NL7907759A - Pyro-elektrische detektor. - Google Patents

Pyro-elektrische detektor. Download PDF

Info

Publication number
NL7907759A
NL7907759A NL7907759A NL7907759A NL7907759A NL 7907759 A NL7907759 A NL 7907759A NL 7907759 A NL7907759 A NL 7907759A NL 7907759 A NL7907759 A NL 7907759A NL 7907759 A NL7907759 A NL 7907759A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
detector according
pyroelectric
pyroelectric detector
region
infrared radiation
Prior art date
Application number
NL7907759A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Plessey Handel Investment Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Plessey Handel Investment Ag filed Critical Plessey Handel Investment Ag
Publication of NL7907759A publication Critical patent/NL7907759A/nl

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N15/00Thermoelectric devices without a junction of dissimilar materials; Thermomagnetic devices, e.g. using the Nernst-Ettingshausen effect
    • H10N15/10Thermoelectric devices using thermal change of the dielectric constant, e.g. working above and below the Curie point
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/18Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
    • G08B13/189Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
    • G08B13/19Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using infrared-radiation detection systems
    • G08B13/191Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using infrared-radiation detection systems using pyroelectric sensor means
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S250/00Radiant energy
    • Y10S250/01Passive intrusion detectors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Description

N.O. 28.377 -1- r'
Pyro-elektrische detektor.
De uitvinding heeft betrekking op een pyro-elektrische detektor, voorzien van een uit pyro-elektrisch materiaal bestaand element met twee gebieden.
Het principe van het gebruik van een infrarode detektor met een 5 enkele konkave spiegel of een konkave spiegel met een groot aantal facetten is op zichzelf bekend. Bij een van deze detektoren wordt gebruik gemaakt van een detektor met twee elementen, voorzien van een konkave spiegel, welke detektor ofwel bestaat uit twee afzonderlijke elementen, die verbonden zijn met een verschilversterker, of 10 een dubbel-element aangebracht op een enkel plaatje van pyro-elek-trisch materiaal, waarbij de gebieden van de elementen door de elektroden worden bepaald, waarvan er tenminste één transparant is voor de te detekteren straling.
Beide uitvoeringsvormen hebben belangrijke nadelen bij de prak-15 tische toepassingen, zoals in diefstalalarmeringsinrichtingen. Indien een detektor met een enkel element wordt gebruikt is de installatie niet alleen gevoelig voor gemoduleerde opvallende infrarode straling, die wordt geleverd door een indringer, die zich in een zone beweegt, die door de detektor wordt omvat, maar ook voor direk-20 te thermische effekten, die bij de detektor optreden, zoals luchtstromingen, adiabatische temperatuurveranderingen als· gevolg van luchtdrukfluktuaties en verwarming door variaties van invallend licht. Deze nadelen, die tot valse alarmen leiden, kunnen aanzienlijk worden gereduceerd door een detektor die uit twee elementen 25 bestaat. Bij toepassing van praktische pyro-elektrische materialen, zoals pyro-elektrisch keramisch materiaal of lithiumtantalaat, kan echter geen voldoende hoge gevoeligheid worden bereikt indien gebruik wordt gemaakt van transparante elektroden ten einde omgevings-effekten zoveel mogelijk op te heffen.
30 De detektiegevoeligheid van een deel van een dergelijk dubbel- element bedraagt ten minste een faktor ~\/~2 minder dan een enkel element met dezelfde afmetingen. Verder is het gewenst, dat beide delen van het dubbel-element aktief reageren op invallendinfrarode straling, aangezien vergeleken met een detektor, die uit een enkel 35 element bestaat, hierdoor de totale bewaakte zone nagenoeg wordt verdubbeld. Bovendien worden niet plaatselijke veranderingen in de invallende infrarode straling binnen het gezichtsveld van de installatie gekompenseerd, alhoewel dit effekt van sekundair belang is.
790 77 59 -2- *
