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EP0724245B1 - Détecteur passif à rayonnement infrarouge permettant l'évaluation du spectre émis par un objet - Google Patents

Détecteur passif à rayonnement infrarouge permettant l'évaluation du spectre émis par un objet Download PDF

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Publication number
EP0724245B1
EP0724245B1 EP96100813A EP96100813A EP0724245B1 EP 0724245 B1 EP0724245 B1 EP 0724245B1 EP 96100813 A EP96100813 A EP 96100813A EP 96100813 A EP96100813 A EP 96100813A EP 0724245 B1 EP0724245 B1 EP 0724245B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
red detector
passive infra
radiation
spectral
signals
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP96100813A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0724245A1 (fr
Inventor
Günter Prof. Dr. Hofmann
Manfred Dr. Zimmerhackl
Volkmar Dr. Norkus
Jens-Olaf Lang
Rainer Dr. Rosch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Patent GmbH
Original Assignee
ABB Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Patent GmbH filed Critical ABB Patent GmbH
Publication of EP0724245A1 publication Critical patent/EP0724245A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0724245B1 publication Critical patent/EP0724245B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
    • G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
    • G08B13/19—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using infrared-radiation detection systems

Definitions

  • the invention relates to a passive infrared detector according to the The preamble of claim 1.
  • a passive infrared detector is known for example from US-A-4,245,217.
  • Passive infrared detectors are generally used to cover a room area to monitor and a person entering here as a heat source capture. The reporting of such a heat source can depending on the type of task on switching on the lighting restrict a room or trigger an alarm.
  • Common passive infrared detectors do not allow differentiated spectral assessment of a heat source, but perform independently whether this is an intruder, the outbreak a fire, or a strong headlight, to a message as soon as the heat source reaches a minimum level Thermal radiation reached. However, a warning should appear on it restrict, e.g. B. only register intruders, so it is very annoying if it is also a strong one Headlights succeed in triggering an alarm.
  • a passive infrared detector which is the heat emission of an intruder from the would be able to distinguish between a strong headlight of great advantage.
  • the object of the invention is therefore a passive infrared detector to improve according to the preamble of claim 1 that it is possible to use different radiation objects with one device Kind of differentiating spectrally at the same time and thus on the one hand to reduce the false alarm rate and on the other hand to create an expanded functional area.
  • this has a memory in the basic pattern the emission characteristics of various types distinguishing radiation objects are stored. Usually it is sufficient to use the individual spectral channels To record voltage amplitudes. It is advantageous in everyone spectral channel to store an average of the voltage amplitude.
  • the basic pattern to be recorded depends on what discrete wavelength ranges the multispectral sensor is able to differentiate between them.
  • the central functional unit Evaluation circuit serves a logic unit
  • the z. B. as a microprocessor can be built, and the individual, from Multispectral sensor coming with wavelength-dependent signals compares the signal spectra coming from the memory. An identification can according to the size match between the Measured and stored values are done.
  • the logic unit is an output unit controls which in turn controls the identified radiation object characteristic message generated, this immediately can be spent, or by appropriate means is transmitted remotely.
  • the nature of a radiation object is essentially determined by this recognizable that in certain spectral channels with a relatively higher or lower voltage amplitude occurs than that is the case with other radiation objects.
  • the evaluation circuit is therefore provided with an amplitude evaluator, to record the respective mean value of the voltage amplitudes of the individual spectra.
  • the amplitude evaluator can be connected upstream of the logic unit or integrated into it become.
  • the base signal can be calculated from the remaining the signals representing the wavelength ranges used derive or analog directly to the other signals generate in the multispectral sensor by using one accordingly broadband channel that include everyone else can, provides.
  • the logic unit must be used ensure the correct relation by taking the mean the voltage amplitude of the total frequency range as Base value for comparison with a corresponding one from memory coming value used and the amplitude ratio of this both values taken into account in the overall evaluation.
  • the logic unit allows it other criteria for the one to be carried out Evaluation to take into account. It is therefore envisaged that in addition to the signals of the individual spectral channels at least a special signal is provided to the logic unit feeds at least one piece of special information. This can either be such that they identify the radiation object facilitated or the way of their output to the output unit influenced. With such special signals, the time of day, the ambient brightness and other factors are taken into account.
  • the multispectral sensor has an aperture possesses that approximately in the image plane of the focusing optics lies. It is advisable to set up the multispectral sensor so that the incident total radiation is initially spatial and then spectrally decomposed and then optoelectric Transducer elements arrives. For spatial separation you can in Suitable splitter optics behind the aperture arrange and between this and the transducer elements in each at least one of the partial beam paths thus formed is selective arrange the bandpass element.
  • the bandpass element must be for this ensure that only a relatively narrow wavelength range can happen. In principle, there are several options here on.
  • the transducer element could also be constructed in such a way that it only responds to a very specific wavelength range.
  • the optoelectric Electrical bandpass filters are arranged that only pass signals of a certain frequency spectrum to let.
  • a lens 1 behind a lens 1 is a passive infrared detector a multispectral sensor 3 in the area of Image plane of this optics 1 arranged. From an unspecified Radiation object 9, thermal radiation 2 is emitted and focused on the multispectral sensor 3 by the optics 1.
  • the housing 11 consists of a housing pot 12 whose end 14 has a central inlet opening 16 for the Entry of radiation 18 to be measured into the interior of the housing 11 is arranged.
  • the housing 11 is on its Front side 14 opposite side of a housing base 20 completed and has a broadband on the entry side infrared transparent window 15.
  • Pins 22 are perpendicular to the housing base 20 down from.
  • a wiring carrier 24 is on the housing base 20 arranged, on which in turn an approximately cubic cage 26 is mounted is.
  • the one facing the inlet opening 16 of the housing pot 12 Top of the cage 26 is designed as an aperture diaphragm 28, which has a central aperture 30.
  • a pyramid 34 On the bottom of the cage is a pyramid 34 with a square base arranged.
  • the lateral surfaces facing the aperture 30 of the pyramid 34 have a high degree of reflection for the through the total radiation 18 entering the aperture 30.
  • the total radiation 18 turns on after passing through the aperture 30 the surface of the pyramid 34 toward the side walls of the cage 26, which in turn is reflected by infrared bandpass filters 36 are formed.
  • These filters 36 each have mutually different transmission areas outside of them are highly reflective. Therefore, it arrives in the transmission area spectral part of the radiation 18 of the filter 36 through the filter 36 to a radiation sensitive Element 38, which is in the beam path behind the filter 36, i. H. on the outside of the cage 26 is arranged.
  • FIG. 3 is a schematic representation of the optical parts shown an evaluation circuit 4 to 8, with the help of which an evaluation of the multispectral sensor 3 coming signals.
  • From the connector pins 22 of the multispectral sensor 3 signals A1 to A4 via filter 4 and amplitude evaluators 5 fed to a logic unit 6.
  • the logic unit 6 is simultaneously connected to a memory 7, in the basic spectral pattern of the emission characteristic radiation objects of a different type but different from one another 9 are stored. So that the basic pattern for comparison are suitable with the help of a multispectral sensor of the type used and therefore contain an exact Image of the spectra selected by the multispectral sensor 3 become.
  • a summer 10 which consists of the signals A1 to A4 generates a base signal A0, which is used as a comparison signal can serve.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Claims (16)

  1. Détecteur passif à infrarouges comportant un système optique (1) qui focalise un rayonnement thermique (2) émis par un objet rayonnant (9) à détecter vers un capteur d'infrarouges (3) qui émet un signal électrique, lequel signal est utilisé pour produire un message qui signale la présence d'un objet rayonnant (9) dans un local surveillé, caractérisé en ce que le capteur d'infrarouges (3) est un capteur multispectral qui décompose le rayonnement thermique reçu en plusieurs plages de longueurs d'onde discrètes et génère pour celles-ci des signaux électriques correspondants (A1 à A4) dépendants de la longueur d'onde, et en ce qu'un circuit d'interprétation (4 à 8) interprète les signaux électriques (A1-A4) en fonction de la caractéristique d'émission spécifique des objets rayonnants (9) à signaler et délivre un message identifiant le type d'objet rayonnant (9).
  2. Détecteur passif à infrarouges selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit d'interprétation (4 à 8) possède une mémoire (7) dans laquelle sont stockés des modèles de base des caractéristiques d'émission d'objets rayonnants (9) de différents types qui doivent être différenciés.
  3. Détecteur passif à infrarouges selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque modèle de base définit les signaux dans les différents canaux de spectre et définit une moyenne de leurs amplitudes de tension, et la détermination de chaque modèle de base est effectuée selon les spectres de longueurs d'onde pouvant être sélectionnés par le capteur multispectral (3).
  4. Détecteur passif à infrarouges selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le circuit d'interprétation possède une unité logique (6) qui compare les différents spectres de signal provenant du capteur multispectral (3) avec les spectres de signal provenant de la mémoire et détermine l'objet rayonnant (9) pour lequel les valeurs mesurées et enregistrées concordent le mieux.
  5. Détecteur passif à infrarouges selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'unité de logique (6) commande une unité de sortie (8) de telle sorte que celle-ci génère un message caractérisant l'objet rayonnant (9) identifié et le transmette soit directement, soit par transmission à distance.
  6. Détecteur passif à infrarouges selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le circuit d'interprétation (4 à 8) possède des interpréteurs d'amplitude intégrés dans l'unité de logique (6) ou montés en amont de celle-ci, qui servent à détecter la moyenne des amplitudes de tension dans chacun des canaux de spectre.
  7. Détecteur passif à infrarouges selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'outre les signaux (A1 à A4) constitués par les différents canaux de spectre, il est prévu un signal de base (A0) qui couvre toute la plage spectrale et qui est amené à l'unité de logique (6) pour servir de grandeur de comparaison.
  8. Détecteur passif à infrarouges selon la revendication 7, caractérisé en ce que le signal de base (A0) est généré à l'aide d'un additionneur (10) qui fait la somme des autres signaux (A1 à A0) représentant l'ensemble de la plage spectrale.
  9. Détecteur passif à infrarouges selon la revendication 7, caractérisé en ce que le signal de base (A0) provient déjà du capteur multispectral (3) qui le génère à partir d'un signal d'infrarouge représentatif de l'ensemble de la plage de longueurs d'onde.
  10. Détecteur passif à infrarouges selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'unité de logique (6) utilise la moyenne de l'amplitude de tension sur toute la plage de longueurs d'onde comme valeur de base pour la comparaison avec une valeur correspondante provenant de la mémoire (8) et tient compte du rapport entre l'amplitude de ces deux valeurs pour l'interprétation globale.
  11. Détecteur passif à infrarouges selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'outre les signaux (A0-A4) des différents canaux de spectre, il est prévu aussi au moins un signal spécial (AS) qui fournit à l'unité de logique (6) au moins une information spéciale facilitant l'identification de l'objet rayonnant (9) ou influençant le type de sortie au niveau de l'unité de sortie (8).
  12. Détecteur passif à infrarouges selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur multispectral (3) possède une ouverture (30) située approximativement dans le plan image du système optique (1) réalisant la focalisation.
  13. Détecteur passif à infrarouges selon la revendication 12, caractérisé en ce que le rayonnement total (14) entrant par l'ouverture (30) à l'intérieur du capteur multispectral (3) est décomposé d'abord dans l'espace puis dans le spectre et parvient à des éléments de conversion optoélectriques (38).
  14. Détecteur passif à infrarouges selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il est prévu sur le trajet des rayons dans le capteur multispectral (3), en arrière de l'ouverture (30), un diviseur optique (34) servant à la division dans l'espace du rayonnement total (14), et il est prévu entre celui-ci est les éléments convertisseurs (38) dans chacun des trajets de rayons partiels ainsi formés au moins un élément passe-bande sélectif qui ne laisse passer qu'une plage relativement étroite de longueurs d'onde.
  15. Détecteur passif à infrarouges selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'élément passe-bande est un miroir (34) à réflexion sélective, un filtre optique (35) ou un élément convertisseur sélectif (38).
  16. Détecteur passif à infrarouges selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit d'interprétation (4 à 8) contient des filtres passe-bande électriques (4) qui ne laissent passer que des signaux (A1 à A4) correspondant à un certain spectre.
EP96100813A 1995-01-27 1996-01-20 Détecteur passif à rayonnement infrarouge permettant l'évaluation du spectre émis par un objet Expired - Lifetime EP0724245B1 (fr)

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DE19502521A DE19502521A1 (de) 1995-01-27 1995-01-27 Passiv-Infrarot-Melder mit einer Optik, die von einem Strahlungsobjekt emittierte Wärmestrahlung auf einen Infrarotsensor fokussiert

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EP0724245B1 true EP0724245B1 (fr) 2000-01-26

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