CN202748895U - 线光源式红外激光对射探测器 - Google Patents

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一种线光源式红外激光对射探测器，由发射端和接收端两部分组成，能通过红外激光对射光幕、发射功率自动调节和入侵目标识别算法等手段，显著降低对射探测器的误报率和漏报率。

Description

线光源式红外激光对射探测器
技术领域
本实用新型涉及一种安全防范用入侵探测装置，尤其是采用红外激光线光源以对射方式平行传输且光强均布的对射探测器。
背景技术
在区域安全防范领域，采用红外L E D多光束对射(一端发射一端接收)方式来实时监测光束阻断并发送报警信号的普通红外对射式对射探测器已得到广泛应用，由于普通光源存在穿透能力低、发射功耗高等固有缺陷，造成现有产品普遍存在探测距离短、能耗偏高、性能不稳定、误报率和漏报率均偏高等诸多缺陷，很大程度上限制了该类产品的全面普及。考虑到激光是一种受激辐射产生的高亮度定向能束，较自发辐射产生的普通光源具有方向性好、单色性好、强相干性、发散角小、能量密度大、穿透力强(基本不受雨、雾、雪、沙尘等影响)、抗干扰性好(基本不受阳光、灯光、雷电、电磁波等干扰)、电磁兼容性好(光通路抗电磁干扰能力强，对外界不产生电磁干扰)等优点，因此特别适用于长距离、恶劣环境、狭窄光通道的入侵探测场合。故为克服现有普通红外对射探测器的诸多缺陷，采用红外激光作为发射光源是一种较理想的解决方案。
然而，现有的红外激光对射探测器仍沿用普通红外对射探测器的红外LED多光束对射原理，产品性能上相对传统探测器并无明显优势，在安装、使用和维护方面依然存在如下问题：
(1)在小目标入侵探测场合，光束数量、漏报率、可靠性和成本之间存在不可避免的矛盾(若漏报率要求越低，所需光束数量就越多，系统可靠性就越低，制造、安装和维护成本相应也越高)；
(2)由于仅能探测入侵目标阻断的光束数量及次序，无法准确换算投影长度及变化，因而不便于入侵目标识别入侵目标；
(3)在远距离入侵探测场合，发射端出光功率密度要求较大，通常难以满足国家强制性标准之防护要求。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：为弥补现有红外激光多光束对射探测器的诸多不足，本实用新型提供一种线光源式红外激光对射探测器，能通过红外激光对射光幕、发射功率自动调节和入侵目标识别算法等手段，显著降低对射探测器的误报率和漏报率。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：对射探测器分为发射端和接收端两部分，发射端主要由激光发射电路、半导体激光器、光幕发射光路(包括一字线透镜、菲涅尔透镜和消杂散光阑等光学器件)、对光调整机构、壳体及安装支架等组件构成，接收端主要由光幕接收光路(包括红外滤光片、消杂散光阑和菲涅尔透镜等光学器件)、光电传感器、光电接收报警电路、对光调整机构、壳体及安装支架等组件构成。发射端通过激光发射电路和半导体激光器产生脉冲红外准直激光束，再通过光幕发射光路向接收端发出一堵条形截面、平行传输且光强均布的对射光幕，接收端通过光幕接收光路和光电传感器接收对射光幕信号；当对射光幕被入侵目标部分或全部阻断时，接收信号的强度发生相应改变，经入侵目标识别算法处理(换算入侵目标的投影长度及变化，判断是否超出报警预设值等)后，再通过光电接收报警电路以有线或射频通讯方式对外输出越界报警信号。发射端和/或接收端如遇防拆报警触发，将发射端的防拆报警信号加载至激光束，以光通讯方式向接收端传输，再由接收端按前述方式对外输出发射端和/或接收端的防拆报警信号；如遇恶劣天气、强光直射、窗口积灰等外界干扰工况，接收端的信号信噪比发生逐渐减弱、影响正常识别时，接收端以有线或射频通讯方式向发射端发出控制指令，对激光发射功率进行自动调节。另外，接收端也可用光电传感器阵列代替菲涅尔透镜+光电传感器组件，当对射光幕被入侵目标部分或全部阻断时，通过光电传感器阵列接收到的开关量信号，同样可实现入侵目标识别。
本实用新型的有益效果是：能通过红外激光对射光幕、发射功率自动调节和入侵目标识别算法等手段，显著降低对射探测器的误报率和漏报率，改善现有红外激光多光束对射式对射探测器的诸多不足，可广泛适用于包括小目标入侵探测在内的多种应用场合；其次，由于将多光束扩展为光幕传输，发射端出光功率密度大幅降低，从而易于满足国家强制性标准之防护要求；再者，由于仅须一路半导体激光器和光电传感器，故可显著提升系统可靠性，降低制造、安装和维护成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型中对射探测器的光路结构。