Het voornaamste nadeel dat optreedt indien "beide delen -van het dub-bel-element gevoelig zijn, is dat bij korte afstanden een indringer beide gezichtsvelden· gelijktijdig kan vallen, waardoor een uitgangssignaal optreedt, dat nagenoeg gelijk is aan nul, als gevolg waarvan 5 een indringer niet wordt gedetekteerd.
Een van de doeleinden van de onderhavige uitvinding is derhalve het verschaffen van een pyro-elektrische detektor voor toepassing in passieve infrarode alarmeringsinstallaties voor indringers, welke detektor in principe omgevingseffekten nagenoeg volledig kompenseert, 10 terwijl voor infrarode detektiedoeleinden gedeeltelijke onbalans aanwezig is, waarbij als gevolg van een verbeterde infrarood-absorptie een voldoende detektiegevoeligheid aanwezig is.
De pyro-elektrische detektor volgens de. onderhavige uitvinding omvat een element van pyro-elektrisch materiaal met twee onderling 15 parallel geschakelde gebieden, waarvan er één aktief is en de andere relatief inaktief bij infrarode straling, terwijl een derde gebied in serie met de twee genoemde gebieden is geschakeld en tegengesteld is gepolariseerd en bij infrarode straling aktief is.
Het oppervlak van het derde gebied is bij voorkeur in hoofdzaak 20 gelijk aan het gekombineerde oppervlak van het eerste en het tweede gebied.
Bij voorkeur zijn de gebieden van de elementen, die bij infrarode straling aktief zijn voorzien van een bekleding, die infrarode straling absforbeert.
25 Be bekleding kan bestaan uit elektrochemisch aangebracht platina- zwart.
Bij voorkeur bezit elk gebied van pyro-elektrisch materiaal een nagenoeg konstante dikte, terwijl ook de drie gebieden bij voorkeur nagenoeg dezelfde diktes bezitten.
30 Het gebied van het element dat relatief inaktief is bij infra rode straling wordt bij voorkeur voorzien van een niet-transparante elektrode, die infrarode straling sterk reflekteert.
Be niet-transparante elektrode kan bestaan uit een laag opgedampt nikkelchroom en goud.
35 Het pyro-elektrische materiaal van het element kan keramisch materiaal zijn, zoals lood zirkonaat ijzer niobaat of een enkel kristal, zoals lithium tantalaat.
Bij voorkeur zijn de drie gebieden van het element met behulp van gelijk thermisch isolerend materiaal gemonteerd ten opzichte 40van het huis van de detektor.
790 77 59 -3-
De gebieden van het element die aktief zijn bij infrarode straling hebben bij voorkeur een oppervlakteverhouding van bij benadering 3:2.
De uitvinding omvat ook een pyro-elektrische detektor, zoals 5 hierboven is vermeld, voorzien van een konkave spiegel of een kon-kave spiegel met een groot aantal facetten, teneinde de door de detektor overziene zone te vergroten.
De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van op de tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeelden.
10 3?ig. 1 toont een aanzicht van een pyro-elektrische detektor volgens de onderhavige uitvinding voor toepassing in passieve, met infrarode straling werkende alarmeringsstelsels; fig. 2 toont een dwarsdoorsnede volgens de lijn II-II in fig. 1; fig. 3 toont een aanzicht op grotere schaal van een element van 15 pyro-elektrisch materiaal, dat in de detektor volgens de uitvinding wordt gebruikt; fig. 4 toont een equivalent schakelingsschema van de detektor volgens de onderhavige uitvinding.
Eet pyro-elektrische element 13 omvat drie gedefinieerde aktieve 20 gebieden (A1, A2 en B) en bestaat uit een plaatje van pyro-elektrisch materiaal. Eet plaatje wordt gedragen door een isolerend substraat (14), dat een passende mechanische drager voor het element en zijn aansluitgebieden omvat alsmede een maximum thermische isolatie van de aktieve gebieden A1, A2 en B ten opzichte van een transistor-25 houder 15, waarop het element 13 is gemonteerd. De gebieden A1 en B zijn infrarood aktief als gevolg van een infrarode straling absorberende bekleding 16 en zijn in fig. 3 gearceerd weergegeven.
Eet deel A2 is betrekkelijk inaktief door de afwezigheid van de bekleding en omdat de infrarode straling door het oppervlak van de 30 topelektrode 21 wordt gereflekteerd. Met behulp van een epoxiehars is een junktie EET chip 17 gehecht aan een aansluitplaatje 25, van waaruit een verbinding 23 loopt naar de bekleding 16 op het gebied A1 en een verbinding 26 naar de elektrode 21. De poort 20 van de EET chip is met het plaatje 25 verbonden, terwijl de chip werkt als 35 een impedantie-omzetter, waarbij de aansluitingen van de bron en de afvoer met behulp van draden 28 en 29 zijn verbonden met de aansluit-klemmen 18 respektievelijk 22 van de transistorhouder. Een weerstand 19 met hoge weerstandswaarde vormt een lekweerstand naar de aarde van transistorhouder 15, teneinde de poort 20 van de EET een voor-40 spanning te geven..
79077 59 ‘ “4~
Ben verdere elektrode 12· op de achterzijde van het element *13 (in fig. 3 weergegeven als een gestippeld gehied) verbindt de gebieden A1 en A2 met het gebied B. Eén elektrode 11 op de bovenzijde van het element 13 is via een verbindingsstrook 24 verbonden met de 5 bekleding 16 op het gebied B en via een·· draad 27 aangesloten op de aarde van de transistorhouder 15·
De gehele konstruktie wordt hermetisch afgesloten in een huis met een infrarode straling doorlatend venster (niet weergegeven).
In de praktijk kan het elektrodemateriaal van elektroden 11, 10 12 en 21 bestaan uit opgedampt nikkelchroom en goud, terwijl de infrarode straling absorberende bekledingen 16 kunnen bestaan uit elektrochemisch aangebracht platinazwart. Het substraat 14 kan uit elk passend materiaal bestaan, met laag thermisch geleidingsvermogen, bijvoorbeeld een kunststof of glas. Het materiaal van het pyro-elek-15 trisch element 13 kan keramisch materiaal zijn, zoals lood zirkonaat ijzer niobaat of een enkel kristal, zoals lithium tantalaat. Ook kan pyro-elektrisch materiaal worden gebruikt met een intrinsiek gestuurd hoog geleidingsvermogen, zoals een geleidend pyro-elektrisch keramisch materiaal van het type lood zirkonaat ijzer niobaat (zie Brits 20 octrooischrift 1.514*472). In dit geval kan de chip-weerstand 19 achterwege worden gelaten. De polarisatie van de gebieden van het element 13, in fig. 4 met pijlen aangegeven, kan eenvoudig worden bereikt door het gebruik van een voorgepolariseerd plaatje van pyro-elektrisch materiaal voor de fabrikage van het element.
25 De elektrodegebieden in fig. 1 zijn geschikt voor een passieve indringeralarmering met infrarode straling, voorzien van ofwel een enkele konkave spiegel met een fokusseringslengte van ongeveer 40 mm of een spiegel met meerdere facetten, bijvoorbeeld negen zones met een fokusseringslengte van 30 mm, welke zones onderling hoeken in-30 sluiten van 11,5°· De aktieve gebieden van de detektor splitsen in een dergelijk stelsel met meerdere zones elke spiegelzone bij benadering gelijk in twee hulpzones, zodat een totale ruimteboek wordt omvat van bij benadering 100°.
Het is van belang, dat de drie aktieve gebieden A1, A2 en B in 55 een dergelijke inrichting zodanig worden opgesteld, dat eenzelfde "amplitude- en faseresponsie wordt gegeven op thermische veranderingen met lage frequentie uitgezonden door het detektorhuis en het substraat 14 van het element, teneinde omgevingsvariaties bij de detektor zoveel mogelijk op te heffen. In de praktijk is gebleken, 40 dat het ontwerp van het substraat 14 en het element 13 volgens de 790 7 7 59 -5- uitvinding .aan deze wens optimaal voldoet.
De mate van onbalans tussen de gebieden A1 en B van het element die op infrarode straling reageren, moet zodanig zijn, dat deze gebieden een voldoende gevoeligheid behouden wat betreft de detektie 5 van straling afkomstig van grote afstand, maar dat ook voor korte afstanden een voldoende groot verschilsignaal kan worden opgewekt.
Een kenmerkende verhouding van de oppervlakken tussen B en A1 bedraagt bij benadering 3:2, wat voor de vermelde doeleinden bevredigend is, terwijl als kenmerkende afmetingen voor deze gebieden 2 2 10 geldt 3 mm voor B en 2 mm voor A1 op een onderlinge afstand van ongeveer 3 mm.
De relatieve oppervlakken van de respektievelijke gebieden van het element zijn niet zo belangrijk als de parameters van het pyro-elektrische materiaal en de diktes van het pyro-elektrische materiaal.
15 Tan belang is dat de materiaalparameters en de diktes van het plaatje van pyro-elektrisch materiaal over alle drie gebieden van het element relatief konstant zijn, zodat de door de drie gebieden opgewekte spanningen nagenoeg gelijk aan elkaar zijn.
7907 7 59

Claims (15)

1. Pyro-elektrische detektor voorzien van een, twee gebieden omvattend element van pyro-elektrisch materiaal, met h e t kenmerk, dat de twee gebieden (A1, Δ2) onderling parallel 5 zijn geschakeld, waarbij het ene gebied (A1) aktief is en het andere gebied (A2) relatief inaktief is bij infrarode straling, terwijl een derde gebied (B) in serie met de twee eerder genoemde gebieden is geschakeld en tegengesteld is gepolariseerd en aktief is bij infrarode straling.
2. Pyro-elektrische detektor volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het oppervlak van het derde gebied (B) nagenoeg gelijk is aan het gekombineerde oppervlak van de eerste twee gebieden (A1, A2).
3. Pyro-elektrische detektor volgens conclusie 1 of 2, m e t 15 het kenmerk, dat elk gebied (A1, B) van het element (13)> dat aktief is bij infrarode straling, is voorzien van een absorberende bekleding (16).
4· Pyro-elektrische detektor volgens conclusie 3> m e t het kenmerk, dat de bekleding (16) bestaat uit elektro- 20 chemisch aangebracht platinazwart.
5· Pyro-elektrische detektor volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat elk gebied (A1, A2, B) van het pyro-elektrische materiaal (13) een nagenoeg konstante dikte bezit.
6. Pyro-elektrische detektor volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat alle drie gebieden (A1, A2, B) nagenoeg dezelfde diktes bezitten.
7. Pyro-elektrische detektor volgens een van de voorgaande conclusies, met h.et kenmerk, dat het gebied (A2) van het 30 element, dat betrekkelijk inaktief is bij infrarode straling, is voorzien van een niet-transparante elektrode (21), die infrarode straling sterk reflekteert.
8. Pyro-elektrische detektor volgens conclusie 7ι m e t het kenmerk, dat de niet-transparante elektrode (21) 35 bestaat uit een laag opgedampt nikkelchroom en goud.
9. Pyro-elektrische detektor volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het pyro-elektrische materiaal van het element (13) keramisch materiaal is.
10. Pyro-elektrische detektor volgens conclusie 9> m e t 40 het kenmerk, dat het keramische materiaal bestaat uit 790 7 7 59 < -7- lood zirkonaat ijzer niobaat.
11. Pyro-elektrische detektor volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het pyro-elektrische materiaal bestaat uit een enkel kristal.
12. Pyro-elektrische detektor volgens conclusie 11, me t het kenmerk, dat het enkele kristal bestaat uit lithium tantalaat.
13· Pyro-elektrische detektor volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de drie gebieden 10 (A1, A2, B) van het element (13) niet behulp van eenzelfde thermische isolatie (14) zijn gemonteerd op het huis (15) van de detektor.
14· Pyro-elektrische detektor volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de gebieden van het element die aktief zijn bij infrarode straling (A1, B) oppervlakte-15 verhoudingen bezitten van bij benadering 3*2.
15· Pyro-elektrische detektor volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat deze is voorzien van een konkave spiegel of een konkave spiegel met meerdere facetten ter vergroting van de door de detektor omvatte waarneemzone. 790 77 59
NL7907759A 1978-10-24 1979-10-22 Pyro-elektrische detektor. NL7907759A (nl)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB7841669 1978-10-24
GB7841669 1978-10-24
GB7904132 1979-02-06
GB7904132 1979-02-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL7907759A true NL7907759A (nl) 1980-04-28

Family

ID=26269300

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL7907759A NL7907759A (nl) 1978-10-24 1979-10-22 Pyro-elektrische detektor.

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4284888A (nl)
CH (1) CH646262A5 (nl)
DE (1) DE2942242A1 (nl)
FR (1) FR2440039A1 (nl)
NL (1) NL7907759A (nl)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4379970A (en) * 1980-09-29 1983-04-12 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Pyroelectric detector arrays
GB2105460A (en) * 1981-09-10 1983-03-23 Racal Security Ltd Radiation detectors
JPS5888130U (ja) * 1981-12-09 1983-06-15 株式会社堀場製作所 焦電形赤外線検出器
US4484075A (en) * 1982-05-17 1984-11-20 Cerberus Ag Infrared intrusion detector with beam indicators
US4800278A (en) * 1985-06-06 1989-01-24 Nippon Ceramic Co., Ltd. Pyroelectric infrared sensor
GB8621688D0 (en) * 1986-09-09 1986-10-15 Graviner Ltd Radiation detection arrangements
KR910001878B1 (ko) * 1986-12-16 1991-03-28 가부시기가이샤 시마즈세이사구쇼 열센서 및 그 제조방법
US4864136A (en) * 1988-05-02 1989-09-05 Detection Systems, Inc. Passive infrared detection system with three-element, single-channel, pyroelectric detector
EP0354451A3 (en) * 1988-08-11 1992-01-15 Pittway Corporation Intrusion detection system
JPH0682073B2 (ja) * 1988-08-30 1994-10-19 株式会社村田製作所 焦電型赤外線センサ
DE4445196A1 (de) * 1994-12-17 1996-06-20 Abb Patent Gmbh Bewegungsmelder zur Erfassung der aus einem zu überwachenden Raumbereich kommenden Strahlung
DE19607608C2 (de) * 1996-02-29 2003-04-03 Abb Patent Gmbh Bewegungsmelder mit mindestens einem Dualsensor zur Detektion von Wärmestrahlung
US5626417A (en) * 1996-04-16 1997-05-06 Heath Company Motion detector assembly for use with a decorative coach lamp
JP6186281B2 (ja) * 2011-12-05 2017-08-23 日本碍子株式会社 赤外線検出素子,赤外線検出モジュール及びその製造方法
US9939323B2 (en) * 2012-12-28 2018-04-10 Illinois Tool Works Inc. IR sensor with increased surface area

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3453432A (en) * 1966-06-23 1969-07-01 Barnes Eng Co Pyroelectric radiation detector providing compensation for environmental temperature changes
GB1447372A (en) * 1973-06-21 1976-08-25 Rank Organisation Ltd Thermal radiation sensing conveyor particularly for a machine producing a roofing tile or the like
US3877308A (en) * 1974-01-02 1975-04-15 Minnesota Mining & Mfg Pyroelectric temperature compensated sensing apparatus
US4060729A (en) * 1976-12-10 1977-11-29 Martin Marietta Corporation Pyroelectric detector with decreased susceptibility to vibrational noise

Also Published As

Publication number Publication date
FR2440039B3 (nl) 1981-08-14
DE2942242C2 (nl) 1991-03-07
DE2942242A1 (de) 1980-05-08
US4284888A (en) 1981-08-18
CH646262A5 (de) 1984-11-15
FR2440039A1 (fr) 1980-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5045702A (en) Infrared intrustion detector
US4441023A (en) High output differential pyroelectric sensor
NL7907759A (nl) Pyro-elektrische detektor.
US4225786A (en) Infrared detection system
US4697081A (en) Infra-red radiation detector devices
US4379971A (en) Pyroelectric sensor
US3839640A (en) Differential pyroelectric sensor
US3453432A (en) Pyroelectric radiation detector providing compensation for environmental temperature changes
US5422484A (en) Infrared sensor suitable for fire fighting applications
US5126718A (en) Intrusion detection system
EP0332656A1 (en) Motion detector
US4384207A (en) Differential pyroelectric detector
JPH07218648A (ja) 赤外線センサーアレイ装置
US5122666A (en) Pyroelectric and other infrared detection devices with thin films
US4404468A (en) Pyrodetector
US3604933A (en) Electromagnetic radiation-detection device comprising ferroelectric sensing, reference and temperature-stabilizing components
US4806763A (en) Infrared radiation detection device
GB2146503A (en) Solid state switch
US4535240A (en) Intruder detection
US6204502B1 (en) Heat radiation detection device and presence detection apparatus using same
US3792275A (en) Infrared intrusion sensor
JPS637611B2 (nl)
GB2213927A (en) Pyroelectric infrared sensors
EP0272731B1 (en) Thermal radiation detector
GB2034115A (en) Improvements in or relating to pyroelectric detectors

Legal Events

Date Code Title Description
CNR Transfer of rights (patent application after its laying open for public inspection)

Free format text: PLESSEY OVERSEAS LIMITED

BV The patent application has lapsed
A85 Still pending on 85-01-01
BA A request for search or an international-type search has been filed
BB A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed