專利名稱:全方位紅外報警器的制作方法
本發(fā)明涉及用于入侵和火災報警的報警器，特別是涉及一種旋轉(zhuǎn)掃描式紅外報警器。
已有技術(shù)中的旋轉(zhuǎn)掃描式紅外報警器，有《激光與紅外》1978年第6期67頁公布的“森林探火紅外報警裝置”和SPIE Vol.197 Modern Utilization of lnfrared Technology V(1979)/237公布的“森林探火儀”，都是用于火災報警的裝置。它們由一個可做旋轉(zhuǎn)掃描的光學系統(tǒng)，一個紅外探測器和一個將探測信號與固定報警門限電平相比較的信號處理系統(tǒng)構(gòu)成。光學系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)掃描，使報警器具有360°視場，可做到全方位監(jiān)視，同時，使探測器對它的背景與活動目標具有了同樣的探測能力，其信號處理方式是當探測信號高于報警門限時，發(fā)出報警信號，因此，這種報警器，無法識別背景與活動目標，只能根據(jù)探測信號的強弱對比，背景輻射強的多的目標報警，而對目標輻射與背景輻射相近的活動目標則無能為力，因此，已有的旋轉(zhuǎn)掃描式紅外報警器不能用于人體入侵報警，在用于火災報警時，由于背景比較復雜，例如，在報警器周圍可能存在被陽光曬的很熱的巖石和存在大平面反射陽光等強背景輻射的情況下其虛警概率也是很高的，為了降低虛警概率，只得提高報警門限，但這樣就減小了報警器的作用距離，使已有旋轉(zhuǎn)掃描式報警器的應用范圍大受限制。
本發(fā)明針對上述問題對已有旋轉(zhuǎn)掃描式紅外報警器進行了改進，其目的是提供一種可識別活動目標的全方位入侵及火災報警器，這種報警器可進行遠距離探測，其視場在360°內(nèi)任意選擇，對于火災報警，可減小虛警概率。
旋轉(zhuǎn)掃描式紅外報警器，其光學系統(tǒng)各周掃描軌跡相同，因此，在視場內(nèi)沒有活動目標出現(xiàn)時，掃描得來的各周信號應重復性很好，如果前后兩周信號不重復，則說明在視場內(nèi)出現(xiàn)活動目標。改進已有的信號處理方式，使報警器比較前后兩周掃描信號，在檢出不重合信號時報警，即可有效的將背景與報警活動目標區(qū)分開，消除背景輻射干擾物的影響，使之只對活動目標報警。
根據(jù)上述發(fā)明思想，本發(fā)明包括一個可做旋轉(zhuǎn)掃描的光學系統(tǒng)，紅外探測器和前置放大器;一個具有記憶裝置和可將前后兩周信號比較的裝置的信號處理系統(tǒng);一個能產(chǎn)生方位編碼脈沖的脈沖信號發(fā)生器;一個警報系統(tǒng)。
隨光學系統(tǒng)的掃描，紅外探測器將周圍的紅外信息轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)前置放大后送信號處理系統(tǒng)處理，信號處理系統(tǒng)把掃描信號通過A/D變換裝置變成數(shù)字量，再由信號存儲裝置記憶下來，在方位編碼脈沖的控制下，由信號比較裝置將同方位的前后兩周掃描信號逐點進行比較，當其差值高于報警門限時，發(fā)出報警信號，由報警系統(tǒng)報警。
信號處理系統(tǒng)中的A/D變換裝置包括A/D變換器和起展寬作用的單穩(wěn)觸發(fā)器，信號存儲裝置包括讀寫存儲器和地址發(fā)生器，比較裝置包括D鎖存器和比較器及延遲器，單穩(wěn)觸發(fā)器用于保證各部件的輸出信號有正確的相位關系。