图2是本实用新型中发射端的电路结构。
图3是本实用新型中接收端的电路结构。
图4是本实用新型中发射端的控制流程。
图5是本实用新型中接收端的控制流程。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型作进一步描述。
在图1所示实施例中，本实用新型中对射探测器的光路结构分为发射端(1)和接收端(2)两部分，发射端主要由半导体激光器(11)、一字线透镜(12)、菲涅尔透镜(13)和消杂散光阑(14)等光学组件构成，接收端主要由红外滤光片(21)、消杂散光阑(22)、菲涅尔透镜(23)和光电传感器(24)等光学组件构成。发射端通过半导体激光器产生脉冲红外准直激光束，再通过一字线透镜将激光束扩散为扇形光束，随后通过长条形菲涅尔透镜将自焦点扩散的扇形光束准直为平行光束，最后通过长条形消杂散光阑进一步准直平行光束后向接收端发出一堵条形截面、平行传输且光强均布的对射光幕(3)；接收端通过长条形红外滤光片对红外入射光幕进行滤波，再通过长条形消杂散光阑得到准直平行光束，最后通过长条形菲涅尔透镜将平行光束聚焦于光电传感器。
在图2所示实施例中，本实用新型中发射端的电路结构主要由电源电路、微处理器、驱动电路、射频接收电路、防拆保护电路、半导体激光器等部分构成，其原理是：射频接收电路接收来自接收端的控制指令，并将控制指令输出至微处理器，微处理器按预设的调频和占空比输出一定幅度的脉宽调制(PWM)信号，再通过驱动电路对PWM信号进行功率放大，驱动半导体激光器工作，从而将电信号转为光信号对外输出；电源电路对输入电源进行降压、稳压和滤波处理，为系统提供符合要求的直流电源；防拆保护电路用于传感发射端遭受的破坏或拆卸行为，并通过微处理器将触发信号加载至PWM信号，再以光通讯方式向接收端传输。
在图3所示实施例中，本实用新型中接收端的电路结构主要由电源电路、信号调理电路、微处理器、驱动电路、射频发射电路、信号输出电路、防拆保护电路、对准指示电路、光电传感器等部分构成，其原理是：光电传感器将来自发射端的对射光幕信号转为电信号，经信号调理电路进行放大和滤波后输入微处理器，微处理器经发射功率自动调节和入侵目标识别算法处理(换算入侵目标的投影长度及变化，判断是否超出报警预设值等)后输出功率调节和越界报警信号，再经驱动电路进行功率放大，通过信号输出电路(包括继电器和数据总线)和射频发射电路对外输出；电源电路对输入电源进行降压、稳压和滤波处理，为系统提供符合要求的直流电源；防拆保护电路用于传感接收端遭受的破坏或拆卸行为，接收端和/或发射端的防拆报警信号统一由接收端按前述方式对外输出；对准指示电路用于指示发射端的对准程度，通过目测LED灯亮度判断光轴是否对准光电传感器。
在图4所示实施例中，本实用新型中发射端的控制流程是：系统开始工作后，首先初始化配置参数(包括系统时钟和I/O口定义等)，然后由PWM发生器产生用于驱动半导体激光器的PWM信号，同时驱动显示报警和激光器工作状况的LED灯；随后开始读取拨码开关信息，系统根据信息进入不同的操作状态(包括：系统调试状态、正常工作状态、PWM满占空比输出调试状态)；最后系统进入工作状态，定时输出PWM信号。
在图5所示实施例中，本实用新型中接收端的控制流程是：系统开始工作后，首先初始化配置参数(包括系统时钟、I/O口定义等)，然后系统开始配置经信号调理后的输入信号，同时驱动显示报警和激光器工作状况的LED灯；随后开始读取拨码开关信息，系统根据信息进入不同的操作状态(包括：调试状态和正常工作状态)；最后系统进入工作状态，记录预设时间内接收到的数据大小，与预设值进行比较，如接收到的数据大小明显减小，则驱动信号输出电路进行报警，反之则不报警。

Claims (1)

1.一种线光源式红外激光对射探测器，分为发射端和接收端两部分，其特征在于：发射端主要由激光发射电路、半导体激光器、光幕发射光路、对光调整机构、壳体及安装支架构成，接收端主要由光幕接收光路、光电传感器、光电接收报警电路、对光调整机构、壳体及安装支架构成；发射端通过激光发射电路和半导体激光器产生脉冲红外准直激光束，再通过光幕发射光路向接收端发出一堵条形截面、平行传输且光强均布的对射光幕，接收端通过光幕接收光路和光电传感器接收对射光幕信号；当对射光幕被入侵目标部分或全部阻断时，接收信号的强度发生相应改变，经防干扰智能识别算法处理后，再通过光电接收报警电路以有线或射频通讯方式对外输出越界报警信号。 
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Record date: 20130909

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