DE2855322A1

DE2855322A1 - Verbesserte infrarot-ueberwachungssysteme

Info

Publication number: DE2855322A1
Application number: DE19782855322
Authority: DE
Inventors: Of Limecroft Brooke Armit Ward
Original assignee: CARBOCRAFT Ltd
Current assignee: S Franzen Soehne GmbH
Priority date: 1977-12-22
Filing date: 1978-12-21
Publication date: 1979-07-05
Also published as: GB2012045A; GB2012045B; US4271360A

Description

VOLLSTÄNDIGE BESCHREIBUNG der Erfindung des britischen Unternehmens CARBOCRAFT LIMITED, Barge UaIk, East Molesey, Surrey, KT8 9A3, England, mit der Bezeichnung:

"Verbesserte Infrarot~Überuachungssysterne"

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Diese Erfindung betrifft Infrarot-Überuachungssysteme.

Das Aufkommen billiger pyroelektrischer Strahlenenergie-Detektoren begünstigt die Herstellungsmöglichkeit eines Infrarot-Überuachungssystems zur Aufspürung von Einbrechern oder Bränden in
einer überwachten Zone. Ein pyroelektrischer Detektor reagiert
auf eine Veränderung seiner Temperatur infolge der Absorption
intermittierend auf ihn einwirkender Strahlungsenergie. Die Reaktion des Detektors erfolgt in Form einer Veränderung der elektronischen Last auf der Oberfläche des pyroelektrischen Kristalls, wobei diese Last in der Zeit abnimmt. Der Detektor reagiert daher auf Temperaturschwankungen und nicht ausschließlich auf das Vorhandensein einer Energiequelle.

Uird dieser Detektor als Einbruchssicherung verwendet, so genügt es nicht, auf der Oberfläche des Detektors lediglich ein Strahlungsbild der überwachten Zone zu produzieren. In einem derartigen Fall würde die Bewegung eines Einbrechers nur sein über die Oberfläche des Detektorelements huschendes Bild erzeugen, das
jedoch kein zuverlässiges Signal ergibt.

Zur Erzeugung eines brauchbaren Signals ist bereits vorgeschlagen worden, das Strahlenenergiesignal durch Einsatz einer der
folgenden Verfahren zu modulieren:

1. Ran läßt das Bild vor dem Auftreffen auf das Detektorelement über ein maskierendes Gittermuster laufen;

2. Han läßt das Bild des Einbrechers über eine Anordnung mehrerer Detektorelemente laufen;

3. Man unterteilt den Schutzbereich in überwachte und nicht
überwachte Zonen auf, wobei die Strahlung aller überwachter
Zonen auf ein gemeinsames Detektorelement gebündelt wird.

Bei all diesen Verfahren empfängt jeder Detektor nur die Strahlung von Objekten innerhalb bestimmter Zonen,; da ein Objekt

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sich von einer zur anderen Zone bewegt, bewirkt es eine Tempera« turschuankung im Detektor, die dazu führt, daß sich seine Strahlungskraft von derjenigen des Hintergrunds abhebt· Feuer oder sich bewegende Rauchschwaden, die in einem Überwachungsbereich auftreten, rufen die gleiche Detektorreaktion hervor.

Diese Erfindung will ein System vorstellen, das sowohl waagrecht als auch senkrecht ein Feld in weitem Winkel abdecken kann. Nach der Erfindung wird ein Infrarot-Überwachungssystem bereitgestellt, zu dem ein vielflächiger Spiegel gehört, dessen Facetten in einem Uiηkel zueinander geneigt sind, sowie eine Strahlenbündelungseinrichtung, die die durch die Spiegelflächen auf einen gemeinsamen Detektor zurückgeworfene Strahlenenergie bündelt· Diese Einrichtung ist so konstruiert, daß ein Schutzbereich in überwachte und nicht überwachte Zonen unterteilt wird und lediglich Energie von einem in einer überwachten Zone befindlichen Objekt durch eine Spiegelfacette und durch die Bündelungseinrichtung auf den Detektor gerichtet wirdo

Die Ebenen der Spiegelflächen sind möglichst so zueinander geneigt, daß durch die aus den überwachten Zonen reflektierte Energie ein Bündel paralleler Strahlen erzeugt wird, und die BUndelungseinrichtung besteht aus einem Teleskopsystem, das das Parallelstrahlenbündel auf den gemeinsamen Detektor fokussiert. Das Teleskopsystem soll möglichst so konstruiert sein, daß der größte Strahleneinfallswinkel nicht stumpfer ist als der größte Aufnahmewinkel des Detektors.

Die bevorzugte Ausführungsform des Teleskops ist ein einzelner Parabolspiegel; es kann jedoch alternativ ein Teleskopsystem mit mehreren Reflektoren, etwa das System Shmidt, Cassegrain oder Bowers-flaksutov, verwendet werden.

Bei der bevorzugten Ausführungsform des vielflächigen Spiegels sind die Facetten in mehreren Ringen angeordnet und die Facetten eines jeden Rings in einem gleichbleibenden Winkel zur Vertikalen geneigt, wobei dieser Neigungswinkel bei jedem Facettenring

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ein anderer ist. Auf diese Weise kann jeder Ring 360° in einem vorbestimmten Abstand vom Spiegel überwachen. Es muß unbedingt sichergestellt sein, daß der Projektionsbereich der Facetten für jede überwachte Zone groß genug ist, um eine ausreichende Strahlungsmenge von einem typischen Objekt im maximalen Wirkungsbereich aufzunehmen; diese Strahlungsmenge muß über der unteren Empfindlichkeitsschuelle des pyroelektrischen Detektors und der entsprechenden elektronischen Schaltkreise liegen.

Die Erfindung wird nachstehend in Form eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Hierauf ist:

Abb. 1 die Draufsicht eines Uielflächenspiegels;

Abb. 2 der Aufriß eines Überwachungssystems mit dem l/ielflächenspiegel nach Abb. 1;

Abb. 3 die schematische Darstellung des Strahlenuegs beim Einfallen auf den Spiegel nach Abb. 2;

Abb. 4 der Senkrechtschnitt des Sensibilitätsfeldes des Systems nach Abb. 2;

Abb. 5 das Sensibilitätsfeld des Systems nach Abb. 2 als Draufsicht, und

Abb. 6 die Schemazeichnung (Schnitt) einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Abb. 1 und 2 zeigen einen Vielflächenspiegel, der mit (1O) bezeichnet wird und aus einem äußeren Facettenring (12), einem mittleren Facettenring (14) und einem inneren Facettenring (16) besteht. Im Zentrum des Uielflächenspiegels ist ein Detektor (ΐθ) montiert«, Der V/ielflächenspiegel (1O) ist senkrecht über einem Parabolreflektor (20) angeordnete Uie auf den Abb. 3, 4 und 5 zu sehen ist, werden Parallelstrahlen (22) von entfernt

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liegenden, überwachten Zonen durch die Facetten (12) und den Parabolreflektor (20) auf den Detektor (1B) reflektiert. Aus Zonen in mäßigem Abstand uerden die Parallelstrahlen (24) durch die Facetten (14) bzu. aus den dem Überuachungssystem am nächsten liegenden Zonen uerden die Strahlen (26) durch die Facetten (16) reflektiert· Die durch alle drei Facettenringe reflektierten Strahlen uerden vom Vielflächenspiegel als Parallelstrahl zurückgeuorfen und durch den Parabolreflektor (20) auf den Detektor (18) gebündelt. Es ist auch möglich, den Parabolreflektor (20) durch ein beliebiges, geeignetes Teleskopsystem zu ersetzen.

Der Schutzbereich uird daher in viele Uberuachte und nicht überwachte Zonen aufgeteilt; bewegt sich eine Energiequelle innerhalb des Schutzbereichs, uird ihr Bild am Detektor abuechselnd empfangen bzu. nicht empfangen, und der Detektor erzeugt daraufhin ein Signal, das die Gegenuart eines Einbrechers anzeigt. Das Vorhandensein einer Flamme gibt ein flackerndes Bild, das ebenfalls Temperaturschwankungen am Detektor verursacht und dort ein Alarmsignal auslöst.

Wie zu sehen ist, haben die Facetten (16) eine kleine,Fläche, während die Facetten (12) erheblich größer sind. Dies ist darin begründet, daß bei einem ueiter entfernten Objekt eine größere Apertur notwendig ist, damit der Detektor ausreichend Strahlungsenergie empfängt, um auf die durch die Bewegung des Objekts bewirkte Last reagieren zu können.

Abb. 6 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, uobei die Optik eines Infrarot-Überuachungssystems aus einem einzigen Teil besteht, der sich ohne weiteres direkt auf eine Schalttafel montieren läßt, uo auch der Infrarotdetektor und alle sonstigen Schaltkreise untergebracht sind. Ein gewöhnlich rechteckiger, hinten und vorn offener Kasten (30), enthält zuei an seinen Längswänden (32) angeordnete Reflektoren (34 und 36). Reflektor (34) besteht aus vielen Flächen, uährend Reflektor (36) ein Parabolreflektor und unter dem Vielflächen-Reflektor (34) montiert ist. Das System dieser AusfUhrungsform überuacht einen Uinkel

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von nur 180° oder weniger und uird am besten auf einer Uand angebracht. Der Parabolreflektor (36) reflektiert das Licht vom V/ielflächenreflektor (34) auf einen Detektor (40), der in einem bestimmten Uinkel auf einer Schalttafel (38) montiert ist₀ Die Schalttafel schließt eine Seite des Rechteckkastens (30) ab; auf ihr ist mindestens ein Teil der elektrischen Schaltungen des Geräts untergebrachte Bei dieser Ausführungsform ist der offene Kasten (30) mit den Reflektoren (34 und 36) möglichst aus einem einzigen Stück aus Kunststoff gefertigt, wobei den Flächen der Reflektoren (34 und 36) nachträglich eine Spiegelschicht aufgetragen wurde. Die Optik kann daher billig gefertigt uerden, und die Wontage der Optik auf die Schalttafel ist einfach. Am Kasten sind Bolzen (42) befestigt, die in Löcher der Schalttafel (38) eingelassen uerden und die automatische Ausrichtung des Detektors (40) sicherstellen, der auf der Schalttafel (38) in einer ganz bestimmten Stellung in bezug auf den Fokus der Optik montiert ist.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1o Ein Infrarot-Überwachungssystem mit einem Infrarotdetektor, gekennzeichnet durch einen Vielflächenspiegel (10, 34), dessen Facetten in einem Winkel zueinander geneigt sind, sowie durch eine Bündelungseinrichtung (20, 36) zur Bündelung der durch die Facetten (12, 14, 16) auf einen gemeinsamen Detektor (18) reflektierten Energie, wobei das System so konstruiert ist, daß der Schutzbereich in überwachte und nicht überwachte Zonen aufgeteilt ist und ausschließlich Energie von einem innerhalb der überwachten Zone befindlichen Objekt durch eine Facette des Spiegels und die Bündelungseinrichtung auf den Detektor (1B) gerichtet wird·
2. Ein Infrarot-Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen der Spiegelfacetten (12, 14, 16) so zueinander geneigt sind, daß ein Bündel paralleler Strahlen durch die aus den überwachten Zonen reflektierte Energie gebildet wird und die Bündelungseinrichtung (20) aus einem Teleskopsystem besteht, das das Bündel paralleler Strahlen auf den gemeinsamen Detektor bündelt.
3. Ein Infrarot-Überwachungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Teleskop aus einem einzelnen Parabolspiegel (20, 36) besteht.
4. Ein Infrarot-Überwachungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Teleskopsystem eine Vielzahl Reflektoren gehört, die in einer Anordnung nach Shmidt, Cassegrain oder Bowers-Maksutov montiert sind.
5. Ein Infrarot-Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vielflächenspiegel aus mehreren Facettenringen (12), 14, 16) besteht, die Facetten jedes einzelnen Ringes im gleichen Winkel zur Vertikalen geneigt sind und die Winkel der einzelnen Facettenringe sich voneinander unterscheid enο

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6o Ein Infrarot-Überuachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vielflächenspiegel (34) und das Teleskop (36) Teil einer einzigen Baueinheit bildet, die auf einer Schalttafel (38) untergebracht ist, auf der der Detektor (40) in einer ganz bestimmten Stellung in bezug auf das Teleskop (36) montiert ist.