CN204256193U - 一种人体检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种人体检测系统，以至少解决现有技术中人体在电子设备的危险区域内驻留时热红外传感器检测失效的问题，使得既能检测“危险区域”中移动的热源，又能检测静止的热源。该系统应用于电子设备中，系统包括：热红外传感器、聚焦用透镜、前置放大和比较模块、主控模块、电源背光模块，与所述主控模块分别相连的驱动模块和前端信号处理模块、与所述驱动模块相连的超声发射模块、以及与所述前端信号处理模块相连的超声接收模块。本实用新型适用于检测技术领域。

Description

一种人体检测系统

技术领域

本实用新型涉及检测技术领域，尤其涉及一种人体检测系统。

背景技术

随着消费电子产业的不断发展，像电脑、电视、投影仪等电子设备的家庭普及率越来越高。

然而，这些电子设备在工作过程中会释放大量的电磁、光、热等辐射。当这些辐射能量较高并且距离人体较近时，会对人体造成一定伤害。为了降低这些电子设备工作时对人体的伤害，现有技术中提供如下解决方案：

首先，在电子设备前划定一定距离范围作为“危险区域”。

其次，通过热红外传感器检测是否有人体处于该危险区域中。若有人体处于该危险区域中，则降低辐射源功率或关闭辐射源；若人体离开该危险区域则恢复辐射源功率或重新打开辐射源。

上述方案中需要通过热红外传感器进行人体检测，但是通过热红外传感器进行人体检测存在如下问题：

由于热红外传感器仅能检测移动的热源，即只有当人体运动时热红外传感器才能有效检测，若人体在电子设备的危险区域内驻留则会检测失效。

因此，如何既能检测“危险区域”中移动的热源，又能检测静止的热源成为目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种人体检测系统，以至少解决现有技术中人体在电子设备的危险区域内驻留时热红外传感器检测失效的问题，使得既能检测“危险区域”中移动的热源，又能检测静止的热源。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种人体检测系统，所述人体检测系统应用于电子设备中，包括热红外传感器、聚焦用透镜、前置放大和比较模块、主控模块、电源背光模块，与所述主控模块分别相连的驱动模块和前端信号处理模块、与所述驱动模块相连的超声发射模块、以及与所述前端信号处理模块相连的超声接收模块；

所述驱动模块，用于接收所述主控模块发送的脉冲信号，并放大所述脉冲信号后，将所述放大后的脉冲信号发送给所述超声发射模块；

所述超声发射模块，用于发射所述放大后的脉冲信号；

所述超声接收模块，用于接收所述放大后的脉冲信号到达人体后回传的脉冲信号，并将所述回传的脉冲信号发送给所述前端信号处理模块；

所述前端信号处理模块，用于将所述回传的脉冲信号转化为所述脉冲信号，并将所述脉冲信号发送给所述主控模块；

所述主控模块，用于获取第一时刻与第二时刻的时间差，并根据所述时间差确定所述人体与所述电子设备的距离后，根据所述人体与所述电子设备的距离确定所述人体是否位于所述电子设备的危险区域内，其中，所述第一时刻为所述主控系统发送所述脉冲信号的时刻，所述第二时刻为所述主控系统接收所述脉冲信号的时刻。

基于本实用新型实施例提供的人体检测系统，由于本实用新型实施例提供的人体检测系统中，不仅包含能检测运动热源的热红外传感器，且包含能检测静止热源的超声发射模块与超声接收模块。即，可以通过热红外检测机理与超声波检测机理两种机理互补的方式来实现对人体的检测，既能检测“危险区域”中移动的热源，又能检测静止的热源。避免了现有技术中人体驻留在“危险区域”时热红外传感器检测失效的问题，进而有效防止了电子设备对人体的辐射危害，提高了电子设备的人体保护机制的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种人体检测系统示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的一种菲涅尔透镜工作原理示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种采用超声检测机理进行人体检测的方法流程示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种超声波传感器和热红外传感器在电子设备上的安装位置示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种人体检测系统示意图二。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了便于清楚描述本实用新型实施例的技术方案，在本实用新型的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定。

实施例一、

本实用新型实施例提供一种人体检测系统1，具体如图1所示，包括：热红外传感器10、聚焦用透镜11、前置放大和比较模块13、主控模块14、电源背光模块15、与主控模块14分别相连的驱动模块16和前端信号处理模块17、与驱动模块16相连的超声发射模块18、以及与前端信号处理模块17相连的超声接收模块19。其中，