本發(fā)明可以有效的消除背景干擾的影響，只對活動目標報警，因此，報警門限可以設立的較低，使報警器能很準確的判斷出視場內(nèi)入侵的活動目標和跳動的火焰，既可用于火災報警，也可用于遠距離人體入侵報警，與已有的旋轉(zhuǎn)掃描式紅外報警器相比，可以用時具有較遠的作用距離和較低的虛警概率，并且保留了可全方位監(jiān)視的優(yōu)點，還可以通過冷屏攔擋使報警器具有360°以下的任意視場。
本發(fā)明的另一點好處是，每周信號均與前周信號相比較，而與再前一周信號無關，因此不會產(chǎn)積累誤差，這樣，報警器就不受溫度，電壓，元器件老化等緩慢變化因素的影響，降低了對電路的要求，提高了系統(tǒng)可靠性。
圖1是本發(fā)明原理圖;
圖2是本發(fā)明的光學系統(tǒng)與脈沖信號發(fā)生器的示意圖;
圖3是脈沖信號發(fā)生器中碼盤的示意圖;
圖4是本發(fā)明信號處理系統(tǒng)示意圖;
圖5是信號處理系統(tǒng)各部分工作的相位關系圖;
圖1中1為可做旋轉(zhuǎn)掃描的光學系統(tǒng)，2為紅外探測器，5為前置放大器，3為脈沖信號發(fā)生器，4為信號處理系統(tǒng)，43為警報系統(tǒng)，6為A/D變換器，7為讀寫存儲器，8為地址發(fā)生器，9為D鎖存器，10為比較器。
下面結(jié)合本發(fā)明的實施例圖2所示是本發(fā)明的光學系統(tǒng)1和脈沖信發(fā)生器3，光學系統(tǒng)，由主鏡15和次鏡14構(gòu)成，主鏡15為二次曲面反射鏡，次鏡14為平面反射鏡，二者均安裝在鏡筒13上，紅外探測器2位于光學系統(tǒng)的焦點。脈沖信號發(fā)生器3由碼盤18，光電發(fā)射管19、20，光電接收管21、22構(gòu)成;碼盤18與光學系統(tǒng)的軸筒25固定在一起，電機16轉(zhuǎn)動時，由齒輪或膠輪8帶動碼盤18轉(zhuǎn)動，光學系統(tǒng)1與碼盤18同軸轉(zhuǎn)動，對周圍環(huán)境進行360°掃描，將其接收到的紅外輻射會聚到位于系統(tǒng)焦點的紅外探測器上。
碼盤18如圖3，碼盤上有若干個小孔24和一個起始位置標志孔23，這些小孔分布在一個與碼盤同心的園周上，在與小孔24和標志孔23對應處，碼盤上，下分別安裝光電發(fā)射管19、20，光電接收管21、22，當碼盤轉(zhuǎn)動時，光電接收管21、22把通過標志孔23、小孔24接收到的光脈沖變?yōu)槠鹗茧娒}沖和采樣電脈沖，起始脈沖和采樣脈沖共同構(gòu)成方位編碼脈沖，給出方位編碼。當一個小孔從光電發(fā)射管和光電接收管之間通過時，便有一個采樣脈沖送入A/D變換器。A/D變換器便采樣一次，光學系統(tǒng)掃描一周，脈沖信號發(fā)生器發(fā)出的采樣脈沖數(shù)等于小孔數(shù)N，為了不丟失紅外信息，光學系統(tǒng)每掃過一瞬時視場要至少采樣一次，因此，碼盤上的小孔數(shù)N最好大于或等于總視場Sz與瞬時視場S之比，即N≥Sz/S，同時這N個小孔等距分布。
鏡筒13的俯仰角可制成可調(diào)式，在調(diào)整鏡筒13的俯仰角時應相應調(diào)整次鏡14的角度。
