Infrarotstrahlung auf das Fühlerelement reflektieren,

c) eine an das Fühlerelement angeschlossene Signalverarbeitungsvorrichtung, die ein von Änderungen der auftreffenden Infrarotstrahlung abhängiges Ausgangssignal abgibt.

Zar Überwachung von Räumen zwecks Feststellung von Fremdkörpern, Eindringlingen u.dgl. ist eine Einrichtung bekannt (DE-OS 19 27 131), die eine Infrarotstrahlungsquelle, eine im Strahlengang angeordnete Polarisationseinrichtung, eine Reihe konkaver Spiegel sowie einen Infrarotstrahlungsempfänger enthält Durch die Polarisationseinrichtung werden hierbei zwei unterschiedlich polarisierte Strahlungsanteile geschaffen, die durch einen in den Strahlengang gelangenden Fremdkörper, Eindringling usw. in unterschiedlicher Weise beeinflußt werden, was eine Signaländerung im Strahlungsempfänger bewirkt Der wesentliche Nachteil derartiger aktiver Infrarotstrahlungs-Überwachungseinrichtungen liegt in dem Aufwand, der durch die im Abstand vom Empfänger anzuordnende gesonderte Infrarotstrahlungsquelle bedingt ist.

Die im folgenden erläuterten bekannten Überwachungseinrichtungen beruhen demgegenüber — wie auch der Gegenstand der vorliegenden Erfindung — auf dem Prinzip der passiven Infrarotstrahlungstechnik. Hierbei wird die vom Eindringling bzw. einem sonstigen Objekt selbst erzeugte Infrarotstrahlung bzw. die durch den Eindringling verursachte Änderung der im Raum vorhandenen Infrarotstrahlung festgestellt.

Eine zur Regelung des Verkehrs von Kraftfahrzeugen an Kreuzungen dienende Einrichtung (US-PS 30 56 106) fokussiert die von einem Fahrzeug ausgehende Infrarotstrahlung über ein Linsensystem auf ein Fühlerelement.

Das Gesichtsfeld dieser Überwachungseinrichtung ist dem Zweck entsprechend verhältnismäßig begrenzt.

Auf diesem letzteren Prinzip basierend hat man weiterhin zur Raumüberwachung Einrichtungen entwickelt, die mehrere Detektorsysteme (mit je einem Fühlerelement und einem zugehörigen optischen System) enthalten, wobei jedes Detektorsystem eine bestimmte Zone des Raumes überwacht (FR-PS 15 49 989 und US-PS 34 76 948). Nachteilig bei diesen bekannten Einrichtungen ist vor allem der verhältnismäßig große anlagentechische Aufwand.

Es ist weiterhin eine Überwachungseinrichtung bekannt, die ein einziges Fühlerelement enthält, vor dem eine sich etwa über 90° erstreckende, feststehende Blende mit einer Anzahl von Schlitzen angeordnet ist (US-PS 21 98 725). Durch diese Blende werden einzelne, verhältnismäßig schmale und voneinander getrennte Sichtfelder geschaffen. Daraus ergibt sich eine sprunghafte Änderung des vom Fühlerelement gelieferten Signals immer dann, wenn ein Eindringling in ein Sichtfeld eintritt oder es verläßt. Auch diese bekannte Überwachungseinrichtung ist jedoch mit wesentlichen Nachteilen behaftet. Im Hinblick auf den für eine vollständige Raumüberwachung erforderlichen großen Blickwinkel

des Fühlerelementes (etwa 90° bei Anordnung in einer Raumecke) sowie angesichts der Schwächung der Infrarotstrahlung beim Durchgang durch die Schlitze der Blende ist die Empfindlichkeit dieser Überwachungseinrichtung sehr gering.

