CN1725002A - 用于自动门附近存在检测的热敏阵列设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检测监视区域中目标物体存在的热敏阵列设备。该设备包括以阵列布置提供的至少两个的多个热敏传感器，每个热敏传感器与包含在监视区域中对应的至少两个的多个监视点中的一个相关联。每个热敏传感器包括一个适合吸收从位于对应热敏传感器的监视锥面内部的所述多个目标之一发射的部分红外热辐射。热敏传感器可以是热电堆、热辐射计或任何其它类型。每个热敏传感器中的电路适合测量在热敏传感器中产生的、形式为目标温度序列的信号。设备还可以包括电耦合到不同传感器的多路复用测量电路。该设备适合执行在可选热电堆传感器对之间、在对应监视锥面中占优势温度的差值测量。

Description

用于自动门附近存在检测的热敏阵列设备
技术领域
本发明一般涉及一种热敏阵列设备，包括例如一个热电堆阵列，在包括一个监视锥面阵列布置的监视区域内提供存在和运动检测，在这种设备用作门传感器设备的举例应用中，特别适合提供门口中或附近的物体的存在和/或运动检测，优选用于自动门应用。
背景技术
在这种应用中，检测到象人体这一类的目标物体的存在是在，例如，进入门传感器监视区域触发门自动打开时，或在检测到目标物体在门口中，防止门关闭碰到目标物体时。
热成像基于对任何具有确定温度的物体发射的热辐射测量。该辐射的相关波长在7μm到14μm之间。
非接触温度(或热)测量一般可以使用热电堆传感器。它们可以用于或适合用于检测存在具有与其环境温度不同的温度的物体。当环境具有完全一致的温度时，例如环境温度，它们的运行也可以对环境不敏感。
其它技术也可以使用，例如热辐射计阵列。因为所有这些传感器都是远程测量目标的热辐射，自身不发送任何辐射，所有称作是被动的。
热电堆是使用一个微型热电偶的传感器，通常构造在由例如制造热电堆的硅基底，或在该基底上形成的一个冷源和一个热源之间。假设目标温度高于环境的环境温度，象人体或动物身体处在环境温度低于其体温的环境的情形，冷源与环境温度相关，热源与目标相关。热电偶放置在两个源之间，温度差产生一个与源获得的温度差成正比的电压。
在几种不同的应用中已经使用热电偶来远程估计区域中的温度，象耳温计(Kenneth等人，US 4,772,612)、微波炉内部(Bu，US5,589,094；Lee，US 6,013,907)、电吹风(Van Der Wal等人，WO99/01726)、供暖系统燃烧器(Carignan，US 4,717,333)和运动检测(Beerwerth等人，US 6,203,194 Bl)。在后一种情形中，使用多透镜技术来实现运动检测，以便在每次目标离开一个透镜覆盖的区域并进入另一个时产生几个关于传感器阵列的变化。
用于存在或运动检测的主动(active)传感器通常依靠的原理是，设备包括一个在一个区域方向(例如地面或其上)或一个受监视空间(这里称作监视区域)的立体角方向发射辐射(典型是光或微波等电磁辐射)的发射器和一个检测从监视区域，例如通过其反射，返回的一部分辐射的辐射检测器。当辐射检测器方向的反射率变化时，返回的辐射量也变化。例如一个物体进入监视区域的后果是可能会发生这种情况。
主动传感器一般，也是在自动门的应用中，具有下列缺点。发射辐射引起保持发射辐射所需的对应辅助功耗。发射的辐射可能对人的舒适或健康是有害的。当发射的辐射可见时，在不希望执行存在检测的时候也会是显著的。而且从监视区域返回的辐射的检测量可能会被要检测的目标物体，例如人体，之外的物体改变，这会导致“误警”。用于存在检测的被动(passive)传感器设备不会发射辐射来执行其检测，而是检测由要检测的目标物体发射的辐射。热电传感器在环绕自动门的应用中是众所周知的，但是它们被用于移动检测。热电传感器只提供温度变化测量，而不适合稳态温度测量。
发明内容
考虑到现有技术的传感器的这些缺点，本发明的一个目的是提供一种检测如人体等目标物体的存在和/或运动的传感器设备和门传感器，对于关于门的应用和门附近的检测特别有用处，尤其是自动门，减轻或避免了上述缺点。本发明的目的将特别提供一种传感器设备和一种门传感器，功耗非常低，体积小，不需要主动发射辐射，能达到特别是稳态温度测量和检测监视区域所需要的长期稳定性。
门传感器的位置正常是在门上部的中间或旁边。在这种应用中，门传感器将会瞄准于覆盖或监测或检查门的移动区域。以这种应用为目的，本发明的另一个目的是避免由自动门移动引起的误警或干扰，在如雨、雪、树叶等干扰进入监视区域，可能导致门不必要的打开或不必要的长时间保持打开的情况下，对监视区域中地面的反射率变化不敏感。
根据本发明的第一方面，提供一个检测监视区域中的物体存在的热敏阵列设备来实现上述目的，热敏阵列设备包括按阵列布置提供的、至少两个以上的多个热敏传感器，每个热敏传感器与包含在监视区域中的、至少两个以上的多个对应监视锥面中的一个相关联。每个热敏传感器还适合于吸收一部分从多个监视锥面中相应关联的一个反射的红外热辐射。
每个热敏传感器还包括一个电连接传感器的电路，用于测量热敏传感器中由目标温度产生的信号。设备优选包括热电堆传感器或热辐射计传感器作为热敏传感器。
每个热敏传感器中的电路优选适合于输出一个与监视锥面中占优势温度单调相关的信号。
信号可以是一个由在至少两个热敏传感器的第一和第二触点之间的阵列中的各个传感器产生的电压。
设备还包括适合测量由多个热敏传感器产生的多个电压的预/放大电路和适合提供多个与热敏传感器对应并指明对应监视锥面中占优势温度的变化电信号的多路复用电路。
设备还包括一个适合在其中容纳所述多个热敏传感器和多个光学元件的包装。每个光学元件适合将从对应监视锥面发射的部分红外辐射成像到对应热敏传感器的第一源或敏感元件上。光学元件可以是适合传递红外辐射的透镜。
阵列布置可以是一个线性阵列或一个二维阵列。
优选是至少一个传感器元件适合置于不定可选的参考温度。这种安排的目的是监测传感器的检测能力。该特征对于安全应用有用处。例如，每个热敏传感器安装一个用于监测每个传感器敏感性的加热元件。在优选实施方案中，通过一个叠加电流由传感器自行执行加热功能。
热敏阵列设备还包括一个适合检测辅助监视区域中目标物体的存在和/或运动的辅助传感器。辅助传感器的类型与热敏传感器不同。辅助传感器可以是微波雷达传感器、微波多谱勒传感器、主动红外传感器或热电传感器中的一种。
在一个共用基底上可以制造多个热敏传感器。基底可以是硅基底，热敏传感器可以使用硅集成技术制造，优选是CMOS集成技术。
考虑到关于自动门和开门装置的应用，根据本发明的另一个方面，提供了一种门传感器设备，适合检测在门口中和/或附近延伸的监视区域中目标物体的存在和/或运动，其中门包括至少一个适合于打开和关闭门洞的可移动门部件。设备包括与至少一个门部件对应的至少一个如上面描述的热敏阵列设备，其中至少一个热敏阵列设备的多个监视锥面按照与对应门部件完全平行延伸的线性阵列布置来排列。
监视锥面可以在对应的活动门部件两侧延伸。
热敏传感器的监视锥面的相交产生位于地面或地面上任意高度的监视点。因此，可以在任意高度检测进入检测锥面内的任何目标。
当门包括一个包括一个或多个适合在与门洞完全平行的平面内滑动的移动门部件的滑动门装置时，至少一个热敏阵列传感器的监视点的线性阵列布置可以完全跨过和沿着移动门部件或门口来延伸。在这种门装置中，另一种选择是，门传感器设备包括两个热敏阵列设备，其中与两个阵列设备对应的监视点的线性阵列布置位于门口相对的两侧。
当门包括一个包括一个或多个回旋门部件的回旋门装置时，可以为每个回旋门部件提供至少一个热电堆阵列设备，其中与每个热敏阵列设备对应的监视点的线性布置随着对应的回旋门部件移动，这样它们与其保持基本平行。在这种门装置中，另一种选择是，门传感器设备包括与每个回旋门部件关联的两个热敏阵列设备，监视点的两个对应线性阵列布置位于回旋门部件相对的两侧。
当门是包括多个旋转门部件的旋转门装置时，为每个旋转门部件提供至少一个热敏阵列设备，其中监视点的线性布置随着每个旋转门部件中对应的一个移动，这样它们与其保持基本平行。在这种门装置中，监视点的线性布置优选排列在相对于旋转门部件循环旋转方向前方的一侧。在这种门装置中，门传感器设备对每个旋转门部件包括两个热敏阵列设备，其监视点的两个对应线性阵列布置位于每个旋转门部件中对应一个的相对两侧。
