CN106991777B - 具有任意方向检测能力的天花板安装入侵检测器 - Google Patents

具有任意方向检测能力的天花板安装入侵检测器 Download PDF

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Abstract

具有任意方向检测能力的天花板安装入侵检测器。提供了一种具有任意方向检测能力的天花板安装入侵检测器。该检测器可以包括热电传感器和单一菲涅耳透镜，使得该单一菲涅耳透镜包括第一完整菲涅耳透镜的第一件和第二完整菲涅耳透镜的第二件，并且使得所述第一件和所述第二件被拼接在一起。由于单一菲涅耳透镜相对于传感器的尺寸和位置，传感器可以当对象在透镜前面以相对于传感器的任何角度通过时输出指示警报条件的信号。

Description

具有任意方向检测能力的天花板安装入侵检测器
技术领域
本发明一般地涉及天花板安装入侵检测器。更特别地，本发明涉及具有任意方向检测能力的天花板安装入侵检测器。
背景技术
已知天花板安装检测器包括单个菲涅耳透镜和一个或多个被动红外（PIR）传感器，诸如双元件热电传感器。例如，图1A是在已知天花板安装检测器中使用的已知菲涅耳透镜100的前视图，图1B是在已知天花板安装检测器中使用的已知菲涅耳透镜100的透视图，图1C是在已知天花板安装检测器中使用的双元件热电传感器150的前视图，并且图1D是在已知天花板安装检测器中使用的双元件热电传感器150的透视图。如在图1A和图1B中看到的，在已知天花板安装检测器中使用的已知菲涅耳透镜100可以包括具有完全同心环形部分的完整的单个透镜。
然而，已知天花板安装检测器可能仅检测在某些方向上的警报条件。实际上，热电传感器是非旋转对称的，引起检测器的俯视区域非旋转对称。由于某些方向上的热电传感器的性能方面的差异，已知天花板安装检测器遗漏检测在垂直方向上的警报条件。具体地，当来自诸如入侵者之类的警报条件的能量被传感器的第一元件且然后被传感器的第二元件检测到时，双元件热电传感器仅输出指示警报条件的强烈且清楚的信号。
例如，如在图2A中看到的，已知天花板安装检测器200中的双元件热电传感器向地面上的俯视区域中投射正检测区域210和负检测区域220。如在图2B中看到的，当入侵者I在沿着强X轴的方向（被视为相对于传感器为90°）上从一个区域210通过至其它区域220时，双元件热电传感器将输出强信号，如图2C中所示的图表250上所示。然而，如在图2D中看到的，当入侵者I在沿着弱Y轴的方向（被视为相对于传感器为0°）上均匀地通过正和负区域210、220或者并未从一个区域通过至其它区域时，热电传感器将不输出信号，如图2E中所示的图表260中所示，或者将输出太弱而不能被检测为指示警报条件的信号。如在本文中所讨论的，四元件（quad element）热电传感器具有类似限制。
鉴于上述内容，存在对改进天花板安装检测器的持续的、不间断的需要。
附图说明
图1A是在本领域中已知的天花板安装检测器中使用的已知菲涅耳透镜的前视图；
图1B是在本领域中已知的天花板安装检测器中使用的已知菲涅耳透镜的透视图；
图1C是在本领域中已知的天花板安装检测器中使用的双元件热电传感器的前视图；
图1D是在本领域中已知的天花板安装检测器中使用的双元件热电传感器的透视图；
图2A是在本领域中已知的天花板安装检测器的俯视区域中投射的检测区域图案的透视图；
图2B是由本领域中已知的天花板安装检测器投射的检测区域图案的顶视图；
图2C是当入侵者以相对于检测器为90°通过投射检测区域图案时由本领域中已知的天花板安装检测器输出的信号的图表；
图2D是由本领域中已知的天花板安装检测器投射的检测区域图案的顶视图；
图2E是当入侵者以相对于检测器为0°通过投射检测区域图案时由本领域中已知的天花板安装检测器输出的信号的图表；
图3是根据所包括的菲涅耳透镜和热电传感器的类型且根据入侵者相对于检测器通过投射检测区域图案所处的角度的由天花板安装检测器输出的信号值的图表；
