JP3432258B2 - 超音波警報器 - Google Patents

超音波警報器

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JP3432258B2 JP28956593A JP28956593A JP3432258B2 JP 3432258 B2 JP3432258 B2 JP 3432258B2 JP 28956593 A JP28956593 A JP 28956593A JP 28956593 A JP28956593 A JP 28956593A JP 3432258 B2 JP3432258 B2 JP 3432258B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は超音波警報器に係り、特
に、警戒エリア内に発射した超音波の侵入者によるドッ
プラ周波数を感知したときに警報を出力する超音波警報
器に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、警戒エリア内に発射した超音波に
より侵入者を感知する超音波警報器(以下、警報器と記
す)が知られている。この警報器は、受波部で侵入者に
よるドップラ周波数を検出し、検出したドップラ周波数
のレベルに基づいて警報を出力する。 【0003】警報器のドップラ周波数の検出感度は、侵
入者によるドップラ周波数のレベルの高低によって最適
値が決まる。しかし、ドップラ周波数のレベルは、超音
波の送波部及び受波部の回路や素子の特性、及び警報器
が設置されている周囲環境によって大きく変化する。周
囲環境の変化には、例えば、下記のような変化が上げら
れる。 【0004】 季節による気温等の変動 パーティションや備品等のレイアウト変更、内装工
事による天井,壁,床の材質の変更(超音波の吸収、反
射率の変化) 空調機器の空気吹き出し口や換気扇等の位置の変更 従って、警報器の感度は、警報器を最初に設置したとき
に、最適な感度に設定する。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
超音波警報器では、警報器を最初に設置したときに、感
度を最適値に設定する。しかし、設置後に、周囲環境等
が変化した場合には、人手を使って、再度、感度調整を
する必要があり、非効率的である。また、感度の再調整
を行うまで、不適切な感度のままとなり、侵入者がいな
いのに警報を出力したり、侵入者があっても警報を出力
しないことが起きて、適切な警備が行えないという問題
がある。 【0006】感度が不適切で、侵入者がいないのに警報
を出力する場合には、機械警備システムの監視センタで
警報を受けて、技術員を急行させて感度調整をすること
ができる。しかし、感度が不適切で、侵入者があっても
警報を出力しない場合には、技術員が赴いて点検を行う
まで不適切な状態が分からず、警備上の信頼性を失墜す
るという問題がある。 【0007】また、警報器の回路や素子等が経年変化に
より故障して、警報器の感度が不適切となる可能性があ
るが、侵入者があっても警報を出力しない状態に故障し
た場合は、技術員が赴いて点検を行うまで故障が分から
ないという問題がある。 【0008】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、自動的に適正な感度に調整でき、また、警報器の周
囲環境の著しい変化又は警報器の回路、素子等の故障に
よる感度不良状態を検出できる超音波警報器を提供する
ことを目的とする。 【0009】 【課題を解決するための手段】本発明は、警戒エリアに
超音波を発射する送波部と、前記送波部から発射された
超音波を受波して増幅し、超音波のドップラ周波数を検
出する受波部を有し、侵入者によるドップラ周波数を検
出したときに警報を生成する超音波警報器において、
定時間が経過する度に所定のドップラ周波数を含む所定
レベルの超音波を発射し、上記受波部で複数回検出した
前記ドップラ周波数のレベルの平均値を算出して、上記
ドップラ周波数のレベルの平均値が基準レベルに一致す
る上記受波部の増幅度を算出して、上記受波部の増幅度
を上記算出した増幅度に調整する自動感度調整手段と、
上記自動感度調整手段が算出した上記受波部の増幅度
が、上記受波部の増幅度の調整可能範囲から外れたとき
に、不良信号を生成する自己診断手段とを備えた構成と
する。 【0010】 【作用】本発明では、所定時間が経過する度に所定のド
ップラ周波数を含む所定レベルの超音波を発射し、受波
部で複数回検出したドップラ周波数のレベルの平均値に
基づいて、受波部の適正な増幅度を算出して、受波部の
増幅度を上記算出した適正な増幅度に調整する。 【0011】このため、警報器設置場所の周囲環境の変
化により警報器の感度の適正値が変化したり、或いは、
警報器の回路や素子の特性変化により感度が変化して
も、自動的に、警報器の感度を最適値に調整することを
可能とする。 【0012】また、算出された受波部の適正な増幅度が
調整可能範囲から外れたときに、不良信号を生成する。
このため、警報器の周囲環境の著しい変化又は警報器の
回路、素子等の劣化による感度不良状態を検出すること
を可能とする。 【0013】 【実施例】図1は本発明の一実施例の超音波警報器(以
下、警報器と記す)の構成図を示す。送波部は、基本周
波数発生部1、送波増幅部2、送波素子3、増幅度手動
設定部9、ドップラ周波数発生部11からなる。受波部
は、受波素子4、ドップラ周波数を検出してドップラ周
波数受信信号を出力するドップラ周波数検出増幅部5か
らなる。また、ドップラ周波数検出増幅部5の出力信号
を基に警報を生成するために、受信レベル比較部6、警
報レベル発生部7、警報出力部8を備える。また、自動
感度調整部12、自己診断部13、警報器各部の制御を
行う制御部10、警備状態と警備解除状態の切り換えを
行うための警備ON/OFF設定部14を備える。 【0014】自動感度調整手段は、ドップラ周波数発生
部11、自動感度調整部12、及び制御部10から構成
される。また、自己診断部13が自己診断手段である。 【0015】基本周波数発生部1は、一定の周波数(基
本周波数)f0 の超音波を生成する。ドップラ周波数発
生部11は、制御部10により起動されたときに、基本
周波数発生部1から供給される基本周波数f0 の超音波
を基に、ドップラ周波数を含む超音波(周波数f0 ±Δ
f)を生成する。 【0016】通常の警備動作中では、制御部10によ
り、基本周波数発生部1及びドップラ周波数発生部11
が制御されて、基本周波数発生部1が生成した周波数f
0 の超音波が送波増幅部2に供給される。後述する初期
設定モード、及び自動感度調整モードにおいては、制御
部10の制御により起動されたドップラ周波数発生部1
1が生成した周波数f0 ±Δfの超音波が送波増幅部2
に供給される。 【0017】送波増幅部2は、基本周波数発生部1又は
ドップラ周波数発生部11から供給された超音波を増幅
して送波素子3に供給する。送波素子3は、警備すべき
警戒エリア内に超音波を発射する。増幅度手動設定部9
は、警報器の設置時等に、送波増幅部2の増幅度を手動
で調整するためのものである。 【0018】通常の警備動作中では、基本周波数発生部
1で生成された周波数f0 の超音波が送波増幅部2で増
幅されて、送波素子3から発射される。また、初期設定
モード、及び自動感度調整モードにおいては、周波数f
0 ±Δfの超音波が送波増幅部2で増幅されて、送波素
子3から発射される。 【0019】ここで、ドップラ周波数について説明す
る。侵入者が警戒エリア内を移動すると、送波素子3か
ら発射された超音波の周波数が変化する。この周波数の
変化分がドップラ周波数である。侵入者が警報器に向か
って移動しているときは、受波される超音波の周波数
は、基本周波数f0 よりドップラ周波数Δfだけ高いf
0+Δfとなり、逆に、警報器から遠ざかるように移動
しているときは、ドップラ周波数Δfだけ低いf0 −Δ
fとなる。 【0020】次に、ドップラ周波数の検出と警報の生成
について説明する。受波素子4は、送波素子3から発射
されて警戒エリア内を伝達した超音波を受波する。ドッ
プラ周波数検出増幅部5は、受波素子4が受波した超音
波を増幅し、基本周波数発生部1から供給される周波数
0 の超音波を基にして、ドップラ周波数を検出する。
ドップラ周波数検出増幅部5は、検出したドップラ周波
数のレベルを示すドップラ周波数受信信号(以下受信信
号と記す)を出力する。 【0021】通常の警備動作中では、前記のように、周
波数f0 の超音波が送波素子3から発射される。ドップ
ラ周波数検出増幅部5は、受波素子4が受波した超音波
から、侵入者によるドップラ周波数Δfを検出し、受信
信号を出力する。通常の警備動作中では、ドップラ周波
数検出増幅部5は、制御部10により制御されて、出力
した受信信号を受信レベル比較部6に供給する一方、自
動感度調整部12には、受信信号を供給しない。 【0022】受信レベル比較部6は、ドップラ周波数検
出増幅部5から供給される受信信号のレベル(即ち、検
出されたドップラ周波数Δfのレベル)と警報レベル発
生部7から供給される基準信号のレベル(即ち、警報レ
ベル)とを比較する。受信レベル比較部6は、ドップラ
周波数のレベルΔfが警報レベルを越えたときに、警報
出力部8に異常信号を供給する。警報出力部8は、受信
レベル比較部6から異常信号を供給されたときに、警報
を出力する。この警報は、図示しない警報送信装置、通
信回線を介して、機械警備システムの監視センタに伝達
される。 【0023】後述する初期設定モード、及び自動感度調
整モードでは、前記のように、周波数f0 ±Δfの超音
波が送波素子3から発射される。ドップラ周波数検出増
幅部5は、受波素子4が受波した超音波から、ドップラ
周波数Δfを検出し、受信信号を出力する。初期設定モ
ード、及び自動感度調整モードでは、ドップラ周波数検
出増幅部5は、制御部10により制御されて、出力した
受信信号を自動感度調整部12に供給する一方、受信レ
ベル比較部6には、受信信号を供給しない。 【0024】図2は、自動感度調整部12と自己診断部
13の構成図を示す。自動感度調整部12は、基準レベ
ル記憶部121、受信レベル記憶部122、増幅度設定
部123から構成される。自己診断部13は、合計調整
量記憶部131、調整量比較部133、上/下限調整量
出力部132から構成される。 【0025】次に、本実施例の詳細な動作について説明
する。図3は、本実施例の警報器の動作手順を示すフロ
ーチャートである。本実施例の警報器は、警報器を設置
後に電源を投入すると、制御部10の制御の下で動作を
開始する。先ず、ステップ101で初期設定モードにな
る。 【0026】図4は、初期設定モードでの初期設定の処
理を示すフローチャートである。初期設定では、制御部
10は、ドップラ周波数発生部11を起動して、送波素
子3から周波数f0 ±Δfの超音波を発射させる(ステ
ップ201,ステップ202)。制御部10は、ステッ
プ206で経過時間を監視し、所定時間TA が経過する
まで、周波数f0 ±Δfの超音波の発射を継続させる。
なお、ドップラ周波数検出増幅部5の増幅度は、初期値
(増幅度の調整可能な範囲の中央値)に設定されてい
る。 【0027】この所定時間TA 内に、技術員が、ドップ
ラ周波数検出増幅5が出力する受信信号のレベル(ドッ
プラ周波数Δfのレベル)を計測器を用いて計測し、こ
の受信信号のレベルが最適値となるように、増幅度手動
設定部9を操作して送波増幅部2の増幅度を設定する
(ステップ203〜ステップ205)。 【0028】制御部10は、所定時間TA が経過する
と、ドップラ周波数検出増幅部5を制御して、ドップラ
周波数検出増幅部5が出力する受信信号を自動感度調整
部12の基準レベル記憶部121に供給させる。基準レ
ベル記憶部121は、供給された受信信号のレベルをド
ップラ周波数の基準レベルとして記憶する(ステップ2
07)。この後、制御部10は、ドップラ周波数発生部
11の動作を停止し、基本周波数発生部1の生成する基
本周波数f0 の超音波を送波増幅部2に供給させ、ま
た、ドップラ周波数検出増幅部5が出力する受信信号を
受信レベル比較部6に供給させる。これにより、警報器
は通常の警備動作を行う。 【0029】なお、所定時間TA だけ、増幅度手動設定
部9の設定を可能とするのではなく、設定ON/OFF
の切換スイッチを設けて、この切換スイッチがONの
間、増幅度手動設定部9の設定を可能とする構成として
もよい。 【0030】また、手動で送波増幅部2の増幅度を設定
する代わりに、ドップラ周波数検出増幅部5が出力する
受信信号のレベルが最適値になるように送波増幅部2の
増幅度を設定する、増幅度自動設定部を設けて、自動的
に増幅度を設定させることもできる。 【0031】ステップ101の初期設定モードから抜け
ると、ステップ102で、制御部10は、時間TI を計
測するタイマをスタートさせる。この時間TI 毎に、後
述する自動感度調整モードの処理を実行する。例えば、
時間TI を1時間に設定して、1時間毎に自動感度調整
モードを実行させる(ただし、警備状態において)。 【0032】ステップ103では、制御部10は、警備
ON/OFF設定部14の設定状態を調べて、現在、警
備状態か警備解除状態かを判断する。警備解除状態の場
合は、ステップ104にて、タイマをストップし、ステ
ップ105にて、ドップラ周波数検出増幅部5を制御し
て、受信信号の受信レベル比較部6への供給を停止す
る。 【0033】ステップ106では、警備解除状態から警
備状態に移行したかどうかを判断する。警備解除状態か
ら警備状態に移行した場合には、ステップ107にて、
タイマをリセット後、再スタートさせ、ステップ108
で、ドップラ周波数検出増幅部5を制御して、受信信号
の受信レベル比較部6への供給を開始させた後、ステッ
プ109に進む。 【0034】ステップ103で警備状態の場合には、ス
テップ109に進む。ステップ109では、タイマを調
べて時間TI が経過したかどうかを判断する。時間TI
が経過していない場合は、ステップ103に戻る。ステ
ップ103とステップ109の間では、警報器は、通常
の警備動作を行う。 【0035】ステップ109で、タイマがスタートして
から時間TI が経過した場合は、ステップ110の自動
感度調整モードに入る。図5は、自動感度調整モードの
処理手順を示すフローチャートである。 【0036】ステップ301では、制御部10は、基本
周波数発生部1が生成する基本周波数f0 の超音波の送
波増幅部2への供給を停止し、ドップラ周波数発生部1
1を起動して周波数f0 ±Δfの超音波を送波増幅部2
に供給させる。これにより、送波素子3から周波数f0
±Δfの超音波を発射させる。 【0037】ステップ302では、制御部10は、ドッ
プラ周波数検出増幅部5を制御して、ドップラ周波数検
出増幅部5が出力する受信信号を、自動感度調整部12
の受信レベル記憶部122に供給させる。受信レベル記
憶部122は、ドップラ周波数検出増幅部5から供給さ
れる受信信号のレベル(ドップラ周波数Δfのレベル)
を記憶する。 【0038】ステップ303では、受信レベル記憶部1
22は、上記の受信レベルを、予め設定したN回記憶し
たかどうかを判断する。N回記憶していない場合は、自
動感度調整モードでの処理を終了する。 【0039】受信レベルをN回記憶した場合は、受信レ
ベル記憶部122は、記憶した受信レベルの平均値を算
出し、増幅度設定部123に供給する。なお、この後、
記憶回数は、0にリセットされる(ステップ304)。 【0040】増幅度設定部123は、上記受信レベルの
平均値と基準レベル記憶部121に記憶されている基準
レベルとを比較して、その差を基に、ドップラ周波数検
出増幅部5の増幅度の調整量を算出する。この算出され
る増幅度の調整量は、上記受信レベルの平均値と基準レ
ベルとが等しくなるような調整量である(ステップ30
5)。 【0041】増幅度設定部123は、ドップラ周波数検
出増幅部5の増幅度を、上記算出された増幅度の調整量
だけ調整する(ステップ306)。例えば、算出された
調整量が+0.2dBの場合、ドップラ周波数検出増幅
部5の増幅度は、調整前よりも0.2dBだけ増加す
る。この増幅度の自動調整により、上記受信レベルの平
均値と基準レベルとが等しくなる。 【0042】このようにして、気温変動や、パーティシ
ョンのレイアウト変更等による周囲環境の変化により警
報器の感度の適正値が変化したり、或いは、警報器の回
路や素子の特性変化により感度が変化しても、自動的
に、ドップラ周波数検出増幅部5の増幅度を調整して、
警報器の感度を最適値に調整することができる。 【0043】また、増幅度設定部123は、算出した増
幅度の調整量のデータを自己診断部13の合計調整量記
憶部131に供給する(ステップ307)。合計調整量
記憶部131は、この増幅度の調整量のデータを、以前
に記憶していた合計調整量のデータに加算する。 な
お、例えば、タイマの時間TI を1時間として、受信レ
ベルの記憶回数Nを64とした場合、警備状態における
通算64時間毎に、ドップラ周波数検出増幅部5の増幅
度が自動的に最適値に調整される。 【0044】ステップ110の自動感度調整モードから
抜けると、ステップ111では、制御部10は、合計調
整量記憶部131で調整量のデータを加算したかどうか
を判断する。受信レベル記憶部122にN回受信レベル
を記憶した場合には、合計調整量記憶部131で調整量
のデータを加算しているので、ステップ112の自己診
断モードに入る。受信レベル記憶部122にN回受信レ
ベルを記憶していない場合には、合計調整量記憶部13
1で調整量のデータを加算していないので、自己診断モ
ードには入らず、ステップ113に進む。 【0045】図6は、自己診断モードの処理手順を示す
フローチャートである。制御部10は、自己診断モード
に入ると、自己診断部13の調整量比較部133を起動
する。上/下限調整量出力部132は、ドップラ周波数
検出増幅部5の初期の増幅度(調整可能な範囲の中央
値)に対する調整可能な上限の調整量のデータ、及び調
整可能な下限の調整量のデータを出力し、調整量比較部
133に供給する。例えば、調整可能な範囲が±1dB
の場合、上限の調整量は+1dB、下限の調整量は−1
dBとなる。 【0046】調整量比較部133は、合計調整量記憶部
131から供給される合計調整量のデータと、上限の調
整量のデータ、及び下限の調整量のデータとを比較する
(ステップ401,402)。この比較の結果、合計調
整量が、上限の調整量を越えるか、又は下限の調整量を
下回った場合には、ドップラ周波数検出増幅部5の増幅
度が適正な値に設定できていないと判断して、不良信号
を生成して、警報出力部8、制御部10に供給する(ス
テップ403)。不良信号は、警報出力部8から、警報
送信装置、通信回線を介して、監視センタに伝達され
る。これにより、警報器が感度不良の状態にあることを
検知することができる。例えば、上限調整量が+1d
B、下限調整量が−1dBの場合、合計調整量が−1d
B〜+1dBの範囲外となった場合に、不良信号が生成
される。 【0047】警報器の回路や素子の経年劣化で、警報器
の感度が低下した場合には、自動感度調整部12が算出
する増幅度の調整量がプラスとなり、合計調整量もプラ
スとなる。感度がある程度以上低下すると、合計調整量
が、上限調整量を越えるため、不良信号が生成されて、
感度不良の状態が検出される。 【0048】また、警報器の周囲環境が変化して、例え
ば、超音波の反射率が大幅に高くなった場合には、自動
感度調整部12が算出する増幅度の調整量が大幅にマイ
ナスになり、合計調整量も大幅にマイナスとなって、下
限調整量を下回ることとなる。これにより不良信号が生
成されて、感度不良の状態が検出される。 【0049】このように、警報器の回路や素子の経年劣
化、及び周囲環境の著しい変化による警報器の感度不良
を自動的に検出することができる。 【0050】自己診断モードを抜けると、制御部10
は、ステップ113で、不良信号が発生したかどうかを
判断する。不良信号が発生していない場合には、ステッ
プ102に戻って、タイマをリセット後、再度スタート
させて、警備動作を続ける。不良信号が発生した場合に
は、警備動作を中止して、処理を終える。 【0051】上記のように、本実施例では、自動感度調
整機能により、気温等の季節変動や、パーティションの
レイアウト変更等による警報器設置場所の周囲環境の変
化により警報器の感度の適正値が変化したり、或いは、
警報機の回路や素子の特性変化により感度が変化して
も、自動的に、警報器の感度を最適値に調整することが
できる。また、自己診断機能により、警報器の周囲環境
の著しい変化又は警報器の回路、素子等の劣化による感
度不良状態を検出することができる。 【0052】従って、侵入者がいないのに警報が生成さ
れる誤報や、侵入者がいるのに警報が生成されない失報
が発生する危険性を最小にするとともに、警報及び機械
警備システムの信頼性を向上させることができる。 【0053】なお、本実施例では、警備解除中の人の移
動等による不要な受信信号の影響を避けるために、通常
の警備動作中だけ、一定時間毎にドップラ周波数の受信
レベルを記憶して受信レベルの平均値を算出している。
しかし、警備解除中の人の移動等による不要な受信信号
の影響が小さい場合には、警備解除中も含めて常時、一
定時間毎にドップラ周波数の受信レベルを記憶して受信
レベルの平均値を算出する構成としてもよい。 【0054】また、本実施例では、合計調整量記憶部1
31に増幅度の調整量を加算する毎に自己診断モードに
入るが、所定回数増幅度の調整量を加算する毎に、自己
診断モードに入る構成としてもよい。 【0055】また、時刻によるドップラ周波数のレベル
の変動が充分小さい場合には、所定時間TI ×Nに渡っ
てN回記憶したドップラ周波数の受信レベルの平均値を
算出して、この平均値を基にドップラ周波数検出増幅部
5の増幅度の調整量を算出する代わりに、所定時間毎
に、ドップラ周波数の受信レベルをそのまま用いて、ド
ップラ周波数検出増幅部5の増幅度の調整量を算出する
構成としてもよい。 【0056】 【発明の効果】上記の如く、本発明によれば、所定時間
が経過する度に所定のドップラ周波数を含む所定レベル
の超音波を発射し、受波部で複数回検出したドップラ周
波数のレベルの平均値に基づいて、受波部の増幅度を適
正な増幅度に調整するため、気温等の季節変動や、パー
ティションのレイアウト変更等による警報器設置場所の
周囲環境の変化により警報器の感度の適正値が変化した
り、或いは、警報器の回路や素子の特性変化により感度
が変化しても、自動的に、警報器の感度を最適値に調整
することができ、また、算出された受波部の適正な増幅
度が調整可能範囲から外れたときに、不良信号を生成す
るため、警報器の周囲環境の著しい変化又は警報器の回
路、素子等の劣化による感度不良状態を検出することが
でき、従って、誤報や、侵入者がいるのに警報が生成さ
れない失報が発生する危険性を最小にして、警報及び機
械警備システムの信頼性を向上させることができる等の
特長を有する。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例の超音波警報器の構成図であ
る。 【図2】自動感度調整部と自己診断部の構成図である。 【図3】本実施例の警報器の動作手順を示すフローチャ
ートである。 【図4】初期設定モードでの初期設定の処理を示すフロ
ーチャートである。 【図5】自動感度調整モードの処理手順を示すフローチ
ャートである。 【図6】自己診断モードの処理手順を示すフローチャー
トである。 【符号の説明】 1 基本周波数発生部 2 送波増幅部 3 送波素子 4 受波素子 5 ドップラ周波数検出増幅部 6 受信レベル比較部 7 警報レベル発生部 8 警報出力部 10 制御部 11 ドップラ周波数発生部 12 自動感度調整部 13 自己診断部 14 警備ON/OFF設定部 121 基準レベル記憶部 122 受信レベル記憶部 123 増幅度設定部 131 合計調整量記憶部 132 上/下限調整量出力部 133 調整量比較部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G08B 13/16 G08B 25/10 G08B 29/04

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 警戒エリアに超音波を発射する送波部
    と、前記送波部から発射された超音波を受波して増幅
    し、超音波のドップラ周波数を検出する受波部を有し、
    侵入者によるドップラ周波数を検出したときに警報を生
    成する超音波警報器において、所定時間が経過する度に所定のドップラ周波数を含む所
    定レベルの超音波を発射し、上記受波部で複数回検出し
    た前記ドップラ周波数のレベルの平均値を算出して、上
    記ドップラ周波数のレベルの平均値が基準レベルに一致
    する上記受波部の増幅度を算出して、上記受波部の増幅
    度を上記算出した増幅度に調整する自動感度調整手段
    と、 上記自動感度調整手段が算出した上記受波部の増幅度
    が、上記受波部の増幅度の調整可能範囲から外れたとき
    に、不良信号を生成する自己診断手段とを備えたことを
    特徴とする超音波警報器。
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