CN205486590U - 一种感应式探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种感应式探测器，包括感应式传感器A和信号处理器B，其特征在于，感应式传感器A包括周围可形成感应电场的激励导线A1和能采集该感应电场信息的感应导线A2；信号处理器B带有通信接口C1，用于接收原始数据或参数并进行更新，和/或接收传感器A的信息或信号，并进行分析和/或计算，进而判断是否需要报警。本实用新型的感应式探测器能够根据外界环境的变化调整传感器激励导线或模块发出的感应电场的强度，从而使得传感器感应导线或模块生成的电压信号稳定在一个基准电压的范围内，避免了外界环境对该装置的不良干扰；还能够通过感应到的电压值的不同而将人体和小动物区分开，从而排除了因小动物等外来因素引起的误报，提高了该探测器的可靠性。

Description

一种感应式探测器

技术领域

本实用新型涉及一种感应式探测器，尤其是涉及一种甚低频感应式入侵探测器，属于安全防范报警设备领域。

背景技术

安全防范报警设备能够在危险情况或信号达到预设值时发出声光电等信号，从而起到安全防范作用，从而在居家生活、安全生产、军事和经济重地得到应用。例如，广泛布置于零售机构、图书馆出口附近的商品电子防盗系统，其中，待监测的物品设有不同类型标签，包括与施加的射频场起作用的谐振电路，设有发射器和发射天线以增进该施加的场，设有接收器和接收天线以检测所施加的场中的干扰，这种发射和接收天线即可检测防盗标签，从而实现商品电子防盗。

但以生物为感应目标，进而对其接近或入侵进行探测的设备(也称为生物感应报警装置)在现在的国内外市场中并不多见，尤其是相对于其他防盗感应设备而言尚属少数。

与其他防盗设备，如射频感应探测器或红外感应探测器等设备相比，生物感应探测具有可靠性高、安全性好等优点，如中国专利CN01107018中记载的一种电子防盗栏及其制作方法，该专利中公开的电子防盗栏即是一种生物感应的电子防盗栏，但是该生物感应装置容易受到外界环境的干扰，如阴雨天气引起的空气湿度变化以及雷电等自然现象的干扰，也容易因为小体积感应体或家禽、鸟类、家畜或老鼠等小动物的误闯或入侵而引发信号变化造成误报，而且还存在控制精度低、响应不灵敏等缺陷，难以满足多样化的使用需求。

由于上述原因，本发明人对国内外现有的各种原理的生物感应报警装置做了深入研究，设计出一种全新的生物感应报警装置。

实用新型内容

为了克服上述问题，本实用新型人进行了锐意研究，设计出一种感应式探测器，利用生物感应方式进行探测报警，该探测器包括感应式传感器和信号处理器，通过感应式传感器产生感应电场并进行感应，通过信号处理器对通信接口以及传感器的信息或信号进行接收和分析，并判断是否需要报警，进而输出报警信号或者重新调节。利用该感应式探测器，通过信号处理器可以灵活自动地控制感应式传感器和报警端，能够适应不同外界环境的多种干扰，同时也能有效避免诸如小动物等对整个装置或系统的干扰，防止漏报或误报，大大提高了该探测器的应用范围及可靠性。

具体来说，本实用

时接收感应模块传递出的电压信号，并判断该电压信号是否处新型的目的在于提供以下方面：

一种感应式探测器，尤其是一种甚低频感应式入侵探测器，包括感应式传感器A和信号处理器B，其特征在于，

所述感应式传感器A(尤其是一种甚低频感应式入侵探测器)包括周围可形成感应电场的激励导线A1和能感应该感应电场信息的感应导线A2；

信号处理器B带有通信接口C1，用于接收原始数据或参数并进行更新，和/或接收传感器A的信息或信号，并进行分析和/或计算，进而判断是否需要报警。

其中，所述感应式传感器A(尤其是一种甚低频感应式入侵探测器)优选是由激励导线A1和感应导线A2构成的一组平行导线，其中激励导线A1发送由信号处理器B产生的信号，感应导线A2采集感应电场变化产生的电信号，感知由于入侵或企图入侵的状态变化；和/或

所述信号处理器B一般由脉冲信号源、感应电场平衡转换器和电信号处理器组成，用来将生物感应电场感应产生的信号转换成电信号并经分析处理，确定是否给出报警信号的装置。

其中，该探测器包括激励模块1、感应模块2、控制模块3和报警模块4，其中，所述激励模块1用于在其周围形成感应电场，优选该感应电场区域，即激励模块产生的感应电场的作用范围，主要是以激励模块为中心并环绕其360度方向向外辐射的电场，该360度方向向外辐射的电场构成了一个虚拟的空间屏障，该空间屏障的延伸区域也是本发明提供的设备的警戒范围，即进入到该区域的生物体会引起感应到的电压值发生变化，进而做出相应反应，

所述感应模块2设置在所述感应电场中，用于感应所述感应电场的信息，将感应到的信息转化为电压信号，并将该电压信号传递至所述控制模块3，所述控制模块3用于接收感应模块2传递出的电压信号，并在该电压信号的电压值大于预定的报警电压值时控制报警模块工作，所述报警模块4用于发出声光报警信号。

其中，所述控制模块3包括判断子模块31、调节子模块32和报警控制子模块33，

当所述判断子模块31感应到所述电压信号的电压值落入在布防电压范围内时，启动调节子模块32，

所述调节子模块32用于在启动后控制所述激励模块形成感应电场的强度，进而使得所述控制模块3接收到的电压信号的电压值基本等于工作电压值，

所述工作电压值记录的过程为：

在所述生物感应报警装置通电启动时，所述判断子模块31接收感应模块2传递出的电压信号，并判断接收到的所述电压信号的电压值是否处在布防电压范围内，当所述电压信号的电压值处在所述布防电压范围内，并且在预定的时间内基本稳定在一个固定的电压值附近时，记录该固定的电压值为工作电压值。

其中，所述预定的报警电压值大于所述布防电压范围中的最大值。

其中，所述激励模块1包括供电部12和激励部11，所述供电部用于为激励部11提供工作电压，所述激励部包括用于产生感应电场的激励导线。

其中，所述感应模块2包括感应部21和滤波器22，所述感应部包括用于感应感应电场信息的感应导线。

其中，所述报警模块4包括喇叭41、指示灯42和任选的远程呼叫及传输设备。

本实用新型还提供利用上述感应式探测器(特别是甚低频感应式入侵探测器)进行探测的方法，其特征在于，

首先给所述报警装置供电，激励模块在其周围形成感应电场，感应模块将感应到的感应电场信号转化为电压信号传递给报警装置中的判断子模块；此过程为报警装置的启动，和/或

所述判断子模块接收感应模块传递出的电压信号，并判断接收到的所述电压信号的电压值是否处在布防电压范围内，当所述电压信号的电压值处在所述布防电压范围内，并且在预定的时间内基本稳定在一个固定的电压值附近时，记录该固定的电压值为工作电压值；此过程为报警装置的布防，一般该过程所用时间少于10秒。

其中，所述控制模块继续实在布防电压范围内，如果该信号在布防电压范围内，则通过控制激励模块调节接收到的电压信号，使其电压值基本等于工作电压值。

本实用新型所具有的有益效果包括：

(1)根据本实用新型提供的感应式探测器(例如甚低频感应式入侵探测器)能够根据外界环境的变化调整传感器激励导线或模块发出的感应电场的强度，从而使得传感器感应导线或模块生成的电压信号稳定在一个较小的范围内，避免了外界环境对该装置的不良干扰；

(2)根据本实用新型提供的感应式探测器(例如甚低频感应式入侵探测器)能够通过感应到的电压值的不同而将人体和小动物区分开，从而排除了因小动物等外来因素引起的误报，提高了该探测器的可靠性。

附图说明

图1示出本实用新型的感应式探测器的组成示意图；

图2示出本实用新型的感应式探测器一种实施方式的整体结构示意图。

附图标号说明：

A-感应式传感器

A1-激励导线

A2-感应导线

B-信号处理器

C1-通信接口

C2-指示灯

D1-报警信号输出

D2-防拆报警信号输出

D3-供电引线

1-激励模块

11-激励部

12-供电部

2-感应模块

21-感应部

22-滤波器

3-控制模块

31-判断子模块

32-调节子模块

33-报警控制子模块

4-报警模块

41-喇叭

42-指示灯

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型进一步详细说明。通过这些说明，本实用新型的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

本实用新型提供的感应式探测器，尤其是甚低频感应式入侵探测器，一般是指通过(甚低频)感应式传感器，采集生物体，尤其是人体进入探测范围内引起感应电场变化产生的电信号，经信号处理器甄别分析，能够指示入侵或企图入侵行为发生并给出报警信号的入侵探测器。

如图1所示，本实用新型提供的感应式探测器，尤其是甚低频感应式入侵探测器，一般包括感应式传感器A和信号处理器B，其中

感应式传感器A包括周围可形成感应电场的激励导线A1和能感应该感应电场信息的感应导线A2；信号处理器B带有通信接口C1和任选的指示灯C2，可以用于接收原始数据或参数并进行更新，也可以接收传感器A的信息或信号，并进行分析和/或计算，进而判断是否需要报警；如果报警则输出报警信号，如不用报警，则可以不响应，也可以重新调节，并将调节后的信息或信号反馈给传感器A，其中，由计算机和/或外接辅助装置来接收信号处理器内原始数据或参数并进行更新。

根据本实用新型，所述感应式传感器A优选是由激励导线A1和感应导线A2构成的一组平行导线，其中激励导线A1发送由信号处理器B产生的信号，该信号可以是一种甚低频信号；感应导线A2采集感应电场变化产生的电信号，感知由于入侵或企图入侵的状态变化，因此本实用新型的感应式探测器也称为甚低频感应式入侵探测器。

根据本实用新型，所述信号处理器B一般由脉冲信号源、感应电场平衡转换器和电信号处理器组成，所述信号处理器B还任选地包括有功率放大器、升压电路、弱信号放大器和单片机中的一种或多种，所述信号处理器B是用来将生物感应电场感应产生的信号转换成电信号并经分析处理，确定是否给出报警信号的装置，其中，分析处理的过程是由单片机完成的。

为了更清楚阐述本实用新型，图2示出了根据本实用新型的感应式探测器的一种实施方式，其包括激励模块1、感应模块2、控制模块3和报警模块4。其中，激励模块1和感应模块2相应于图1中的感应式传感器A，

其中，所述激励模块1用于在其(或图1的激励导线A1)周围形成感应电场，该感应电场的辐射范围即形状与所述激励模块的形状有关，本实用新型中不做特别限定，可以根据具体的产品形状及使用需求进行设置；所述感应电场优选是一种甚低频的信号，其工作频率为3～30千赫(KHz)，对人体无不良影响。

所述感应模块2设置在所述感应电场中，用于感应(或采集)所述感应电场的信息，将通过感应导线A2感应到的信息转化为电压信号，并将该电压信号传递至所述控制模块3，本实用新型中对所述感应模块2的形状及位置不做特别限制，只要其位于感应电场中，能够感应到感应电场信号即可，本实用新型中优选地，所述激励模块1和感应模块2平行设置，并且相对位置不变，以使得感应模块2感应到的感应电场强度不易改变，至少不会因为设备本身的原因而改变；由于自然界中的生物体都能产生甚低频的感应电场(体液流动造成的)，当人体进入到上述激励模块产生的感应电场内，所述感应模块2感应到的感应电场就会随之变化，通过对变化后感应电场的研究及测算，能够甄别出是否有人入侵或企图入侵到激励模块产生的感应电场范围内，从而能够达到生物感应功能；

所述控制模块3(对应于图1中的信号处理器B)用于接收感应模块2传递出的电压信号，并在该电压信号的电压值大于预定的报警电压值时控制报警模块工作，即启动报警程序，

所述报警模块4用于在控制模块3的控制下发出声和/或光报警信号，该信号的持续时间为1s～10s，可以由使用者预先设置或调节。

在一个优选的实施方式中，所述控制模块3还用于据接收到的电压信号控制所述激励模块1形成感应电场的强度，进而使得所述接收到的电压信号的电压值稳定在预定的布防电压范围内，即为该控制模块3具有调节激励模块1周围感应电场强度的功能，其调节的方式一般为调节产生感应电场的电源电压，电压增大，其产生的感应电场强度也会相应增大，反之则减小。

设置具有上述调节感应电场强度功能的控制模块3的原因在于，本实用新型提供的生物感应报警装置的使用时间较长，往往需要具有几年甚至几十年的工作寿命，并且其工作地点往往是在室外，在工作期间外界的环境必然会发生变化，包括自然气候环境，如温度的改变，空气湿度的改变，光照条件的改变等，以及机械环境，如振动和冲击等，这些都可能会影响所述激励模块1周围感应电场的强度，如果该强度受到外界因素干扰而变动过大，容易引起误报等不良现象的发生。

具体来说，所述控制模块3包括判断子模块31、调节子模块32和报警控制子模块33，

其中，所述判断子模块31中存储有(例如通过图1的通信接口C1获得)预定的报警电压值、布防电压范围和工作电压值，所述工作电压值落入在所述布防电压范围内；

当所述判断子模块31感应到所述电压信号的电压值大于预定的报警电压值时启动报警控制子模块33，

当所述判断子模块31感应到所述电压信号的电压值落入在布防电压范围内时，启动调节子模块32，

所述报警控制子模块33用于在启动后控制所述报警模块4发出报警提示音和报警指示光，

所述调节子模块32用于在启动后实时控制所述激励模块形成感应电场的强度，进而使得所述控制模块3接收到的电压信号的电压值基本等于工作电压值，通过所述调节子模块32排除了外界条件对感应电场强度的干扰，从而在不同的外界条件下，控制模块3接收到的电压信号的电压值基本恒定，此时如果接收到的电压值发生突变，并且变化后的电压值超出所述布防电压范围，其原因基本就是有生物体进入到激励模块产生的感应电场中，而使得感应模块感应到的感应电场发生突变。

本实用新型中所述的布防电压范围是一个具有一定电压跨度的数值范围，本实用新型中优选地，在不同的外界环境下，在没有能够引起报警的生物接近报警设备请情况下(没有能够引起报警的生物进入到激励模块产生的感应电场内)，即在该报警装置正常工作的情况下，所述控制模块3能够接收到的由感应模块2传递出的电压信号的电压值都落入在所述布防电压范围内，本实用新型中进一步优选地，所述不同的外界环境包括自然界中常见的雨雪天气、湿热高温天气和寒冷条件等等。即此时接收到的电压值是激励模块产生的感应电场和自然界的感应电场共同作用的结果。

在一个优选的实施方式中，所述预定的报警电压值大于所述布防电压范围中的最大值，仅仅能够改变感应模块2传递出的电压信号的电压值的外界环境是不能使得所述电压信号的电压值上升到预定的报警电压值，即外界的自然环境无法触动报警模块；具体来说，在85±2℃的条件下工作两个小时以上时，所述感应模块2传递出的电压信号的电压值小于预定的报警电压值，不能触发报警模块；在恒定湿热(40±2)℃、RH(93±2)％的条件下工作48个小时以上时，所述感应模块2传递出的电压信号的电压值小于预定的报警电压值，不能触发报警模块。

在一个优选的实施方式中，所述预定的报警电压值与所述布防电压范围中的最大值之间存在预定的差值，该差值用于区分电压的改变是自然环境的因素还是生物体进入到了感应电场范围内，当有生物体进入到激励模块产生的感应电场中，感应模块感应到的感应电场发生突变，进而所述控制模块3接收到的电压信号的电压值发生突变，如果是小于1kg的小动物进入到感应电场中时，由于其体积质量较小，其对激励模块产生的感应电场的改变量较小，从而所述控制模块3接收到的电压信号的电压值的变动也较小，此时控制模块3接收到的电压信号的电压值可能超出布防电压范围，但一定小于预定的报警电压值，不会触发报警模块。

在一个优选的实施方式中，所述预定的报警电压值与激励模块1上产生感应电场的供电部的电压有关，如果该供电部的电压有所调节，所述预定的报警电压值也会相应调整；所述布防电压范围为0～2V，优选的为0.1～1.5V，更优选为0.2～1V。

在进一步优选的实施方式中，所述预定的报警电压值是激励模块1上产生感应电场的供电部的电压值的50％～80％；所述预定的报警电压值的取值范围是2.5～24V，优选的为3.5～10V；所述激励模块1上产生感应电场的供电部的电压一般为安全电压，优选的取值为5～30V，当所述激励模块1上产生感应电场的供电部的电压为12V时，所述预定的报警电压值为6～9V，优选为6V。

在一个优选的实施方式中，工作电压值是所述生物感应报警装置自动记录并存储的电压值信息，其记录的过程为：在所述生物感应报警装置通电启动时，所述判断子模块31接收感应模块2传递出的电压信号，并判断接收到的所述电压信号的电压值是否处在布防电压范围内，当所述电压信号的电压值处在所述布防电压范围内，并且在预定的时间内基本稳定在一个固定的电压值附近时，记录该固定的电压值为工作电压值，上述过程也称之为布防的过程，该布防的过程在每次通电启动时都会启动，其启动时间在10秒以内，即所述生物感应报警装置能够在启动10秒内进入正常警戒状态。在通电启动时接收到的电压值如果处在所述的布防电压范围内，则正常工作，如果不在该范围内，会发出报警信号，直至接收到的电压信号在所述布防电压范围内，此时可能是报警装置存在故障或者有生物体处在感应电场区域内。

本实用新型中所述的感应电场区域，即激励模块产生的感应电场的作用范围，优选地是以激励模块为中心并环绕其360度方向向外辐射的电场，该360度方向向外辐射的电场构成了一个虚拟的空间屏障，该空间屏障的延伸区域也是本实用新型提供的设备的警戒范围，即进入到该区域的生物体会引起感应到的电压值发生变化，进而做出相应反应。

在一个优选的实施方式中，所述控制模块3包括有计时模块，其用于在接收到的电压信号的电压值大于或等于预定的报警电压值时计时，并记录该电压值持续的时间，此时报警控制子模块33尚未启动工作，如果该大于预定的报警电压值的电压持续时间大于0～5秒，优选的为1～2秒时，本实用新型中最优选为1s，再启动报警控制子模块33，进而发出报警信号。

在一个优选的实施方式中，所述激励模块1包括激励部11和供电部12，还任选地包括有脉冲信号发生器，其中，所述激励部可以是激励导线，也可以是激励线圈，可以根据不同的使用环境及使用条件进行选取，所述供电部优选为直流电源，可以是蓄电池。进一步地，在所述激励模块中还任选地设置有高压发生器、功率放大电路、变压器、反相器中的一种或多种，其中，所述高压发生器包括有振荡器和三级管。

在一个优选的实施方式中，所述控制模块中的调节子模块、判断子模块和报警控制子模块都是单片机，可以是一块集成的单片机也可以是多块单片机的组合，优选地都设置成嵌入式单片机。

在一个优选的实施方式中，所述感应模块2包括感应部21和滤波器22，还任选地设置有功率放大模块，所述感应部可以是感应导线，也可以是感应线圈，可以根据不同的使用环境及使用条件进行选取，一般与激励部相匹配；所述功率放大模块用于放大功率，所述滤波器用于过滤掉空间中其他杂波的干扰。

在一个优选的实施方式中，所述控制模块3上还任选地设置有外接设备的接入端口，所述外接设备可以是外接的输入设备，用于向其中输入初始数据。

在一个优选的实施方式中，所述报警模块4包括喇叭41、指示灯42和任选的远程呼叫及传输设备43，从而使得需要报警时，不仅发出声光报警信号，还能将该信号远程传递给其他需要的接收该信息的人或单位，如安保人员、公安局等等。所述喇叭可以发出滴滴的报警声音，也能发出预存的语言信息，以满足各种应用场合的语音报警需求。

另外，本实用新型还提供一种采用上述感应式探测器进行探测的方法，也可以称为生物感应调节方法、生物感应控制方法、生物感应报警方法，或者简称为使用方法。

该方法中，首先给所述报警装置供电，激励模块在其周围形成感应电场，感应模块将感应到的感应电场信号转化为电压信号传递给报警装置中的判断子模块；此过程为报警装置的启动；

所述判断子模块接收感应模块传递出的电压信号，并判断接收到的所述电压信号的电压值是否处在布防电压范围内，当所述电压信号的电压值处在所述布防电压范围内，并且在预定的时间内基本稳定在一个固定的电压值附近时，记录该固定的电压值为工作电压值；此过程为报警装置的布防，一般该过程所用时间少于10秒，

所述控制模块继续实时接收感应模块传递出的电压信号，并判断该电压信号是否处在布防电压范围内，如果该信号在布防电压范围内，则通过控制激励模块调节接收到的电压信号，使其电压值基本等于工作电压值；如果该信号值大于预定的报警电压值时，判断有人入侵，控制报警模块工作，并发出声光报警信号；如果该信号值不大于所述预定的报警电压值，并且不在所述的布防电压范围内，判断为小动物误触，不做处理。

试验例1：气候环境适应性

按表1规定对本实用新型的探测器进行气候环境适应性试验。

表1：

试验结果表明，在所述高温、低温和恒定湿热情况下，该探测器都未产生报警。

以上结合了优选的实施方式对本实用新型进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本实用新型进行多种替换和改进，这些均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种感应式探测器，包括感应式传感器A和信号处理器B，其特征在于，

感应式传感器A包括周围可形成感应电场的激励导线A1和能感应该感应电场信息的感应导线A2；

信号处理器B带有通信接口C1，用于接收原始数据或参数并进行更新，和/或接收传感器A的信息或信号，并进行分析和/或计算，进而判断是否需要报警。

2.根据权利要求1所述的感应式探测器，其特征在于，

所述感应式传感器A是由激励导线A1和感应导线A2构成的一组平行导线，其中激励导线A1发送由信号处理器B产生的信号，感应导线A2采集感应电场变化产生的电信号，感知由于入侵或企图入侵的状态变化；和/或

所述信号处理器B由脉冲信号源、感应电场平衡转换器和电信号处理器组成，用来将生物感应电场感应产生的信号转换成电信号并经分析处理，确定是否给出报警信号的装置。

3.根据权利要求1所述的感应式探测器，其特征在于，

该探测器包括激励模块(1)、感应模块(2)、控制模块(3)和报警模块(4)，

其中，所述激励模块(1)用于在其周围形成感应电场，

所述感应模块(2)设置在所述感应电场中，用于感应所述感应电场的信息，将感应到的信息转化为电压信号，并将该电压信号传递至所述控制模块(3)，

所述控制模块(3)用于接收感应模块(2)传递出的电压信号，并在该电压信号的电压值大于预定的报警电压值时控制报警模块工作，

所述报警模块(4)用于发出声光报警信号。

4.根据权利要求3所述的感应式探测器，其特征在于，

所述控制模块(3)包括判断子模块(31)、调节子模块(32)和报警控制子模块(33)，

当所述判断子模块(31)感应到所述电压信号的电压值落入在布防电压范围内时，启动调节子模块(32)，

所述调节子模块(32)用于在启动后控制所述激励模块形成感应电场的强度，进而使得所述控制模块(3)接收到的电压信号的电压值基本等于工作电压值，

工作电压值记录的过程为：

在所述感应式探测器通电启动时，所述判断子模块(31)接收感应模块(2)传递出的电压信号，并判断接收到的所述电压信号的电压值是否处在布防电压范围内，当所述电压信号的电压值处在所述布防电压范围内，并且在预定的时间内基本稳定在一个固定的电压值附近时，记录该固定的电压值为工作电压值。

5.根据权利要求4所述的感应式探测器，其特征在于，

所述预定的报警电压值大于所述布防电压范围中的最大值。

6.根据权利要求3所述的感应式探测器，其特征在于，所述激励模块(1)包括供电部(12)和激励部(11)，所述供电部用于为激励部(11)提供工作电压，所述激励部包括用于产生感应电场的激励导线。

7.根据权利要求3所述的感应式探测器，其特征在于，所述感应模块(2)包括感应部(21)和滤波器(22)，所述感应部包括用于感应感应电场信息的感应导线。

8.根据权利要求3所述的感应式探测器，其特征在于，所述报警模块(4)包括喇叭(41)、指示灯(42)和任选的远程呼叫及传输设备。