门传感器设备还包括至少一个适合检测至少一个辅助监视区域中的物体的存在和/或运动的辅助传感器，辅助传感器的类型与热敏传感器不同。辅助传感器优选是微波雷达传感器、主动红外传感器、微波多谱勒传感器或热电传感器中的一种。
象热电堆传感器或热辐射计这些热敏传感器超过传统热电传感器的一个主要优点是它们能够检测稳态温度的能力。热电传感器只提供温度变化测量。这对于与开门装置结合的应用和/或对于自动门是有利的，因为在这种应用中检测目标存在是基本的。
门传感器设备天然对门部件和/或门扇和导轨不敏感，因而可以非常容易的设置在门框中。系统小且重量轻，因此可以容易的集成在一个包装中，为安全起见包装不但包括这种传感器，还包括用于运动检测的另一种不同类型的传感器。双传感器技术具有两种技术组合所给出的有趣的属性。
参照附图中以举例方式说明的示例实施方案，通过下面的详细描述，本发明的其它优点和可能的应用显而易见。
在描述结束处提供的列表中总结了在描述、附加权利要求、摘要和附图中使用的术语和对应的引用数字。
附图说明
在附图中，
图1是一幅切开一个热敏阵列设备示例实施方案的示意截面图，热敏阵列设备包括根据本发明的一个阵列设备实施方案的一个热电堆传感器阵列；
图2是一幅切开如图1所示，形成一个根据本发明的用于监测包括监视点的监视区域的阵列设备的一个热电堆传感器阵列实施方案的示意截面图；
图3A是一幅穿过一个滑动门装置水平面的示意截面图，还包括形成本发明一个实施方案中的门传感器设备监视区域的多个监视点的顶视图；
图3B是一幅穿过一个回旋门装置水平面的示意截面图，还包括形成本发明另一个实施方案中的门传感器设备监视区域的多个监视点的顶视图；
图3C是一幅穿过一个旋转门装置水平面的示意截面图，还包括形成本发明又一个实施方案中的门传感器设备监视区域的多个监视点的顶视图；
图4A是一幅穿过一个滑动门装置水平面的示意截面图，还包括形成本发明一个优选实施方案中的、包括另一个不同类型传感器的门传感器设备监视区域的多个监视点的顶视图；
图4B是一幅穿过一个滑动门装置水平面的示意截面图，还包括形成本发明另一个优选实施方案中的、包括一个热电堆传感器二维阵列的门传感器设备监视区域的多个监视点的顶视图。
具体实施方式
参看图1和2，作为如图2中显示的根据本发明的热敏设备的热电堆阵列设备80主要包括一个在图1中示意性说明的热电堆传感器10阵列。每个热电堆传感器10适合检查或监测一个监视点52，监视点52构成设备80总监视区域的一部分。
当参考图2中显示的热电堆传感器阵列的如图1所示的一个热电堆传感器的一个元件X时，给该元件X的引用数字连接一个后缀“-i”，得到阵列中该元件的引用数字X-i。这里，i是整数，用于标注传感器阵列中一个特定热电堆传感器10-i，i可以假定是从1到n中的任意值，其中n表示阵列中包含的热电堆数量。
如图1所示，在本发明的一个实施方案中，一个热电堆传感器10包括热耦合到大小缩小的热电偶12的第一触点15的第一源元件14和热耦合到热电偶12的第二触点19的第二源元件16。热电偶12放置在一个在基底40表面上提供的隔离层20上。热电偶12的第一触点15通过第一热电堆连接器24电连接到第一热电堆信号端28，热电偶12的第二触点19通过第二热电堆连接器26电连接到第二热电堆信号端30。在第一和第二热电堆信号端28、30处，分别在它们之间，提供或可以测量一个与监视区域52中占优势的、分别与热电堆传感器10的第一源元件14的温度相关的温度相关的电信号，即在热电偶14的第一和第二触点15、19之间产生的电压Vt。如图2所示，在基底40上提供了多个基本相同的热电堆传感器10-i，因此基底40是一个共用基底。基底优选是一个硅基底。
CMOS硅集成的优点是允许在传感器内部集成必须的预放大和多路复用电路，这使根据本发明的设备对于在与例如自动门和开门装置相关的低成本应用中的使用非常有吸引力。容易假定等于或低于1℃的良好敏感度，阵列元件(热电堆传感器)的大小可以较大。
提供了一个围绕承载热电堆阵列的基底的包装或外壳42，用于在其中容纳热电堆传感器10-i阵列。
