DE2103909A1

DE2103909A1 - Überwachungseinrichtung zur Fest stellung der Anwesenheit eines Eindring lings in einem Raum

Info

Publication number: DE2103909A1
Application number: DE19712103909
Authority: DE
Inventors: Herbert L Los Altos Hills Cahf Berman (V St A )
Original assignee: OPTICAL COARING LAB Inc
Current assignee: OPTICAL COARING LAB Inc
Priority date: 1970-02-06
Filing date: 1971-01-28
Publication date: 1971-08-19
Also published as: FR2080963A1; DE2103909B2; FR2080963B1; DE2103909C3; GB1335410A

Description

Überwaehungselnrlchtuntg zur Feststellung der Anwesenheit eines Eindringlings In einem Maura.

Es wird die Priorität aus der entsprechenden Anmeldung 9515 vom 6. Februar 19?o in den Vereinigten Staaten beansprucht.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungseinrichtung zur Feststellung der Anwesenheit eines Eindringlings z.B. eines Einbrechers in einem Raum, beispielsweise einem Wohnraum oder Geschäftsraum, mit Hilfe der Infrarotstrahlung seines Körpers. Überwachungseinrichtungen dieser Art sind bereits bekannt. Die bekannten Einrichtungen erfordern aber ganz allgemein entweder umständliche Abtastvorrichtungen oder mehrere teure Fühlerelemente, wenn für eine ausreichende Bedeckung _fdes zu überwachenden Bereichs, insbesondere eines Raumes, Sorge getragen werden soll. Es besteht daher ein Bedarf nach einer neuen und verbesserten solchen Einrichtung, die hinreichend wirtschaftlich hergestellt, installiert und betrieben werden kann, um zur Verwendung, insbesondere in Wohn- und Geschäftsräumen geeignet

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zu sein, und die den Blicken eines unbefugten Eindringlings verborgen bleibt. Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der zur Rede stehenden Art so auszubilden, daß sie zwar auf die Bewegung eines Eindringlings anspricht, aber nicht durch allmähliche von anderen Ursachen herrührende Veränderungen, wie beispielsweise Raumtemperatur- oder Umgebungstemperaturänderungen beeinflußt wird. Es soll weiter eine Möglichkeit geschaffen werden, ein System der zur Rede stehenden Art so auszubilden, daß es mehrere getrennte "Sichtfelder" aufweist, um im wesentlichen den gesamten Bereich eines Raumes zu überdecken. Ferner soll die Möglichkeit geschaffen werden, ein System mit einem Sichtfeld auszubilden, das den Umkreis eines Raumes abdeckt. Das neue System soll ferner gewünschtenfalls dazu verwendbar sein, auch noch mehr als einen einzelnen Raum zu überwachen. Essoll weiter mit einem Filter ve-r— sehen werden können, um Fehlalarme, beispielsweise durch reflektiertes Sonnenlicht sowie Licht aus anderen Fremdenergiequellen wie Glühlampen und Fluoreszenzlampen zu vermeiden.

Um diese Ziele zu erreichen, ist eine Überwachungseinrichtung der zur Rede stehenden Art», gekennze i ohnet durch eine zur Erzeugung eines elektrischen Signals in Abhängigkeit vom Pegel der auftreffenden Infrarotstrahlung dienendes Fühlerelement, in dessen Nachbarschaft eine optische Einrichtung angeordnet ist, die dazu dient, die Infrarotenergie

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von mindestens einem bestimmten Feld auf das Fühlerelement zu fokussieren, und eine Signalverarbeitungsvorrichtung, die so.geschaltet ist, daß sie das elektrische Signal aus dem Fühlerelement aufnimmt, und die eine der Bewegungsgeschwindigkelt eines Eindringlings in den überwachten Bereich entsprechende Frequenzabhängigkeit hat, so daß das System auf Änderungen des Pegels der Infrarotstrahlung aufgrund der Bewegung des Eindringlings durch das bestimmte Feld hindurch anspricht und gegenüber allmählichen, von anderen Ursachen herrührenden Änderungen innerhalb dieses Feldes eine Unterscheidung trifft.

Die Überwachungseinrichtung gemäß der Erfindung benutzt also ein einzelnes Fühlerelement für Infrarotenergie und eine optische Einrichtung zum Fokussieren der Infrarotstrahlung aus einem bestimmten von einer Mehrzahl von Blickfeldern auf das Fühlerelement. Das Ausgangssignal aus dem Fühlerelement wird einem abgestimmten Verstärker zugeführt, der eine Frequenzabhängigkeit hat, die der Gehgeschwindigkeit oder Bewegungsgeschwindigkeit eines Eindringlings entspricht. Somit spricht das System an auf Änderungen der Infrarotstrahlung aufgrund der Bewegung des Eindringlings durch die Blickfelder, wird aber '< nicht beeinflußt durch allmähliche Änderungen innerhalb dieser Felder wie z.B. Änderungen der Raum- oder Umgebungs-

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temperatur. Bei einer besonders zur Anbringung in der Ecke eines Rauras geeigneten Ausführungsform der Einrichtung bedecken das Fühlere leine nt und die optische Einrichtung mehrere räumlich getrennte sektorförmige Felder. Eine andere AusfUhrungsform der Erfindung, die sich besonders zur Anbringung ari der Decke eines Raumes eignet, besitzt ein konisch divergierendes ringförmiges Blickfeld, das sieh besonders zur Bedeckung des Umkreises eines zu überwachenden Raumes eignet.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es Zeigen:

Fig. 1 das grundsätzliche Schaltschema einer Einrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Seltenansicht, teilweise im Schnitt einer Ausführungsform eines Pühlerkopfes nach der Erfindung/ der einen in Segmente unterteilten Kugelspiegel· zum Reflektieren infraroter Strahlen auf ein Fühlerelement enthält;

Pig. 3 eine Vorderansicht des in Segmente unterteilten Kugelspiegels der Anordnung nach Fig. 2;

Fig. 4 eine Schnittansicht längs der in Fig. 2 angegebenen Ebene 4-4;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung der durch die Anordnung nach Flg. 2 bedeckten Blickfelder bei Anbringung In einer Ecke eines Raumes;

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Pig. 6 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Konusspiegel und einer Linse zum Richten von Infrarotstrahlen aus einer konisch divergierenden Ringbahn auf ein Fühler- · element;

Fig. 7 die schematische Darstellung einer Ausführungsform mit einem konischen und einem Kugelspiegel zum Reflektieren von Infrarotstrahlen aus einer konisch divergierenden Ringbahn auf ein Fühlerelement;

Fig. 8 einen Querschnitt einer plan-konisch konkaven Linse, die zum Ersatz des konischen Spiegels in den Ausführungsformen gemäß Fig. 6 und 7 verwendet werden kann;

Fig. 9 eine Vorderansicht eines in Segmente unterteilten Kugelspiegels, der sowohl in vertikale als auch in horizontale Segmente eingeteilt ist;

Fig.Io einen Senkrechtschnitt längs der in Fig. 9 angegebenen Ebene lo-loj

Fig.11 eine schematische Darstellung der senkrechten Blickfelder, die durch den Kugelspiegel gemäß Fig. 9 und Io bedeckt werden, wenn dieser in der Ecke eines Raums angebracht wirdj

Fig.12 eine auseinandergezogene Darstellung einer AusfUhrungsform eines Fühlerkopfes gemäß der Erfindung mit einem Filter zum Verhindern von Fehl-

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alarmen durch reflektiertes Sonnenlicht sowie Licht aus anderen Fremdenergiequellen wie Glühlampen und Fluoreszenzlampen;

Fig.13 eine Vorderansicht eines in Segmente unterteilten Spiegels wie er bei der Ausführungsform nach Fig. 12 verwendet werden kann;

Fig.l4 eine graphische Darstellung der Charakteristik (Durchlässigkeit in % in Abhängigkeit von Wellenlängen in Mikron) eines für den Gebrauch in der Ausführungsform naoh Fig. 12 vorzugsweise verwendbaren Filters.

Wie in Fig. 1 veranschaulicht, umfaßt die neue Einrichtung ein Fühlerelement 11, eine optische Einrichtung 12 zum Fokussieren einer durch Strahlen I3 angedeuteten Infrarotstrahlung auf das Fühlerelement einen abgestimmten Verstärker 14, einen Spannungspegeldetektor ΐβ, ein Relais 17 und eine Alarmvorrichtung 18.

Das Fühlerelement 11 ist so ausgebildet, daß es ein elektrisches Signal in Abhängigkeit vom Pegel der darauf auftreffenden Infrarotstrahlung erzeugt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dieses Element ein Thermistorbolometer, dessen Widerstand vom Pegel der auftreffenden Strahlung abhängig ist. Gewünschtenfalls können auch andere Arten von Infrarotfühlerelementen benutzt werden.

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. Die eine Klemme 21 des Fühlerelements 11 ist über einen Widerstand 22 mit einer Quelle konstanter Spannung +V ver-

CG

bunden. Das Fühlerelement 11 und der Widerstand 22 sind somit als Spannungsteiler zwischen der Spannungsquelle +V und Erde geschaltet. Die Spannung an der Klemme 2i ist proportional dem Widerstand des Fühlerelements und daher abhängig vom Pegel der auf dieses Element auftreffenden Strahlung.

Das an der Klemme 21 auftretende Signal wird über eine

i Leitung 24 an den Eingang des Verstärkers 14 gelegt. Dieser ^ Verstärker enthält einen Feldeffekttransistor (FET) 26 und einen Arbeitsverstärker 27. Das Eingangssignal wird über einen Kondensator 28 an das Tor 29 des FET 26 gelegt. Ein Widerstand Jo ist zwischen das Tor 29 und Erde geschaltet, um die richtige Arbeitsweise des FET zu gewährleisten. Die Quelle 31 ist über einen Widerstand 32 mit Erde verbunden und die Senke 33 ist mit der Quelle +V_{n Λ} durch einen

CG

Widerstand 36 verbunden, der durch einen Kondensator 37

überbrückt ist. Das Ausgangssignal des FET wird von der ä

Quelle 33 abgenommen und dem Arbeitsverstärker 27 über einen Kondensator 38 zugeführt.

Der Verstärker l4 ist so abgestimmt, daß er eine Frequenzcharakteristik oder Frequenzabhängigkeit hat, welche der Geschwindigkeit, mit der eine Person geht» etwa entspricht. Die Abhängigkeit bei niedriger Frequenz wird be-. · grenzt durch die Kopplungskondensatoren 28 und 38 und die Abhängigkeit bei hoher Frequenz durch den Nebenschlußkon- -

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densator 37· Bei der bevorzugten Ausführungsform werden diese Kondensatoren so gewählt, daß sie ein Durchlaßband in der Größenordnung von o,2 bis J> Hz ergeben. Dieser-Frequenzbereich hat sich als besonders geeignet erwiesen,' um zwischen Änderungen des Pegels der Infrarotstrahlung infolge eines Eindringlings einerseits und allmählichen Änderungen wie Raum- oder Temperaturänderungen der Umgebung andererseits zu unterscheiden. Eine zusätzliche Abstimmung kann durch den Arbeitsverstärker 27 erfolgen. Der Feldeffekttransistor in der Eingangsstufe des Verstärkers 14 hat eine niedrige Rauschcharakteristik wie sie sich als erwünscht herausgestellt hat im Hinblick auf die relativ niedrigen Frequenzen, auf die der Verstärker abgestimmt ist. Gewünsentenfalls kann auch eine andere Art von Transistor mit niedrigem Rauschen wie z.B. ein bipolarer Transistor statt des FET benutzt werden.

Der Ausgang des Pegeldetektors ist durch eine Leitung 4l mit dem Relais 17 verbunden, das seinerseits über eine Leitung 42 die Alarmvorrichtung l8 steuert. Das Relais und die Alarmvorrichtung können eine übliche Ausbildung haben und insbesondere kann die letztere eine akustische oder ■ eine visuelle Warnvorrichtung sein. Wahlweise kann gewünschtenfalls der Ausgang des Verstärkers 14 an eine Überwachungsvorrichtung wie einen üblichen Blattschreiber angeschlossen - werden.

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Die Arbeitswelse des In Pig. 1 gezeigten Systems läßt sich kurz wie folgt beschreiben. Es sei zunächst angenommen, daß-in dem durch die optische Einrichtung 12 begrenzten Gesichtsfeld kein Eindringling vorhanden sei. Dann entspricht das an der Klemme 21 des Pühlereleraents auftretende Signal dem normalen Strahlungspegel in dem Feld. Bei Abwesenheit eines Eindringlings bleibt dieses Signal relativ konstant und wird von dem abgestimmten Verstärker 14 überwacht. ' w Wenn ein Eindringling das Gesichtsfeld betritt, ändert sich der Strahlungspegel plötzlich, wobei eine entsprechende Änderung des Signals am Eingang des Verstärkers auftritt. Dieses schnell vorübergehende Signal fällt in das Durchlaßband des Verstärkers und wenn das Ausgangssignal des Verstärkers den vorbestimmten Pegel erreicht, spricht der Pegeldetektor l6 an und löst das Relais 17 aus, wodurch die Alarmvorrichtung l8 zur Wirkung gebracht wird.

Pig. 2 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Fühler- j kopfes, der in dem System nach Fig. 1 be'nutat werden kann. Dieser Fühlerkopf enthält ein rohrförmiges Teil 46, in welchem das Fühlerelement 11 und die optische Einrichtung 12 eingebaut sind. Das Fühlerelement 11 ist durch eine Halterung 47 Im Bereich der Achse des rohrförmigen Teils angeordnet. Zu dieser Halterung gehört eine Nabe 47a, in der sich das Fühlerelement 11 befindet und ein ringförmiger äußerer Rand 47b, der die Innenfläche 48 des rohrförmigen

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Teils 46 berührt. Mehrere Speichen 47c erstrecken sich zwischen der Nabe und dem äußeren Rand. Die Halterung 47 ist in der * Nähe des vorderen Endes des rohrförmigen Teils angeordnet und wird durch Mittel üblicher Art z.B. Klebemittel in ihrer Lage festgehalten.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 umfaßt die optische Einrichtung 12 mehrere reflektierende Teile 51a-51e, die hin-

Ä ter dem Fühlerelement 11 angebracht sind. Diese reflektierenden Teile stellen Mittel zur Fokussierung der infraroten Strahlung aus mehreren getrennten Sichtfeldern auf das Fühlerelement 11 dar. Die reflektierenden Teile haben eine allgemein kugelige Kontur und sind in üblicher Weise durch Ausschneiden von Segmenten aus einem Kugelspiegel hergestellt. Wie am besten aus Fig. 3 zu ersehen ist, sind diese Segmente durch Zerschneiden des Spiegels längs mehrerer zueinander und zur Achse des Spiegels paralleler Ebenen hergestellt. Um praktisch die gleiche Intensität aus jedem dieser Sichtfelder zu er-

w halten, ist es vorteilhaft, daß die reflektierenden Teile oder Spiegelsegmente alle annähernd die gleiche Fläche haben. Gewünschtenfalls können die reflektierenden Teile einzeln aus einem geeigneten Material wie Kunststoff geformt und mit Chrom, Aluminium oder einem sonstigen eine relativ hohe Reflexionskraft im infraroten Bereich aufweisenden Material überzogen sein.

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- li -

Die reflektierenden Teile 51a-$le sind in einem Haltering 52 angeordnet, der verschiebbar in die Innenfläche 48 des rohrförmigen Teils 46 eingepaßt ist. Die reflektierenden Teile können in dem Haltering, beispielsweise durch Einkleben befestigt sein und der Haltering kann gleichfalls in dem rohrförmigen Teil durch übliche Mittel wie Einkleben oder durch Schrauben an einem Platz festgehalten werden. Jedes dieser Teile ist um einen Winkel φ gegenüber den daran angrenzenden TeiIeη geneigt, und jedes ist axial '

gegenüber seinen angrenzenden Teilen um einen Abstand σ versetzt. Diese Anordnung ergibt dann eine Anzahl in Abständen voneinander befindlicher sektorförmiger Gesichtsfelder entsprechend der Anzahl der reflektierenden Teile. Das Gesamtgesichtsfeld θ ist abhängig von der Zahl der reflektierenden Teile 51 und im Neigungswinkel ^. Es gilt dann stark angenähert θ = (n-1) φ, worin η = die Anzahl der reflektierenden-Teile ist. Diese reflektierenden Teile sind von dem Fühlerelement 11 durch einen Abstand getrennt, J der der Brennweite des Kugelspiegels enspricht, aus dem sie hergestellt sind. Das Maß der axialen Versetzung <f ist so gewählt, daß die richtige Fokussierung der Strahlen von jedem der reflektierenden Teile auf das Fühlerelement gewährleistet ist.

Der in den Figuren 2-4 dargestellte Fühlerkopf läßt sich wie folgt beschreiben. Bei Abwesenheit eines Ein-

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dringlings hat das Ruhesignal am Eingang des Verstärkers l4 eine im wesentlichen konstante Größe. Begeht ein Eindringling den Raum, so ändert sich jedesmal, wenn er in eines der getrennten Felder ein- oder aus ihm austritt der Strahlungspegel in dem betreffenden Feld. Diese plötzlichen Änderungen erzeugen ein Signal, das durch den Verstärker hindurchgeht und eine Betätigung der Alarmvorrichtung bewirkt. Dadurch, daß dieses System mehrere getrennte Gesichtsfelder hat, ist es bedeutend zuverlässiger als ein System mit nur einem Gesichtsfeld, da die Änderung des Pegels der infraroten Strahlung, die durch einen Eindringling hervorgerufen wird, der in ein Feld eintritt oder es verläßt,-erheblich größer ist als die Änderung, die durch eine Bewegung des Eindringlings in dem Feld verursacht wird.

Gewünschtenfalls kann ein System ähnlich demjenigen von Fig. 2-5 auch so ausgebildet werden, daß es die Strahlung brechende Teile statt die Strahlung reflektierender Teile benützt.

Fig. 6 veranschaulicht eine Ausfuhrungsform der Erfindung, die besonders geeignet zur Anbringung an der Decke eines Raums ist, um eine Abdeckung des Umkreises des überwachten Raums zu schaffen. Zu dieser Ausführungsform gehört ein Kegelstumpfspiegel 6l mit reflektierender Innenfläche 6la. Der konische Spiegel ist im äußeren Ende eines rohrförmigen Teils.62 angeordnet. Das FUhlerelement

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11 ist in dem rohrförmigen Teil 62 mittels einer Halterung 47 ähnlich derjenigen gehalten, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben wurde. Eine Linse 63 ist zwischen dem konischen Spiegel und dem Fühlerelement angeordnet.

Die Arbeitsweise der AusfUhrungsform nach Fig. 6 läßt sich kurz wie folgt beschreiben. Eine Eigentümlichkeit eines konischen Spiegels besteht darin, daß nur diejenigen Strahlen, welche die reflektierende Fläche unter einem bestimmten Winkel treffen, parallel zur Achse des Spiegels reflektiert werden» Dieser Winkel entspricht allgemein dem Halbwinkel des konischen Spiegels; d.h. er ist gleich dem Winkel zwischen der reflektierenden Fläche und der Spiegelachse. In Fig. 6 ist die reflektierende Fläche 6la unter einem Winkeioc gegenüber der Achse 66 des Spiegels geneigt. Somit werden nur diejenigen Strahlen 67* welche die reflektierende Fläche 6la unter einem Winkel, der gleiche* ist, parallel zur Achse 66 reflektiert. Die Linse 63 fokussiert die parallelen Strahle.n auf das Fühlerelement 11. Der Ort der eintreffenden "Strahlen 67* welche durch den Spiegel reflektiert und auf das Fühlerelement fokussiert werden, ist die Oberfläche eines Konus, dessen Wi^nkel das Zweifache des Winkels des konischen Spiegels 6l beträgt. Dieser Ort hat eine Breite, welche der Länge der reflektierten Fläche 6la entspricht. Diese Ausführungsform der Erfindung hat ein Gesichtsfeld von der Form einer ringförmigen Bahn 68 auf einer Ebene senkrecht zur Achse

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des konischen Spiegels. Diese Bahn wird im Durchmesser umso größer, je größer der Abstand vom Spiegel ist und kann als eine konisch divergierende Ringbahn angesehen werden. Diese Bahn kann so gestaltet werden, daß sie den Umkreis eines zu schützenden Bodenbereichs bildet, dadurch, daß der Spiegel entsprechend bemessen und sein Anbringungsort entsprechend gewählt wird. Die Bewegung eines Eindringlings quer durch die Bahn 68 erzeugt eine wesentliche Änderung des Strahlungspegels, der auf das Fühlerelement 11 auftrifft und diese Änderung erzeugt ein elektrisches Signal, das die Alarmvorrichtung in der vorher beschriebenen Weise betätigt. Da nur das kleine Ende des konischen Spiegels der zu schützenden Fläche exponiert zu werden braucht, kann diese Ausführungsform bequem in der Decke des Raums verborgen installiert werden.

Die in Fig. 7 veranschaulichte Ausführungsform ist ähnlich derjenigen von Fig. 6 mit Ausnahme davon, daß ein Kugelspiegel 71 anstelle der Linse 6j> vorgesehen ist. Dieser Spiegel wird hinter dem Fühlerelement 11 angebracht und reflektiert die parallelen Strahlen von dem konischen Spiegel 6l auf das Fühlerelement.

Fig. 8 zeigt eine Linse 72, die anstelle des konischen Spiegels Sl in der Ausführungsform nach Fig. β und 7 vorgesehen werden kann. Diese- Linse hat eine konisch konkave Oter-

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fläche 73 und dient zur Ablenkung der Strahlen 74, welche die Fläche unter einem vorbestimmten Winkel treffen, in die Strahlenrichtung 76 parallel zur Achse der Linse. Entweder eine solche Linse wie die Linse 63 oder ein Spiegel wie der Spiegel Jl kann in Verbindung mit der Linse 73 dazu benutzt werden, die Strahlen 76 auf das Fühlerelement 11 zu fokussieren.

Fig· 9-11 veranschaulichen eine andere Ausführungsform eines in Segmente unterteilten Spiegels, der als optische Einrichtung 12 in dem in Fig. 2 gezeigten Fühlerkopf benutzt werden kann. Diese Ausführungsform ist allgemein ähnlich dem in Segmente unterteilten Spiegel wie er in Fig. 3 und 4 dargestellt ist, insofern nämlich als er mehrere in horizontalen Abständen angeordnete sich vertikal erstreckende Abschnitte ähnlich den reflektierenden Teilen 51a-51e enthält. Der in Fig. 9 gezeigte Spiegel ist ebenfalls horizontal längs einer Ebene 79 in Segmente unterteilt. Jeder der vertikalen Abschnitte ist in einen J

oberen und einen unteren Segmentabschnitt unterteilt. Die unteren Abschnitte sind mit den Bezugsziffern 8la-8le versehen und die oberen Abschnitte mit den Bezugsziffern 82a-82e.

Wie am besten aus Fig. Io zu erkennen ist, ist jeder der oberen Abschnitte 82a-82e unter einem Winkel φ* gegenüber den unteren Abschnitten 8la-8le unterhalb davon neigt.

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- ιβ - '

Außerdem ist jeder der oberen Segmentabschnitte axial gegenüber dem ihm entsprechenden unteren Segmentabschnitt um einen Abstand ei¹ versetzt. Wie in Fig. 11 erläutert, werden, durch die Unterteilung des Spiegels in obere und untere Segmentabschnitte zwei in einem vertikalen Abstand befindliche getrennte Sichtfeider 8^,84 für jeden vertikalen Segmentabschnitt des Spiegels geschaffen. Diese Sichtfelder sind durch einen Winkel θ' getrennt., der durch den Neigungswinkel <p^% zwischen dem oberen und unteren Segment abschnitt bestimmt und ihm im wesentlichen gleich ist. Die axiale Versetzung er ist so gewählt, daß die Strahlen aus jedem der Sichtfelder 83, 84 auf das Fühlerelement 11 fokussiert werden.

Gewünschtenfalls kann jeder der vertikalen Segmentabschnitte in zusätzliche Segmente unterteilt werden, um noch weitere d*irch vertikale Abstände voneinander getrennte Sichtfelder zu schaffen. Die zwei vertikal in Abständen befindlichen Felder 83, 84, die durch den in den Figuren 9 und Io gezeigten Spiegel erzeugt werden, ergeben nach bereits gemachten Erfahrungen einen angemessenen Schutz für die meisten Räume. Fig, Il erläutert die durch diesen Spiegel in einem Raum mit Endwandungen 86, 87 und einem Fußboden 88 geschaffenen vertikalen Sichtfelder. Das obere Sichtfeld 83 wird durch die unteren Segmente des Spiegels erzeugt und das untere Feld 84 durch die oberen Segmente.

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'Für einen gegebenen Spiegel und einen gegebenen Raum ist natürlich die örtliche Anordnung der Gesichtsfelder vorteilhaft abhängig zu machen von der örtlichen Lage und Richtung der Spiegel. Bei dem in Fig. 11 erläuterten Raum ist der Spiegel auf der Endwandung 86 in einem Ab-· stand oberhalb des Bodens 88 angebracht, der gleich etwa 4O$ des Abstandes zwischen den Endwandungen 86, 87 beträgt. Der Spiegel hat einen Neigungswinkel φ* in der Größenordnung von 30 und die Achse des oberen Segmentabschnitts ^ ist gegenüber der Endwand 86 um einen Winkel in der Größenordnung von 45° geneigt. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, schafft das obere Gesichtsfeld 83 eine Bedeckung für die volle Raumlänge, wenngleich diese Bedeckung nach der Endwandung 87 hin besser ist. Das untere Gesichtsfeld 84 ergibt einen Schutz in- dem Bereich unterhalb des Gesichtsfeldes 83 und nahe bis zur Endwand 86, die auf andere Weise abgedeckt ist.

Fig. 12 erläutert eine Ausführungsform eines Fühler- s

kopfes, der mit einem Filter versehen ist, um Fehlalarme aufgrund reflektierten Sonnenlichts oder anderen Lichtes aus Fremdquellen wie z.B. Glühlampen und Fluoreszenzlampen zu verhindern. Bei dieser Ausführungsform ist das Fühlerelement 11 im Bereich einer Ausnehmung oder eines Hohlraums 91 angeordnet, der in dem Kopf 92 einer Haltesäule 93 ausgebildet ist. Wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen ist das Fühlerelement 11 im Brennpunkt eines in.

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Segmente unterteilten Kugelspiegels 96 angeordnet, wobei die Säule 93 in einem Montageloch 97 befestigt ist, das in dem Spiegel vorgesehen ist. Der Spiegel 96 ist ähnlich dem in Segmente unterteilten Spiegel gemäß Pig. 9. Dieser Spiegel enthält fünf große in Abständen voneinander befindliche Segmente 98a-98e, welche die primären Gesichtsfelder bilden und zwei kleine Segmente 99a und 99b, welche sekundäre Gesichtsfelder in einem räumlichen Abstand von den primären Feldern bilden.

Ein Model lol, welches den abgestimmten Verstärker 14 und den Pegeldetektor l6 enthält, ist hinter dem Kugelspiegel 96 angeordnet. Das Fühlerelement 11 ist mit dem Model Io2 verbunden, die durch eine Öffnung lo^ in dem Spiegel hindurchgeht. Weitere Leitungen Io4 sind vorgesehen, um dem Model Energie zuzuführen und den Ausgang des Pegeldetektors l6 mit dem Relais 17 zu verbinden.

Das Pühlerelement, der Kugelspiegel und das Model sind sämtlich in einem zylindrischen Gehäuse I06 angeordnet. Die Leitungen Io4 gehen durch eine öffnung in dem Gehäuse und sind mit dem übrigen Teil der Schaltung verbunden.

Ein Filterelement Io7 ist zwischen dem Fühlerelement 11 und dem Kugelspiegel 96 vorgssahen. Wie in Fig. 12 erläutert, ist dieses Filterelement über dem Hohlraum 91 in dem Säulenkopf" 92 angeordnet. Somit muß jegliche

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Energie, die das FUhlerelement erreicht, das Filter passieren. Fig, 14 zeigt die Charakteristik eines Filters wie es für den hier vorliegenden Anwendungszweck vorzugsweise verwendet wird. Dieses Filter läßt die Strahlung mit einer Wellenlänge in der Größenordnung von 4,5 - 20 Mikron durch und hat eine Ansprechspitze bei etwa 8-10 Mikron. Das Filter kann in einer üblichen Art und Weise aufgebaut sein, beispielsweise durch Aufdampfen dünner Schicht dielektrischer Materialien auf einar Germaniumunterlage. Ein solches ™

Filter hat sich als äußerst wirksam für das Durchlassen der. erwünschten infraroten Strahlung und das Verhindern von Fehlalarmen durch Absperren unerwünschten Lichts wie reflektierten Sonnenlichts und Lichtes von Glühlampen und Fluoreszenzlampen erwiesen.

Bei jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung kann, wenn ein Schutz für mehr als einen Raum gewünscht wird, eine Mehrheit von Fühlerelementen 11 mit einem einzigen Verstärker 14 verbunden wer- ™ den. Geeignete optische Einrichtungen 12 müssen natürlich für jedes dieser Fühlerelemente vorgesehen werden.

Es ist somit ohne weiteres ersichtlich, daß durch die Erfindung eine neue und verbesserte Einrichtung zur Feststellung eines Eindringlings mit Hilfe von Infrarotstrahlung geschaffen wurde. Die Möglichkeiten zur Anwendung und Ausführung der Erfindung sind dabei nicht auf die hier beschriebenen und dargestellten Einzelheiten beschränkt.

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Claims

- 2ο Patentansprüche

( 1J Überwachungseinrichtung zur Peststellung der Anwesenheit eines Eindringlings mit Hilfe der Infrarotstrahlung seines Körpers, gekennzeichnet durch ein zur Erzeugung eines elektrischen Signals in Abhängigkeit vom Pegel der' darauf ,auftreffenden infraroten Strahlung, dienendes Fühler e lerne nt, in dessen. Nachbarschaft eine" optische" Einrichtung angeordnet: ist„ die dazu dient, die Infrarot energie von mindestens- einem bestimmten Feld auf dias Fühlerelement zu fokussieren, und eine Signalverarbeitungsvorrichtung* die so geschaltet ist, daß; sie das elektrische Signal, auf dem Fühlereüemeht aufnimmt, und die eine der Bewegungsgeschwindigkeit eines Eindringlings entsprechende Frequenzabhängigkeit hat, so daß das System auf Änderungen des Pegels der Infrarotstrahlung aufgrund der Bewegung des Eindringlings durch das bestimmte Feld hindurch anspricht und gegenüber allmählichen, von anderen Ursachen herrührenden Änderungen innerhalb dieses Feldes eine Unterscheidung trifft.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsvorrichtung einen abgestimmten Verstärker enthält, der ein Durchlaßband in der Größenordnung von 0,2 - 3 Hz aufweist.

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3· Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlerelement ein Thermistorbolometer ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß noch zusätzliche Fühlerelemente und optische Einrichtungen sowie Einrichtungen zum Anschluß dieser FUhlerelemente an die Signalverarbeitungsvorrichtung vorgesehen sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ^ daß eine Filtervorrichtung zwischen der optischen Einrichtung und dem Fühlerelement vorgesehen ist, welche nur die Infrarotstrahlung einer vorbestimmten Wellenlänge zu dem Fühlerelement durchläßt.
6; Einrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Filtervorrichtung ein Durchlaßband in der Größenordnung von 4,5 - 20 Mikron aufweist.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung der optischen Einrichtung, daß sie die Infrarotstrahlung aus mehreren Teilblickfeldern auf das Fühlerelement fokussiert.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung aus mehreren Infrarotenergie reflektierenden Teilen besteht, die hinter dem Fühlerelement so angeordnet sind, daß die Strahlung aus mehreren getrennten

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sektorförmigen Gesichtsfeldern auf das Fühlerelement reflektieren.
9· Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Teile Segmente eines Kugelspiegels sind, welche axial versetzt und zueinander geneigt angeordnet sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung fünf Segmente von etwa gleicher Fläche umfaßt und daß jedes Segment um einen Winkel in der Größenordnung von etwa l8° gegenüber den benachbarten Segmenten geneigt ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Segmente aus dem Kugelspiegel in ein oberes und ein unteres Segment unterteilt ist und daß das obere und das untere Segment sowohl axial versetzt als auch zueinander geneigt angeordnet sind.
12. Einrichtung nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß ein Filter, das nur eine bestimmte Wellenlänge der Infrarotstrahlung von der optischen Einrichtung auf das Fühlerelement durchläßt.
13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Erzeugung eines elektrischen Signals dienendes Fühlerelement, das auf den Pegel einer darauf auftreffenden Infrarotstrahlung anspricht, in der

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Nachbarschaft einer optischen Einrichtung von solcher Ausbildung angeordnet ist,* daß diese die Infrarotstrahlung aus einer geschlossenen Bahn auf das Fühlerelement fokussiert und daß das elektrische Signal von dem Fühlerelement aus einer elektrischen Verarbeitungsvorrichtung zugeführt wird, die eine solche Frequenzcharakteristik aufweist, welche der Gehgeschwindigkeit eines Eindringlings entspricht, so daß die Einrichtung auf die Bewegungen eines Eindringlings durch die geschlossene Bahn hindurch anspricht.
14. Einrichtung nach Anspruch 13* dadurch gekennzeichnet, daß zu der optischen Einrichtung ein vor dem Fühlerelement angeordneter Kegelstumpfspiegel gehört, der dazu dient, die Infrarotstrahlung von der erwähnten Bahn in zur Achse des Kegelstumpfspiegeis parallelen Strahlen zu reflektieren, und daß eine weitere optische Einrichtung vorgesehen ist, die zur Fokussierung der parallelen Strahlen .aus dem Kegelstumpf spiegel auf das Fühlerelement dient.
15. Einrichtung nach Anspruch 1Λ, dadurch gekennzeich- Jj net, daß die letztgenannte optische Einrichtung einen hinter

dem Fühlerelement angeordneten Spiegel aufweist.
16. Einrichtung nach Anspruch lh, dadurch gekennzeichnet, daß die letztgenannte optische Einrichtung eine Linse enthält, die zwischen dem Kegelstumpfspiegel und dem Fühlerelement angeordnet ist.

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17· Einrichtung nach Anspruch 13* dadurch gekennzeiGh- net, daß die optische Einrichtung eine vor dem Fühlerelement angeordnete Linse enthält, die eine konische Oberfläche aufweist, welche zur Ablenkung infraroter Strählen von einer konisch divergierenden Ringbahn in zur Achse der Linse parallele Strahlen dient und daß eine weitere optische Einrichtung zum Fokussieren der parallelen Strahlen von dieser Oberfläche auf das Fühlerelement vorgesehen ist.

l8. Einrichtung nach Anspruch IJ, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filtervorrichtung zwischen der optischen Einrichtung und dem Fühlerelement vorgesehen ist, die nur infrarote Strahlung von einer vorbestimmten Wellenlänge auf das Fühlerelement durchläßt.

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