WO2009124900A1 - Radiometric sensor device for non-contact temperature measurement and method for radiometric, non-contact temperature monitoring of a detection area - Google Patents

Radiometric sensor device for non-contact temperature measurement and method for radiometric, non-contact temperature monitoring of a detection area Download PDF

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WO2009124900A1
WO2009124900A1 PCT/EP2009/054070 EP2009054070W WO2009124900A1 WO 2009124900 A1 WO2009124900 A1 WO 2009124900A1 EP 2009054070 W EP2009054070 W EP 2009054070W WO 2009124900 A1 WO2009124900 A1 WO 2009124900A1
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WO
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signal
reference values
sensor device
microwave
radiometric
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/054070
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French (fr)
Inventor
Juergen Hasch
Christian Waldschmidt
Michael Thiel
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/006Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of the effect of a material on microwaves or longer electromagnetic waves, e.g. measuring temperature via microwaves emitted by the object
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/22Electrical actuation
    • G08B13/24Electrical actuation by interference with electromagnetic field distribution
    • G08B13/2491Intrusion detection systems, i.e. where the body of an intruder causes the interference with the electromagnetic field

Definitions

  • Radiometric sensor device for non-contact temperature measurement and method for radiometric, non-contact temperature monitoring of a detection range
  • Sensor devices for non-contact temperature measurement are used for different tasks, in particular for fire protection or for the detection of persons.
  • ultrasound, radar, infrared sensors or video cameras are used.
  • Building alarm systems are in particular used for infrared sensors or double radar measuring devices.
  • a protection sensor for electrical tools eg. B. as a saw stop to avoid injury to the user in particular capacitive methods are known; In this case, the saw is often destroyed when triggering the protection sensor.
  • motor vehicle pedestrian protection in particular radar ultrasonic or infrared sensors are used.
  • infrared sensors allow temperature measurements by detecting the heat radiation in the IR range, although the electromagnetic radiation of the temperature radiator in this wavelength range can be easily shielded.
  • radiometric millimeter-wave measurements are also known, in particular for the detection of mines, for surface analysis and in astronomy.
  • the temperature radiation of the observed body is recorded in the long-wave range of the spectrum, in particular the millimeter wavelength range or the megahertz frequency range, whereby in general a noise signal is determined.
  • the recording of the radio radiation takes place as a frequency measurement via antennas or dipole antennas. This results in a signal that does not drop as much as it does in a photonic measurement, even for higher frequencies.
  • Radiometric temperature measurements have some advantages over infrared temperature sensors.
  • the radiation can be detected from deeper areas of the viewed object or the detection area.
  • a shielding of the radio wave radiation is usually possible only by metal surfaces, but not by clothing or other thinner objects.
  • millimeter radiometers are generally of a discrete design and must be laboriously calibrated, since absolute noise temperature measurement is required.
  • a switch in the receiving part is generally required for the calibration.
  • US 2005/0053118 A1 describes a system and a method for the non-contact measurement of the temperature of an object using microwave radiometry, which can be used in particular for monitoring buildings.
  • comparative measurements are carried out in which the radio-wave radiation of the object is recorded alternately in a transmission mode and subsequently blocked in a blocking mode, with the recording of a comparison object taking place in the blocking mode as comparison value. From this comparison, a calibration can thus be carried out for determining the temperature of the object under consideration.
  • a passive detection system or monitoring system is sought with measurement of the temperature-dependent radio radiation and / or microwave radiation, in particular of millimeter or microwaves.
  • millimeter waves can advantageously be detected by means of an antenna or radiometrically, since such radiometric antennas can be produced in large quantities compared to microwave sensors with lower costs.
  • the invention is based on the idea of carrying out a radiometric measurement of the temperature radiation in the radio wave range and / or microwave range, in particular in the millimeter wavelength range, by taking successive measured values or discrete reference values formed from measurements and considering the differential changes.
  • the received wavelength range can only be in the microwave range or even only in the radio wave range, or extend over both wavelength ranges.
  • the signal output by the antenna is always referred to as microwave signal in all cases.
  • changes in the measured thermal noise power are detected.
  • the noise power depends on the temperature of the considered material surfaces and the material properties.
  • a rapid change in the measured noise power can thus be assigned according to the invention to the occurrence of new objects in the detection range of the sensor or very rapid temperature changes.
  • the discrete reference values can be formed in particular by integration over predetermined time intervals. This is advantageously done after an analog-to-digital conversion.
  • temporal integration of the measurement signal or a signal formed from the measurement signal reference values are formed and examined for relevant temporal changes. The result is a differential measurement that can be assigned to the respective events.
  • the temporal change of successive reference values can be compared with a predetermined threshold value, and if exceeded of the threshold value to a significant change and below the threshold value to a non-relevant change are detected.
  • an antenna with a suitable antenna diagram can be selected in order to enable a spot measurement of a relevant detection area. Furthermore, according to the invention no switch in the receiving branch for the calibration is required. Thus, the sensitivity of the sensor device according to the invention is increased.
  • protection sensors can be created to prevent accidents by z.
  • a user or a body part of a user in a hazardous area eg. B. in front of the saw blade of a circular saw, is detected.
  • Fig. 1 shows a block diagram of a radiometric see sensor device according to the invention
  • a radiometric sensor device 1 has an antenna or dipole antenna 2 for receiving radio waves and / or microwaves R and outputting a microwave signal S1, a radiometer 3 for receiving the microwave signal S1 and outputting a baseband signal B, a detection device 4 for recording the Baseband signal B and detection and a control device 8 for outputting control signals S2.
  • the radiometric sensor device 1 is used in accordance with the embodiment shown in FIG. 1 for monitoring a detection region 5 in the environment of the sensor device 1, for example, in FIG. B. on a building. 6
  • the antenna 2 is designed as an arbitrarily designed directional antenna, z. B. dipole or patch antenna, and receives incident radio waves R from the detection area 5 on.
  • apertures can be used to limit their detection angle 7.
  • the antenna 2 is for receiving radio waves R or microwaves R, advantageously in the microwave to millimeter range with an arbitrarily selected bandwidth, from z. B. 1 MHz to 10 GHz, designed from the detection area 5.
  • the antenna 2 outputs the microwave signal S1 as a noise signal to the radiometer 3, which converts the microwave signal S1 in a conventional manner into a baseband signal B, which indicates the amplitude of the noise power of the microwave signal S1.
  • the baseband signal B is output to the detection means 4.
  • the radiometer 3 may optionally also generate an intermediate frequency signal (IF signal); However, this is basically not necessary according to the invention and depends on the available bandwidths.
  • IF signal intermediate frequency signal
  • the determination device 4 is shown in FIG. 1 with its elements 4.0 to 4.9 explained in more detail.
  • the determination device 4 optionally has a modeling device 4.0 for generating the IF signal IF and a bandpass filter 4.1 which receives the signal IF and outputs a band-pass filtered IF signal B1.
  • a RF amplifier 4.2 is provided, which either according to the dotted line directly receives the output from the radiometer 3 baseband signal B or output from the bandpass filter 4.1 band-pass filtered IF signal B1 and amplified, z.
  • the signal B2 is applied to a device 4.3 which multiplies the signal B2 by itself and generates the rectified signal B3 as an equivalent DC voltage signal;
  • the device 4.3 can be, for example, a diode rectifier or frequency mixer.
  • the signal B3 is low-pass filtered in a subsequent device 4.4 and supplied as a signal B4 an analog-to-digital converter 4.5, which outputs a digital signal B5 to a digital integrator 4.6, as a low-pass integration over a predetermined period of time or time difference ⁇ t performs.
  • the voltage U OBJ recorded as the digital signal B5 is integrated over the predetermined time difference ⁇ t. This is based on the following consideration:
  • a temperature T OBJ of the detection range 5 (or temperature averaged over the detection range 5) is proportional to the voltage U OBJ , which results as a value of the voltage U OBJ corresponding to the signal B5 over time, ie
  • the time output by the integrator 4.6 can directly Liehe integral are used as uncalibrated temperature or temperature reference value Tb and stored in a first memory 4.7.
  • the division with .DELTA.t can be omitted and can be compared directly the integrals.
  • a comparison device 4.8 determines a differential temperature from two consecutive values Tb,, Tb, + i and compares this difference value with a reference value N x ⁇ Ts where ⁇ Ts is the minimum temperature increase detectable with the system and can be determined experimentally or theoretically estimated. N gives this a safety factor in the range of z. B. 1, 2 to 2.
  • ⁇ Tb which corresponds to or is proportional to the temperature change in the detection range 5 for two consecutive measurements, is smaller than the reference value N • ⁇ Ts, a 0 is stored in a second memory 4.9 as the determined temperature change ⁇ Ti; If the difference ⁇ Tb is greater than or equal to N • ⁇ Ts, the measured differential temperature ⁇ Tb is stored in the second memory 4.9.
  • the second memory 4.9 consecutive difference values are stored, which correspond to the measured differential temperatures in the detection area 5.
  • the second memory 4.9 is read by a control device 8, which subsequently performs a rating.
  • the determination device 4 with its elements 4.0 to 4.9 and the control device 8 can be realized in terms of hardware, for. B. as a fixed wiring, or purely software-based, so that the detection device 4 and the controller 8 can also be implemented with a program can.
  • the control device 8 statements about the temperature changes can be made in the control device, such. B. the emergence of a fire or passing through a person 10 through the detection area 5 and the detection angle 7 (solid angle). If the detection area 5 a safety area at a machine to be handled, z. B. represents a hazardous area in front of the saw blade of a circular saw, also a sufficiently rapid increase in the temperature can be detected as entering or going into the danger zone. Sufficiently fast temperature changes can thus be assigned to a respective event, whereupon the control device 8 outputs a control signal S2, the z. B. a warning signal upon detection of a fire or the entry of the detection area 5, or a switching signal z. B. can be for a circular saw.
  • drift effects of the circuit according to the invention as well as temporally slow changes in the room temperature within the detection range, as they are, for example, are shown in FIG. B. when turning on and off of radiators or by changes in the day temperature eratur, not recorded.
  • rapid temperature changes or sufficiently large temperature differences within the defined integration time ⁇ t can be detected.
  • ⁇ t as well as the other values N and ⁇ Ts are adapted to the respective needs of the application.
  • the person 10 enters the detection area 5 when the person enters and when the person 10 emerges from the detection area 5, changes in the averaged temperature T of the detection area 5 are respectively detected if the values ⁇ t, N and ⁇ Ts are selected accordingly.
  • the integration according to the invention is advantageously implemented digitally.
  • an NF low-pass filter 4.4 is advantageously provided after the diode modulator 4.1, the z. B. a suitable cutoff frequency, z. B. 1 KHz to 20 KHz, and thus higher-frequency noise components removed from the rectified baseband signal.
  • the cutoff frequency TP can in this case also in the a-kustica range of z. B. 20 KHz.
  • step StO the microwave radiation R is subsequently recorded in step St1 and output to the radiometer 3 as microwave signal S1 or noise signal.
  • step St2 optionally the baseband is converted into an IF band or IF signal ZF transformed.
  • this IF signal is band-pass filtered and passed as signal B1.
  • step St4 to St ⁇ the subsequent evaluation of the original bandpass signal B or of the modulated IF signal B1 takes place, the analog signal being amplified in step St4, and then the analog noise signal being converted into the equivalent direct voltage signal B3 in step St5.
  • step 6 the DC voltage signal B3 is low-pass filtered to the signal B4, in step St7, the analog-to-digital conversion of the analog signal B4 and output of B5, which is subsequently integrated in step St ⁇ , whereby the discrete reference values Tbi are generated.
  • step St9 the reference value determined by the temporal integration is compared with the comparison value and the determination as to whether the difference is smaller than N ⁇ ⁇ Ts or not, whereupon statements in accordance with the averaged temperature change can take place in step StI 0 and if necessary subsequently the control signal S2 is output.

