SE423842B - Stralningsdetektor och dess anvendning - Google Patents

Description

15 20 25 50 55 vsovose-6 p, sätter en nedre gräns för strålningsdetekteringen. Särskilt besvärande är denna brussignal när strålningssignalen, som skall påvisas, har ett liknande förlopp som denna, exempelvis när enskilda strålningspulser skall fastställas med vissa mellanrum vilka ej kan skiljas från brussignalen. Vid använd- ning av sådana strålningsdetektorer vid passiva inbrottsde- tektorer eller vid optiska brandalarmanläggningar kan således den oundvikliga brussignalen förorsaka en larmsignal trots att ingen larmorsak föreligger. Känsligheten hos dessa anord- ningar kan följaktligen ej förbättras obegränsat utan måste väljas på sådant sätt, att endast en sådan strålning detekte- ras som är väsentligt starkare än brussignalen.

För att eliminera denna olägenhet har man redan tidiga- re försökt att använda två separata men likartade strålninge- detektorer med skilda förstärkare och tröskelvärdeströmställa- re, vilka är sammankopplade på sådant sätt, att en utgångs- signal endast uppträder när båda kanaler samtidigt uppvisar en signal. Man utgår ifrån, att sannolikheten att båda kana- ler samtidigt avger en identisk brussignal är ringa. Härvid är en nackdel, att de två strålningsdetektorerna icke alltid erhåller samma strålning dvs. att deras utgångssignaler har ett något olika förlopp. Det kan inträffa, att vid en sådan kombination av två separata strålningsdetektorer visserligen undertryckes felaktiga larmsignaler i stor utsträckning men å andra sidan i vissa fall överhuvudtaget icke avges någon larmsignal trots att larmorsak föreligger. Bortsett från det- ta måste vid en sådan kombination hela kopplingsuppbådet mer än fördubblas, vilket inte är godtagbart för många användning- ar. Ändamålet med uppfinningen är att eliminera nämnda nackdelar och åstadkomma en strålningsdetektor, vid vilken brussignalernas verkan i stor utsträckning elimineras utan att påverka säkerheten och utan att avsevärt öka kopplings- uppbådet och antalet komponenter, varvid även känsligheten ökas. En sådan strålningsdetektor lämpar sig särskilt för an- vändning i passiva infraröddetektorer för att påvisa strål- ningen från en person som rör sig i ett skyddat rum eller ett område, exempelvis en inbrottstjuv, eller för användning i en brandalarmanordning för att påvisa strålningen från brinnande 10 15 BO 55 7807059-6 föremål eller lågor.

Nämnda uppgift löses enligt uppfinningen därigenom, att det eller de stràlningskänsliga elementen har fler än två elektriska anslutningar och att en koppling är anordnad för multiplicering av åtminstone två mellan vardera två av an- slutningarna uppträdande eventuellt förstärkta delsignaler.

Förstärkningen kan härvid vara linjär eller icke linjär.

Uppfinningen utnyttjar det faktum, att den genom multi- plicering av delsignalerna mellan vardera två detektorelement- anslutningar uppstående produkten A= T4 . T2. ... . Tn skiljer sig från noll endast om samtliga delsignaler skiljer sig från noll dvs. när i samtliga delsignaler samtidigt uppträder en brussignal. Denna sannolikhet är emellertid ytterst ringa. Om emellertid detektorn påverkas jämnt av strålningen kommer samtliga delsígnaler att samtidigt skilja sig från noll och följaktligen även utgàngssignalen.

Uppfinningen förklaras närmare härnedan med hjälp av några utföringsexempel under hänvisning till bifogad ritning, på vilken fig. l-7 visar olika möjligheter att anordna kon- takter för anslutning till ett ytliknande detektorelement, fig. 8 visar en möjlig anordning på ett kroppliknande detektor- element, fig. 9 visar ett blockschema över en strålningsdetek- tor enligt uppfinningen och fig. lO visar ett exempel på en koppling för en dylik strålningsdetektor mera i detalj.

I fig. l visas ett exempel på en möjlig anordning av kontakterna för anslutningarna på ett ytliknande strålninge- känsligt element, exempelvis en tunn platta S av fotoledande eller värmekänsligt material. Vid de fyra hörnen av det kvadra- tiska elementet S är små metalliserade ytor Kl,K2,K5 och K4 anordnade, från vilka anslutningarna utgår och mellan vilka det strålningskänsliga materialet ligger.

Detektorelementets S anslutningar är såsom visas i fig. 9 förda till en multipliceringsanordning M som eventuellt ef- ter lämplig förstärkning av delsignalerna bildar produkten av delsignalerna mellan bestämda kombinationer av vardera två av K . Härvid kan det vara fördelaktigt m att icke använda samtliga möjliga kombinationer eller delsigna- anslutningarna Kl ler för utvärdering utan endast sådana, vilkas brussignaler så mycket som möjligt är oberoende av varandra. Så kan exempelvis \fl 10 15 50 7807059-6 vid kontaktanordningen enligt fig. l användas de två delsigna- lerna T1 (Kl,K4) och T2 (K2,K5). Härvid är det en fördel, att strålningen som skall påvisas påverkar båda delsignaler Tl och T? nästan på samma sätt, medan brussignalen är olika. I stäl- let kan emellertid även de två signalerna T5(K1,K2) och T4(K5, K4) utvärderas av multiplikatorn M. Ifall en något mera kompli- cerad multiplikator kan komma i fråga kan man emellertid an- vända alla sex möjliga kombinationer eller delsignaler. Ett strålningsdetektorelement enligt fig. 1 kan användas med för- del särskilt då strålningen som skall påvisas endast har en ringa tvärsektion och mottagarytan måste följaktligen vara så liten som möjligt. Det strålningskänsliga elementets form be- höver emellertid ej vara kvadratisk. Fig. 2 visar ett exempel på ett runt cirkelformigt element S, vid vars kant de fyra kontakterna Kl .... Ku är anordnade.

Fig. 5 visar ett triangelformigt element med vardera en anslutning Kl,K2,K5 vid sina tre hörn. För utvärdering kan exem- pelvisanvändas delsignalerna Tl(Kl,K5) och T2(K2,K5).

Fig. 4 visar en annan möjlig anordning för tre anslut- på en kvadratisk strålningskänslig yta ningskontakter Kí,Kä,K5 och K5 anordnade vid S. I detta fall är två av kontakterna Kl båda sidor av elementytorna S, medan kontakten Kg är anordnad som en mittremsa som framskjuter på ytan S. Som delsignaler okan här exempelvis signalerna Tl(Kl,K,) och T2(K2,K5) användas för utvärderingen. Mittremsan kan härvid vara helt genomgående som det visas i fig. 5, så att två skilda strålningskänsliga ytor Sl,S, uppstår på samma stràlningskänsliga material. Allt- efter mittkontaktens längd eller storlek erhålles olika bero- ende av utgångssignalerna och brussignalerna från varandra.

Vid den i fig. 6 visade anordningen är på en remsformig strålningskänslig yta S flera kontakter anordnade i form av pereilelie remsor Kpkgacykq een K5. I detta fen ken som dei- signaler användas signalerna mellan vardera två intill varand- ra belägna kontakter dvs. T1(Kl,K2), T2(K2,K5), T5(K5,K4) och T4(K4,K5). Vid en sådan anordning kan det strålningskänsliga elementet bestå av ett genomgående strålningskänsligt skikt, på vilket de enskilda kontaktremsorna är anordnade parallellt med varandra på avstånd eller av enskilda delar S1,S2,S5 och S4 av samma material, vilka är skilda från varandra genom 10 15 50 7807059-6 metallskikt K2,K5 och Ku.

Vid anordningen enligt fig. 7 är på samma sätt som en- ligt fig. l vid hörnen av en kvadratisk strålningskänslig yta S anslutningskontakter Kl,K2,K5 och Ku anordnade. Dessutom är ytan S genom en korsformig anslutningskontakt KO uppdelad i fyra sektorer. I detta fall är det ändamålsenligt, att som delsignaler använda signalerna Tl(Ko,Kl), T2(KO,K2), T5(KO,K5) och T¿(Ko,K¿).

Fig. 8 visar ett exempel på en möjlig anordning av an- slutningskontakter på ett kroppsliknande detektorelement, ex- empelvis en spärrskiktsdetektor eller en pyroelektrisk detektor.

Härvid är lämpligen anordnad en gemensam grundkontakt KO på elementets undersida och flera kontakter K1,K2 på övre sidan.

Detektorelementets spärrskikt J ligger i detta fall mellan elementkroppens undersida och översida. Som delsignaler är härvid ändamålsenligt att använda T1(KO,K1) och T2(KO,K2).

Det bör anmärkas att i varje fall kan man även använda andra anordningar av anslutningskontakter på stràlningsdetek- torelementen och ett godtyckligt antal kontakter kan väljas så länge åtminstone två från icke identiska kontakter härrörande signaler kan erhållas.

Fíg. 9 visar blockschemat för en strålningsdetektor enligt uppfinningn. Härvid matar ett strâlningsdetektorelement, som exempelvis kan vara utformat enligt någon av figurerna l-4, ett antal delsignaler T1,T2.....Tn till en multipliceringsan- ordning M, på vars utgång produkten A = T1 . T2 . uppträder som matas till en efterkopplad icke visad utvärderinge- anordning, vilken vid föreliggande av bestämda kriterier avger en signal.

Fig. 10 visar en möjlig kopplingsanordning i detalj, varvid man använder det i fig. 4 eller 5 visade strålninge- känsliga elementet S med anslutningarna Kl,K2 och K5 och med de strâlningskänsliga ytorna S1 och S2. Dessa två strålninge- känslíga motståndssträckor S1 och S2 är vardera över ett mot- stånd Rl och R2 anslutna till två ledningar med positiv och ... . Tn negativ försörjníngsspänning, medan mittavnsnittet K, ligger vid nollpotential. De vid anslutningarna Kl och K; uppträdande signalerna matas över kondensatorerna Cl och G2 till X1- och Yl-ingången hos en multiplíceringsanordning M. Som multiplíkator lO 15 25 50 55 7807059-6 kan exempelvis användas en i handeln tillgänglig integrerad koppling av typen NC 1595 (Motorola) eller någon ekvivalent produkt. Multiplikatorns M X2- och Y2 ingång är anslutna till nollpotential således samma potential som mittuttaget K2, så att vid multiplikatorns utgång uppstår utgångssignalen A=(Yl- Y2).(Xl-Y2) = Tl . T2. Denna utgångssignal A är således lika med noll sålänge ingen signal tillföres över kondensatorerna Cl och G2. A skiljer sig från noll endast i det fallet då sam- tidigt signaler föres till ingångarna Yl och X1 dvs. när båda delspänningarna Tl (K1,K2) och T2(K2,K5) samtidigt skiljer sig från noll. Det bör anmärkas, att det är lämpligt att sta- bilisera multiplikatorns M ingångar X1 och Y1 och utgångar A och A2 genom lämpliga motstånd R5,R4,R5 och R6.

Mhltipliceringen av delsignalerna kan i princip ske på godtyckligt sätt. Kopplingar som lämpar sig för detta är kän- da i stort antal som exempelvis multiplikatorkopplingar, icke linjära förstärkare, modulatorer eller produktdetektorer. Med en sådan anordning för multiplicering av signaler avses enligt uppfinningen även sådana kopplingar, vid vilka ingen ren mul- tiplicering äger rum men utgångssignalen innehåller åtminsto- ne delvis ett multiplikativt samband mellan ingångssignalerna.

Så kan exempelvis delsignalerna bearbetas med logaritmiska el- ler delvis eller tillnärmelsevis logaritmiska eller begränsan- de förstärkare, vilkas utgångssignaler sedan adderas. Härvid är utgångssignalen logaritmen eller tillnärmelsevis logarit- men av produkten. Den enligt uppfinningen som multiplicerings- anordning betecknade kopplingen kan emellertid som utgångs- signal även ha en annan matematisk funktion av produkten eller en funktion med ekvivalenta egenskaper, vid vilken utgångs- signalens värde ökar när värdet för en godtycklig ingångssignal ökar och som försvinner när den ena av ingångssignalerna är noll. Området för ingångssignalerna inom vilket multiplikatorn l ger en entydig utgångssignal i beroende av ingångssignalernas produkt kan härvid såväl uppåt som nedåt begränsas eller in- skränkas, vilket ständigt är fallet hos i handeln tillgängliga multiplikatorer. Antalet ingångssignaler är inte heller begrän- sat till två såsom det visas vid kopplingsexemplet enligt fig. 7 utan kan även vara större än två i motsvarighet till antalet till förfogande stående anslutníngskontakter hos det strål- \J'l 10 7807059-6 ningskänsliga elementet.

Dylika härovan beskrivna strålningsdetektorer vid vilka detektorelement med fler än två anslutningar är anslutna till en dylik multipliceringsanordning lämpar sig särskilt för att påvisa den egna strålningen av ett föremål, exempelvis den infraröda strålningen från en inbrottstjuv, vars kroppsstrål- ning medelst lämpliga optiska medel riktas på stràlningsdetek- torn. Härvid är optiken som är beskriven i tyska Gebrauchmuster 76 15724, 76 16715, 76 56765 eller 76 56764 så utformad och anordnad, att diskreta mottagningszoner eller riktningar upp- står och vid en rörelse av inbrottstjuven moduleras den på strâlningsmottagaren uppträdande strålningen. En annan använd- ning är att utnyttja den som brandalarmanordning, varvid upp- tages den fladdrande strålningen från lågan av brinnande före- mål. I båda fallen kan man eliminera störningarna genom brus- signaler på det beskrivna sättet, så att känsligheten kan ökas utan väsentlig ökning av uppbàdet.

Claims (1)

1. 0 15 50 55 7807059- 6 Patentkrav l. Strålningsdetektor med minst ett strålningskäns- ligt element som avger en mot den uppträdande elektromagne- tiska strålningen svarande elektrisk signal, k ä n n e - _ t e c k n a d av att det eller de strålningskänsliga ele- menten har fler än två elektriska anslutningar och att de- tektorn innehåller en anordning för multiplicering av minst två mellan vardera två av anslutningarna uppträdande even- tuellt förstärkta delsignaler. 2. trålningsdetektor enligt krav 1, t e c k n a d av att det strålningskänsliga elementet har ett strålningskänsligt skikt, på vars kant anslutníngskon- takterna är anordnade. 5. Strålningsdetektor enligt krav l, t e c k n a d av att det strålningskänsliga elementet har ett strålníngskänsligt skikt, på vilket anslutningskontakterna är anordnade i form av åtminstone tillnärmelsevis parallella k ä n n e - k ä n n e - remsor. 4. Stràlningsdetektor enligt krav 5, t e c k n a d av att delsignalerna utgöres av signalerna mellan intill varandra belägna anslutningskontakter. 5. Strålningsdetektor enligt krav l, k ä n n e - t e c k n a d av att det strålningskänsliga elementet ut- göres av en strâlningskänslig kropp med ett spärrskikt, var- vid anslutningskontakterna är anordnade på elementets yta på båda sidor av spärrskiktet. 6. Strålningsdetektor enligt krav l, t e c k n a d av att anordningen för multipliceríng av åt- k ä n n e - k ä n n e - minstone två delsignaler är utformad på sådant sätt, att vid utgången uppträder den eventuellt förstärkta produkten av delsignalerna. 7. Stràlningsdetektor enligt krav l, t e c k n a d av att anordningen för multiplicering av del- signalerna är utformad på sådant sätt, att vid utgången upp- står en matematisk funktion av delsignalernas produkt. 8. trålningsdetektor enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a d av att anordningen för multiplicering av k ä n n e - 10 15 7807059-6 delsígnalerna är utformad på sådant sätt, att vid utgången uppträder logaritmen för delsignalernas produkt. 9. Strålningsdetektor enligt något av föregående krav, av att multipliceringsanordningen ger en av ingàngssignalernas produkt på ett entydigt sätt be- roende utgångssignal när båda ingångssignaler ligger mellan ett nedre och ett övre gränsvärde. 10. Användning av stràlningsdetektorn enligt krav 1, för att påvisa egenstràlningen av ett föremål. ll. Användning av strålningsdetektorn enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att den infraröda strålningen från k ä n n e t e c k n a d en person påvisas. 12. Användning enligt krav ll, k ä n n e t e c k n a d av att den infraröda kroppsstrålningen vid rörelsen av perso- nen modulerad genom en optik med diskreta mottagningsområden ledes till en strålningsdetektor. 15. Användning enligt krav 10, av att strålningen från lågan hos ett brinnande föremål på- k ä n n e t e c k n a d visas.