驱动模块16，用于接收主控模块发送的脉冲信号，并放大所述脉冲信号后，将所述放大后的脉冲信号发送给超声发射模块18。

超声发射模块18，用于发射所述放大后的脉冲信号。

超声接收模块19，用于接收所述放大后的脉冲信号到达人体后回传的脉冲信号，并将所述回传的脉冲信号发送给前端信号处理模块。

前端信号处理模块17，用于将所述回传的脉冲信号转化为所述脉冲信号，并将所述脉冲信号发送给主控模块14。

具体的，本实用新型实施例中，驱动模块14具体可以为音频放大器，本实用新型实施例对此不做具体限定。

具体的，本实用新型实施例中，前端信号处理模块17具体可以为前置和限幅放大器，本实用新型实施例对此不做具体限定。

具体的，本实用新型实施例中，超声发射模块18具体可以为超声发射探头，本实用新型实施例对此不做具体限定。

具体的，本实用新型实施例中，超声接收模块19具体可以为超声接收探头，本实用新型实施例对此不做具体限定。

本实用新型实施例提供的人体检测系统1主要由两部分构成，一部分采用热红外检测机理，一部分采用超声波检测机理。

一方面，采用热红外检测机理进行人体检测的方案与现有技术中采用热红外检测机理进行人体检测的方案相同，具体可参考现有的实现方案，本实用新型实施例对此不作具体阐述，仅将工作原理简单说明如下：

由于人体是有热量的，当人体移动时，会辐射一定的红外热源信号。而当这个红外热源信号在热红外传感器10的检测范围内时，会被热红外传感器10检测到。进而，热红外传感器10将感应到的红外热源信号以模拟电信号的形式输出，经过前置放大和比较模块13，将模拟电信号转化为脉冲信号后，发送给主控模块14，触发主控模块14的中断功能。主控模块14根据预设时间内检测到的脉冲信号的数量判断是否将电源背光模块15关闭。

为了提高检测精度，通常在热红外传感器10前方设置聚焦用透镜11，该聚焦用透镜11用于将人体发出的红外热源信号聚集在一起，产生较大的光强信号，最终聚敛到热红外传感器10上。

优选的，该聚焦用透镜11具体可以为菲涅尔透镜。

菲涅尔透镜一侧有等距的齿纹，通过这些齿纹，可以达到对红外光谱范围的光起带通，对其它光谱的光信号阻断的作用。菲涅尔透镜将入射光的频率峰值限制到10微米左右(人体红外线辐射的峰值)，通过分布在镜片上的同心圆的窄带(视窗)来实现红外线的聚集，进而将红外热源信号折射(反射)探测空间的红外线有效地集中到热红外传感器10上。

需要说明的是，菲涅尔透镜窄带(视窗)的设计是不均匀的，自上而下分为几排，中间密集，两边稀疏。考虑到人脸部、膝部、手臂红外辐射较强，正好对着上边的透镜，因此上面的窄带(视窗)较多；而由于人体下部红外辐射较弱，且为防止地面小动物红外辐射的干扰，因此下面的窄带(视窗)较多，如图2所示。

另一方面，采用超声波检测机理进行人体检测的方法如图3所示，包括：

S301、主控模块发送脉冲信号给驱动模块。

S302、驱动模块接收所述脉冲信号，并放大所述脉冲信号。

S303、驱动模块将所述放大后的脉冲信号发送给超声发射模块。

S304、超声发射模块发射所述放大后的脉冲信号。

S305、超声接收模块接收所述放大后的脉冲信号到达人体后回传的脉冲信号。

S306、超声接收模块将所述回传的脉冲信号发送给前端信号处理模块。

S307、前端信号处理模块接收所述回传的脉冲信号。

S308、前端信号处理模块将所述回传的脉冲信号转化为所述脉冲信号。

需要说明的是，假设步骤S301中，主控模块发送给驱动模块的脉冲信号为40KHZ，此时，前端信号处理模块需将回传的脉冲信号转化为40KHZ的脉冲信号。

S309、前端信号处理模块将所述脉冲信号发送给所述主控模块。

S310、主控模块接收所述脉冲信号，并获取第一时刻与第二时刻的时间差，根据所述时间差确定所述人体与所述电子设备的距离后，根据所述人体与所述电子设备的距离确定所述人体是否位于所述电子设备的危险区域内。

其中，所述第一时刻为所述主控系统发送所述脉冲信号的时刻，所述第二时刻为所述主控系统接收所述脉冲信号的时刻。

在主控模块确定人体位于电子设备的危险区域内之后，可以直接关闭电源背光模块，进而保护人体不受电子设备的辐射，本实用新型实施例对此不作具体限定。

需要说明的是，本实用新型实施例提供的人体检测系统1主要以热红外传感器10检测为主，但是由于热红外传感器10只能检测移动的热源，当出现多人在红外检测盲区围观时，热红外传感器10起不到检测作用，此时需要通过超声波进行检测，从而起到人体保护的作用。即，本实用新型实施例采用热红外检测机理与超声波检测机理两种机理互补的方式来实现对人体的检测。其中，两种检测机理是“或”的关系，只要其中任何一个检测功能被启动，均可实现人体检测。

示例性的，例如当有人进入到红外的检测范围后停在那里，主控模块14会因为热红外传感器10检测到移动的人体信号而将电源背光模块15关掉2S钟。然而，由于热红外传感器10只能检测到移动的人体，因此，2S钟之后主控模块14将电源背光模块15恢复成正常状态。但实际上人还是站在原地观察，并没有走开“危险局域”。此时，采用超声检测机理进行人体检测，主控模块14就会根据超声波反馈的“人体信号”信息来决定是否将电源背光模块15恢复成正常状态。即，热红外和超声波同时工作，热红外检测人体是否进入“危险区域”，而超声波检测人体是否离开“危险区域”。

具体的，假设超声接收模块18与超声接收模块19通过超声波传感器20实现，则如图4所示，本实用新型实施例中，可以将超声波传感器20和热红外传感器10固定在电子设备2的斜上方，两侧各一个。其中，电子设备的最大边缘线附近为最佳位置。

上述仅是示例性的提供一种超声波传感器20和热红外传感器10可能的安装位置，当然，还可能存在其它可能的安装位置，本实用新型实施例对此不作具体限定。

进一步的，如图5所示，主控模块14包括时钟子模块140、处理子模块141、以及控制子模块142。

主控模块14，用于获取第一时刻与第二时刻的时间差，包括：

控制子模块142，用于在所述第一时刻启动时钟子模块140，并在所述第二时刻停止时钟子模块140；

处理子模块141，用于根据时钟子模块140在所述第二时刻的计时值获取所述第一时刻与所述第二时刻的时间差，其中，时钟子模块140的初始计时值为0。

进一步的，主控模块14，用于根据所述时间差确定所述人体与所述电子设备的距离，包括：

主控模块14，用于根据所述时间差，结合第一预设公式确定所述人体与所述电子设备的距离，所述第一预设公式包括：

距离＝(超声波速度×时间差)/2，其中，超声波速度为340m/s。

进一步的，主控模块14，用于根据所述人体与所述电子设备的距离确定所述人体是否位于所述电子设备的危险区域内，包括：

主控模块14，用于若所述人体与所述电子设备的距离大于预设阈值，确定所述人体不位于所述电子设备的危险区域内；

主控模块14，用于若所述人体与所述电子设备的距离不大于预设阈值，确定所述人体位于所述电子设备的危险区域内。

进一步的，驱动模块16，用于接收主控模块14发送的脉冲信号，包括：

驱动模块16，用于每隔预设周期接收一次主控模块14发送的脉冲信号。

即，本实用新型实施例中，主控模块14可以周期性的向驱动模块16发送脉冲信号，不需要连续发送脉冲信号，这样节约了系统资源。

其中，该预设周期具体可以是50ms，也可以是其它数值，本实用新型实施例对此不作具体限定。

进一步的，主控模块14，还用于若在连续N个预设周期内均确定所述人体位于所述电子设备的危险区域内，关闭所述电源背光模块，N为正整数。

即，本实用新型实施例中，为了保证检测的可靠性，可以在连续几个固定周期内均检测到人时，确定有人进入检测范围，进而关闭电源背光模块，起到人体保护的作用。

本实用新型实施例提供一种人体检测系统，所述人体检测系统应用于电子设备中，包括热红外传感器、聚焦用透镜、前置放大和比较模块、主控模块、电源背光模块，与所述主控模块分别相连的驱动模块和前端信号处理模块、与所述驱动模块相连的超声发射模块、以及与所述前端信号处理模块相连的超声接收模块；所述驱动模块，用于接收所述主控模块发送的脉冲信号，并放大所述脉冲信号后，将所述放大后的脉冲信号发送给所述超声发射模块；所述超声发射模块，用于发射所述放大后的脉冲信号；所述超声接收模块，用于接收所述放大后的脉冲信号到达人体后回传的脉冲信号，并将所述回传的脉冲信号发送给所述前端信号处理模块；所述前端信号处理模块，用于将所述回传的脉冲信号转化为所述脉冲信号，并将所述脉冲信号发送给所述主控模块；所述主控模块，用于获取第一时刻与第二时刻的时间差，并根据所述时间差确定所述人体与所述电子设备的距离后，根据所述人体与所述电子设备的距离确定所述人体是否位于所述电子设备的危险区域内，其中，所述第一时刻为所述主控系统发送所述脉冲信号的时刻，所述第二时刻为所述主控系统接收所述脉冲信号的时刻。

由于本实用新型实施例提供的人体检测系统中，不仅包含能检测运动热源的热红外传感器，且包含能检测静止热源的超声发射模块与超声接收模块。即，可以通过热红外检测机理与超声波检测机理两种机理互补的方式来实现对人体的检测，既能检测“危险区域”中移动的热源，又能检测静止的热源。避免了现有技术中人体驻留在“危险区域”时热红外传感器检测失效的问题，进而有效防止了电子设备对人体的辐射危害，提高了电子设备的人体保护机制的可靠性。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种人体检测系统，所述人体检测系统应用于电子设备中，包括热红外传感器、聚焦用透镜、前置放大和比较模块、主控模块、电源背光模块，其特征在于，所述人体检测系统还包括：与所述主控模块分别相连的驱动模块和前端信号处理模块、与所述驱动模块相连的超声发射模块、以及与所述前端信号处理模块相连的超声接收模块；

所述驱动模块，用于接收所述主控模块发送的脉冲信号，并放大所述脉冲信号后，将所述放大后的脉冲信号发送给所述超声发射模块；

所述超声发射模块，用于发射所述放大后的脉冲信号；

所述超声接收模块，用于接收所述放大后的脉冲信号到达人体后回传的脉冲信号，并将所述回传的脉冲信号发送给所述前端信号处理模块；

所述前端信号处理模块，用于将所述回传的脉冲信号转化为所述脉冲信号，并将所述脉冲信号发送给所述主控模块；

所述主控模块，用于获取第一时刻与第二时刻的时间差，并根据所述时间差确定所述人体与所述电子设备的距离后，根据所述人体与所述电子设备的距离确定所述人体是否位于所述电子设备的危险区域内，其中，所述第一时刻为所述主控系统发送所述脉冲信号的时刻，所述第二时刻为所述主控系统接收所述脉冲信号的时刻。

2.根据权利要求1所述的人体检测系统，其特征在于，所述主控模块包括时钟子模块、处理子模块、以及控制子模块；

所述主控模块，用于获取第一时刻与第二时刻的时间差，包括：

所述控制子模块，用于在所述第一时刻启动所述时钟子模块，并在所述第二时刻停止所述时钟子模块；

所述处理子模块，用于根据所述时钟子模块在所述第二时刻的计时值获取所述第一时刻与所述第二时刻的时间差，其中，所述时钟子模块的初始计时值为0。

3.根据权利要求1或2所述的人体检测系统，其特征在于，所述主控模块，用于根据所述时间差确定所述人体与所述电子设备的距离，包括：

所述主控模块，用于根据所述时间差，结合第一预设公式确定所述人体与所述电子设备的距离，所述第一预设公式包括：

距离＝(超声波速度×时间差)/2，其中，超声波速度为340m/s。

4.根据权利要求1或2所述的人体检测系统，其特征在于，所述主控模块，用于根据所述人体与所述电子设备的距离确定所述人体是否位于所述电子设备的危险区域内，包括：

所述主控模块，用于若所述人体与所述电子设备的距离大于预设阈值，确定所述人体不位于所述电子设备的危险区域内；

所述主控模块，用于若所述人体与所述电子设备的距离不大于预设阈值，确定所述人体位于所述电子设备的危险区域内。

5.根据权利要求1或2所述的人体检测系统，其特征在于，所述驱动模块，用于接收所述主控模块发送的脉冲信号，包括：

所述驱动模块，用于每隔预设周期接收一次所述主控模块发送的脉冲信号。

6.根据权利要求5所述的人体检测系统，其特征在于，所述主控模块，还用于若在连续N个预设周期内均确定所述人体位于所述电子设备的危险区域内，关闭所述电源背光模块，N为正整数。

7.根据权利要求1所述的人体检测系统，其特征在于，所述驱动模块具体为音频放大器。

8.根据权利要求1所述的人体检测系统，其特征在于，所述前端信号处理模块具体为前置和限幅放大器。

9.根据权利要求1所述的人体检测系统，其特征在于，所述超声发射模块具体为超声发射探头。

10.根据权利要求1所述的人体检测系统，其特征在于，所述超声接收模块具体为超声接收探头。