圖4所示是信號處理系統(tǒng)4，探測器2輸出的信號經(jīng)前置放大器5放大后接到A/D變換器6的“IN”，A/D變換器6的“IN”，A/D變換器6的“OUT”接讀寫存儲器7的數(shù)據(jù)線38，地址發(fā)生器8與讀寫存貯器7的地址線39相接，A/D變換器6的“WR”，地址發(fā)生器8的“CLC”及D鎖存器9的C端均接脈沖發(fā)生器3采樣脈沖輸出端，地址發(fā)生器8的“CLB”脈沖信號發(fā)生器3的起始脈沖輸出端，當一個采樣脈沖到來時，A/D變換器6開始工作，采樣脈沖結(jié)束時，使地址發(fā)生器8加1。光學系統(tǒng)完成一周掃描時，脈沖信號發(fā)生器3發(fā)出一個起始脈沖，使地址發(fā)生器8清零。為了提高精度，兩周信號用模擬量進行比較，因此，比較器10由兩個D/A變換器11、12，差動放大器及與非門37構(gòu)成;差動放大器包括運算放大器35和電阻31、32、33、34，比較器中的報警門限可以設立在D/A變換器11、12上或設立在與非門37上。D鎖存器9的D端，D/A變換器12的輸入端均與數(shù)據(jù)線38相通，D鎖存器9的Q端接D/A變換器11;為了各部件輸出信號有正確的相位關系，在A/D變換器6的“INTR”聯(lián)一單穩(wěn)觸發(fā)器26，單穩(wěn)輸出分別控制A/D變換器6的“RD”讀寫存儲器7的“WR”，單穩(wěn)輸出經(jīng)延遲器27延遲后控制與非門37，延遲器27由電阻28電容29和與非門30構(gòu)成，它保證D/A變換器11、12輸出的兩個信號在差動放大器完成比較時，與非門37處于開啟狀態(tài)。
圖5為信號處理系統(tǒng)中單穩(wěn)26輸出40，D鎖存器Q端輸出41，及數(shù)據(jù)線38，地址線39隨采樣脈沖的變化情況，當光電接收管22輸出的采樣脈沖如波形42，每次變換結(jié)束由“INTR”輸出低電平，觸發(fā)單穩(wěn)26，單穩(wěn)輸?shù)碗娖绞笰/D變換器6的信號讀出，信號同時寫入存儲器7和加到D/A變換器12上，單穩(wěn)經(jīng)過一段時間回到穩(wěn)態(tài)高電平，這時，A/D變換器6輸出為三態(tài)，存儲器6處于讀狀態(tài)，其中的數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)線38上，當采樣脈沖再次出現(xiàn)上升沿時此數(shù)據(jù)(即上周信號)鎖存到鎖存器9的Q端，同時加到D/A變換器11上，因此，在每個采樣脈沖到來并延遲一段時間后，就有同一點的兩個數(shù)據(jù)(兩周信號)被加到D/A變換器11和12上，12上為前一周信號，11上為這一周信號，經(jīng)D/A變換器兩信號變?yōu)槟M量送到差動放大器中相減，當差值高于報警門限時，即發(fā)出報警信號，由警報裝置43發(fā)出警報。
對于報警，只需目標輪廓信號即可，所以可在探測信號經(jīng)前置放大后進行窄帶濾波只保留高頻信號，可以進一步減少噪聲干擾，增大系統(tǒng)信噪比，提高報警器的作用距離。
由于本發(fā)明對不活動的背景不會報警，因此，在報警器上安裝一個可調(diào)節(jié)弧度的不隨鏡筒13轉(zhuǎn)動的冷屏(擋板)使光學系統(tǒng)掃描到一定角度范圍時，被冷屏阻擋，其視場內(nèi)充滿冷屏調(diào)節(jié)冷屏，弧度便可使報警器得到360°以下的任意視場。
補正86106890文件名稱 頁 行 補正前 補正后說明書 3 7 脈沖信發(fā)生器 脈沖信號發(fā)生器3 倒1 A/D變換器6的 (整句去掉)“IN，(搭接離合器字重復)4 倒9 單穩(wěn)輸?shù)碗娖? 單穩(wěn)輸出低電平權(quán)利要求
書1 18 存貯 存儲