Abstract

The invention relates to a radiometric sensor device for non-contact temperature measurement in a detection area (5), comprising: an antenna (2) for receiving radio and/or microwave radiation (R) and for issuing a microwave signal (S1), and means (3, 4, 8) for recording and evaluating the microwave signal (S1) and for issuing an output signal (S2). According to the invention, the means for recording and evaluating the microwave signal (S1) determine discrete reference values (Tbi) that follow sequentially from the microwave signal (S1) and determine from temporal changes in the discrete reference values (Tbi) whether a relevant temperature change has taken place in the detection area (5). To this end, the means preferably comprise: a radiometer device (3) for recording the microwave signal (S1) and for issuing an analog band signal (B), and a determining device (4) for recording and evaluating the band signal and for determining the discrete reference values (Tbi) and a temporal temperature behavior in the detection area (5). A corresponding method is also provided.

Description

Beschreibung Titel Description title
Radiometrische Sensoreinrichtung zur berührungslosen Temperaturmessung und Verfahren zur radiometrischen, berührungslosen Temperaturüberwachung eines ErfassungsbereichsRadiometric sensor device for non-contact temperature measurement and method for radiometric, non-contact temperature monitoring of a detection range
Stand der TechnikState of the art
Sensoreinrichtungen zur berührungsfreien Temperaturmessung werden für unterschiedliche Aufgaben eingesetzt, insbesondere zum Brandschutz oder zur Erfassung von Personen.Sensor devices for non-contact temperature measurement are used for different tasks, in particular for fire protection or for the detection of persons.
In Kfz-Alarmanlagen bzw. Innenraumüberwachung von Fahrzeugen werden Ultraschall-, Radar-, Infrarot-Sensoren oder Videokameras eingesetzt. InIn car alarm systems or interior vehicle monitoring, ultrasound, radar, infrared sensors or video cameras are used. In
Gebäudealarmanlagen kommen insbesondere Infrarotsensoren oder Dopp- ler-Radar-Messeinrichtungen zum Einsatz. Als Schutzsensorik für Elektro- werkzeuge, z. B. als Sägestopp zur Vermeidung von Verletzungen des Benutzers sind insbesondere kapazitive Verfahren bekannt; hierbei wird oftmals die Säge beim Auslösen der Schutzsensorik zerstört. Beim Kfz- Fußgängerschutz werden insbesondere Radar-, Ultraschall- oder Infrarotsensoren verwendet.Building alarm systems are in particular used for infrared sensors or double radar measuring devices. As a protection sensor for electrical tools, eg. B. as a saw stop to avoid injury to the user in particular capacitive methods are known; In this case, the saw is often destroyed when triggering the protection sensor. When motor vehicle pedestrian protection in particular radar, ultrasonic or infrared sensors are used.
Weiterhin ist es bekannt, für Komfortverstellungen im Fahrzeug, z. B. eine Komfort-Entry-Go-Verstellung, Näherungssensoren als kapazitive Sensoren oder Radarsensoren einzusetzen.Furthermore, it is known for comfort adjustments in the vehicle, z. B. a comfort entry-Go adjustment, proximity sensors to use as capacitive sensors or radar sensors.
Radar- und Ultraschall-, Videokamera- und kapazitive Messungen ermöglichen hierbei Abstands- und Differenzgeschwindigkeitsmessungen. Beruh- rungslose Temperaturmessungen erfolgen hingegen im allgemeinen radiometrisch, d.h. durch Messung der Bestrahlungsstärke.Radar and ultrasound, video camera and capacitive measurements allow distance and differential velocity measurements. Beruh- In contrast, temperature-free temperature measurements are generally carried out radiometrically, ie by measuring the irradiance.
Infrarotsensoren ermöglichen hierbei Temperaturmessungen durch Erfas- sung der Wärmestrahlung im IR-Bereich, wobei die elektromagnetische Strahlung des Temperaturstrahlers in diesem Wellenlängenbereich jedoch leicht abgeschirmt werden kann.In this case, infrared sensors allow temperature measurements by detecting the heat radiation in the IR range, although the electromagnetic radiation of the temperature radiator in this wavelength range can be easily shielded.
Neben photonischen Temperaturmessungen durch Infrarotsensoren sind weiterhin radiometrische Millimeterwellen-Messungen bekannt, insbesondere zur Detektion von Minen, für die Oberflächenanalyse und in der Astronomie bekannt. Hierbei wird die Temperaturstrahlung des betrachteten Körpers im langwelligen Bereich des Spektrums, insbesondere Millimeter- Wellenlängenbereich oder Megahertz-Frequenzbereich, aufgenommen, wobei im all- gemeinen ein Rauschsignal ermittelt wird. Anders als die photonischen Infrarot- Messungen durch Fotodioden oder ähnliche Sensoren erfolgt die Aufnahme der Radiostrahlung als Frequenzmessung über Antennen bzw. Dipol- Antennen. Es ergibt sich hierbei auch für höhere Frequenzen ein nicht so stark abfallendes Signal wie bei einer photonischen Messung.Besides photonic temperature measurements by infrared sensors, radiometric millimeter-wave measurements are also known, in particular for the detection of mines, for surface analysis and in astronomy. In this case, the temperature radiation of the observed body is recorded in the long-wave range of the spectrum, in particular the millimeter wavelength range or the megahertz frequency range, whereby in general a noise signal is determined. Unlike the photonic infrared measurements by photodiodes or similar sensors, the recording of the radio radiation takes place as a frequency measurement via antennas or dipole antennas. This results in a signal that does not drop as much as it does in a photonic measurement, even for higher frequencies.
Radiometrische Temperaturermittlungen weisen gegenüber Temperatursensoren im Infrarotbereich einige Vorteile auf. So kann die Strahlung aus tieferen Bereichen des betrachteten Objektes bzw. des Erfassungsbereiches er- fasst werden. Eine Abschirmung der Radiowellenstrahlung ist in der Regel lediglich durch Metallflächen, nicht jedoch durch Kleidung oder andere dünnere Objekte möglich.Radiometric temperature measurements have some advantages over infrared temperature sensors. Thus, the radiation can be detected from deeper areas of the viewed object or the detection area. A shielding of the radio wave radiation is usually possible only by metal surfaces, but not by clothing or other thinner objects.
Diese Millimeter-Radiometer sind im Allgemeinen diskret aufgebaut und müssen aufwendig kalibriert werden, da eine absolute Rauschtemperatur- messung erforderlich ist. Hierbei ist für die Kalibrierung im Allgemeinen ein Schalter im Empfangsteil erforderlich. Die US 2005/0053118 A1 beschreibt ein System und ein Verfahren zum berührungslosen Messen der Temperatur eines Objektes unter Verwendung der Mikrowellen-Radiometrie, das insbesondere zur Gebäudeüberwachung eingesetzt werden kann. Hierbei werden Vergleichsmessungen durchgeführt, bei denen abwechselnd in einem Durchlass-Modus die Radiowellen- Strahlung des Objektes aufgenommen und nachfolgend in einem Blockier-Modus geblockt wird, wobei in dem Blockier-Modus als Vergleichswert die Aufnahme eines Vergleichsobjektes erfolgt. Aus diesem Vergleich kann somit eine Kalibrierung zur Ermittlung der Temperatur des betrachteten Objektes durch- geführt werden.These millimeter radiometers are generally of a discrete design and must be laboriously calibrated, since absolute noise temperature measurement is required. In this case, a switch in the receiving part is generally required for the calibration. US 2005/0053118 A1 describes a system and a method for the non-contact measurement of the temperature of an object using microwave radiometry, which can be used in particular for monitoring buildings. In this case, comparative measurements are carried out in which the radio-wave radiation of the object is recorded alternately in a transmission mode and subsequently blocked in a blocking mode, with the recording of a comparison object taking place in the blocking mode as comparison value. From this comparison, a calibration can thus be carried out for determining the temperature of the object under consideration.
Die Kalibration des Messsignals durch Vergleichsmessungen gemäß der US 2005/0053118 A1 ist jedoch relativ aufwendig, so dass der Einsatz von radiometrischen Messungen begrenzt ist.However, the calibration of the measurement signal by comparison measurements according to US 2005/0053118 A1 is relatively expensive, so that the use of radiometric measurements is limited.
Weiterhin sind aktive Messungen im Radar-Wellenlängenbereich bekannt, bei denen jedoch in der Regel Einschränkungen auf schmale ISM-Bänder erforderlich sind, die die Leistungsfähigkeit des Radarsystems beschränken und langwierige und kostspielige Zulassungsverfahren erfordern. Weiterhin sind klassische Radarsensoren unter Aussendung von Radarstrahlung aufgrund des Elektrosmogs nicht unproblematisch.Furthermore, active measurements in the radar wavelength range are known, but in general restrictions on narrow ISM bands are required, which limit the performance of the radar system and require lengthy and costly approval procedures. Furthermore, classical radar sensors emitting radar radiation due to electrosmog are not unproblematic.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß wird ein passives Detektionssystem bzw. Überwachungssystem unter Messung der temperaturabhängigen Radiostrahlung und/oder Mikrowellenstrahlung, insbesondere von Millimeter- oder Mikrowellen, angestrebt. Vorteilhafterweise können hierbei Millimeterwellen mittels einer Antenne bzw. radiometrisch detektiert werden, da derartige radiometrische An- tennen gegenüber Mikrowellensensoren mit geringeren Kosten in großen Stückzahlen herstellbar sind. Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, eine radiometrische Messung der Temperaturstrahlung im Radiowellenbereich und/oder Mikrowellenbereich, insbesondere im Millimeter-Wellenlängenbereich durchzuführen, indem aufeinander folgende Messwerte bzw. aus Messungen gebildete diskrete Bezugswerte genommen und die differenziellen Änderungen betrachtet werden. Grundsätzlich kann der empfangene Wellenlängenbereich nur im Mikrowellenbereich oder auch nur im Radiowellenbereich liegen, oder sich auch über beide Wellenlängenbereiche erstrecken. Im folgenden wird das von der Antenne ausgegebene Signal in sämtlichen Fällen immer als Mikrowellensig- nal bezeichnet.According to the invention, a passive detection system or monitoring system is sought with measurement of the temperature-dependent radio radiation and / or microwave radiation, in particular of millimeter or microwaves. In this case, millimeter waves can advantageously be detected by means of an antenna or radiometrically, since such radiometric antennas can be produced in large quantities compared to microwave sensors with lower costs. The invention is based on the idea of carrying out a radiometric measurement of the temperature radiation in the radio wave range and / or microwave range, in particular in the millimeter wavelength range, by taking successive measured values or discrete reference values formed from measurements and considering the differential changes. In principle, the received wavelength range can only be in the microwave range or even only in the radio wave range, or extend over both wavelength ranges. In the following, the signal output by the antenna is always referred to as microwave signal in all cases.
Erfindungsgemäß werden somit Änderungen in der gemessenen thermischen Rauschleistung detektiert. Die Rauschleistung hängt von der Temperatur der betrachteten Materialoberflächen und den Materialeigenschaften ab. Eine schnelle Änderung der gemessenen Rauschleistung kann somit erfindungsgemäß dem Auftreten neuer Objekte im Erfassungsbereich des Sensors oder aber sehr schnellen Temperaturänderungen zugeordnet werden. Durch die Detektion von Änderungen der Rauschtemperatur sind erfindungsgemäß keine aufwendigen Kalibrationsverfahren im Empfangszweig erforderlich.Thus, according to the invention, changes in the measured thermal noise power are detected. The noise power depends on the temperature of the considered material surfaces and the material properties. A rapid change in the measured noise power can thus be assigned according to the invention to the occurrence of new objects in the detection range of the sensor or very rapid temperature changes. By detecting changes in the noise temperature, no elaborate calibration procedures in the reception branch are required according to the invention.
Die diskreten Bezugswerte können insbesondere durch Integration über vorgegebene Zeitintervalle gebildet werden. Dies erfolgt vorteilhafterweise nach einer Analog-Digital-Wandlung. Somit werden durch zeitliche Integration des Messsignals oder eines aus dem Messsignal gebildeten Signals Bezugswerte gebildet und auf relevante zeitliche Änderungen untersucht. Es ergibt sich eine differentielle Messung, die jeweiligen Ereignissen zugeordnet werden kann.The discrete reference values can be formed in particular by integration over predetermined time intervals. This is advantageously done after an analog-to-digital conversion. Thus, by temporal integration of the measurement signal or a signal formed from the measurement signal reference values are formed and examined for relevant temporal changes. The result is a differential measurement that can be assigned to the respective events.
Hierbei kann die zeitliche Änderung aufeinander folgender Bezugswerte mit einem vorgegebenem Schwellwert verglichen werden, und bei Überschreiten des Schwellwerts auf eine signifikante Änderung sowie bei Unterschreiten des Schwellwertes auf eine nicht relevante Änderung erkannt werden.In this case, the temporal change of successive reference values can be compared with a predetermined threshold value, and if exceeded of the threshold value to a significant change and below the threshold value to a non-relevant change are detected.
Da erfindungsgemäß ein passives Verfahren ohne von einem Sender ausge- sendete elektromagnetische Wellen durchgeführt wird, tritt keine EMVU- Problematik auf.Since, according to the invention, a passive method is carried out without electromagnetic waves emitted by a transmitter, no EMC problem arises.
Erfindungsgemäß kann eine Antenne mit einem geeigneten Antennendiagramm gewählt werden, um eine Spot-Messung eines relevanten Erfas- sungsbereichs zu ermöglichen. Weiterhin ist erfindungsgemäß kein Schalter im Empfangszweig für die Kalibration erforderlich. Somit wird die Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung erhöht.According to the invention, an antenna with a suitable antenna diagram can be selected in order to enable a spot measurement of a relevant detection area. Furthermore, according to the invention no switch in the receiving branch for the calibration is required. Thus, the sensitivity of the sensor device according to the invention is increased.
Erfindungsgemäß können hierbei insbesondere Kfz-Alarmanlagen, Gebäu- dealarmanlagen bzw. Überwachungssensoren oder Bewegungsmelder gebildet werden. Weiterhin können Schutzsensoren zur Verhinderung von Unfällen geschaffen werden, indem z. B. ein Benutzer oder ein Körperteil eines Benutzers in einem Gefährdungsbereich, z. B. vor dem Sägeblatt einer Kreissäge, erfasst wird. Erfindungsgemäß können auch Menschen oder Kör- perteile mit Kleidung oder Schutzkleidung, z. B. einem dickeren Handschuh, durch Messung der Rauschleistung der Radiowellen erfasst werden.According to the invention, in particular vehicle alarm systems, building alarm systems or monitoring sensors or motion detectors can be formed. Furthermore, protection sensors can be created to prevent accidents by z. As a user or a body part of a user in a hazardous area, eg. B. in front of the saw blade of a circular saw, is detected. According to the invention, people or body parts with clothing or protective clothing, for. As a thicker glove, are detected by measuring the noise power of the radio waves.
Weiterhin können erfindungsgemäß Kfz-Fußgängerschutz-Messungen, eine Umweltsensorik und ein Näherungssensor für Komfortverstellungen an Fahr- zeugen ermöglicht werden.Furthermore, vehicle pedestrian protection measurements, an environmental sensor system and a proximity sensor for comfort adjustments on vehicles can be made possible according to the invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen radiometri- sehen Sensoreinrichtung;Fig. 1 shows a block diagram of a radiometric see sensor device according to the invention;
Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Ausführungsform der Erfindung2 shows a flow chart of a method according to the invention. Embodiment of the invention
Eine radiometrische Sensoreinrichtung 1 weist eine Antenne bzw. Dipol- Antenne 2 zur Aufnahme von Radiowellen und/oder Mikrowellen R und Aus- gäbe eines Mikrowellensignals S1 , ein Radiometer 3 zur Aufnahme des Mikrowellensignals S1 und Ausgabe eines Basisbandsignals B, eine Ermittlungseinrichtung 4 zur Aufnahme des Basisbandsignals B und Ermittlung und eine Steuereinrichtung 8 zur Ausgabe von Steuersignalen S2 auf.A radiometric sensor device 1 has an antenna or dipole antenna 2 for receiving radio waves and / or microwaves R and outputting a microwave signal S1, a radiometer 3 for receiving the microwave signal S1 and outputting a baseband signal B, a detection device 4 for recording the Baseband signal B and detection and a control device 8 for outputting control signals S2.
Die radiometrische Sensoreinrichtung 1 dient gemäß der gezeigten Ausführungsform der Figur 1 zur Überwachung eines Erfassungsbereichs 5 im Umfeld der Sensoreinrichtung 1 , z. B. an einem Gebäude 6.The radiometric sensor device 1 is used in accordance with the embodiment shown in FIG. 1 for monitoring a detection region 5 in the environment of the sensor device 1, for example, in FIG. B. on a building. 6
Die Antenne 2 ist als beliebig gestaltete Richtantenne ausgelegt, z. B. Dipol- oder Patch-Antenne, und nimmt einfallende Radiowellen R aus dem Erfassungsbereich 5 auf. Gegebenenfalls können Aperturen zur Begrenzung ihres Erfassungswinkels 7 eingesetzt werden.The antenna 2 is designed as an arbitrarily designed directional antenna, z. B. dipole or patch antenna, and receives incident radio waves R from the detection area 5 on. Optionally, apertures can be used to limit their detection angle 7.
Die Antenne 2 ist zum Empfang von Radiowellen R oder Mikrowellen R, vor- teilhafterweise im Mikrowellen- bis Millimeterbereich mit einer beliebig gewählten Bandbreite, von z. B. 1 MHz bis 10 GHz, aus dem Erfassungsbereich 5 ausgelegt. Die Antenne 2 gibt das Mikrowellensignal S1 als Rauschsignal an das Radiometer 3 ab, das das Mikrowellensignal S1 in an sich bekannter Weise in ein Basisbandsignal B wandelt, das die Amplitude der Rauschleistung des Mikrowellensignals S1 angibt. Das Basisbandsignal B wird an die Ermittlungseinrichtung 4 ausgegeben.The antenna 2 is for receiving radio waves R or microwaves R, advantageously in the microwave to millimeter range with an arbitrarily selected bandwidth, from z. B. 1 MHz to 10 GHz, designed from the detection area 5. The antenna 2 outputs the microwave signal S1 as a noise signal to the radiometer 3, which converts the microwave signal S1 in a conventional manner into a baseband signal B, which indicates the amplitude of the noise power of the microwave signal S1. The baseband signal B is output to the detection means 4.
Das Radiometer 3 kann optional auch ein Zwischenfrequenzsignal (ZF- Signal) erzeugen; dies ist erfindungsgemäß jedoch grundsätzlich nicht erfor- derlich und hängt von den zur Verfügung stehenden Bandbreiten ab.The radiometer 3 may optionally also generate an intermediate frequency signal (IF signal); However, this is basically not necessary according to the invention and depends on the available bandwidths.
Die Ermittlungseinrichtung 4 ist in Fig. 1 mit ihren Elementen 4.0 bis 4.9 de- taillierter erläutert. Die Ermittlungseinrichtung 4 weist optional eine Modellierungseinrichtung 4.0 zur Erzeugung des ZF-Signals ZF und einen Bandpassfilter 4.1 auf, der das Signal ZF aufnimmt und ein bandpassgefiltertes ZF- Signal B1 ausgibt. Nachfolgend ist ein HF-Verstärker 4.2 vorgesehen, der entweder gemäß der gepunkteten Linie direkt das von dem Radiometer 3 ausgegebene Basisbandsignal B oder das von dem Bandpassfilter 4.1 ausgegebene bandpassgefilterte ZF-Signal B1 aufnimmt und verstärkt, z. B. mit 40-80 dB, und so das Signal B2 erzeugt: Das Signal B2 wird auf eine Einrichtung 4.3 gegeben, die das Signal B2 mit sich selbst multipliziert und das gleichgerichtete Signal B3 als äquivalentes Gleichspannungssignal erzeugt; die Einrichtung 4.3 kann z.B. ein Dioden-Gleichrichter oder Frequenzmischer sein. Das Signal B3 wird in einer nachfolgenden Einrichtung 4.4 tiefpassgefil- tert und als Signal B4 einem Analog-Digital-Konverter 4.5 zugeführt, der ein digitales Signal B5 an einen digitalen Integrierer 4.6 ausgibt, der als Tiefpass eine zeitliche