Es ist schließlich eine Raumabtastvorrichtung bekannt (US-PS 32 26 557, F i g. 7), die zur Ermittlung der azimutalen Richtung und der Höhenlage einer im Raum befindlichen Infrarotstrahlungsquelle dient Diese Vorrichtung enthält über einem Fühlerelement eine Anzahl von längs einer Konusfläche angeordneten reflektierenden Flächen, die durch einzelne Segmente gebildet werden, welche die im wesentlichen horizontal einfallende Infrarotstrahlung auf das Fühlerelement lenken. Diese reflektierenden Segmente sind dabei mit Abstand voneinander angeordnet, so daß auch die von oben auf die Vorrichtung auftreffende Infrarotstrahlung zwischen den benachbarten Segmenten hindurch auf das Fühlerelement auftreffen kann. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind ferner eine oder mehrere rotierende Schlitzblenden vorgesehen, die jeweils nur die aus einer bestimmten azimutalen Richtung und Höhenlage kommende Infrarotstrahlung zam Fühlerelement gelangen lassen.

Der wesentliche Nachteil dieses Gerätes liegt in dem durch die Verwendung rotierender Schlitzblenden bedingten großen technischen Aufwand. Würde man andererseits die Schlitzblenden weglassen, so würden sich die den einzelnen reflektierenden Segmenten zugeordneten Sichtfelder stark überschneiden. Bewegungen eines Eindringlings innerhalb des gesamten Gesichtsfeldes ließen sich damit nicht mehr einwandfrei feststellen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Mangel der bekannten Ausführungen eine Überwachungseinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß unter Erfassung eines besonders großen gesamten Gesichtsfeldes mittels eines einzigen Fühlerelementes eine zuverlässige Feststellung eines durch seine Bewegungen die Änderungen des Ausgangssignals der Signalverarbeitungsvorrichtung verursachenden Eindringlings erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Überwachungseinrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen a) bis c) durch folgendes weitere Merkmal gelöst:

d) Die reflektierenden Flächen sind Segmente eines Kugelspiegels und so angeordnet, daß die von ihnen auf das Fühlerelement fokussierte Infrarotstrahlung aus mehreren bestimmten, voneinander getrennten Sichtfeldern kommt.

Wesentlich für die erfindungsgemäße Lösung — insbesondere im Vergleich zu der zuletzt geschilderten bekannten Ausführung (US-PS 32 26 557, F i g. 7) - ist vor allem, daß die von den einzelnen reflektierenden Flächen auf das Fühlerelement geworfene Infrarotstrahlung aus voneinander getrennten Sichtfeldern, d. h. aus sich nicht überschneidenden Zonen des gesamten Gesichtsfeldes, kommt Auf diese Weise bewirkt jede Bewegung eines Eindringlings innerhalb des gesamten Gesichtsfeldes beim Betreten oder Verlassen eines Sichtfeldes eine sprunghafte Änderung des Ausgangssignals der Signalverarbeitungsvorrichtung.

Durch die Ausbildung der reflektierenden Flächen als Segmente eines Kugelspiegels und durch die Fokussierung der Infrarotstrahlung auf das Fühlerelement ergibt sich eine besonders hohe Empfindlichkeit der Überwachungseinrichtung, zumal die Abmessungen des Fühlerelementes im Hinblick auf die Fokussierung der Infrarotstrahlung sehr klein gehalten werden können.

Die Verwendung eines einzigen Fühlerelementes sowie die Vermeidung ortsfester oder drehender Schlitzblenden stellt einen weiteren Vo-teil der erfindungsgemäßen Lösung gegenüber der. geschilderten bekannten Ausführungen dar.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind ίο Gegenstand der Unteransprüche 2 bii 5. Gegenstand des Anspruches 6 ist eine weitere auf dem erfindungsgemäßen Prinzip beruhende Lösung.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 das grundsätzliche Schaltschema einer Einrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Ausführungsform eines Fühlerkopfes nach der Erfindung, der einen in Segmente unterteilten Kugelspiegel zum Reflektieren infraroter Strahlen auf ein Fühlerelement enthält,

F i g. 3 eine Vorderansicht des in Segmente unierteilten Kugelspiegels der Anordnung nach F i g. 2,

F i g. 4 eine Schnittansicht längs der in F i g. 2 angegebenen Ebene 4-4,

F i g. 5 eine perspektivische Darstellung der durch die Anordnung nach F i g. 2 bedeckten Sichtfelder bei Anbringung ir» einer Ecke eines Raumes,