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)掃描式紅外報警器，包括可做旋轉(zhuǎn)掃描的光學系統(tǒng)；紅外探測器；前置放大器；信號處理系統(tǒng)；警報裝置；其特征在于它還包括能產(chǎn)生方位編碼脈沖的脈沖信號發(fā)生器；信號處理系統(tǒng)具有能記憶掃描信號的裝置和將同方位的前后兩周信號逐點比較，在其差值高于報警門限時發(fā)出報警信號的裝置；其信號處理系統(tǒng)的工作狀態(tài)由方位編碼脈沖控制。
2.如權(quán)利要求
1所述報警器，其特征在于其信號處理系統(tǒng)由A/D變換裝置，信號存儲裝置和信號比較裝置構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求
1所述報警器，其特征在于其脈沖信號發(fā)生器由與光學系統(tǒng)同步轉(zhuǎn)動的碼盤和光電發(fā)射管、光電接收管構(gòu)成，輸出的方位編碼脈沖包括采樣脈沖和起始脈沖。
4.如權(quán)利要求
3所述報警器，其碼盤上帶有若干個小孔和一個起始位置標志孔，這若干個小孔分布在一個其中心與碼盤的轉(zhuǎn)動中心重合的園周上，當碼盤轉(zhuǎn)動時，小孔和標志孔由光電發(fā)射管和光電接收管之間通過，每通過一個小孔脈沖信發(fā)生器便輸出一個采樣脈沖，碼盤每轉(zhuǎn)過一周，標志孔通過一次，輸出一個起始脈沖。
5.如權(quán)種要求2所述報警器，其特征在于其A/D變換裝置包括A/D變換器和單穩(wěn)觸發(fā)器，信號存貯裝置包括讀寫存貯和地址發(fā)生器，比較裝置包括D鎖存器和比較器及延遲器。
6.如權(quán)利要求
5所述報警器其特征在于其中比較器由兩個D/A變換器一個差動放大器和一個與非門構(gòu)成，并設有報警門限電平。
7.如權(quán)利要求
5所述報警器，其特征在于其A/D變換器的“WR”，D鎖存器的C端，地址發(fā)生器的“CLC”均由采樣脈沖控制，地址發(fā)生器的“CLR”由起始脈沖控制，單穩(wěn)觸發(fā)器的輸入端聯(lián)接A/D變換器的“INTR”，其輸出信號控制A/D變換器“RD”，讀寫存儲器的“WR”，并經(jīng)過延遲器延遲后控制比較器的輸出。
8.如權(quán)利要求
5，6，7所述報警器，其特征在于其A/D變換裝置包括A/D變換器和單穩(wěn)觸發(fā)器，信號存儲裝置包括讀寫存儲器和地址發(fā)生器，比較裝置包括D鎖存器，延遲器及一個由兩個D/A變換器;一個差動放大器和一個與非門構(gòu)成的比較器，A/D變換器的“WR”，D鎖存器的C端，地址發(fā)生器的“CLC”均由采樣脈沖控制，地址發(fā)生器的“CLR”由起始脈沖控制，單穩(wěn)觸發(fā)器的輸入端聯(lián)接A/D變換器的“INTR”，其輸出信號控制A/D變換器的“RD”，讀寫存儲器的“WR”，并經(jīng)過延遲器延遲后控制比較器的輸出，報警門限設立在D/A變換器或與非門上。
專利摘要
本發(fā)明為一種具有記憶功能的對活動目標報警的旋轉(zhuǎn)掃描式紅外報警器，它在描掃得來的同方位的前后兩周位號差值高于報警門限時報警，可同時具有較遠的作用距離和低虛警概率，即可全方位監(jiān)視也可具有360°以下的任意視場，結(jié)構(gòu)簡單，并且不會產(chǎn)生積累誤差，可靠性好，可用于人體入侵報警和火災報警。
文檔編號G08B17/12GK86106890SQ86106890
公開日1988年5月11日 申請日期1986年10月29日
發(fā)明者張先明, 王澤普 申請人:華北光電技術(shù)研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan