DE2855322A1 - Verbesserte infrarot-ueberwachungssysteme - Google Patents
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Description
VOLLSTÄNDIGE BESCHREIBUNG der Erfindung des britischen Unternehmens CARBOCRAFT LIMITED,
Barge UaIk, East Molesey, Surrey, KT8 9A3, England,
mit der Bezeichnung:
"Verbesserte Infrarot~Überuachungssysterne"
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Diese Erfindung betrifft Infrarot-Überuachungssysteme.
Das Aufkommen billiger pyroelektrischer Strahlenenergie-Detektoren
begünstigt die Herstellungsmöglichkeit eines Infrarot-Überuachungssystems
zur Aufspürung von Einbrechern oder Bränden in
einer überwachten Zone. Ein pyroelektrischer Detektor reagiert
auf eine Veränderung seiner Temperatur infolge der Absorption
intermittierend auf ihn einwirkender Strahlungsenergie. Die Reaktion des Detektors erfolgt in Form einer Veränderung der elektronischen Last auf der Oberfläche des pyroelektrischen Kristalls, wobei diese Last in der Zeit abnimmt. Der Detektor reagiert daher auf Temperaturschwankungen und nicht ausschließlich auf das Vorhandensein einer Energiequelle.
einer überwachten Zone. Ein pyroelektrischer Detektor reagiert
auf eine Veränderung seiner Temperatur infolge der Absorption
intermittierend auf ihn einwirkender Strahlungsenergie. Die Reaktion des Detektors erfolgt in Form einer Veränderung der elektronischen Last auf der Oberfläche des pyroelektrischen Kristalls, wobei diese Last in der Zeit abnimmt. Der Detektor reagiert daher auf Temperaturschwankungen und nicht ausschließlich auf das Vorhandensein einer Energiequelle.
Uird dieser Detektor als Einbruchssicherung verwendet, so genügt
es nicht, auf der Oberfläche des Detektors lediglich ein Strahlungsbild
der überwachten Zone zu produzieren. In einem derartigen Fall würde die Bewegung eines Einbrechers nur sein über die
Oberfläche des Detektorelements huschendes Bild erzeugen, das
jedoch kein zuverlässiges Signal ergibt.
jedoch kein zuverlässiges Signal ergibt.
Zur Erzeugung eines brauchbaren Signals ist bereits vorgeschlagen worden, das Strahlenenergiesignal durch Einsatz einer der
folgenden Verfahren zu modulieren:
folgenden Verfahren zu modulieren:
1. Ran läßt das Bild vor dem Auftreffen auf das Detektorelement
über ein maskierendes Gittermuster laufen;
2. Han läßt das Bild des Einbrechers über eine Anordnung mehrerer
Detektorelemente laufen;
3. Man unterteilt den Schutzbereich in überwachte und nicht
überwachte Zonen auf, wobei die Strahlung aller überwachter
Zonen auf ein gemeinsames Detektorelement gebündelt wird.
überwachte Zonen auf, wobei die Strahlung aller überwachter
Zonen auf ein gemeinsames Detektorelement gebündelt wird.
Bei all diesen Verfahren empfängt jeder Detektor nur die Strahlung
von Objekten innerhalb bestimmter Zonen,; da ein Objekt
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J t
sich von einer zur anderen Zone bewegt, bewirkt es eine Tempera«
turschuankung im Detektor, die dazu führt, daß sich seine Strahlungskraft
von derjenigen des Hintergrunds abhebt· Feuer oder sich bewegende Rauchschwaden, die in einem Überwachungsbereich
auftreten, rufen die gleiche Detektorreaktion hervor.
Diese Erfindung will ein System vorstellen, das sowohl waagrecht als auch senkrecht ein Feld in weitem Winkel abdecken kann. Nach
der Erfindung wird ein Infrarot-Überwachungssystem bereitgestellt,
zu dem ein vielflächiger Spiegel gehört, dessen Facetten in einem Uiηkel zueinander geneigt sind, sowie eine Strahlenbündelungseinrichtung,
die die durch die Spiegelflächen auf einen gemeinsamen Detektor zurückgeworfene Strahlenenergie bündelt· Diese
Einrichtung ist so konstruiert, daß ein Schutzbereich in überwachte und nicht überwachte Zonen unterteilt wird und lediglich
Energie von einem in einer überwachten Zone befindlichen Objekt durch eine Spiegelfacette und durch die Bündelungseinrichtung
auf den Detektor gerichtet wirdo
Die Ebenen der Spiegelflächen sind möglichst so zueinander geneigt,
daß durch die aus den überwachten Zonen reflektierte Energie ein Bündel paralleler Strahlen erzeugt wird, und die BUndelungseinrichtung
besteht aus einem Teleskopsystem, das das Parallelstrahlenbündel auf den gemeinsamen Detektor fokussiert.
Das Teleskopsystem soll möglichst so konstruiert sein, daß der größte Strahleneinfallswinkel nicht stumpfer ist als der größte
Aufnahmewinkel des Detektors.
Die bevorzugte Ausführungsform des Teleskops ist ein einzelner Parabolspiegel; es kann jedoch alternativ ein Teleskopsystem mit
mehreren Reflektoren, etwa das System Shmidt, Cassegrain oder Bowers-flaksutov, verwendet werden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform des vielflächigen Spiegels sind die Facetten in mehreren Ringen angeordnet und die Facetten
eines jeden Rings in einem gleichbleibenden Winkel zur Vertikalen geneigt, wobei dieser Neigungswinkel bei jedem Facettenring
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ein anderer ist. Auf diese Weise kann jeder Ring 360° in einem
vorbestimmten Abstand vom Spiegel überwachen. Es muß unbedingt sichergestellt sein, daß der Projektionsbereich der Facetten für
jede überwachte Zone groß genug ist, um eine ausreichende Strahlungsmenge von einem typischen Objekt im maximalen Wirkungsbereich
aufzunehmen; diese Strahlungsmenge muß über der unteren Empfindlichkeitsschuelle des pyroelektrischen Detektors und der
entsprechenden elektronischen Schaltkreise liegen.
Die Erfindung wird nachstehend in Form eines Beispiels unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Hierauf ist:
Abb. 1 die Draufsicht eines Uielflächenspiegels;
Abb. 2 der Aufriß eines Überwachungssystems mit dem l/ielflächenspiegel
nach Abb. 1;
Abb. 3 die schematische Darstellung des Strahlenuegs beim Einfallen
auf den Spiegel nach Abb. 2;
Abb. 4 der Senkrechtschnitt des Sensibilitätsfeldes des Systems nach Abb. 2;
Abb. 5 das Sensibilitätsfeld des Systems nach Abb. 2 als Draufsicht,
und
Abb. 6 die Schemazeichnung (Schnitt) einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Abb. 1 und 2 zeigen einen Vielflächenspiegel, der mit (1O) bezeichnet
wird und aus einem äußeren Facettenring (12), einem
mittleren Facettenring (14) und einem inneren Facettenring (16) besteht. Im Zentrum des Uielflächenspiegels ist ein Detektor
(ΐθ) montiert«, Der V/ielflächenspiegel (1O) ist senkrecht über
einem Parabolreflektor (20) angeordnete Uie auf den Abb. 3, 4
und 5 zu sehen ist, werden Parallelstrahlen (22) von entfernt
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liegenden, überwachten Zonen durch die Facetten (12) und den Parabolreflektor
(20) auf den Detektor (1B) reflektiert. Aus Zonen in mäßigem Abstand uerden die Parallelstrahlen (24) durch die
Facetten (14) bzu. aus den dem Überuachungssystem am nächsten
liegenden Zonen uerden die Strahlen (26) durch die Facetten (16) reflektiert· Die durch alle drei Facettenringe reflektierten
Strahlen uerden vom Vielflächenspiegel als Parallelstrahl zurückgeuorfen
und durch den Parabolreflektor (20) auf den Detektor (18) gebündelt. Es ist auch möglich, den Parabolreflektor (20)
durch ein beliebiges, geeignetes Teleskopsystem zu ersetzen.
Der Schutzbereich uird daher in viele Uberuachte und nicht überwachte
Zonen aufgeteilt; bewegt sich eine Energiequelle innerhalb des Schutzbereichs, uird ihr Bild am Detektor abuechselnd
empfangen bzu. nicht empfangen, und der Detektor erzeugt daraufhin ein Signal, das die Gegenuart eines Einbrechers anzeigt. Das
Vorhandensein einer Flamme gibt ein flackerndes Bild, das ebenfalls Temperaturschwankungen am Detektor verursacht und dort ein
Alarmsignal auslöst.
Wie zu sehen ist, haben die Facetten (16) eine kleine,Fläche,
während die Facetten (12) erheblich größer sind. Dies ist darin begründet, daß bei einem ueiter entfernten Objekt eine größere
Apertur notwendig ist, damit der Detektor ausreichend Strahlungsenergie empfängt, um auf die durch die Bewegung des Objekts bewirkte
Last reagieren zu können.