F i g. 6 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Konusspiegel und einer Linse zum Richten von Infrarotstrahlen aus einer konisch divergierenden Ringbahn auf ein Fühlerelement,

F i g. 7 die schematische Darstellung einer Ausführungsform mit einem konischen und einem Kugelspiegel zum Reflektieren von Infrarotstrahlen aus einer konisch divergierenden Ringbahn auf ein Fühlerelement,

F i g. 8 einen Querschnitt einer plan-konisch konkaven Linse, die zum Ersatz des konischen Spiegels in den Ausführungsformen gemäß Fig. 6 und 7 verwendet werden kann,

Fig.9 eine Vorderansicht eines in Segmente unterteilten Kugelspiegels, der sowohl in vertikale als auch in horizontale Segmente eingeteilt ist,

Fig. 10 einen Senkrechtschnitt längs der in Fig.9 angegebenen Ebene 10-10,

F i g. 11 eine schematische Darstellung der senkrechten Sichtfelder, die durch den Kugelspiegel gemäß F i g. 9 und 10 bedeckt werden, wenn dieser in der Ecke so eines Raums angebracht wird,

Fig. 12 eine auseinandergezogene Darstellung einer Ausführungsform eines Fühlerkopfes gemäß der Erfindung mit einem Filter zum Verhindern von Fehlalarmen durch reflektiertes Sonnenlicht sowie Licht aus anderen Fremdenergiequellen wie Glühlampen und Fluoreszenzlampen,

Fig. 13 eine Vorderansicht eines in Segmente unterteilten Spiegels, wie er bei der Ausführungsform nach F i g. 12 verwendet werden kann,

Fig. 14 eine graphische Darstellung der Charakteristik (Durchlässigkeit in % in Abhängigkeit von Wellenlängen in Mikron) eines für den Gebrauch in der Ausführungsform nach F i g. 12 vorzugsweise verwendbaren Filters.

Wie in F i g. 1 veranschaulicht, umfaßt die neue Einrichtung ein Fühlerelement 11, eine optische Einrichtung 12 zum Fokussieren einer durch Strahlen 13 angedeuteten Infrarotstrahlung auf das Fühlerelement, einen

abgestimmten Verstärker 14, einen Spannungspegeldetektor 16, ein Relais 17 und eine Alarmvorrichtung 18.

Das Fühlerelement 11 ist so ausgebildet, daß es ein elektrisches Signal in Abhängigkeit vom Pegel der darauf auftreffenden Infrarotstrahlung erzeugt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dieses Element ein Thermistorbolometer, dessen Widerstand vom Pegel der auftreffenden Strahlung abhängig ist. Gewünschtenfalls können auch andere Arten von Infrarotfühlerelementen benutzt werden.

Die eine Klemme 21 des Fühlerelements 11 ist über einen Widerstand 22 mit einer Quelle konstanter Spannung + Vcc verbunden, die andere Klemme 23 mit Erde. Das Fühlerelement 11 und der Widerstand 22 sind somit als Spannungsteiler zwischen der Spannungsquelle + Vcc und Erde geschaltet. Die Spannung an der Klemme 21 ist proportional dem Widerstand des Fühlerelements und daher abhängig vom Pegel der auf dieses Element auftreffenden Strahlung.

Das an der Klemme 21 auftretende Signal wird über eine Leitung 24 an den Eingang des Verstärkers 14 gelegt. Dieser Verstärker enthält einen Feldeffekttransistor (FET) 26 und einen Arbeitsverstärker 27. Das Eingangssignal wird über einen Kondensator 28 an das Tor 29 des FET 26 gelegt. Ein Widerstand 30 ist zwischen das Tor 29 und Erde geschaltet, um die richtige Arbeitsweise des FET zu gewährleisten. Die Quelle 31 ist über einen Widerstand 32 mit Erde verbunden und die Senke 33 ist mit der Quelle + V_n durch einen Widerstand 36verbunden, der durch einen Kondensator 37 überbrückt ist. Das Ausgangssignal des FET wird von der Senke 33 abgenommen und dem Arbeitsverstärker 27 über einen Kondensator 38 zugeführt.