Integration über eine vorgegebene Zeitspanne bzw. Zeitdifferenz Δt durchführt.The determination device 4 is shown in FIG. 1 with its elements 4.0 to 4.9 explained in more detail. The determination device 4 optionally has a modeling device 4.0 for generating the IF signal IF and a bandpass filter 4.1 which receives the signal IF and outputs a band-pass filtered IF signal B1. Subsequently, an RF amplifier 4.2 is provided, which either according to the dotted line directly receives the output from the radiometer 3 baseband signal B or output from the bandpass filter 4.1 band-pass filtered IF signal B1 and amplified, z. The signal B2 is applied to a device 4.3 which multiplies the signal B2 by itself and generates the rectified signal B3 as an equivalent DC voltage signal; The device 4.3 can be, for example, a diode rectifier or frequency mixer. The signal B3 is low-pass filtered in a subsequent device 4.4 and supplied as a signal B4 an analog-to-digital converter 4.5, which outputs a digital signal B5 to a digital integrator 4.6, as a low-pass integration over a predetermined period of time or time difference Δt performs.
In dem digitalen Integrierer 4.6 wird die als digitales Signal B5 aufgenommene Spannung UOBJ über die vorgegebene Zeitdifferenz Δt aufintegriert. Dem liegt folgende Überlegung zu Grunde:In the digital integrator 4.6, the voltage U OBJ recorded as the digital signal B5 is integrated over the predetermined time difference Δt. This is based on the following consideration:
Eine Temperatur TOBJ des Erfassungsbereichs 5 (bzw. über den Erfassungsbereich 5 gemittelte Temperatur) ist proportional der Spannung UOBJ, die sich als zeitlich über Δt gemittelter Wert der dem Signal B5 entsprechen- den Spannung UOBJ ergibt, d. h.A temperature T OBJ of the detection range 5 (or temperature averaged over the detection range 5) is proportional to the voltage U OBJ , which results as a value of the voltage U OBJ corresponding to the signal B5 over time, ie
Figure imgf000009_0001
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wobei Δt = t1 - tθ.where Δt = t1 - tθ.
Erfindungsgemäß kann direkt das von dem Integrierer 4.6 ausgegebene zeit- liehe Integral als unkalibrierte Temperatur bzw. Temperatur-Bezugswert Tb herangezogen werden und in einem ersten Speicher 4.7 abgelegt werden. Bei Verwendung jeweils gleicher Zeitspannen Δt für die aufeinander folgenden Messungen kann grundsätzlich auch die Division mit Δt wegfallen und können direkt die Integrale verglichen werden.According to the invention, the time output by the integrator 4.6 can directly Liehe integral are used as uncalibrated temperature or temperature reference value Tb and stored in a first memory 4.7. When using the same time intervals .DELTA.t for the successive measurements in principle, the division with .DELTA.t can be omitted and can be compared directly the integrals.
Es ergibt sich somit eine Folge diskreter Bezugswerte Tb, mit i= 1 , 2, 3,... Eine Vergleichseinrichtung 4.8 ermittelt eine Differenztemperatur aus zwei aufeinander folgenden Werten Tb, , Tb,+i und vergleicht diesen Differenzwert mit einem Referenzwert N x ΔTs, wobei ΔTs die mit dem System nachweisbare minimale Temperaturerhöhung ist und experimentell ermittelt oder theoretisch abgeschätzt werden kann. N gibt hierbei einen Sicherheitsfaktor im Bereich von z. B. 1 ,2 bis 2 an.This results in a sequence of discrete reference values Tb, where i = 1, 2, 3,... A comparison device 4.8 determines a differential temperature from two consecutive values Tb,, Tb, + i and compares this difference value with a reference value N x ΔTs where ΔTs is the minimum temperature increase detectable with the system and can be determined experimentally or theoretically estimated. N gives this a safety factor in the range of z. B. 1, 2 to 2.
In der Vergleichseinrichtung 4.8 wird somit der Vergleich ΔTb, = Tb1+I - Tb1 , < N • ΔTs gebildet.In the comparison device 4.8, the comparison ΔTb, = Tb 1+ I -Tb 1 , <N • ΔTs is thus formed.
Ist die Differenz ΔTb,, die der Temperaturänderung im Erfassungsbereich 5 bei zwei aufeinander folgenden Messungen entspricht bzw. proportional ist, kleiner als der Referenzwert N • ΔTs, so wird in einem zweiten Speicher 4.9 als ermittelte Temperaturänderung ΔTi eine 0 abgespeichert; Falls die Differenz ΔTb, größer/gleich N • ΔTs ist, so wird im zweiten Speicher 4.9 die gemessene Differenztemperatur ΔTb, abgelegt.If the difference ΔTb, which corresponds to or is proportional to the temperature change in the detection range 5 for two consecutive measurements, is smaller than the reference value N • ΔTs, a 0 is stored in a second memory 4.9 as the determined temperature change ΔTi; If the difference ΔTb is greater than or equal to N • ΔTs, the measured differential temperature ΔTb is stored in the second memory 4.9.
Somit sind in dem zweiten Speicher 4.9 aufeinander folgende Differenzwerte abgelegt, die den gemessenen Differenztemperaturen im Erfassungsbereich 5 entsprechen. Der zweite Speicher 4.9 wird von einer Steuereinrichtung 8 ausgelesen, die nachfolgend eine Bewertung durchführt. Somit kann durch die Differenzbildung und die erfindungsgemäße Überlegung, keine Kalibrie- rung bzw. Normierung dieser Werte durchzuführen, aus der Folge der Differenzwerte ΔTb, direkt auf Veränderungen geschlossen werden. Hierbei können die Ermittlungseinrichtung 4 mit ihren Elementen 4.0 bis 4.9 und die Steuereinrichtung 8 hardwaremäßig realisiert werden, z. B. als feste Verdrahtung, oder auch rein softwaremäßig, so dass die Ermittlungseinrichtung 4 und die Steuereinrichtung 8 auch mit einem Programm realisiert wer- den können.Thus, in the second memory 4.9 consecutive difference values are stored, which correspond to the measured differential temperatures in the detection area 5. The second memory 4.9 is read by a control device 8, which subsequently performs a rating. Thus, due to the difference formation and the consideration according to the invention of not carrying out any calibration or normalization of these values, it is possible to directly deduce changes from the sequence of the difference values ΔTb. In this case, the determination device 4 with its elements 4.0 to 4.9 and the control device 8 can be realized in terms of hardware, for. B. as a fixed wiring, or purely software-based, so that the detection device 4 and the controller 8 can also be implemented with a program can.
Erfindungsgemäß können in der Steuereinrichtung 8 Aussagen über die Temperaturänderungen getroffen werden, wie z. B. die Entstehung eines Brandes oder das Durchlaufen einer Person 10 durch den Erfassungsbereich 5 bzw. den Erfassungswinkel 7 (Raumwinkel). Falls der Erfassungsbereich 5 einen Sicherheitsbereich bei einer zu handhabenden Maschine, z. B. einen Gefährdungsbereich vor dem Sägeblatt einer Kreissäge darstellt, kann ebenfalls eine hinreichend schnelle Erhöhung der Temperatur als das Betreten bzw. Hineinlangen in den Gefährdungsbereich erkannt werden. Hinreichend schnelle Temperaturänderungen können somit einem jeweiligen Ereignis zugeordnet werden, woraufhin die Steuereinrichtung 8 ein Steuersignal S2 ausgibt, das z. B. ein Warnsignal bei Erkennen eines Brandes oder des Betretens des Erfassungsbereichs 5, oder auch ein Schaltsignal z. B. für eine Kreissäge sein kann.According to the invention 8 statements about the temperature changes can be made in the control device, such. B. the emergence of a fire or passing through a person 10 through the detection area 5 and the detection angle 7 (solid angle). If the detection area 5 a safety area at a machine to be handled, z. B. represents a hazardous area in front of the saw blade of a circular saw, also a sufficiently rapid increase in the temperature can be detected as entering or going into the danger zone. Sufficiently fast temperature changes can thus be assigned to a respective event, whereupon the control device 8 outputs a control signal S2, the z. B. a warning signal upon detection of a fire or the entry of the detection area 5, or a switching signal z. B. can be for a circular saw.
Durch das erfindungsgemäße differenzielle Messprinzip werden Drifteffekte der erfindungsgemäßen Schaltung sowie auch zeitlich langsame Änderungen der Raumtemperatur im Erfassungsbereich, wie sie sich z. B. beim Ein- und Ausschalten von Heizkörpern oder durch Änderungen der Tagestempe- ratur ergeben, nicht erfasst. Es können jedoch schnelle Temperaturänderungen bzw. hinreichend große Temperaturunterschiede innerhalb der definierten Integrationszeit Δt erkannt werden.By means of the differential measuring principle according to the invention, drift effects of the circuit according to the invention as well as temporally slow changes in the room temperature within the detection range, as they are, for example, are shown in FIG. B. when turning on and off of radiators or by changes in the day temperature eratur, not recorded. However, rapid temperature changes or sufficiently large temperature differences within the defined integration time Δt can be detected.
Hierbei werden Δt sowie auch die anderen Werte N und ΔTs an die jeweili- gen Bedürfnisse der Anwendung angepasst.In this case, Δt as well as the other values N and ΔTs are adapted to the respective needs of the application.
In Figur 1 werden somit bei Eintritt der Person 10 in den Erfassungsbereich 5 und bei Austritt der Person 10 aus dem Erfassungsbereich 5 jeweils Änderungen der gemittelten Temperatur T des Erfassungsbereichs 5 erkannt werden, wenn die Werte Δt, N und ΔTs entsprechend gewählt werden.In FIG. 1, the person 10 enters the detection area 5 when the person enters and when the person 10 emerges from the detection area 5, changes in the averaged temperature T of the detection area 5 are respectively detected if the values Δt, N and ΔTs are selected accordingly.
Um möglichst große Integrationszeiten Δt = 50 bis 200 ms kostengünstig durchführen zu können, wird die Integration erfindungsgemäß vorteilhafterweise digital umgesetzt. Um die Abtastfrequenz des Analog-Digital-Wandlers 4.5 niedrig zu halten, ist vorteilhafterweise ein NF-Tiefpass 4.4 nach dem Dioden-Modulator 4.1 vorgesehen, der z. B. eine geeignete Grenzfrequenz, z. B. 1 KHz bis 20 KHz, aufweist und somit höherfrequente Rauschanteile aus dem gleichgerichtete Basisbandsignal entfernt. Dem liegt der erfindungsgemäße Gedanke zu Grunde, dass derartige höhere Frequenzen für die erfindungsgemäße Detektion nicht relevant sind und die nachfolgende Digitalisierung bzw. Analog-Digital-Wandlung mit der Tiefpassfilterung verein- facht werden. Die Grenzfrequenz TP kann hierbei insbesondere auch im a- kustischen Bereich von z. B. 20 KHz liegen.In order to be able to carry out integration times Δt = 50 to 200 ms as economically as possible, the integration according to the invention is advantageously implemented digitally. In order to keep the sampling frequency of the analog-to-digital converter 4.5 low, an NF low-pass filter 4.4 is advantageously provided after the diode modulator 4.1, the z. B. a suitable cutoff frequency, z. B. 1 KHz to 20 KHz, and thus higher-frequency noise components removed from the rectified baseband signal. This is based on the idea according to the invention that such higher frequencies are not relevant for the detection according to the invention and the subsequent digitization or analog-to-digital conversion with the low-pass filtering is made simpler. The cutoff frequency TP can in this case also in the a-kustischen range of z. B. 20 KHz.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird gemäß dem Flussdiagramm der Figur 2 nach einem Start in Schritt StO nachfolgend in dem Schritt St1 die Mikrowellenstrahlung R aufgenommen und als Mikrowellensignal S1 bzw. Rauschsignal an das Radiometer 3 ausgeben In Schritt St2 wird optional das Basisband in ein ZF-Band bzw. ZF-Signal ZF transformiert. In Schritt St3 wird dieses ZF-Signal bandpassgefiltert und als Signal B1 weitergegeben. In Schritt St4 bis Stδ erfolgt die nachfolgende Auswertung des originalen Band- passsignals B oder des modulierten ZF-Signals B1 , wobei in Schritt St4 das analoge Signal verstärkt wird und anschließend in Schritt St5 das analoge Rauschsignal in das äquivalente Gleichspannungssignal B3 überführt wird. In Schritt 6 wird das Gleichspannungssignal B3 tiefpassgefiltert zu dem Signal B4, in Schritt St7 erfolgt die Analog-Digital-Wandlung des analogen Signals B4 und Ausgabe von B5, das nachfolgend in Schritt Stδ integriert wird, wodurch die diskreten Bezugswerte Tbi erzeugt werden. In Schritt St9 erfolgt der Vergleich des durch die zeitliche Integration ermittelten Bezugwertes mit dem Vergleichswert und die Ermittlung, ob die Differenz kleiner als N x ΔTs ist oder nicht, woraufhin in Schritt StI O entsprechend Aussagen über die ge- mittelte Temperaturänderung erfolgen können und nachfolgend ggf. das Steuersignal S2 ausgegeben wird. 2, after a start in step StO, the microwave radiation R is subsequently recorded in step St1 and output to the radiometer 3 as microwave signal S1 or noise signal. In step St2, optionally the baseband is converted into an IF band or IF signal ZF transformed. In step St3, this IF signal is band-pass filtered and passed as signal B1. In step St4 to Stδ, the subsequent evaluation of the original bandpass signal B or of the modulated IF signal B1 takes place, the analog signal being amplified in step St4, and then the analog noise signal being converted into the equivalent direct voltage signal B3 in step St5. In step 6, the DC voltage signal B3 is low-pass filtered to the signal B4, in step St7, the analog-to-digital conversion of the analog signal B4 and output of B5, which is subsequently integrated in step Stδ, whereby the discrete reference values Tbi are generated. In step St9, the reference value determined by the temporal integration is compared with the comparison value and the determination as to whether the difference is smaller than N × ΔTs or not, whereupon statements in accordance with the averaged temperature change can take place in step StI 0 and if necessary subsequently the control signal S2 is output.

Claims

Ansprüche claims
1. Radiometrische Sensoreinrichtung zur berührungslosen Temperatur- messung in einem Erfassungsbereich (5), die aufweist: eine Antenne (2) zum Empfang von Radiostrahlung und/oder Mikrowellenstrahlung (R) und Ausgabe eines Mikrowellensignals (S1 ), Mittel (3, 4, 8) zur Aufnahme und Auswertung des Mikrowellensignals (S1 ) und Ausgabe eines Ausgabesignals (S2), dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (3, 4, 8) zur Aufnahme und Auswertung des Mikrowellensignals (S1 ) aus dem Mikrowellensignal (S1 ) aufeinander folgende diskrete Bezugswerte (Tb1) ermitteln und aus zeitlichen Änderungen der diskreten Bezugswerte (Tb,) ermitteln, ob eine relevante Temperaturänderung in dem Erfassungsbereich (5) erfolgt ist.1. A radiometric sensor device for non-contact temperature measurement in a detection area (5), comprising: an antenna (2) for receiving radio and / or microwave radiation (R) and outputting a microwave signal (S1), means (3, 4, 8 ) for receiving and evaluating the microwave signal (S1) and output of an output signal (S2), characterized in that the means (3, 4, 8) for receiving and evaluating the microwave signal (S1) from the microwave signal (S1) successive discrete reference values (Tb 1 ) determine and from temporal changes of the discrete reference values (Tb,) determine whether a relevant temperature change has occurred in the detection area (5).
2. Radiometrische Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (3, 4, 8) zur Aufnahme und Auswertung des Mikrowellensig- nals (S1 ) aufweisen: eine Radiometer-Einrichtung (3) zur Aufnahme des Mikrowellensignals (S1 ) und Ausgabe eines analogen Bandsignals (B), und eine Ermittlungseinrichtung (4) zur Aufnahme und Verarbeitung des Bandsignals (B) und zur Ermittlung der aufeinander folgenden diskre- ten Bezugswerte (Tb,) aus dem Bandsignal (B) oder aus aus dem2. Radiometric sensor device according to claim 1, characterized in that the means (3, 4, 8) for receiving and evaluating the Mikrowellensig- signal (S1) comprise: a radiometer device (3) for receiving the microwave signal (S1) and output an analog band signal (B), and a detection means (4) for receiving and processing the band signal (B) and for determining the successive discrete reference values (Tb,) from the band signal (B) or from the band signal
Bandsignal (B) ermittelten Signalen (B1 , B2, B3, B4, B5), und eine Steuereinrichtung (8) zur Auswertung der von der Ermittlungseinrichtung ermittelten diskreten Bezugswerte (Tb1) und zur Ausgabe des Ausgabesignals (S2).Band signal (B) detected signals (B1, B2, B3, B4, B5), and a control device (8) for evaluating the determined by the detection means discrete reference values (Tb 1 ) and the output of the output signal (S2).
3. Radiometrische Sensoreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungseinrichtung (4) aufweist: einen Integrierer (4.6) zum zeitlichen Integrieren oder Summieren des Bandsignals oder eines aus dem Bandsignals (B) gebildetes Signals (B5) und Ausgabe der aufeinander folgenden diskreten Bezugswerte (Tb1), und eine Vergleichseinrichtung (4.8) zum Vergleichen aufeinander folgender Bezugswerte (Tb1).3. Radiometric sensor device according to claim 2, characterized in that the detection device (4) comprises: an integrator (4.6) for time integrating or summing the band signal or a signal (B5) formed from the band signal (B) and outputting the successive discrete reference values (Tb 1 ), and comparing means (4.8) for comparing successive reference values (Tb 1 ).
4. Radiometrische Sensoreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichseinrichtung (4.8) die Änderung oder Differenz aufeinander folgender Bezugswerte (Tb1) mit einem4. Radiometric sensor device according to claim 3, characterized in that the comparison device (4.8) the change or difference of successive reference values (Tb 1 ) with a
Schwellwert (N • ΔTs) vergleicht.Threshold (N • ΔTs) compares.
5. Radiometrische Sensoreinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, dass der ermittelte Differenzwert (ΔTb,,) zweier aufeinander folgender diskreter Referenzwerte (Tb,, Tb,+i) kleiner als der Schwellwert (N • ΔTs) ist, auf eine konstante Temperatur erkannt wird, und in dem Fall, dass der ermittelte Differenzwert den Schwellwert (N • ΔTs) übersteigt, eine relevante Temperaturänderung erkannt wird.5. Radiometric sensor device according to claim 4, characterized in that in the case that the determined difference value (ΔTb ,,) of two successive discrete reference values (Tb ,, Tb, + i) is smaller than the threshold value (N • ΔTs), is detected to a constant temperature, and in the event that the determined difference value exceeds the threshold value (N • ΔTs), a relevant temperature change is detected.
6. Radiometrische Sensoreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der letzte diskrete Referenzwert (Tb,) jeweils in einem ersten Speicher (4.7) abgespeichert und von der Vergleichseinrichtung (4.8) abgerufen wird, und bei einer erkannten relevanten Temperaturänderung die Differenztemperatur (ΔTb,) in einem zweiten Speicher (4.9) gespeichert wird.6. Radiometric sensor device according to claim 5, characterized in that the last discrete reference value (Tb,) is stored in each case in a first memory (4.7) and retrieved by the comparison device (4.8), and at a detected relevant temperature change, the differential temperature (ΔTb, ) is stored in a second memory (4.9).
7. Radiometrische Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ermittlungseinrichtung (4) ein Analog-Digital-Wandler (4.5) zur Umwandlung des Bandsignals (B) oder eines aus dem Bandsignal (B) erzeugten analogen Signals (B4) vorgesehen ist, und das von dem Analog-Digital-Wandler (4.5) ausgegebene digitale Signal (B5) zu dem Integrierer (4.6) ausgegeben wird.7. Radiometric sensor device according to one of claims 3 to 6, characterized in that in the detection device (4) an analog-to-digital converter (4.5) for converting the band signal (B) or an analog signal (B4) generated from the band signal (B), and the digital signal (B5) output from the analog-to-digital converter (4.5) is output to the integrator (4.6).
8. Radiometrische Sensoreinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungseinrichtung (4) einen analogen Tiefpassfilter (4.4) zum Entfernen von Rauschanteilen aufweist, der ein Signal (B4) an den Integrierer (4.6) ausgibt.8. Radiometric sensor device according to claim 7, characterized in that the determining device (4) has an analog low-pass filter (4.4) for removing noise components, which outputs a signal (B4) to the integrator (4.6).
9. Radiometrische Sensoreinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) bei Erkennen einer schnellen Temperaturänderung als Ausgabesignal (S2) ein Steuersignal (S2) ausgibt.9. Radiometric sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (4) on detection of a rapid change in temperature output signal (S2) outputs a control signal (S2).
10. Radiometrische Sensoreinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal (S2) ein Warnsignal oder Abschaltsignal ist.10. Radiometric sensor device according to claim 9, characterized in that the control signal (S2) is a warning or shutdown signal.
11. Radiometrische Sensoreinrichtung nach einem der vorherigen An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (2) eine Richtantenne ist und/oder Blendeneinrichtungen zur Begrenzung ihres Erfassungswinkels (7) für die Mikrowellenstrahlung (R) aufweist.11. Radiometric sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the antenna (2) is a directional antenna and / or diaphragm devices for limiting their detection angle (7) for the microwave radiation (R).
12. Radiometrische Sensoreinrichtung nach einem der vorherigen An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (2) zur Aufnahme von Mikrowellenstrahlung (R) im Millimeter-Wellenlängenbereich ausgelegt ist.12. Radiometric sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the antenna (2) is designed to receive microwave radiation (R) in the millimeter wavelength range.
13. Verfahren zur radiometrischen, berührungslosen Temperaturüberwa- chung eines Erfassungsbereichs (5), mit mindestens folgenden Schritten:13. A method for radiometric, non-contact temperature monitoring of a detection area (5), comprising at least the following steps:
Aufnehmen von Radiostrahlung und/oder Mikrowellenstrahlung (R) aus dem Erfassungsbereich (5) und Ausgabe eines analogen Mikrowellensignals (S1 ) (St1 ),Recording radio and / or microwave radiation (R) from the detection area (5) and output of an analog microwave signal (S1) (St1),
Ermitteln aufeinander folgender diskreter Bezugswerte (Tb1) aus dem Mikrowellensignal (S1 ) oder einem aus dem Mikrowellensignal erzeug- ten Signal (B, B1 , B2, B3, B4, B5) (St7),Determining successive discrete reference values (Tb 1 ) from the microwave signal (S1) or a signal generated from the microwave signal (B, B1, B2, B3, B4, B5) (St7),
Ermitteln zeitlicher Änderungen der diskreten Bezugswerte (Tb,), Ermitteln aus den zeitlichen Änderungen der diskreten Bezugswerte (Tb,), ob eine relevante Temperaturänderung in dem Erfassungsbereich (5) erfolgt ist, und Ausgabe eines Ausgabesignals (S2) in Abhängigkeit der ermittelten zeitlichen Änderungen.Determining temporal changes of the discrete reference values (Tb,), determining from the temporal changes of the discrete reference values (Tb,), whether a relevant temperature change has occurred in the detection area (5), and outputting an output signal (S2) in dependence on the determined time changes ,
14. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch den weiteren14. The method according to claim 13, characterized by the other
Schritt: Erzeugen eines Bandsignals (B) aus dem Mikrowellensignal (S1 )Step: generating a band signal (B) from the microwave signal (S1)
(St2)., wobei aus dem Bandsignal (B) oder aus dem Bandsignal erzeugten weiteren Signalen (B1 , B2, B3, B4, B5) die zeitlichen Änderungen der diskreten Bezugswerte (Tb1) ermittelt werden.(St2)., Wherein the temporal changes of the discrete reference values (Tb 1 ) are determined from the band signal (B) or further signals (B1, B2, B3, B4, B5) generated from the band signal.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die aufeinander folgenden diskreten Bezugswerte (Tb1) gebildet werden, indem das Bandsignal (B) oder ein aus dem Bandsignal (B) gebildetes Signal (B5) zeitlich integriert oder summiert wird, und Änderungen oder Differenzen aufeinander folgender Bezugswerte (Tb,) mit einem Schwellwert (N • ΔTs) verglichen werden.A method according to claim 14, characterized in that the successive discrete reference values (Tb 1 ) are formed by time-integrating or summing the band signal (B) or a signal (B5) formed from the band signal (B), and changes or differences of successive reference values (Tb,) are compared with a threshold value (N • ΔTs).
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, dass der ermittelte Differenzwert (ΔTb,,) zweier aufeinander folgender diskreter Referenzwerte (Tb1, Tb,+i) kleiner als der Schwellwert (N • ΔTs) ist, auf eine konstante Temperatur erkannt wird, und in dem Fall, dass der ermittelte Differenzwert den Schwellwert (N • ΔTs) übersteigt, eine relevante Temperaturänderung erkannt wird. 16. The method according to claim 15, characterized in that in the case that the determined difference value (ΔTb ,,) of two consecutive discrete reference values (Tb 1 , Tb, + i) is smaller than the threshold value (N • ΔTs), on a constant temperature is detected, and in the event that the determined difference value exceeds the threshold value (N • ΔTs), a relevant temperature change is detected.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108765862A (en) * 2018-06-21 2018-11-06 江苏百舟安全科技有限公司 It is a kind of based on the ship of wireless telecommunications fire protection warning mechanism

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3129330A (en) * 1958-06-30 1964-04-14 Gen Motors Corp Microwave radiometer system
US3465339A (en) * 1965-10-22 1969-09-02 Collins Radio Co Method and means for detecting air turbulence

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7052176B2 (en) 2003-07-11 2006-05-30 University Of Texas System Remote temperature measuring system for hostile industrial environments using microwave radiometry

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3129330A (en) * 1958-06-30 1964-04-14 Gen Motors Corp Microwave radiometer system
US3465339A (en) * 1965-10-22 1969-09-02 Collins Radio Co Method and means for detecting air turbulence

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108765862A (en) * 2018-06-21 2018-11-06 江苏百舟安全科技有限公司 It is a kind of based on the ship of wireless telecommunications fire protection warning mechanism

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