Abb. 6 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, uobei die Optik eines Infrarot-Überuachungssystems aus einem einzigen
Teil besteht, der sich ohne weiteres direkt auf eine Schalttafel montieren läßt, uo auch der Infrarotdetektor und alle sonstigen
Schaltkreise untergebracht sind. Ein gewöhnlich rechteckiger, hinten und vorn offener Kasten (30), enthält zuei an seinen
Längswänden (32) angeordnete Reflektoren (34 und 36). Reflektor (34) besteht aus vielen Flächen, uährend Reflektor (36) ein Parabolreflektor
und unter dem Vielflächen-Reflektor (34) montiert ist. Das System dieser AusfUhrungsform überuacht einen Uinkel
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von nur 180° oder weniger und uird am besten auf einer Uand angebracht.
Der Parabolreflektor (36) reflektiert das Licht vom V/ielflächenreflektor (34) auf einen Detektor (40), der in einem
bestimmten Uinkel auf einer Schalttafel (38) montiert ist0 Die
Schalttafel schließt eine Seite des Rechteckkastens (30) ab; auf ihr ist mindestens ein Teil der elektrischen Schaltungen des
Geräts untergebrachte Bei dieser Ausführungsform ist der offene Kasten (30) mit den Reflektoren (34 und 36) möglichst aus einem
einzigen Stück aus Kunststoff gefertigt, wobei den Flächen der Reflektoren (34 und 36) nachträglich eine Spiegelschicht aufgetragen
wurde. Die Optik kann daher billig gefertigt uerden, und
die Wontage der Optik auf die Schalttafel ist einfach. Am Kasten sind Bolzen (42) befestigt, die in Löcher der Schalttafel (38)
eingelassen uerden und die automatische Ausrichtung des Detektors (40) sicherstellen, der auf der Schalttafel (38) in einer ganz
bestimmten Stellung in bezug auf den Fokus der Optik montiert ist.
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Claims (5)
- PATENTANSPRÜCHE1o Ein Infrarot-Überwachungssystem mit einem Infrarotdetektor, gekennzeichnet durch einen Vielflächenspiegel (10, 34), dessen Facetten in einem Winkel zueinander geneigt sind, sowie durch eine Bündelungseinrichtung (20, 36) zur Bündelung der durch die Facetten (12, 14, 16) auf einen gemeinsamen Detektor (18) reflektierten Energie, wobei das System so konstruiert ist, daß der Schutzbereich in überwachte und nicht überwachte Zonen aufgeteilt ist und ausschließlich Energie von einem innerhalb der überwachten Zone befindlichen Objekt durch eine Facette des Spiegels und die Bündelungseinrichtung auf den Detektor (1B) gerichtet wird·
- 2. Ein Infrarot-Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen der Spiegelfacetten (12, 14, 16) so zueinander geneigt sind, daß ein Bündel paralleler Strahlen durch die aus den überwachten Zonen reflektierte Energie gebildet wird und die Bündelungseinrichtung (20) aus einem Teleskopsystem besteht, das das Bündel paralleler Strahlen auf den gemeinsamen Detektor bündelt.
- 3. Ein Infrarot-Überwachungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Teleskop aus einem einzelnen Parabolspiegel (20, 36) besteht.
- 4. Ein Infrarot-Überwachungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Teleskopsystem eine Vielzahl Reflektoren gehört, die in einer Anordnung nach Shmidt, Cassegrain oder Bowers-Maksutov montiert sind.
- 5. Ein Infrarot-Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vielflächenspiegel aus mehreren Facettenringen (12), 14, 16) besteht, die Facetten jedes einzelnen Ringes im gleichen Winkel zur Vertikalen geneigt sind und die Winkel der einzelnen Facettenringe sich voneinander unterscheid enοORiGlNAL INSPECTED 909827/08326o Ein Infrarot-Überuachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vielflächenspiegel (34) und das Teleskop (36) Teil einer einzigen Baueinheit bildet, die auf einer Schalttafel (38) untergebracht ist, auf der der Detektor (40) in einer ganz bestimmten Stellung in bezug auf das Teleskop (36) montiert ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: INTRUSION MICROWAVE ELECTRONICS LTD., EAST MOLESEY |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: S. FRANZEN SOEHNE (GMBH & CO), 5650 SOLINGEN, DE |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8131 | Rejection |