热电堆传感器10还包括一个包括一个热敏电阻(没有显示的)、作为一个分离元件或优选包含在热电堆阵列基底42之中的电路(没有显示)和一个低噪低偏移放大器。热敏电阻出于补偿的目的用于感应温度，低噪低偏移放大器用于放大信号并送给一个包含在阵列设备中的微控制器(没有显示)，微控制器优选也容纳在包装42中。来自各个传感器的所有信号，或处理后的或推导的信号都可以传送和提供给包装42外部，例如通过各自的电导体。阵列的输出可以是传感器所有像素信号的多路复用，或者输出的任意组合。然后信息传送到设备外部。来自阵列的信号可以使用下面描述的、用于门应用的专用处理技术来处理。
热电堆阵列设备80还包括具有测量在热电堆信号端提供的信号(电压Vt-i)，例如一个由一对热电堆信号端提供的电压，所需的预放大电路(没有显示)和多路复用电路(没有显示)的电路。部分这种电路或所有电路都可以容纳在包装42中。
在图2所示的实施方案中，包装42包括多个孔46-i。在包装42的各个孔46-i中提供和排列了多个光学元件44-i。每个光学元件44-i将监视点52-i成像到热电堆传感器10-i的第一源元件14-i上。这意味着光学元件传递一部分辐射，特别是从监视点50-i发射、穿过光学元件44-i、形成目标物体辐射束50-i的红外辐射，然后将其重定向或聚焦，变成聚焦的图像辐射束48-i，照射到第一源元件14-i上。以这种方式，得到了监视点52-i和对应相关的热电堆传感器10-i，特别是它们各自第一源元件14-i之间的关联。提到的目标物体束50-i形成一个监视锥面。在每个锥面50-i中，在任何高度都可以进行热检测并可以检测到目标。上面提到的点52-i是由各个锥面50-i与监视区域，例如地面，相交形成的。
照射到第一源元件14-i的红外辐射(像束48-i)至少部分吸收到其中，从而加热第一源元件14-i，得到会比在热电堆传感器10-i的第二源元件18-i处占优势的第二温度高的第一温度。为了增加第一源元件14-i的吸收性，吸收更大部分的照射在其上的红外辐射，在其表面上提供了一个吸收层16-i。
光学元件44-i可以由高透射性的材料制成，从而为相关的红外辐射提供一个通带。光学元件44-i可以是例如由锗或硅制成、具有适当涂层、对红外辐射透明的透镜，并且可以用于保护热电堆传感器10-i。
阵列设备未必需要一个透镜或多个透镜将监视点与传感器元件关联；可以使用其它光学装置，例如波导和小孔成像，将来自监视点的辐射导向对应的热电堆元件(的第一源元件)。
通过一个辐射防护屏(没有显示)可以保护第二源电极18-i不会被监视区域发出的辐射照射，因此第二源元件18-i的温度几乎或理想上不会被监视区域发出的红外辐射所影响。可以预知第二温度与环境温度相关，优选是能够如下面所描述的不定的被选择或控制。
由于具有热电偶12-i一个末端(假定第一末端)的第一源元件14-i和具有热电偶12-i另一个末端(假定第二末端)的第二源元件18-i之间的热耦合，热电偶12-i产生一个随着温度差增加而增加的电压Vt，即第一和第二温度之间的差。制成热电偶12-i的材料的选择要使电压Vt与第一源元件14-i处的第一温度和第二源元件18-i处的第二温度之间的差完全成正比。
通常为热敏传感器在第二源元件18-i附近提供一个加热元件22-i，优选是在源元件之一的下方。优选是在监视点(52-i)相对于源元件(18-i)一侧的相对一侧提供加热元件(22-i)。更优选的是，加热元件由传感器自身构成，在其中注入电流以发热。
加热元件22通过第一加热导线32电连接到第一加热电流端36，通过第二加热导线34电连接到第二加热电流端38。第一和第二加热电流端36、38可以电耦合到多路复用电路。加热元件22提供了一个欧姆电阻，可以为其供电，使一个可定义的电流流经其中，转换成热，这又导致加热源元件18-i，获得不定的可选温度。形成的源元件18-i的温度变化可以测量。通过多路复用电路或任何一个专用于该目的的特定电路，可以对任何一个热电堆传感器10-i重复且可选的执行为加热元件22供电并加热源元件18，从而提供便利的可能来检查每个热电偶12-i和热电堆传感器10-i的检测特性和检查检测特性的长期稳定性，以便提供设备的长期稳态测量能力。
