RU49318U1

RU49318U1 - SECURITY DETECTOR WITH INFRARED DETECTION CHANNEL

Info

Publication number: RU49318U1
Application number: RU2005114791/22U
Authority: RU
Inventors: С.А. Захаров; А.Ю. Петров
Original assignee: Закрытое акционерное общество "АРГУС-СПЕКТР"
Priority date: 2005-05-05
Filing date: 2005-05-05
Publication date: 2005-11-10

Abstract

Полезная модель относится к области инфракрасной техники, в частности к устройствам контроля за перемещением объектов. Технический результат - исключение ложных тревог извещателя при движении объекта-животное и обеспечение надежности обнаружения объекта-человек в любом месте охраняемой зоны. Кроме того снижены экономические затраты и повышена технологичность изготовления прибора. Технический результат достигнут благодаря тому, что в наборе оптических элементов оптической системы верхняя часть оптических элементов соответствует дальнему сектору зоны обнаружения, нижняя часть оптических элементов соответствует ближнему сектору зоны обнаружения, а промежуточные оптические элементы, расположенные между верхней и нижней частью оптических элементов, соответствуют смежному сектору зоны обнаружения, что позволяет охватить зонами чувствительности всю зону обнаружения и исключить в зоне обнаружения «мертвые зоны»; так как оптические центры оптических элементов, соответствующие разным зонам обнаружения в оптической системе, сгруппированы в вертикальные ряды, а расстояния между этими оптическими центрами оптических элементов в каждом вертикальном ряду увеличиваются от верхней части расположения оптических элементов к нижней и установлены с учетом того, что энергия излучения объекта-животное в любом месте охраняемой зоны собирается только одним оптическим элементом, а энергия излучения объекта-человек, находящегося в ближнем или смежном секторах зоны обнаружения, собирается как минимум тремя оптическими элементами и энергия излучения объекта-человек, находящегося в дальнем секторе зоны обнаружения, собирается как минимум двумя оптическими элементами, благодаря чему энергия излучения домашнего животного, сфокусированная на приемнике ИК излучения, будет всегда меньше энергии излучения человека, сфокусированной на приемнике ИК излучения; благодаря тому, что размеры и соответственно площадь оптических элементов, подобраны таким образом, чтобы энергия излучения, собираемая одним оптическим элементом от объекта-животное, была меньше энергии, необходимой для выдачи сигнала тревоги, а энергия излучения от объекта-человек, собираемая несколькими оптическими элементами была всегда больше энергии, необходимой для выдачи сигнала тревоги.The utility model relates to the field of infrared technology, in particular to devices for controlling the movement of objects. The technical result is the elimination of false alarms of the detector during movement of the object-animal and ensuring the reliability of detection of the object-man in any place of the protected area. In addition, economic costs are reduced and the manufacturability of the device is increased. The technical result is achieved due to the fact that in the set of optical elements of the optical system, the upper part of the optical elements corresponds to the far sector of the detection zone, the lower part of the optical elements corresponds to the near sector of the detection zone, and the intermediate optical elements located between the upper and lower parts of the optical elements correspond to the adjacent sector detection zones, which allows covering the entire detection zone with sensitivity zones and eliminating “dead zones” in the detection zone; since the optical centers of the optical elements corresponding to different detection zones in the optical system are grouped in vertical rows, and the distances between these optical centers of the optical elements in each vertical row increase from the upper part of the arrangement of the optical elements to the lower one and are established taking into account that the radiation energy An animal object in any place of the protected zone is collected only by one optical element, and the radiation energy of a human object located in the near or adjacent sector x of the detection zone, is collected by at least three optical elements and the radiation energy of a human object located in the far sector of the detection zone is collected by at least two optical elements, so that the radiation energy of a pet focused on an IR radiation receiver will always be less than the radiation energy of a person focused on the infrared receiver; due to the fact that the sizes and, correspondingly, the area of the optical elements are selected so that the radiation energy collected by one optical element from the animal object is less than the energy required to give an alarm, and the radiation energy from the human object is collected by several optical elements there was always more energy needed to issue an alarm.

Description

Полезная модель относится к области инфракрасной техники, в частности к устройствам контроля за перемещением объектов.The utility model relates to the field of infrared technology, in particular to devices for controlling the movement of objects.

Полезная модель может быть использована в системах охранной тревожной сигнализации, в извещателях (датчиках), имеющих пассивный инфракрасный (ИК) канал обнаружения.The utility model can be used in burglar alarm systems, in detectors (sensors) having a passive infrared (IR) detection channel.

Широко известно использование устройств, работа которых основана на анализе воспринятого ИК-излучения, источником которого является поверхность предметов, находящихся в поле их зрения. Все тела, температура которых выше абсолютного нуля, являются источниками электромагнитного излучения в ИК-области спектра. Для пассивных извещателей признаком, позволяющим принять решение о появлении объекта в охраняемой зоне, является изменение излучения из контролируемой зоны. Благодаря простоте структурной схемы, инфракрасный принцип в настоящее время широко применяется в охранных извещателях, используемых в закрытых помещениях.It is widely known the use of devices whose operation is based on the analysis of perceived infrared radiation, the source of which is the surface of objects in their field of vision. All bodies whose temperature is above absolute zero are sources of electromagnetic radiation in the infrared region of the spectrum. For passive detectors, a sign that allows you to decide on the appearance of an object in a protected area is a change in radiation from the monitored zone. Due to the simplicity of the structural scheme, the infrared principle is currently widely used in security detectors used in enclosed spaces.

Блок-схема такого извещателя включает в себя оптическую систему, приемник ИК излучения (пироприемник) и блок обработки сигнала. Оптическая система фокусирует ИК-излучение из определенной части пространства на площадки пироприемника, определяя, таким образом, диаграмму направленности извещателя. Пироприемник включает в себя, как правило, два (реже четыре) пироэлемента и преобразует принятое ИК-излучение в электрический сигнал. Амплитуда электрического сигнала пропорциональна разности температур объекта и фона (тепловому контрасту). Для формирования необходимой диаграммы оптическая система должна состоять из набора элементарных оптических элементов, предназначенных для пространственного структурирования зоны обнаружения. Таким образом, вся контролируемая извещателем зона разбивается оптической системой на некоторое число двухлучевых элементарных зон чувствительности. При перемещении объекта поперек луча, уровень выходного сигнала пироприемника будет изменяться пропорционально площади перекрытия луча тепловым объектом. Поэтому, предпочтительно чтобы геометрические размеры луча соответствовали геометрическим размерам объекта (человека). Однако, вследствие геометрического сужения лучей с уменьшением расстояния от объекта до извещателя, это The block diagram of such a detector includes an optical system, an infrared radiation receiver (pyrodetector), and a signal processing unit. The optical system focuses the infrared radiation from a certain part of the space onto the pyrodetector sites, thus determining the detector radiation pattern. Pyrodetector includes, as a rule, two (rarely four) pyroelements and converts the received infrared radiation into an electrical signal. The amplitude of the electrical signal is proportional to the temperature difference between the object and the background (thermal contrast). To form the necessary diagram, the optical system should consist of a set of elementary optical elements intended for spatial structuring of the detection zone. Thus, the entire zone controlled by the detector is divided by the optical system into a number of two-beam elementary sensitivity zones. When moving an object across the beam, the output level of the pyroelectric receiver will change in proportion to the area of the beam overlapping by the thermal object. Therefore, it is preferable that the geometric dimensions of the beam correspond to the geometric dimensions of the object (person). However, due to the geometric narrowing of the rays with a decrease in the distance from the object to the detector, this

соответствие не может быть обеспечено одновременно во всем диапазоне расстояний. Поэтому обычно устанавливают соответствие размеров объекта-человек линейным размерам луча на больших удалениях от извещателя. При этом, для объектов меньших размеров объекта-животное условие соответствия будет выполняться на средних или малых расстояниях. Таким образом, сигналы на выходе приемника в перечисленных случаях являются малоразличимыми один от другого,compliance cannot be ensured simultaneously over the entire range of distances. Therefore, they usually establish the correspondence of the size of the object-person to the linear dimensions of the beam at large distances from the detector. At the same time, for objects of smaller sizes, the object-animal, the correspondence condition will be fulfilled at medium or small distances. Thus, the signals at the output of the receiver in these cases are indistinguishable from one another,

Задача извещателя, во многих применениях заключается в том, чтобы исключить ложные тревоги, когда в зоне обнаружения находится объект-животное (кошка, собака), и, в то же время, выработать тревогу при движении объекта-человек в зоне обнаружения.The task of the detector, in many applications, is to eliminate false alarms when an animal object (cat, dog) is in the detection zone, and at the same time, to generate an alarm when a human object moves in the detection zone.

Известны разные подходы к решению поставленной задачи.There are different approaches to solving the problem.

Один из способов реализуется в комбинированных извещателях, включающих помимо инфракрасного канала радиоволновый канал обнаружения. В этом случае требуется специальная объединенная обработка сигналов каждого из каналов обнаружения. Такой извещатель описан, например, в US Patent №5473311. Сложность двойной технологии и обязательное использование микропроцессора для обработки сигналов приводит к удорожанию изделия.One of the methods is implemented in combined detectors, which include, in addition to the infrared channel, a radio wave detection channel. In this case, special combined signal processing of each of the detection channels is required. Such a detector is described, for example, in US Patent No. 5473311. The complexity of dual technology and the obligatory use of a microprocessor for signal processing leads to higher cost of the product.

Известны извещатели, решающие задачу селекции целей по размерам, за счет использования двух ИК каналов, например, описанные в US Patent №4614938, US Patent №4963749, US Patent №5670943, US Patent №5923250, US Patent №6215399. Наличие двух ИК каналов предполагает использование двух пироприемников и двух оптических систем. Например, в US Patent №5670943 одна связка приемник - оптическая система предназначена для контроля дальней зоны обнаружения, другая - ближней зоны, каждая предполагает свою электронную схему со своим уровнем энергии, реагирующую на объект-человек и не чувствительную к объекту - мелкое животное. Такая структурная схема так же приводит к заметному увеличению затрат, как экономических так и технологических. Хотя в описании US Patent №6215399 и сказано, что различение животного от человека может быть легко осуществлено без использования двух линз и двух приемников, а только за счет линзы, структурирующей «зоны в шахматном порядке». Однако, структурирование зоны обнаружения «в шахматном порядке» приводит к следующим противоречиям. Если угловые размеры между зонами чувствительности оптической системы выбраны так, чтобы исключить «мертвые зоны» на больших удалениях от извещателя, то на средних и малых удалениях будет ухудшена обнаруживающая способность быстрых перемещений (более 2 м/с) объекта-человек. И, наоборот, увеличение угловых размеров между зонами чувствительности (для Known detectors that solve the problem of selecting targets by size, through the use of two IR channels, for example, described in US Patent No. 4614938, US Patent No. 4963749, US Patent No. 5670943, US Patent No. 5923250, US Patent No. 6215399. The presence of two IR channels involves the use of two pyrodetectors and two optical systems. For example, in US Patent No. 5670943, one receiver bundle - an optical system is designed to control the far detection zone, the other - the near field, each assumes its own electronic circuit with its own energy level, which responds to a human object and is not sensitive to an object - a small animal. Such a structural scheme also leads to a noticeable increase in costs, both economic and technological. Although in the description of US Patent No. 6215399 it is said that the distinction between an animal and a person can be easily carried out without the use of two lenses and two receivers, but only with the help of a lens that structures the “staggered zones”. However, structuring the detection area “in a checkerboard pattern” leads to the following contradictions. If the angular dimensions between the sensitivity zones of the optical system are chosen so as to exclude “dead zones” at large distances from the detector, then at medium and small distances the detecting ability of rapid movements (more than 2 m / s) of a human object will be impaired. And, conversely, an increase in the angular dimensions between the sensitivity zones (for

обеспечения необходимой чувствительности к быстрым перемещениям на небольших удалениях) приведет к появлению «мертвых зон» на больших удалениях.providing the necessary sensitivity to fast movements at small distances) will lead to the appearance of "dead zones" at large distances.

Кроме того, все перечисленные выше извещатели обладают еще одним существенным недостатком. А именно, у извещателя, работающего по дальней зоне обнаружения, нет устойчивости к объекту - мелкое животное, находящемуся на высоте 1,5-2 м от уровня пола не только на малом удалении от извещателя, но даже в дальней зоне обнаружения. Например, в US Patent №5670943 канал, контролирующий ближнюю зону, специально делается менее восприимчивым к ИК излучению, чтобы не реагировать на животного, двигающегося по поверхности пола. Однако, такое домашнее животное как кошка, находясь на некоторой высоте, на средних удалениях от извещателя, может пересекать лучи канала, который контролирует дальнюю зону.In addition, all of the above detectors have another significant drawback. Namely, the detector working in the far detection zone does not have resistance to the object - it is a small animal located at a height of 1.5-2 m from the floor, not only at a small distance from the detector, but even in the far detection zone. For example, in US Patent No. 5670943, a channel controlling a near zone is specifically made less susceptible to infrared radiation so as not to react to an animal moving on the floor surface. However, such a pet as a cat, at a certain height, at medium distances from the detector, can cross the rays of the channel that controls the far zone.

Этот же недостаток присущ извещателям, в которых используются приемники с четырьмя пироэлементами. Такой извещатель описан, например, в US Patent №4697081.The same drawback is inherent in detectors that use receivers with four pyroelements. Such a detector is described, for example, in US Patent No. 4697081.

На наш взгляд, решение задачи обеспечения нечувствительности к животным, находящимся на высоте 1,5-2 м от уровня пола предложено в US Patent №4849635. Но, во-первых, если судить по предложенному описанию, решение задачи возможно только для извещателя, который устанавливается на большой высоте (не менее 5 метров). Во-вторых, селекция объектов по размерам достигается увеличением плотности лучей, покрывающих сверху зону обнаружения. Но, поскольку сигнал на выходе приемника является суперпозицией откликов от каждого луча, то при быстром перемещении объекта-человек увеличится вероятность его не обнаружения.In our opinion, the solution to the problem of ensuring insensitivity to animals at a height of 1.5-2 m from the floor is proposed in US Patent No. 4849635. But, firstly, judging by the proposed description, the solution to the problem is possible only for the detector, which is installed at high altitude (at least 5 meters). Secondly, the selection of objects in size is achieved by increasing the density of the rays covering the detection zone from above. But, since the signal at the output of the receiver is a superposition of responses from each beam, then with the rapid movement of a human object, the likelihood of it not being detected will increase.

Наиболее близким решением может служить конструкция пассивного одноканального извещателя, нечувствительного к маленьким животным по US Patent №6265972 от 24.07.2001 г. G 08 B 13/00. Устройство содержит оптическую систему в виде набора большого числа элементарных линз Френеля, сопряженную с ИК приемником, соединенным с электронной схемой обработки сигналов, принимающей решение о появлении теплового объекта. Оптическая система поделена на два яруса. Первый ярус фокусирует излучение с дальней зоны обнаружения, второй - с ближней. Второй ярус оптической системы делит ближнюю область зоны обнаружения на узкие длинные вертикально расположенные полосы так, чтобы сигнал от животного (кошки) в ближней зоне составлял менее 80% от сигнала, используемого для обнаружения объекта-человек в ближней или дальней зоне. Использование удлиненных вертикальных зон чувствительности (лучей) позволяет обеспечить необходимую обнаруживающую способность быстрых перемещений объекта-человек в ближней зоне обнаружения.The closest solution is the design of a passive single-channel detector insensitive to small animals according to US Patent No. 6265972 dated July 24, 2001 G 08 B 13/00. The device contains an optical system in the form of a set of a large number of elementary Fresnel lenses, coupled to an IR receiver connected to an electronic signal processing circuit that decides on the appearance of a thermal object. The optical system is divided into two tiers. The first tier focuses the radiation from the far detection zone, the second - from the near. The second tier of the optical system divides the near region of the detection zone into narrow, long, vertical stripes so that the signal from the animal (cat) in the near zone is less than 80% of the signal used to detect a human object in the near or far zone. The use of elongated vertical zones of sensitivity (rays) allows us to provide the necessary detecting ability of rapid movements of a human object in the near detection zone.

В данном решении узкие, удлиненные вертикальные зоны чувствительности (лучи) ближнего яруса обеспечиваются оптической системой посредством некоторого множества одиночных оптических элементов (сегментов), расположенных или вертикально или горизонтально. При этом оптические центры этих сегментов расположены близко друг к другу, один под другим. Таким образом, каждый луч состоит из множества малых элементарных чувствительных зон, соответствующих оптическим центрам сегментов оптической системы, которые суммируются в вертикальную узкую полосу чувствительности.In this solution, narrow, elongated vertical sensitivity zones (rays) of the near tier are provided by the optical system by means of a plurality of single optical elements (segments) located either vertically or horizontally. Moreover, the optical centers of these segments are located close to each other, one below the other. Thus, each beam consists of many small elementary sensitive zones corresponding to the optical centers of segments of the optical system, which are summed into a vertical narrow band of sensitivity.

Данное решение может дать положительный результат, только если учитывать, что животное обладает длинной шерстью или является небольшим (весом до 5 кг). Во-первых, потому что единица площади только животного с длинной шерстью излучает ИК энергию соизмеримую с излучением ИК энергии единицы площади человека. В реальных условиях ИК энергия, излучаемая единицей площади гладкошерстного животного, почти в два раза превосходит ИК энергию, излучаемую единицей площади объекта-человек. Во-вторых, энергия излучения от объекта-животное, находящегося в ближней зоне может собираться на приемнике через несколько одиночных сегментов оптической системы, что резко увеличивает энергию, собранную на приемнике. Поэтому, движение средних животных весом около 20 кг, будет приводить к ложным тревогам. Если же чувствительность электронной схемы блока обработки сигнала будет настроена на гарантированную устойчивость к гладкошерстным и средним животным, то она не будет гарантированно выдавать тревогу при перемещении в зоне обнаружения объекта-человек.This decision can give a positive result only if you consider that the animal has a long coat or is small (weighing up to 5 kg). Firstly, because the unit area only of an animal with long hair emits IR energy commensurate with the emission of IR energy per unit area of a person. Under real conditions, the infrared energy emitted by a unit area of a smooth-haired animal is almost two times greater than the infrared energy emitted by a unit area of a human subject. Secondly, the radiation energy from the object-animal located in the near zone can be collected at the receiver through several single segments of the optical system, which dramatically increases the energy collected at the receiver. Therefore, the movement of medium-sized animals weighing about 20 kg will lead to false alarms. If the sensitivity of the electronic circuit of the signal processing unit is set to guaranteed resistance to smooth-haired and medium-sized animals, then it will not be guaranteed to give an alarm when moving in the detection zone of a human object.

Кроме того, для рассматриваемого извещателя, задача обеспечения нечувствительности к животным, находящимся на высоте 1,5-2 м от уровня пола, остается не решенной, т.к. лучи первого яруса, фокусирующие излучение с дальней зоны обнаружения, формируются обычным образом.In addition, for the detector under consideration, the task of ensuring insensitivity to animals at a height of 1.5-2 m from the floor remains unresolved, because first-tier rays focusing radiation from the far detection zone are formed in the usual way.

Третий недостаток, связан с большими технологическими трудностями при реализации оптической системы: в такой конструкции необходимо около 100 элементарных сегментов линзы Френеля малого размера. Изготовить и собирать такие наборы сложно и дорого.The third drawback is associated with great technological difficulties in the implementation of the optical system: in this design, about 100 elementary segments of a small Fresnel lens are needed. To make and assemble such kits is difficult and expensive.

Задача, на решение которой направленно предлагаемая полезная модель, заключается в устранении указанных недостатков.The problem, the solution of which the proposed utility model is directed to, is to eliminate these drawbacks.

Эта задача решена тем, что в охранном извещателе с инфракрасным каналом обнаружения, содержащем оптическую систему, состоящую из набора оптических элементов и имеющих не менее трех горизонтальных уровней от верхнего This problem is solved in that in a security detector with an infrared detection channel containing an optical system consisting of a set of optical elements and having at least three horizontal levels from the top

предназначенного для формирования дальнего сектора зоны обнаружения, до нижнего предназначенного для формирования ближнего сектора зоны обнаружения, оптически сопряженных с приемником инфракрасного излучения, электрически соединенного с электронным блоком обработки сигналов, оптическая система выполнена таким образом, что оптические элементы формируют равномерно распределенные по горизонтали вертикальные ряды зон чувствительности, равномерно перекрывающие все пространство по вертикали от дальнего сектора зоны обнаружения до ближнего сектора зоны обнаружения, так, что энергия излучения объекта-животное в любом месте охраняемой зоны собирается одним оптическим элементом из одной чувствительной зоны, а энергия излучения объекта-человек, находящегося в ближнем или среднем секторах зоны обнаружения, собирается как минимум тремя оптическими элементами из трех чувствительных зон, энергия же излучения объекта-человек, находящегося в дальнем секторе зоны обнаружения, собирается как минимум двумя оптическими элементами из двух чувствительных зон, находящихся на одной вертикали.designed to form the far sector of the detection zone, to the lower one intended to form the near sector of the detection zone, optically coupled to an infrared radiation receiver electrically connected to the electronic signal processing unit, the optical system is designed so that the optical elements form uniformly horizontally distributed horizontal rows of zones sensitivity, evenly covering the entire space vertically from the far sector of the detection zone to bl the lower sector of the detection zone, so that the radiation energy of the object-animal anywhere in the protected zone is collected by one optical element from one sensitive zone, and the radiation energy of the object-person located in the near or middle sectors of the detection zone is collected by at least three optical elements from of three sensitive zones, the radiation energy of a human object located in the far sector of the detection zone is collected by at least two optical elements from two sensitive zones located on one oh vertical.

В соответствии с п.2 формулы, размеры и соответственно площадь каждого из оптических элементов выполнены такими, что энергия излучения, собираемая одним оптическим элементом с одной чувствительной зоны от объекта-животное, всегда меньше энергии, необходимой для выдачи сигнала тревоги обнаружения, а энергия излучения от объекта-человек, собираемая несколькими оптическими элементами с нескольких чувствительных зон, всегда больше энергии, необходимой для выдачи сигнала тревоги обнаружения.In accordance with claim 2, the formulas, sizes, and, accordingly, the area of each of the optical elements are made such that the radiation energy collected by one optical element from one sensitive zone from the animal object is always less than the energy required to issue a detection alarm, and the radiation energy from a human object, collected by several optical elements from several sensitive zones, there is always more energy needed to issue a detection alarm.

В соответствии с п.3 формулы, оптические элементы оптической системы выполнены в виде линз Френеля, оптические центры которых сгруппированы в вертикальные ряды, так, что расстояния между центрами оптических элементов в каждом ряду увеличиваются от верхних оптических центров к нижним.In accordance with claim 3, the optical elements of the optical system are made in the form of Fresnel lenses, the optical centers of which are grouped in vertical rows, so that the distances between the centers of the optical elements in each row increase from the upper optical centers to the lower ones.

В соответствии с п.4 формулы, оптические элементы оптической системы выполнены из зеркальных асферических элементов.In accordance with paragraph 4 of the formula, the optical elements of the optical system are made of mirror aspherical elements.

Такое выполнение извещателя позволяет исключить ложные тревоги извещателя при движении объекта-животное и обеспечить надежность обнаружения объекта-человек в любом месте охраняемой зоны, а также снизить экономические затраты, повысив технологичность изготовления прибора.This embodiment of the detector eliminates false alarms of the detector during movement of the object-animal and ensures the reliability of detection of the object-man anywhere in the protected area, as well as reduce economic costs, increasing the manufacturability of the device.

Сущность полезной модели пояснена на чертежах фиг.1-5, где:The essence of the utility model is illustrated in the drawings of figures 1-5, where:

На фиг.1 показана блок-схема извещателя,1 shows a block diagram of a detector,

На фиг.2 показана оптическая система извещателя по п.3,Figure 2 shows the optical system of the detector according to claim 3,

На фиг.3 показана диаграмма зон чувствительности в вертикальной плоскости,Figure 3 shows a diagram of the sensitivity zones in the vertical plane,

На фиг.4 показаны уровни сигналов от объекта-человек и от объекта-животное, а так же, уровень по которому электронный блок обработки сигнала принимается решение о выдаче сигнала тревоги.Figure 4 shows the signal levels from the object-man and from the object-animal, as well as the level at which the electronic signal processing unit makes a decision to issue an alarm.

На фиг.5 показаны уровни энергии излучения от объекта-человек и от объекта-животное, попадающие на приемные площадки приемника инфракрасного излучения.Figure 5 shows the levels of radiation energy from the object-man and from the object-animal, falling on the receiving platform of the receiver of infrared radiation.

Охранный извещатель с инфракрасным каналом обнаружения 1 фиг.1 содержит оптическую систему 2, оптически сопряженную с приемником инфракрасного излучения 3, электрически соединенного с электронным блоком обработки сигнала 4. Оптическая система 2 фиг.2 включает набор оптических элементов 5 в виде линз Френеля, расположенных в нескольких горизонтальных рядах 6, 7, 8, 9, 10 вплотную один к другому. Оптические элементы 5, расположенные в верхних рядах 6 и 7, т.е. в верхней части оптической системы 2, соответствуют только дальнему сектору 30. Оптические элементы 5, расположенные в нижнем ряду 10, т.е. в нижней части оптической системы 2, соответствуют только ближнему сектору 30. Оптические элементы, расположенные между верхним и нижним рядами оптических элементов 5, т.е. в промежуточных рядах 8, 9, соответствуют смежному сектору 30. Оптические элементы 5, расположенные в ряду 8 ниже верхнего ряда 6 и 7, оптических элементов 5, формируют два сектора 30, перекрывая и смежный, и дальний сектор 30, а оптические элементы 5, расположенные выше нижнего ряда 10 оптических элементов 5, т.е. в ряду 9, формируют два сектора 30, перекрывая ближний и смежный сектора 30. Оптические центры оптических элементов 5, соответствующих разным зонам обнаружения, т.е. расположенных в разных рядах 6, 7, 8, 9, 10, сгруппированы в вертикальные ряды, в каждом вертикальном ряду участвуют от 2 до 8 оптических элементов 5.A security detector with an infrared detection channel 1 of FIG. 1 contains an optical system 2 optically coupled to an infrared radiation receiver 3 electrically connected to an electronic signal processing unit 4. The optical system 2 of FIG. 2 includes a set of optical elements 5 in the form of Fresnel lenses located in several horizontal rows 6, 7, 8, 9, 10 close to one another. Optical elements 5 located in the upper rows 6 and 7, i.e. in the upper part of the optical system 2, correspond only to the far sector 30. The optical elements 5 located in the lower row 10, i.e. in the lower part of the optical system 2, correspond only to the near sector 30. Optical elements located between the upper and lower rows of optical elements 5, i.e. in the intermediate rows 8, 9, correspond to the adjacent sector 30. The optical elements 5, located in a row 8 below the upper row 6 and 7, of the optical elements 5, form two sectors 30, overlapping both the adjacent and the far sectors 30, and the optical elements 5, located above the bottom row 10 of the optical elements 5, i.e. in row 9, two sectors 30 are formed, overlapping the near and adjacent sectors 30. The optical centers of the optical elements 5 corresponding to different detection zones, i.e. located in different rows 6, 7, 8, 9, 10, are grouped in vertical rows, from 2 to 8 optical elements 5 participate in each vertical row.

Число вертикальных рядов и расстояния между ними определяется шириной зоны обнаружения (углом охвата) в горизонтальной плоскости. Расстояния между оптическими центрами оптических элементов 5 в каждом вертикальном ряду разные (d, d₁, d₂) фиг.2, они увеличиваются от верхних горизонтальных рядов к нижним и установлены с учетом того, что энергия излучения объекта-животное 11 фиг.3 в любом месте охраняемой зоны собирается только одним оптическим элементом, а энергия излучения объекта-человек 12, находящегося в ближней 13 и смежной 14 зонах обнаружения, собирается как минимум тремя оптическими элементами 5 и энергия излучения объекта-человек 15, находящегося в дальней зоне обнаружения 16, собирается как минимум двумя оптическими элементами 5. Площадь оптических элементов 5 (следовательно, и размеры этих элементов), соответствующих всем зонам обнаружения рассчитаны и выбраны таким образом, чтобы энергия излучения, собираемая одним оптическим элементом 5 от объекта- животное, The number of vertical rows and the distance between them is determined by the width of the detection zone (coverage angle) in the horizontal plane. The distances between the optical centers of the optical elements 5 in each vertical row are different (d, d ₁ , d ₂ ) of FIG. 2, they increase from the upper horizontal rows to the lower ones and are installed taking into account that the radiation energy of the object-animal 11 of FIG. 3 anywhere in the protected zone is collected by only one optical element, and the radiation energy of the human-12 object located in the near 13 and adjacent 14 detection zones is collected by at least three optical elements 5 and the radiation energy of the human-object 15 located in the far detection zone eniya 16 meet at least two optical elements 5. The size of the optical elements 5 (and hence the size of these elements) corresponding to all the detection areas are calculated and chosen such that the radiation energy is collected by a single optical element 5 from obekta- animal,

была меньше энергии, необходимой для выдачи сигнала тревоги обнаружения нарушителя, а энергия излучения от объекта-человек была всегда больше энергии, необходимой для выдачи сигнала тревоги обнаружения.there was less energy needed to issue an intruder detection alarm, and the radiation energy from a human object was always more than the energy needed to issue a detection alarm.

На фиг.4 показано: позиция 17 - порог, при превышении которого прибор выдает тревогу; позиция 18 - сигнал от животного; позиция 19 - сигнал от человека.Figure 4 shows: position 17 - threshold, when exceeded, the device gives an alarm; position 18 - signal from the animal; position 19 - a signal from a person.

На фиг.5 представлено: 20 - уровень энергии излучения необходимой для выдачи сигнала тревоги обнаружения; 21 - энергия излучения, попавшая на чувствительные площадки приемника излучения от объекта - человек; 22 - энергия излучения, попавшая на чувствительные площадки приемника излучения от объекта - животное.Figure 5 presents: 20 - radiation energy level necessary for issuing a detection alarm; 21 - radiation energy that has fallen on sensitive areas of the radiation receiver from an object - a person; 22 - radiation energy that has fallen on sensitive areas of the radiation receiver from an object - an animal.

При расчете геометрических размеров площади и формы каждого оптического элемента оптической системы учитываются следующие факторы: а - габаритные размеры объекта-животное и объекта-человек; б - соотношение величин излучаемой энергии в ИК диапазоне объекта-животное и объекта-человек, при этом учитывается что объект-животное излучает больше ИК энергии чем объект-человек; в - удаленность объекта от извещателя по лучу, соответствующему данному оптическому элементу; г - направленность луча, соответствующего данному оптическому элементу, относительно оси оптической системы; д - угол падения энергии излучения, сфокусированной данным оптическим элементом, на чувствительные площадки приемника инфракрасного излучения; е - размером изображения объектов; ж - фокусные расстояния оптических элементов.When calculating the geometric dimensions of the area and shape of each optical element of the optical system, the following factors are taken into account: a - overall dimensions of the animal object and the human object; b - the ratio of the radiated energy in the infrared range of the object-animal and the object-man, while taking into account that the object-animal emits more IR energy than the object-man; c - the remoteness of the object from the detector by the beam corresponding to the given optical element; g is the directivity of the beam corresponding to a given optical element relative to the axis of the optical system; d is the angle of incidence of the radiation energy focused by this optical element onto the sensitive areas of the infrared radiation receiver; e - the size of the image of objects; g - focal lengths of optical elements.

Оптическая система 2 с оптическими элементами 5 извещателя 1 служит для фокусирования ИК излучения из определенной части пространства на чувствительные площадки приемника инфракрасного излучения 3. Апертура оптической системы соответствует ширине угла зоны обнаружения в горизонтальной плоскости около 90°. В качестве приемника ИК излучения использован двухэлементный пироприемник с размером площадок 2×1 мм. Пироприемник преобразует ИК излучение в электрические сигналы, которые обрабатываются электронным блоком 4 для принятия решения о выдаче сигнала тревоги. Извещатель, содержащий инфракрасный канал обнаружения, обычно устанавливается в углу на высоте от 2 м до 2,5 м. Извещатель позволяет обнаружить объект-человек и не реагировать на объект-домашнее животное весом до 20 кг (кошка, собака) находящихся на уровне пола, а также маленького домашнего животного до 5 кг. (типа кошка) на высоте 1.5-2 м от пола, в смежной и дальней зоне обнаружения.The optical system 2 with the optical elements 5 of the detector 1 serves to focus IR radiation from a certain part of the space to the sensitive areas of the infrared radiation receiver 3. The aperture of the optical system corresponds to the width of the angle of the detection zone in the horizontal plane of about 90 °. As a receiver of IR radiation, a two-element pyrodetector with a pad size of 2 × 1 mm was used. The pyroelectric receiver converts infrared radiation into electrical signals, which are processed by the electronic unit 4 to decide on the alarm. A detector containing an infrared detection channel is usually installed in a corner at a height of 2 m to 2.5 m. The detector allows you to detect a human object and not respond to a pet object weighing up to 20 kg (cat, dog) located at the floor level, as well as a small pet up to 5 kg. (like a cat) at a height of 1.5-2 m from the floor, in the adjacent and far detection zone.

Работа охранного извещателя с инфракрасным каналом обнаружения пояснена чертежами на фиг.3, 4, 5. Рассмотрим животное 11 средних размеров, которое движется по поверхности пола поперек лучей, сформированных описанной оптической системой. Даже The operation of the security detector with an infrared detection channel is illustrated by the drawings in Figures 3, 4, 5. Consider a medium-sized animal 11 that moves along the floor surface across the rays formed by the described optical system. Even

в случае, когда размеры животного соответствуют весу около 20 кг, животное не может одновременно находиться в поле зрения более, чем одного луча (см. фиг.3) в любом месте охраняемой зоны. Энергия ИК излучения фокусируется на чувствительные площадки приемника ИК излучения только через один элемент оптической системы 2. Объект-человек 12, 15 при движении по тем же траекториям одновременно пересекает как минимум два луча в дальней зоне 16 или как минимум три луча в ближней 13 и смежной 14 зонах. Энергия ИК излучения фокусируется на чувствительные площадки приемника ИК излучения 3 соответственно как минимум через два или три элемента оптической системы 2. Уровень энергии объекта-животное и объекта-человек в относительных единицах представлены на чертеже фиг.5 в случае одинакового теплового контраста. На чертеже фиг.4 представлены сигналы на выходе приемника излучения в перечисленных случаях. Амплитуда сигналов объекта-человек в три раза превосходит амплитуду сигналов объекта-животное. Это позволяет установить уровень порога, при котором формируется разрешение о выдаче сигнала тревоги, таким образом, чтобы амплитуды сигнала от объекта-животное не хватало для тревоги даже в случае, когда тепловой контраст животного (короткошерстного) в два раза превосходит тепловой контраст человека. Такая же относительная разница в уровнях сигнала от человека и животного обеспечена при движении малого животного (кошка весом до 5 кг) на высоте 1,5-2 метра от уровня пола, причем не только на больших расстояниях, но и на средних.in the case when the size of the animal corresponds to a weight of about 20 kg, the animal cannot simultaneously be in the field of view of more than one beam (see figure 3) anywhere in the protected area. The energy of infrared radiation is focused on the sensitive areas of the infrared receiver through only one element of the optical system 2. The human object 12, 15, when moving along the same paths, simultaneously crosses at least two rays in the far zone 16 or at least three rays in the near 13 and adjacent 14 zones. The energy of the infrared radiation is focused on the sensitive areas of the infrared radiation receiver 3, respectively, through at least two or three elements of the optical system 2. The energy level of the object-animal and the object-man in relative units are shown in figure 5 in the case of the same thermal contrast. In the drawing of figure 4 presents the signals at the output of the radiation receiver in the above cases. The amplitude of the signals of the object-man is three times greater than the amplitude of the signals of the object-animal. This allows you to set the threshold level at which permission to issue an alarm is generated, so that the signal amplitude from the object-animal is not enough for alarm even when the thermal contrast of the animal (short-haired) is twice the thermal contrast of a person. The same relative difference in signal levels from a person and an animal is provided when a small animal (a cat weighing up to 5 kg) moves at a height of 1.5-2 meters from the floor, not only at large distances, but also at medium.

Аналогичным образом происходит работа извещателя при выполнении оптических элементов оптической системы из зеркальных асферических элементов.In a similar way, the detector operates when the optical elements of the optical system are made of mirror aspherical elements.

Использование охранного извещателя с инфракрасным каналом обнаружения позволяет повысить надежность обнаружения нарушителя по всей охраняемой зоне, исключить ложные тревоги от домашних животных весом до 20 кг. (кошка, собака), находящихся в охраняемой зоне и снизить себестоимость извещателя посредством повышения технологичности изготовления оптической системы, благодаря тому, что в наборе оптических элементов оптической системы верхняя часть оптических элементов соответствует дальнему сектору зоны обнаружения, нижняя часть оптических элементов соответствует ближнему сектору зоны обнаружения, а промежуточные оптические элементы, расположенные между верхней и нижней частью оптических элементов, соответствуют смежному сектору зоны обнаружения, что позволяет охватить зонами чувствительности всю зону обнаружения и исключить в зоне обнаружения «мертвые зоны»; так как оптические центры оптических элементов, соответствующие разным зонам обнаружения в оптической системе, сгруппированы в вертикальные ряды, а расстояния между этими оптическими центрами оптических элементов в каждом вертикальном ряду The use of a security detector with an infrared detection channel allows to increase the reliability of intruder detection throughout the protected area, to eliminate false alarms from pets weighing up to 20 kg. (cat, dog) located in the protected area and reduce the cost of the detector by increasing the manufacturability of the optical system, due to the fact that in the set of optical elements of the optical system, the upper part of the optical elements corresponds to the far sector of the detection zone, the lower part of the optical elements corresponds to the near sector of the detection zone and intermediate optical elements located between the upper and lower parts of the optical elements correspond to the adjacent sector of the detection zone eniya that can cover all areas of sensitivity of the detection zone and the detection zone to eliminate "dead zones"; since the optical centers of the optical elements corresponding to different detection zones in the optical system are grouped in vertical rows, and the distances between these optical centers of the optical elements in each vertical row

увеличиваются от верхней части расположения оптических элементов к нижней и установлены с учетом того, что энергия излучения объекта-животное в любом месте охраняемой зоны собирается только одним оптическим элементом, а энергия излучения объекта-человек, находящегося в ближнем или смежном секторах зоны обнаружения, собирается как минимум тремя оптическими элементами и энергия излучения объекта-человек, находящегося в дальнем секторе зоны обнаружения, собирается как минимум двумя оптическими элементами, благодаря чему энергия излучения домашнего животного, сфокусированная на приемнике ИК излучения, будет всегда меньше энергии излучения человека, сфокусированной на приемнике ИК излучения; благодаря тому, что размеры и соответственно площадь оптических элементов, подобраны таким образом, чтобы энергия излучения, собираемая одним оптическим элементом от объекта-животное, была меньше энергии, необходимой для выдачи сигнала тревоги, а энергия излучения от объекта-человек, собираемая несколькими оптическими элементами была всегда больше энергии, необходимой для выдачи сигнала тревоги, что позволяет надежно обеспечить обнаружение перемещения объекта-человек, исключить ложные тревоги от домашнего животного весом до 20 кГ и уменьшить количество оптических элементов.increase from the upper part of the arrangement of the optical elements to the lower one and are established taking into account the fact that the radiation energy of the object-animal in any place of the protected zone is collected by only one optical element, and the radiation energy of the object-person located in the near or adjacent sectors of the detection zone is collected as at least three optical elements and the radiation energy of a human object located in the far sector of the detection zone is collected by at least two optical elements, so the energy is radiated Ia pet, focusing on the receiver of infrared radiation, is always less than the energy of human radiation focused on the receiver of infrared radiation; due to the fact that the sizes and, correspondingly, the area of the optical elements are selected so that the radiation energy collected by one optical element from the animal object is less than the energy required to give an alarm, and the radiation energy from the human object is collected by several optical elements there was always more energy needed to issue an alarm, which allows reliable detection of the movement of a human object, eliminates false alarms from a pet weighing up to 20 kg and the mind nshit number of optical elements.

Экспериментальный образец заявляемого охранного извещателя с ИК каналом обнаружения был изготовлен и показал хорошие результаты. Оптическая система с оптическими элементами из линз Френеля изготовлена штамповкой из оптического полиэтилена низкого давления (ПЭНД), толщиной 0,5 мм, что обеспечивает необходимый и достаточный коэффициент пропускание ИК излучения. Прибор малогабаритен, может использоваться в серийном производстве, промышленно применим.An experimental sample of the inventive security detector with an infrared detection channel was manufactured and showed good results. The optical system with optical elements from Fresnel lenses is made by stamping from optical low-density polyethylene (HDPE), 0.5 mm thick, which provides the necessary and sufficient transmittance of infrared radiation. The device is small-sized, can be used in mass production, industrially applicable.

Claims

1. A security detector with an infrared detection channel, comprising an optical system consisting of a set of optical elements and having at least three horizontal levels from the upper one, which is used to form the far sector of the detection zone, to the lower one, which is used to form the near sector of the detection zone, optically coupled to a receiver of infrared radiation electrically connected to the electronic signal processing unit, characterized in that the optical elements of the optical system form dissolved uniformly distributed horizontally vertical rows sensitivity zones evenly spanning the entire space of the vertical from the distal sector detection zone to the near zone detection sector in such a way that the energy radiation of the object - the animal anywhere protected area going from only one sensitive zone, i.e. only one optical element, and the radiation energy of an object - a person located in the near or middle parts of the detection zone, is collected from at least three sensitive areas located on the same vertical, i.e. three optical elements, and the radiation energy of the object - a person located in the far part of the detection zone, is collected from at least two sensitive zones located on the same vertical, i.e. two optical elements.

2. The security detector according to claim 1, characterized in that the dimensions and, correspondingly, the area of each of the optical elements are set such that the radiation energy collected by one optical element from one sensitive zone from the object — the animal — is always less than the energy required to issue a signal detection alarms, and the radiation energy from the object - a person collected by several optical elements from several sensitive areas, is always more than the energy needed to issue a detection alarm.

3. The security detector according to claim 2, characterized in that in which the optical elements of the optical system are made in the form of Fresnel lenses, the optical centers of which are grouped in vertical rows so that the distance between the centers of the optical elements in each vertical row increases from the upper optical centers to lower.

4. The security detector according to claim 2, in which the optical elements of the optical system are made of mirror aspherical elements.