图4是根据公开实施例的天花板安装检测器的投射检测区域图案的顶视图；
图5是在天花板安装检测器的俯视区域中投射的检测区域图案和入侵者相对于检测器通过投射检测区域图案所处的角度的透视图；
图6A是根据公开实施例的天花板安装检测器的投射检测区域图案和入侵者相对于检测器通过投射检测区域图案所处的角度的顶视图；
图6B是根据入侵者相对于检测器通过投射检测区域图案所处的角度的根据公开实施例的由包括单一菲涅耳透镜的天花板安装检测器输出的信号值的图表；
图7A是根据公开实施例的菲涅耳透镜的前视图；
图7B是根据公开实施例的菲涅耳透镜的透视图；
图7C是相对于包括在关联天花板安装检测器中的热电传感器的根据公开实施例的菲涅耳透镜的侧视图；
图7D是图示出透镜的尺寸Lx和Ly的根据公开实施例的菲涅耳透镜的前视图；
图8A是在强X轴方向上的根据公开实施例的天花板安装检测器的尺寸的图形表示；以及
图8B是在弱Y轴方向上的根据公开实施例的天花板安装检测器的尺寸的图形表示。
具体实施方式
虽然本发明容许采用许多不同形式的实施例，但在附图中示出并将在本文中详细地描述其特定实施例，其中理解到应将本公开视为本发明的原理的举例说明。并不意图将本发明限制到特定的所示实施例。
在本文中公开的实施例包括具有任意方向检测能力的天花板安装入侵检测器。也就是说，在某些实施例中，在本文中公开的天花板安装入侵检测器可以检测到任何方向上的警报条件，包括在相对于检测器的垂直方向上。
如在本文中公开的天花板安装入侵检测器可以容易地以节省成本的方式制造。实际上，在某些实施例中，检测器可以包括单一菲涅耳透镜，其包括被拼接或接合在一起的两件菲涅耳透镜以及热电传感器，其包括双元件、四元件或多元件热电传感器。此外，检测器的性能可以满足用户和工业的需要，因为传感器可以响应于相对于检测器在任何方向上的警报条件而输出强信号，从而减少或避免遗漏的警报条件。
根据公开的实施例，天花板安装入侵检测器可以包括单一菲涅耳透镜，其包括被拼接或接合在一起的第一完整菲涅耳透镜的第一件和第二完整菲涅耳透镜的第二件。每件菲涅耳透镜可以被拼接，使得其仅包括一件相应的完整菲涅耳透镜，并且使得其仅包括相应完整菲涅耳透镜的同心环形部分的部分。在某些实施例中，菲涅耳透镜的第一和第二件中的每一个可以具有相同焦距（FL）。此外，在某些实施例中，为了优化包括在检测器中的热电传感器的性能，沿着强X轴的每件透镜的中心之间的距离Lx和沿着弱Y轴的每件透镜的中心之间的距离Ly可以由FL、检测器的安装高度（MH）、可能入侵者的宽度以及包括在检测器中的热电传感器的元件之间的尺寸Wp和距离Wp中的至少某些来确定。图7D图示出根据公开实施例的单一菲涅耳透镜700上的尺寸Lx和Ly。
如图3中的图表300中所示，当如在本文中公开的包括在检测器中的热电传感器可以投射图4中所示的检测区域图案400时，可以实现优点。如在图5中看到的，入侵者I可以以相对于检测器的热电传感器的任何的任意角度、包括以0°（沿着强X轴的方向）、22.5°、45°、67.5°以及90°（沿着弱Y轴的方向）通过天花板安装检测器500的俯视区域。
如在图3的列I中看到的，当采用具有已知单个菲涅耳透镜的双元件热电传感器时，检测区域图案包括两个检测区域。然而，当入侵者相对于传感器以0°通过俯视区域时，由传感器输出的峰值至谷值信号值仅仅为0.0131µW。如在图3的列II和III中看到的，当采用具有已知单个菲涅耳透镜的四元件热电传感器时，检测区域图案包括处在所示的取向的一个中的四个检测区域。然而，当入侵者以相对于传感器的0°通过俯视区域时，由传感器输出的峰值至谷值信号值仅仅为0.0469µW或0.0296µW。此外，在由具有已知单个菲涅耳透镜的四元件热电传感器产生的检测区域图案的一个取向中，当入侵者以相对于传感器的90°通过俯视区域时，由传感器输出的峰值至谷值信号仅仅为0.0295µW。应理解的是因为采用的具有已知单个菲涅耳透镜的双元件热电传感器和四元件热电元件的检测区域图案是对称的，所以检查当入侵者以0°—90°通过俯视区域时的信号值就够了。
已知由热电传感器输出的峰值至谷值信号的值必须为至少0.3µW以用于检测器将信号识别为指示警报条件而不是噪声。如在图3的列IV中看到的，由如在本文中公开的与单一菲涅耳透镜相结合地使用的热电传感器输出的峰值至谷值信号值可以满足此要求。实际上，在本文中公开的实施例可以平衡沿着不同的方向由传感器输出的信号的强度以确保天花板安装检测器可以在俯视区域的任何的任意方向上检测到入侵者。由于如在本文中公开的与单一菲涅耳透镜相结合地使用的热电传感器的检测区域图案是不对称的，所以可以检查入侵者以0°—180°通过俯视区域时的附加信号值，并且如在图6A和6B中看到的，所述附加信号值可以在每个角下具有令人满意的值。
如上文所解释的，期望如在本文中公开的包括在检测器中的热电传感器投射图4中所示的检测区域图案400。如在图4中看到的，检测区域图案400可以包括相等尺寸的四个检测区域—两个正检测区域410和两个负检测区域420。检测区域中的每一个可以具有相等尺寸，可以在强X轴方向上跨越距离W3，并且可以在弱Y轴方向上跨越距离W4。W1可以是强X轴方向上的正检测区域410中的每一个的中心之间的距离或强X轴方向上的负检测区域420中的每一个的中心之间的距离。类似地，W2可以是弱Y轴方向上的正检测区域410中的每一个的中心之间的距离或弱Y轴方向上的负检测区域420中的每一个的中心之间的距离。在某些实施例中W1＝W3，并且在这些实施例中，两个正检测区域410都不与任一负检测区域420重叠，导致传感器中的高能量效率。在某些实施例中，由传感器投射的检测区域图案400可以在至少一个或多个方向上是不对称的。
可以如图7C中看到地将如在本文中公开且在图7A和7B中看到的单一菲涅耳透镜700放置在示例性热电传感器710前面。虽然在本文中示出并描述的热电传感器710是双元件热电传感器且在本文中示出和描述的检测区域图案由双元件热电传感器产生，但是应理解的是公开的实施例不被如此限制。替代地，可以与如在本文中公开的单一菲涅耳透镜700相结合地使用四或多元件热电传感器以产生具有满足在本文中公开的实施例的要求的尺寸的检测区域图案。
在图8A和图8B中分别地示出了单一菲涅耳透镜700、热电传感器710与在强X轴方向和弱Y轴方向上的投射检测区域图案之间的示例性关系。例如，由于已知几何关系，以下等式适用：
等式1：Wp / FL = W3 / MH
等式2：W1 / (MH + FL) = Lx / FL
等式3：W2 / (MH +FL) = Ly / FL
因此，当W1＝W3时，等式4和等式5适用：
等式4：Lx = (Wp×MH) / (MH + FL)
等式5：Ly = W2 / (MH + FL)
针对已知双元件热电传感器，Wp为约1mm，并且在某些实施例中，Lx可以为约Wp。也就是说，在某些实施例中，Lx可以为约1mm。
在某些实施例中，当W2大于0.3Wp时，可以实现有利结果。此外，在某些实施例中，当W2＝1.1W1时，可以实现有利结果，并且在某些实施例中，Ly可以为约1.1mm以实现有利结果。
可以将如在本文中公开的天花板安装检测器设计成实现有利和期望结果。因此，根据上述内容，在某些实施例中，每件单一菲涅耳透镜700的FL和单一菲涅耳透镜700与热电传感器710的中心之间的距离可以为约12.2mm。
虽然上文已详细地描述了几个实施例，但是其它修改是可能的。例如，上述逻辑流不要求所描述的特定顺序或相继顺序以实现期望的结果。可以提供其它步骤，或者可以从所描述的流程中消除步骤，并且可向所描述的系统添加或从其去除其它部件。其它实施例可以在本发明的范围内。
根据前述内容，将观察到的是在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以实现许多变化和修改。应理解的是并不意图或者不应推断相对于本文所述的特定系统或方法的限制。当然本文意图覆盖如落在本发明的精神和范围内的所有此类修改。

Claims (9)

1.一种天花板安装检测器，包括：
热电传感器；和
单一菲涅耳透镜，
其中所述单一菲涅耳透镜包括第一完整菲涅耳透镜的第一件和第二完整菲涅耳透镜的第二件，其中第一完整菲涅耳透镜的第一件与第二完整菲涅耳透镜的第二件被拼接在一起，
其中所述热电传感器经由所述单一菲涅耳透镜将检测区域图案投射到地面上，
其中所述检测区域图案包括第一正检测区域、第二正检测区域、第一负检测区域和第二负检测区域，
其中第一正检测区域、第二正检测区域、第一负检测区域和第二负检测区域中的每个在尺寸上相等并且避免重叠，以及
其中检测区域图案在至少一个方向上是非对称的。
2.如权利要求1中所述的天花板安装检测器，其中第一完整菲涅耳透镜的所述第一件和第二完整菲涅耳透镜的所述第二件两者都不包括完全同心的环形部分。
3.如权利要求1中所述的天花板安装检测器，其中第一完整菲涅耳透镜的所述第一件和第二完整菲涅耳透镜的所述第二件中的每个包括相同的焦距。
4.如权利要求1中所述的天花板安装检测器，其中Lx是第一完整菲涅耳透镜的所述第一件的第一中心和第二完整菲涅耳透镜的所述第二件的第二中心之间的在第一方向上的距离，其中Ly是第一完整菲涅耳透镜的所述第一件的第一中心和第二完整菲涅耳透镜的所述第二件的第二中心之间的在第二方向上的距离，并且其中Lx和Ly由第一完整菲涅耳透镜的所述第一件和第二完整菲涅耳透镜的所述第二件的焦距确定。
5.如权利要求1中所述的天花板安装检测器，其中Lx是第一完整菲涅耳透镜的所述第一件的第一中心和第二完整菲涅耳透镜的所述第二件的第二中心之间的在第一方向上的距离，其中Ly是第一完整菲涅耳透镜的所述第一件的第一中心和第二完整菲涅耳透镜的所述第二件的第二中心之间的在第二方向上的距离，并且其中由Lx和Ly确定第一完整菲涅耳透镜的所述第一件和第二完整菲涅耳透镜的所述第二件的焦距。
6.如权利要求1中所述的天花板安装检测器，其中当对象在单一菲涅耳透镜前面以相对于热电传感器的任何角度通过时，热电传感器输出指示警报条件的信号。
7.如权利要求6中所述的天花板安装检测器，其中指示警报条件的信号具有高于指示噪声的信号的值。
8.如权利要求7中所述的天花板安装检测器，其中指示警报条件的信号具有至少0.3μW的值。
9.一种装置，包括：
第一完整菲涅耳透镜的第一件；和
第二完整菲涅耳透镜的第二件，
其中第一完整菲涅耳透镜的所述第一件与第二完整菲涅耳透镜的所述第二件被拼接在一起以形成单一菲涅耳透镜，
其中经由所述单一菲涅耳透镜将检测区域图案投射到地面上，
其中所述检测区域图案包括第一正检测区域、第二正检测区域、第一负检测区域和第二负检测区域，
其中第一正检测区域、第二正检测区域、第一负检测区域和第二负检测区域中的每个在尺寸上相等并且避免重叠，以及
其中检测区域图案在至少一个方向上是非对称的。
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