因为每个热电偶12-i产生的信号(电压)取决于第一和第二源元件之间的温度差，所以受环境温度影响的阵列设备的绝对温度或监视区域中的绝对温度几乎不会，或者根本不会影响信号。只有目标进入监视点引起的监视点中占优势温度的变化才会导致由其发射的红外辐射的变化，以及照射在第一源元件上的部分的对应变化，这又导致其第一温度的对应变化，然后将会引起热电偶提供的信号的变化。或者，作为选择，任一个源元件的温度变化都会导致从热电偶获得的信号变化，温度变化是不定可选的，例如通过控制对在该源元件附近提供的加热元件的供电。
热电堆传感器10-i阵列可以在一个共用基底40上制造，例如通过使用已知的CMOS集成技术，这使得能够集成在包装42中，如果需要甚至可以在基底40中集成所需要的电路，包括每个热电堆传感器的电路、预放大电路、为加热元件供电的供电电路以及多路复用电路。这有助于使传感器非常小，生产成本低，从而对于在与如自动门和开门装置等门相关的低成本应用中的使用具有吸引力。这也使得能够在单个包装中提供一个以上的热敏传感器，从而生产热敏传感器阵列设备。
假定阵列中至少两个传感器允许在阵列中选定的传感器对之间执行差值测量技术。假定更多的传感器形成一个传感器阵列，例如n个传感器。阵列可以包括一个一维(或线性)布置。阵列还可以包括一个二维布置，例如矩形或正方形布置，例如包括一个n×m个传感器或像素的矩阵，其中n和m是整数，表示二维阵列中的传感器数量。本领域技术人员很清楚，传感器(热电堆元件)阵列可以通过上面描述的任意一种用于将单个监视点与单个热电堆传感器关联的装置，与监视区域中对应的监视点阵列关联。
当移动的目标物体进入包括一个监视点阵列的监视区域中时，通过对应的阵列设备的热电堆传感器能够检测每个监视点中占优势温度的变化序列。在选定的传感器元件对之间可以应用差值测量和检测技术，从而测量例如目标在一定时刻存在的监视点子集中的温度相对于目标不存在处的辅助监视点中占优势温度的差。这使得目标存在检测与环境温度无关，与环境温度处于均衡状态(例如处于环境温度)和存在于监视区域中的其它静止物体无关。对移动目标存在的监视点子集中温度变化的检测使得能够确定监视点阵列中移动目标的运动(方向和速度)。
还要重点提到的是，阵列设备完全是被动的，不会发射任何能量来检测监视区域。这对于人更安全，还会大大减低运行阵列设备所需要的电源电流的量。传感器或阵列设备也不需要照明，可以在完全的黑暗中工作，同时对照明变化完全不敏感。
参照附图3和4描述上述热电堆阵列设备的实施方案在门传感器设备中的应用。
门传感器设备的位置位于门上部的中间或旁边，使得设备的定位要使监视区域阵列覆盖所希望的、移动或通行穿过和接近门的区域。
图3A显示了一个门传感器设备在滑动门装置中的应用。滑动门64包括第一滑动门部件64-1和第二滑动门部件46-2，适合打开和关闭在第一建筑墙壁部分60和第二建筑墙壁部分62之间的墙壁中形成的门洞。如图3A所示，门传感器系统可以包括两个1×n热敏传感器元件的阵列，按热敏传感器的线性阵列排列，在门两侧彼此完全平行。一个热电堆传感器阵列的监视点52-1i是传感器检测锥面与地面之间的相交，但可以在任何高度检测落入该检测锥面内的任何目标。这些点的排列与在建筑墙壁部分60、62一侧的门基本平行，而另一个热电堆传感器阵列的监视点52-2i的排列与在建筑墙壁部分60、62另一侧的门平行，优选是与监视点52-1i反向对准。这种排列能够检测目标物体的存在或移动，例如人或宠物等动物，或者其它穿过门洞、温度与地面不同的物体。在一个与图3A所示不同的实施方案中，可以想到去调整包括例如单个热电堆传感器线性阵列的门传感器设备，使得对应的监视点沿着和接近门口排列。
与主动传感器相反，假定门部件与包含地面在内的环境处于均衡状态或者甚至是相同温度，通过适当处理不同热电堆传感器的信号，基于热电堆阵列的门传感器设备能够容易的区别门部件64-1、64-2，或者甚至不会“看到”它们。那时甚至能够调整传感器“看穿”门部件和门口内部，甚至在门正在移动的时候，例如正在关闭，保持对监视点的监视。这是一个非常大的优点，因为门传感器设备正确检测目标物体的存在或运动不需要任何关于门部件的位置信息，因为它将轻易的区别(或简直是“忽略”)门部件。
因此，在另外一个不同的实施方案中，可以调整传感器设备使其“看穿”门部件，由此每个监视点跨越门部件64-1和64-2并在其两侧延伸。
相反，象通常在与门、自动门和开门装置相关的应用中使用的主动红外传感器根据检测目标对主动红外传感器，例如LED，发射的红外光束的反射率来得到信号，对监视区域中反射率的变化敏感，因此在存在任何如雨、雪、风、树叶等干扰的情况下都会起反应。使用基于一个热电堆阵列的门传感器设备解决了这些问题。根据本发明的门传感器设备将会忽略温度与环境相同的干扰。如果干扰不处于同一温度，不用说这种干扰同时影响多数(或所有)热电堆元件，同样可以通过适当处理和差值测量来识别，于是能够容易的将干扰与要检测其存在和/或移动的目标物体区别开。
图3B显示了门传感器设备在回旋门装置中的另一个应用。回旋门66以已知方式枢轴固定在第一建筑墙壁部分60的边缘(门框)，适合打开和关闭在第二建筑墙壁部分62和第一建筑墙壁部分60之间形成的门洞。可以提供一个第一导轨70和一个第二导轨72，分别垂直于第一建筑墙壁部分60和第二建筑墙壁部分62的表面延伸，用于将目标，特别是人导向门洞并穿过门口。象在图3A所示的滑动门装置情况下，门传感器系统可以包括两个在门两侧彼此基本平行的1×n热敏元件阵列，因此相应的第一和第二监视点子集52-1i和52-2i在地面和/或在任何高度，特别是在一个预定高度之上的地方提供，并且在如图3B所示的回旋门部件66的两侧上按平行延伸的线性阵列排列，优选是反向对准关系。另一种做法是，门传感器设备可以包括n个热电堆元件的单线性阵列，排列要使得它们对应的监视点形成一个沿着和接近回旋门部件66延伸的线性阵列。
图3C显示了门传感器设备在旋转门装置中的又一个应用。旋转门放置在一对第一门扇74和第二门扇76之间，包括彼此沿着中心立轴相连的第一、第二、第三和第四旋转门部件68-1、68-2、68-3和68-4，能够绕着立轴旋转，例如以图3C中所示的箭头逆时针方向。提供的门传感器设备为每个旋转门部件68-1到68-4包括一个热电堆元件阵列，排列要使得对应的多个监视点58-1i、58-2i、58-3i和58-4i基本平行于相应的旋转门部件68-1、68-2、68-3和68-4延伸。监视点阵列可以位于地面或任何高度的地方，特别是高于一个预定高度的地方，优选排列在每个旋转门部件旋转方向前方的一侧，用于提供存在检测，如图3C中所示。
图4显示了门传感器设备的另一个不同的实施方案。
在图4A中，门传感器设备除了一个热电堆传感器阵列之外，还包括至少一个不同类型的辅助远处传感器，或者两个远处传感器，优选适合至少在位于远离门口的辅助监视点54-1和/或同样在位于门口相对一侧的第二辅助监视点54-2提供运动检测。如图4A所示，辅助监视点可以是基本椭圆形状。该一个或多个辅助远处传感器可以基于微波检测，例如雷达和微波多谱勒雷达传感器，或者可以是一个热电传感器，或者甚至是一个主动红外运动传感器。一个或多个远处传感器可以装配在不同的外壳中或与热电堆传感器阵列相同的外壳中。如图4A所示，热电堆传感器按二维2×n阵列排列，对应的多个监视点在滑动门部件两侧平行和沿着门口延伸，是反向对准关系。另一种做法是，热电堆阵列的监视点可以形成监视点在门两侧延伸的单个线性阵列。
在图4B的又一个实施方案中，提供的门传感器设备与滑动门装置结合，包括一个m×n热电堆元件的矩形阵列，与对应的监视点52-ji关联，其中j是一个可以从1到m取值的整数，i是一个可以从1到n取值的整数。监视点52-ji按m个相互平行的n个监视点的行(或线性阵列)排列。如图4B所示，调整门传感器设备，使位于中心的两个相邻阵列52-ji和52-ki平行于门部件并且按反向对准关系的排列，其中k＝j+1。两个中心排列的相邻监视点阵列和对应的热电堆传感器阵列用于门口附近或之中的物体存在检测。在门口两侧，在门和/或建筑墙壁远离门口的每一侧都提供了多个外部监视点阵列(在图4B所示的实施方案中是3个)，用于提供存在和/或运动检测。
通过应用适当的信号处理，图4A和4B中显示的实施方案中的门传感器设备能够检测到在离开门口一段距离处移动、甚至在以基本平行于建筑墙壁元件的方向移动(“平行通行”)时的物体的移动或通行；它们也能够用于例如更有选择性的移动检测或人数统计。
在门应用中，即使滑动门或旋转门关闭时，热敏传感器阵列也能够检测门槛上和附近，甚至门框内的物体的存在和/或运动，原因是当门处于与包括监视点的环境相同的环境温度时，热敏传感器同样不检测移动的门部件。除了对移动的门部件不敏感之外，热敏传感器还对滑动或回旋门装置中装配的导轨不敏感，对旋转门装置中的门扇不敏感。
热电堆阵列传感器提供了长期稳定性和稳态测量能力，这可以通过经常检测传感器特性来验证，例如通过选择性的对装配在热电堆传感器任一个源元件附近的对应加热元件供电来对每一个热电堆元件进行个别检测。加热元件也可以是供应电流位置的传感器本身。
不用说，上面描述的实施方案可以组合，并且关于一个实施方案提出的任何特性也都可以应用于另一个实施方案。
引用数字列表
10、10-i    热电堆传感器
12、12-i    热电偶
14、14-i    第一源元件
15、15-i    第一触点
16、16-i    吸收层
18、18-i    第二源元件
19、19-i    第二触点
20、20-i    隔离层
22、22-i    加热元件
24、24-i    第一热电堆连接器
26、26-i    第二热电堆连接器
28、28-i    第一热电堆信号端
30、30-i    第二热电堆信号端
32、32-i    第一加热导线
34、34-i    第二加热导线
36、36-i    第一加热电流端
38、38-i    第二加热电流端
40          基底
42          包装
44、44-i    光学元件
46、46-i    孔
48、48-i    聚焦成像光束
50、50-i    物体光束(监视锥面)
52、52-i    监视点(j＝1...n)
52-ji       监视点(j＝1...m、i＝1...n)
54-1        第一辅助监视区域部分
54-2        第二辅助监视区域部分
56          监视区域
60          第一建筑墙壁部分
62          第二建筑墙壁部分
64-1        第一滑动门部件
64-2        第二滑动门部件
66          回旋门部件
68-1、68-2  分别是第一和第二旋转门部件
68-3、68-4  分别是第三和第四旋转门部件
70          第一导轨
72          第二导轨
74          第一门扇
76          第二门扇
80          热电堆阵列设备
Vt、Vt-i    热电堆电压
Ih、Ih-i    加热电流

Claims (27)

1、一种用于检测监视区域(56)中物体存在的热敏阵列设备(80)，包括：
以阵列布置提供的至少两个的多个热敏传感器(10-i)，每个热敏传感器(10-i)与监视区域(56)中包含的对应的至少两个的多个监视锥面(50-i)中的一个关联，以及
每个热敏传感器还适用于吸收部分从所述多个监视锥面(50-i)中对应关联的一个发射的红外热辐射，其中每个热敏传感器(10-i)还包括一个电耦合到传感器的电路，用于测量热敏传感器(12-i)中产生的、是一个目标温度序列的信号(Vt-i)。
2、权利要求1的设备，其特征在于，所述设备包括热电堆传感器或热辐射计传感器。
3、前面任何一个权利要求中的设备，其中信号(Vt-i)是在至少两个热敏传感器(10-i)中一个的第一和第二触点(15-i、19-i)之间产生的电压。
4、前面任何一个权利要求中的设备，还包括适合测量多个热敏传感器(10-i)产生的多个电压(Vt-i)的预/放大电路和适合提供与每个热敏传感器(10-i)对应并指明对应监视锥面(50-i)中占优势温度的多个变化电信号的多路复用电路。
5、前面任何一个权利要求中的设备，还包括一个适合在其中容纳所述多个热敏传感器(10-i)和多个光学元件(44-i)的包装(42)，每个光学元件(44-i)适合将对应监视点(52-i)发射的部分红外辐射成像在对应热敏传感器(10-i)的第一源元件(14-i)上。
6、权利要求5的设备，其中光学元件(44-i)是适合传递红外热辐射的透镜。
7、前面任何一个权利要求中的设备，其中阵列布置是一个线性阵列。
8、前面任何一个权利要求中的设备，其中阵列布置是一个二维阵列。
9、前面任何一个权利要求中的设备，其中至少一个传感器元件(18-i)适合置于不定可选的参考温度。
10、前面任何一个权利要求中的设备，还包括与多个热敏传感器(10-i)对应的多个加热元件(22-i)，每个加热元件(22-i)装配在一个敏感元件(18-i)附近并适合对其加热，从而得到用于监测传感器检测性能的不定可选参考温度。
11、权利要求10的设备，其中如果产生一个通过传感器的电流，可以由传感器本身执行加热功能。
12、前面任何一个权利要求中的设备，还包括一个适合检测辅助监视区域(54-1、54-2)中目标物体的存在和/或运动的辅助传感器，辅助传感器的类型与热敏传感器(10-i)不同。
13、权利要求12的设备，其中辅助传感器是微波雷达传感器、微波多谱勒传感器、主动红外传感器或热电传感器中的一种。
14、前面任何一个权利要求中的设备，其中在一个共用基底(40)上制造多个热敏传感器(10-i)。
15、权利要求14的设备，其中基底是硅基底，热敏传感器使用硅集成技术制造，优选是CMOS集成技术。
16、一种门传感器设备，适合检测在门口中和/或附近延伸的监视区域中目标物体的存在和/或运动，其中门包括至少一个可移动门部件(64；66；68)，适合打开和关闭门洞，所述设备包括：
至少一个根据权利要求1到16中任何一个的热敏阵列设备(80)，与至少一个门部件(64；66；68)对应，
其中至少一个热敏阵列设备(80)的多个监视锥面(50-i)按基本平行于对应门部件(64；66；68)延伸的线性阵列布置排列。
17、权利要求16的门传感器设备，其中监视锥面在对应移动门部件(64；66；68)的两侧延伸。
18、权利要求16或17的门传感器设备，其中监视锥面(50-i)的相交产生位于地面或地面上方任意高度的监视点。
19、根据权利要求16到18中任何一个的门传感器设备，其中当门包括一个滑动门装置，滑动门装置包括一个或多个适合在基本平行于门洞的平面中滑动的移动门部件(64-1、64-2)时，至少一个热敏阵列传感器的监视点的线性阵列布置基本跨越和沿着移动门部件或门口延伸。
20、根据权利要求19的门传感器设备，包括两个热敏阵列设备(80)，其中与两个阵列设备对应的监视点(54-1i、54-2i)的线性阵列布置位于门口相对的两侧。
21、根据权利要求16到18中任何一个的门传感器设备，其中当门包括一个回旋门装置，回旋门装置包括一个或多个回旋门部件(66)时，为每个回旋门部件(66)提供至少一个热敏阵列设备(80)，其中与每个热敏阵列设备对应的监视点的线性布置随着对应的回旋门部件(66)移动，这样它们与其保持基本平行。
22、根据权利要求21的门传感器设备，包括与每个回旋门部件(66)关联的两个热敏阵列设备，监视点(52-1i、52-2i)的两个对应线性阵列布置位于回旋门部件(66)相对的两侧。
23、根据权利要求16到18中任何一个的门传感器设备，其中当门是一个包括多个旋转门部件(68-1、68-2、68-3、68-4)的旋转门装置时，为每个旋转门部件(68-1、68-2、68-3、68-4)提供至少一个热敏阵列设备(80)，其中监视点(52-i)的线性布置随着每个旋转门部件(68-1、68-2、68-3、68-4)中对应的一个移动，这样它们与其保持基本平行。
24、根据权利要求23的门传感器设备，其中监视点的线性布置在相对于旋转门部件(68-1、68-2、68-3、68-4)循环旋转方向前方的一侧排列。
25、根据权利要求23或24的门传感器设备，为每个旋转门部件(68-1、68-2、68-3、68-4)包括两个热敏阵列设备(80)，其监视点(52-1i、52-2i、52-3i、52-4i)的两个对应线性阵列布置位于每个旋转门部件(68-1、68-2、68-3、68-4)中对应一个相对的两侧。
26、根据权利要求16到25中任何一个的门传感器设备，还包括至少一个辅助传感器，适合检测至少一个辅助监视区域(54-1、54-2)中物体的存在和/或运动，辅助传感器的类型与热敏传感器(10-i)不同。
27、权利要求26的设备，其中辅助传感器是微波雷达传感器、微波多谱勒传感器、主动红外或热电传感器中的一种。
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