Der Verstärker 14 ist so abgestimmt, daß er eine Frequenzcharakteristik hat, welche der Geschwindigkeit, mit der eine Person geht, etwa entspricht. Die Abhängigkeit bei niedriger Frequenz wird begrenzt durch die Kopplungskondensatoren 28 und 38 und die Abhängigkeit bei hoher Frequenz durch den Nebenschlußkondensator 37. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden diese Kondensatoren so gewählt, daß sie ein Durchlaßband in der Größenordnung von 0,2 bis 3 Hz ergeben. Dieser Frequenzbereich hat sich als besonders geeignet erwiesen, um zwischen Änderungen des Pegels der Infrarotstrahlung infolge eines Eindringlings einerseits und allmählichen Änderungen wie Raum- oder Temperaturänderungen der Umgebung andererseits zu unterscheiden. Eine zusätzliche Abstimmung kann durch den Arbeitsverstärker 27 erfolgen. Der Feldeffekttransistor in der Eingangsstufe des Verstärkers 14 hat eine niedrige Rauschcharakteristik, wie sie sich als erwünscht herausgestellt hat im Hinblick auf die relativ niedrigen Frequenzen, auf die der Verstärker abgestimmt ist. Gewünschtenfalls kann auch eine andere Art von Transistor mit niedrigem Rauschen, wie z. B. ein bipolarer Transistor statt des FET, benutzt werden.

Der Ausgang des Pegeldetektors ist durch eine Leitung 41 mit dem Relais 17 verbunden, das seinerseits über eine Leitung 42 die Alarmvorrichtung 18 steuert. Das Relais und die Alarmvorrichtung können in üblicher Weise ausgebildet sein; insbesondere kann die letztere eine akustische oder eine visuelle Warnvorrichtung sein. Wahlweise kann gewünschtenfalls der Ausgang des Verstärkers 14 an eine Überwachungsvorrichtung wie einen üblichen Blattschreiber angeschlossen werden.

Die Arbeitsweise des in F i g. 1 gezeigten Systems läßt sich kurz wie folgt beschreiben. Es sei zunächst angenommen, daß in dem durch die optische Einrichtung 12 erfaßten Gesichtsfeld kein Eindringling vorhanden sei. Dann entspricht das an der Klemme 21 des Fühlerelements auftretende Signal dem normalen Strahlungspegel in dem Feld. Bei Abwesenheit eines Eindringlings bleibt dieses Signal relativ konstant und wird von dem abgestimmten Verstärker 14 überwacht. Wenn ein Eindringling das Gesichtsfeld betritt, ändert sich der Strahlungspegel plötzlich, wobei eine entsprechende Änderung des Signals am Eingang des Verstärkers auftritt. Dieses schnell vorübergehende Signal fällt in das Durchlaßband des Verstärkers, und wenn das Ausgangssignal des Verstärkers den vorbestimmten Pegel erreicht, spricht der Pegeldetektor 16 an und löst das Relais 17 aus, wodurch die Alarmvorrichtung 18 zur Wirkung gebracht wird.

Fig.2 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Fühierkopfes, der in dem System nach F i g. 1 benutzt werden kann. Dieser Fühlerkopf enthält ein rohrförmiges Teil 46, in welchem das Fühlerelement 11 und die optische Einrichtung 12 eingebaut sind. Das Fühlerelement 11 ist durch eine Halterung 47 im Bereich der Achse des rohrförmigen Teils angeordnet. Zu dieser Halterung gehört eine Nabe 47a, in der sich das Fühlerelement 11 befindet und ein ringförmiger äußerer Rand 47b, der die Innenfläche 48 des rohrförmigen Teils 46berührt. Mehrere Speichen 47c erstrecken sich zwischen der Nabe und dem äußeren Rand. Die Halterung 47 ist in der Nähe des vorderen Endes des rohrförmigen Teils angeordnet und wird durch Mittel üblicher Art z. B. Klebemittel in ihrer Lage festgehalten.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 umfaßt die optische Einrichtung 12 mehrere reflektierende Flächen 51a—51e, die hinter dem Fühlerelement 11 angebracht sind. Diese reflektierenden Flächen stellen Mittel zur Fokussierung der infraroten Strahlung aus mehreren getrennten Sichtfeldern auf das Fühlerelement 11 dar. Die reflektierenden Flächen haben eine allgemein kugelige Kontur und sind in üblicher Weise durch Ausschneiden von Segmenten aus einem Kugelspiegel hergestellt. Wie am besten aus Fig.3 zu ersehen ist, sind diese Segmente durch Zerschneiden des Spiegels längs mehrerer zueinander und zur Achse des Spiegels paralleler Ebenen hergestellt. Um praktisch die gleiche intensität aus jedem dieser Sichtfelder zu erhalten, ist es vorteilhaft, daß die reflektierenden Flächen oder Spiegelsegmente alle annähernd gleich groß sind. Gewünschtenfalls können die reflektierenden Flächen einzeln aus einem geeigneten Material wie Kunststoff geformt und mit Chrom, Aluminium oder einem sonstigen eine relativ hohe Reflexionskraft im infraroten Bereich aufweisenden Material überzogen sein.

Die reflektierenden Flächen 51a bis 51 e sind in einem Haltering 52 angeordnet, der verschiebbar ir. die innenfläche 48 des rohrförmigen Teils 46 eingepaßt ist. Die reflektierenden Flächen können in dem Haltering, beispielsweise durch Einkleben befestigt sein und der Haltering kann gleichfalls in dem rohrförmigen Teil durch übliche Mittel wie Einkleben oder durch Schrauben befestigt werden. Jede dieser Flächen ist um einen Winkel Φ gegenüber den daran angrenzenden Flächen geneigt, und jede ist axial gegenüber den angrenzenden Flächen um einen Abstand δ versetzt. Diese Anordnung ergibt dann eine Anzahl in Abständen voneinander befindlicher sektorförmiger Sichtfelder 53a-53e entsprechend der Anzahl der reflektierenden Flächen. Das Gesamtgesichtsfeld θ ist abhängig von der Zahl der reflektierenden Flächen 51 und im Neigungswinkel Φ. Es gilt dann stark angenährt θ= (π-\)Φ, worin π = die Anzahl der

reflektierenden Flächen ist Diese reflektierenden Flächen sind von dem Fühlerelement 11 durch einen Abstand getrennt, der der Brennweite des Kugelspiegels entspricht, aus dem sie hergestellt sind. Das Maß der axialen Versetzung δ ist so gewählt, daß die richtige Fokussierung der Strahlen von jeder der reflektierenden Flächen auf das Fühlerelement gewährleistet ist.

Die Arbeitsweise des in den F i g. 2 bis 5 dargeteilten Fühlerkopfes läßt sich wie folgt beschreiben, Bei Abwesenheit eines Eindringlings hat das Ruhesignal am Eingang des Verstärkers 14 eine im wesentlichen konstante Größe. Begeht ein Eindringling den Raum, so ändert sich jedesmal, wenn er in eines der getrennten Felder ein- oder aus ihm austritt der Strahlungspegel in dem betreffenden Feld. Diese plötzlichen Änderungen erzeugen ein Signal, das durch den Verstärker hindurchgeht und eine Betätigung der Alarmvorrichtung bewirkt Dadurch, daß dieses System mehrere getrennte Sichtfelder hat, ist es bedeutend zuverlässiger als ein System mit einem nicht in einzelne Sichtfelder unterteilten Sichtfeld, da die Änderung des Pegels der infraroten Strahlung, die durch einen Eindringling hervorgerufen wird, der in ein Sichtfeld eintritt oder es verläßt, erheblich größer ist als die Änderung, die durch eine Bewegung des Eindringlings in einem nicht unterteilten Gesichtsfeld verursacht wird.

Gewünschtenfalls kann ein System ähnlich demjenigen von F i g. 2 bis 5 auch so ausgebildet werden, daß es die Strahlung brechende Teile statt die Strahlung reflektierender Teile benutzt

Fig.6 veanschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung, die besonders geeignet zur Anbringung an der Decke eines Raums ist, um eine Abdeckung des Umkreises des überwachten Raums zu schaffen. Zu dieser Ausführungsform gehört ein Kegelstumpfspiegel 61 mit reflektierender Innenfläche 61a Der konische Spiegel ist im äußeren Ende eines rohrförmigen Teils 62 angeordnet. Das Fühlerelement 11 ist in dem rohrförmigen Teil 62 mittels einer Halterung 47 ähnlich derjenigen gehalten, wie sie im Zusammenhang mit F i g. 2 beschrieben wurde. Eine Linse 63 ist zwischen dem konischen Spiegel und dem Fühierelement angeordnet

Die Arbeitsweise der Ausführungsform nach F i g. 6 läßt sich kurz wie folgt beschreiben. Eine Eigentümlichkeit eines konischen Spiegels besteht darin, daß nur diejenigen Strahlen, welche die reflektierende Fläche unter einem bestimmten Winkel treffen, parallel zur Achse des Spiegels reflektiert werden. Dieser Winkel entspricht allgemein dem Halbwinkel des konischen Spiegels, d. h. er ist gleich dem Winkel zwischen der reflektierenden Fläche und der Spiegelachse. In F i g. 6 ist die reflektierende Fläche 61a unter einem Winkel «gegenüber der Achse 66 des Spiegels geneigt Somit werden nur diejenigen Strahlen 67, welche die reflektierende Fläche 61a unter einem Winkel, treffen, der gleich ac ist, parallel zur Achse 66 reflektiert Die Linse 63 fokussiert die parallelen Strahlen auf das Fühlerelement 11. Der Ort der eintreffenden Strahlen 67, welche durch den Spiegel reflektiert und auf das Fühlerelement fokussiert werden, ist die Oberfläche eines Konus, dessen Winkel das Zweifache des Winkels des konischen Spiegels 61 beträgt. Dieser Ort hat eine Breite, welche der Länge der reflektierenden Fläche 61a entspricht Diese Ausführungsform der Erfindung hat ein Gesichtsfeld von der Form einer ringförmigen Bahn 68 auf einer Ebene senkrecht zur Achse des konischen Spiegels. Diese Bahn wird im Durchmesser umso größer, je größer der Abstand vom Spiegel ist und kann als eine konisch divergierende Ringbahn angesehen werden. Diese Bahn kann so gestaltet werden, daß sie den Umkreis eines zu schützenden Bodenbereichs bildet, dadurch, daß der Spiegel entsprechend bemessen und sein Anbringungsort entsprechend gewählt wird. Die Bewegung eines Eindringlings quer durch die Bahn 68 erzeugt eine wesentliche Änderung des Strahlungspegels, der auf das Fühlerelement 11 auftrifft, und diese Änderung erzeugt ein elektrisches Signal, das die Alarmvorrichtung in der vorher beschriebenen Weise betätigt. Da nur das kleine Ende des konischen Spiegels der zu schützenden Fläche exponiert zu werden braucht, kann diese Ausführungsform bequem in der Decke des Raums verborgen installiert werden.

Die in Fig.7 veranschaulichte Ausführungsform ist ähnlich derjenigen von F i g. 6 mit Ausnahme davon, daß ein Kugelspiegel 71 anstelle der Linse 63 vorgesehen ist. Dieser Spiegel wird hinter dem Fühlerelement 11 angebracht und reflektiert die parallelen Strahlen von dem konischen Spiegel 61 auf das Fühierelement.

F i g. 8 zeigt eine Linse 72, die anstelle des konischen Spiegels 61 in der Ausführungsform nach F i g. 6 und 7 vorgesehen werden kann. Diese Linse hat eine konisch konkave Oberfläche 73 und dient zur Ablenkung der Strahlen 74, welche die Fläche unter einem vorbestimmten Winkel treffen, in die Strahlenrichtung 76 parallel zur Achse der Linse. Entweder eine solche Linse wie die Linse 63 oder ein Spiegel wie der Spiegel 71 kann in Verbindung mit der Linse 72 dazu benutzt werden, die Strahlen 76 auf das Fühlerelement 11 zu fokussieren.

F i g. 9 bis 11 veranschaulichen eine andere Ausführungsform eines in Segmente unterteilten Spiegels, der als optische Einrichtung 12 in dem in F i g. 2 gezeigten Fühlerkopf benutzt werden kann. Diese Ausführungsform ist allgemein ähnlich dem in Segmente unterteilten Spiegel wie er in F i g. 3 und 4 dargestellt ist, insofern nämlich als er mehrere in horizontalen Abständen angeordnete sich vertikal erstreckende Abschnitte ähnlich den reflektierenden Flächen 51a bis 51 e enthält Der in Fig.9 gezeigte Spiegel ist außerdem horizontal längs einer Ebene 79 in Segmente unterteilt. Jeder der vertikalen Abschnitte ist in einen oberen und einen unteren Segmentabschnitt unterteilt Die unteren Abschnitte sind mit den Bezugsziffern 81a bis 81 e versehen und die oberen Abschnitte mit den Bezugsziffern 82a bis 82e.

Wie am besten aus Fig. 10 zu erkennen ist, ist jeder der oberen Abschnitte 82a bis 82e unter einem Winkel Φ' gegenüber den unteren Abschnitten 81a bis 81 e unterhalb davon geneigt.

so Außerdem ist jeder der oberen Segmentabschnitte axial gegenüber dem ihm entsprechenden unteren Segmentabschnitt um einen Abstand δ' versetzt Wie in F i g. 11 erläutert, werden durch die Unterteilung des Spiegels in obere und untere Segmentabschnitte zwei in einem vertikalen Abstand befindliche getrennte Sichtfelder 83,84 für jeden vertikalen Segmentabschnitt des Spiegels geschaffen. Diese Sichtfelder sind durch einen Winkel Θ' getrennt, der durch den Neigungswinkel Φ' zwischen dem oberen und unteren Segmentabschnitt

eo bestimmt und ihm im wesentlichen gleich ist Die axiale Versetzung tf'ist so gewählt, daß die Strahlen aus jedem der Sichtfelder 83,84 auf das Fühlerelement 11 fokussiert werden.
Gewünschtenfalls kann jeder der vertikalen Segmentabschnitte in zusätzliche Segmente unterteilt werden, um noch weitere durch vertikale Abstände voneinander getrennte Sichtfelder zu schaffen. Die zwei vertikal in Abständen befindlichen Felder 83, 84, die durch

den in den F i g. 9 und 10 gezeigten Spiegel erzeugt werden, ergeben nach bereits gemachten Erfahrungen einen angemessenen Schutz für die meisten Räume. F i g. 11 erläutert die durch diesen Spiegel in einem Raum mit Endwandungen 86,87 und einem Fußboden 88 geschaffenen vertikalen Sichtfelder. Das obere Sichtfeld 83 wird durch die unteren Segmente des Spiegels erzeugt und das untere Feld 84 durch die oberen Segmente.

Für einen gegebenen Spiegel und einen gegebenen Raum ist natürlich die örtliche Anordnung der Sichtfelder vorteilhaft abhängig zu machen von der örtlichen Lage und Richtung der Spiegel. Bei dem in F i g. 11 erläuterten Raum ist der Spiegel auf der Endwandung 86 in einem Abstand oberhalb des Bodens 88 angebracht, der gleich etwa 40% des Abstandes zwischen den Endwandungen 86, 87 beträgt. Der Spiegel hat einen Neigungswinkel Φ' in der Größenordnung von 30° und die Achse des oberen Segmentabschnitts ist gegenüber der Endwand 86 um einen Winkel in der Größenordnung von 45° geneigt. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, schafft das obere Sichtfeld 83 eine Bedeckung für die volle Raumlänge, wenngleich diese Bedeckung nach der Endwandung 87 hin besser ist. Das untere Sichtfeld 84 ergibt einen Schutz in dem Bereich unterhalb des Sichtfeldes 83 und nahe bis zur Endwand 86, die auf andere Weise abgedeckt ist.

F i g. 12 erläutert eine Ausführungsform eines Fühlerkopfes, der mit einem Filter versehen ist, um Fehlalarme aufgrund reflektierten Sonnenlichts oder anderen Lichtes aus Fremdquellen wie z. B. Glühlampen und Fluoreszenzlampen zu verhindern. Bei dieser Ausführungsform ist das Fühlerelement 11 im Bereich einer Ausnehmung oder eines Hohlraums 91 angeordnet, der in dem Kopf 92 einer Haltesäule 93 ausgebildet ist. Wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen ist das Fühlerelement 11 im Brennpunkt eines in Segmente unterteilten Kugelspiegels % angeordnet, wobei die Säule 93 in einem Montageloch 97 befestigt ist, das in dem Spiegel vorgesehen ist. Der Spiegel 96 ist ähnlich dem in Segmente unterteilten Spiegel gemäß F i g. 9. Dieser Spiegel enthält fünf große in Abständen voneinander befindliche Segmente 98a bis 98e, welche die primären Sichtfelder bilden und zwei kleine Segmente 99a und 99i>, welche sekundäre Sichtfelder in einem räumlichen Abstand von den primären Feldern bilden.

Ein Model 101, welches den abgestimmten Verstärker 14 und den Pegeldetektor 16 enthält, ist hinter dem Kugelspiegel 96 angeordnet. Das Fühlerelement 11 ist mit dem Model durch eine Leitung 102 verbunden, die durch eine Öffnung 103 in dem Spiegel hindurchgeht. Weitere Leitungen 104 sind vorgesehen, um dem Model Energie zuzuführen und den Ausgang des Pegeldetektors 16 mit

ι ο dem Relais 17 zu verbinden.

Das Fühlerelement, der Kugelspiegel und das Model sind sämtlich in einem zylindrischen Gehäuse 106 angeordnet. Die Leitungen 104 gehen durch eine öffnung in dem Gehäuse und sind mit dem übrigen Teil der Schaltung verbunden.

Ein Filterelement 107 ist zwischen dem Fühlerelement 11 und dem Kugelspiegel 96 vorgesehen. Wie in Fig. 12 erläutert, ist dieses Filterelement über dem Hohlraum 91 in dem Säulenkopf 92 angeordnet. Somit muß jegliche Energie, die das Fühlerelement erreicht, das Filter passieren. F i g. 14 zeigt die Charakteristik eines Filters wie es für den hier vorliegenden Anwendungszweck vorzugsweise verwendet wird. Dieses Filter läßt die Strahlung mit einer Wellenlänge in der Größenordnung von 4,5-20 Mikron durch und hat eine Ansprechspitze bei etwa 8 — 10 Mikron. Das Filter kann in einer üblichen Art und Weise aufgebaut sein, beispielsweise durch Aufdampfen einer dünnen Schicht dielektrischer Materialien auf einer Germaniumunterlage. Ein solches Filter hat sich als äußerst wirksam für das Durchlassen der erwünschten infraroten Strahlung und das Verhindern von Fehlalarmen durch Absperren unerwünschten Lichts wie reflektierten Sonnenlichts und Lichtes von Glühlampen und Fluoreszenzlampen erwie-

sen.

Bei jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung kann, wenn ein Schutz für mehr als einen Raum gewünscht wird, eine Mehrheit von Fühlerelementen 11 mit einem einzigen Verstärker 14 verbunden werden. Geeignete optische Einrichtungen müssen natürlich für jedes dieser Fühlerelemente vorgesehen werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:
   1. Überwachungseinrichtung, enthaltend

   a) ein zur Erzeugung eines elektrischen Signals in Abhängigkeit von einer darauf auftreffenden Infrarotstrahlung dienendes Fühlerelement,

   b) mehrere durch Segmente gebildete reflektierende Rächen, die gegeneinander versetzt und mit Abstand voneinander so angeordnet sind, daß sie die auftreffende Infrarotstrahlung auf das Fühlerelement reflektieren,