專利名稱：紅外線探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于檢測從人體輻射的紅外線能量以檢測人體的存在或移動(dòng)的紅外線探測器(detector)。
背景技術(shù)：
熱釋電元件被廣泛用于檢測從人體輻射的紅外線。用于每個(gè)監(jiān)測區(qū)域的熱電元件組輸出與紅外線輻射相對(duì)應(yīng)的電流。于是，在紅外線探測器中，電流-電壓變換器把電流變換成電壓，而電壓放大器則放大電壓。當(dāng)輸出電壓超過預(yù)定電平時(shí)就判定檢測到了人體，并且輸出表示在監(jiān)測區(qū)域中人體存在或移動(dòng)的檢測信號(hào)。
將紅外線探測器設(shè)計(jì)成具有人體移動(dòng)的頻率特征，而且它具有其發(fā)射頻帶中心大約在1Hz處的帶通濾波器的特征。于是，增強(qiáng)了對(duì)人體的敏感度，并使由與人體移動(dòng)無關(guān)之頻率的信號(hào)所引起的誤動(dòng)作得以防止。
然而，熱電元件有害地輸出一稱為爆米花(popcorn)噪聲的一次通過(one-shot)噪聲。認(rèn)為爆米花噪聲歸因于在熱電元件中產(chǎn)生不必要的電荷，且這些不必要的電荷乃由于在熱電元件中的熱電板、電極、支撐物、粘合劑、電路板等的熱膨脹系數(shù)的不同，導(dǎo)致集中在熱電板或電極材料的諸缺陷處或者集中在由切割等生成的俯仰(pitching)、微裂縫等處的壓縮或拉伸應(yīng)力而產(chǎn)生。
以前，為了減小爆米花噪聲作為一次通過輸出噪聲的發(fā)生率，建議優(yōu)化使用支撐物、電路板、導(dǎo)電粘合劑等的材料，或者改變熱電元件的結(jié)構(gòu)。然而，即使采取這些建議，在紅外線探測器中仍然不能完全抑制爆米花噪聲的發(fā)生，且易因爆米花噪聲而引起誤動(dòng)作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨于解決上述問題，而它的目的在于當(dāng)發(fā)生爆米花噪聲時(shí)提供不錯(cuò)誤操作的紅外線探測器。
根據(jù)本發(fā)明的紅外線探測器，它包括熱電元件；把來自熱電元件的電流變換成電壓信號(hào)的電流-電壓變換器；和信號(hào)處理器，它對(duì)從電流-電壓變換器接收到的電壓信號(hào)進(jìn)行波形分析，而且只有在通過波形分析檢測到由人體產(chǎn)生的波形時(shí)才輸出檢測信號(hào)。可以下面描述的各種方法來實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理器。
例如，信號(hào)處理器包括放大器，它放大從電流-電壓變換器接收到的電壓信號(hào)；頻率分析器，它對(duì)放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行頻率分析；和判定電路，它基于由頻率分析器所獲得的頻率組成來檢測由人體產(chǎn)生的波形。
例如，信號(hào)處理器包括第一放大器，它在一頻率范圍內(nèi)放大從電流-電壓變換器接收到的電壓信號(hào)；第二放大器，它在不同于第一放大器的頻率范圍內(nèi)放大從電流-電壓變換器接收到的電壓信號(hào)；和判定電路，它根據(jù)第一和第二放大器的輸出信號(hào)的幅度電平比來檢測由人體產(chǎn)生的波形。
例如，信號(hào)處理器包括第一放大器，它在一頻率范圍內(nèi)放大從電流-電壓變換器接收到的電壓信號(hào)；第二放大器，它在不同于第一放大器的頻率范圍內(nèi)放大從電流-電壓變換器接收到的電壓信號(hào)；第一比較器，它把第一放大器的輸出信號(hào)與第一閾值電平相比較；第二比較器，它把第二放大器的輸出信號(hào)與第二閾值電平相比較；和判定電路，它根據(jù)第一和第二比較器的比較信號(hào)，檢測由人體產(chǎn)生的波形。
例如，信號(hào)處理器包括放大器，它放大從電流-電壓變換器接收到的電壓信號(hào)；頻率分析器，它對(duì)放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行頻率分析；以及判定電路，它根據(jù)由頻率分析器對(duì)頻率分析結(jié)果的時(shí)間依賴性來檢測由人體產(chǎn)生的波形。
例如，信號(hào)處理器包括放大器，它放大從電流-電壓變換器接收到的電壓信號(hào)；比較器，它把第一放大器的輸出信號(hào)與閾值電平相比較；和判定電路，當(dāng)比較器檢測到放大器的輸出超過閾值電平時(shí)，它根據(jù)時(shí)間長度檢測由人體產(chǎn)生的波形。
例如，信號(hào)處理器包括第一放大器，它在一頻率范圍內(nèi)放大從電流-電壓變換器接收到的電壓信號(hào)；第二放大器，它在不同于第一放大器的頻率范圍內(nèi)放大從電流-電壓變換器接收到的電壓信號(hào)；第一比較器，它把第一放大器的輸出信號(hào)與第一閾值電平相比較；第二比較器，它把第二放大器的輸出信號(hào)與第二閾值電平相比較；和判定電路，它測量第一和第二比較器的輸出信號(hào)的脈寬，并根據(jù)該兩脈寬來檢測由人體產(chǎn)生的波形。
例如，信號(hào)處理器包括放大器，它放大從電流-電壓變換器接收到的電壓信號(hào)；和判定電路，它測量放大器輸出信號(hào)的上升時(shí)間，并根據(jù)上升時(shí)間來檢測由人體產(chǎn)生的波形。
例如，信號(hào)處理器包括第一放大器，它放大從電流-電壓變換器接收到的電壓信號(hào)，其中電流-電壓變換器具有其發(fā)送頻帶的中心在第一頻率處的第一帶通濾波器特征；輸出電路，它把第一放大器的輸出信號(hào)與預(yù)定閾值相比較以輸出檢測信號(hào)；第二放大器，它放大從電流-電壓變換器接收到的電壓信號(hào)，其中電流-電壓變換器具有其發(fā)送頻帶在高于第一頻率的第二頻率處的第二帶通濾波器特征；爆米花噪聲探測器，它把第二放大器的輸出信號(hào)與閾值相比較以輸出爆米花檢測信號(hào)；和控制器，當(dāng)從爆米花噪聲探測器接收到爆米花檢測信號(hào)時(shí)，它控制電流-電壓變換器、第一放大器、所述輸出電路、第二放大器和爆米花噪聲探測器中的至少一個(gè)，以防止控制器輸出檢測信號(hào)。例如，當(dāng)從爆米花噪聲探測器接收到爆米花檢測信號(hào)時(shí)，控制器以一預(yù)定時(shí)間來減小電流-電壓變換器的增益、以一預(yù)定時(shí)間來減小第一放大器的增益，或者以一預(yù)定時(shí)間來控制器減小輸出電路的輸出信號(hào)、以一預(yù)定時(shí)間來減小第二放大器的增益，或者以一預(yù)定時(shí)間通過增加爆米花探測器的閾值來減小檢測爆米花信號(hào)的靈敏度。當(dāng)控制器至少控制它們中的兩個(gè)時(shí)，控制位于信號(hào)流程上行側(cè)處的元件，以第一預(yù)定時(shí)間，使之相對(duì)于前者而言短于位于信號(hào)流下行側(cè)元件的第二預(yù)定時(shí)間。
此外，在紅外線探測器中，當(dāng)從爆米花噪聲探測器接收到爆米花檢測信號(hào)時(shí)，控制器以一預(yù)定時(shí)間來控制輸出電路輸出不同于第一電壓放大器輸出信號(hào)的模擬信號(hào)。例如，該不同信號(hào)是在紅外線探測器的電路中產(chǎn)生的參考電壓、在紅外線探測器電路中的接地電勢、來自外部電壓源的外部電源電壓、由振蕩器提供的振蕩信號(hào)。作為替代，控制器包括用于提供檢測信號(hào)的開關(guān)，且當(dāng)從爆米花噪聲探測器接收到爆米花檢測信號(hào)時(shí)開關(guān)的輸出信號(hào)在一預(yù)定時(shí)間內(nèi)具有高阻抗。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是防止由爆米花噪聲引起的紅外線探測器的誤動(dòng)作。


通過下面參照附圖結(jié)合較佳實(shí)施例的描述，本發(fā)明的這些和其它目的以及特性將變得顯而易見，其中圖1是用于紅外線探測器的監(jiān)測區(qū)域示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的紅外線探測器的方框圖；圖3是在監(jiān)測區(qū)域中由人體所引起頻譜的一個(gè)例子的時(shí)間曲線圖；圖4是由爆米花噪聲所引起頻譜的一個(gè)例子的時(shí)間曲線圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的紅外線探測器的方框圖；圖6是在紅外線探測器中信號(hào)處理的流程圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的紅外線探測器的方框圖；圖8是電平比計(jì)算器例子的方框圖；圖9是紅外線探測器中由人體所引起的代表性波形的時(shí)間曲線圖；圖10是紅外線探測器中爆米花噪聲引起的代表性波形的時(shí)間曲線圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的紅外線探測器的方框圖；圖12是紅外線探測器中由人體引起的代表性波形的時(shí)間曲線圖；圖13是紅外線探測器中由爆米花噪聲引起的代表性波形的時(shí)間曲線圖；圖14是在根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例中的流程圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的紅外線探測器的方框圖；圖16是紅外線探測器中由人體引起的代表性波形的時(shí)間曲線圖；圖17是紅外線探測器中由爆米花噪聲引起的代表性波形的時(shí)間曲線圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的紅外線探測器的方框圖；圖19是紅外線探測器中由人體引起的代表性波形的時(shí)間曲線圖；圖20是紅外線探測器中由爆米花噪聲引起的代表性波形的時(shí)間曲線圖；圖21是根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的紅外線探測器的方框圖；圖22是紅外線探測器中由人體引起的代表性波形的時(shí)間曲線圖；圖23是紅外線探測器中由爆米花噪聲引起的代表性波形的時(shí)間曲線圖；圖24是具有不同類型信號(hào)處理器的紅外線探測器的方框圖；圖25是根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的紅外線探測器的方框圖；圖26是關(guān)于在紅外線探測器中信號(hào)的時(shí)間曲線圖；圖27是根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的紅外線探測器的方框圖；圖28是關(guān)于在紅外線探測器中信號(hào)的時(shí)間曲線29是根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的紅外線探測器的方框圖；圖30是關(guān)于在紅外線探測器中信號(hào)的時(shí)間曲線圖；圖31是在根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例中經(jīng)變更過的紅外線探測器的方框圖；圖32是根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的紅外線探測器的方框圖；圖33是關(guān)于在紅外線探測器中信號(hào)的時(shí)間曲線圖；圖34是I/V變換器或開關(guān)的電路圖；圖35是根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí)施例的紅外線探測器的方框圖；圖36是說明紅外線探測器操作過程的時(shí)間曲線圖；圖37是根據(jù)本發(fā)明第十三實(shí)施例的紅外線探測器的方框圖；圖38是說明紅外線探測器操作過程的時(shí)間曲線圖；圖39是在紅外線探測器中緩沖電路的頻率特征圖；圖40是在紅外線探測器中的緩沖電路的主要部分的方框圖；圖41是根據(jù)本發(fā)明第十四實(shí)施例的紅外線探測器的方框圖；圖42是說明紅外線探測器操作過程的時(shí)間曲線圖；圖43是根據(jù)本發(fā)明第十五實(shí)施例的紅外線探測器的方框圖；圖44是在紅外線探測器中爆米花噪聲探測器的主要部分的電路圖；圖45是說明爆米花噪聲探測器操作過程的示意圖；圖46是說明紅外線探測器操作過程的時(shí)間曲線圖；圖47是根據(jù)本發(fā)明第十六實(shí)施例的紅外線探測器的方框圖；圖48是說明紅外線探測器操作過程的時(shí)間曲線圖；圖49是根據(jù)本發(fā)明第十七實(shí)施例的紅外線探測器的方框圖；圖50是說明紅外線探測器操作過程的時(shí)間曲線圖；圖51是根據(jù)本發(fā)明第十八實(shí)施例的紅外線探測器的方框圖；圖52是說明紅外線探測器操作過程的時(shí)間曲線圖；圖53是根據(jù)本發(fā)明第十九實(shí)施例的紅外線探測器的方框圖；圖54是說明紅外線探測器操作過程的時(shí)間曲線圖；圖55根據(jù)本發(fā)明第二十實(shí)施例的一個(gè)例子的紅外線探測器的方框圖；圖56是說明紅外線探測器操作過程的時(shí)間曲線圖；圖57是根據(jù)本發(fā)明第二十實(shí)施例的另一個(gè)例子的紅外線探測器的方框圖；圖58是說明紅外線探測器操作過程的時(shí)間曲線圖；
圖59是根據(jù)本發(fā)明第二十實(shí)施例的又一個(gè)例子的紅外線探測器的方框圖；圖60是說明紅外線探測器操作過程的時(shí)間曲線圖；圖61是根據(jù)本發(fā)明第二十實(shí)施例的再一個(gè)例子的紅外線探測器的方框圖；圖62是說明紅外線探測器操作過程的時(shí)間曲線圖；圖63是根據(jù)本發(fā)明第二十一實(shí)施例的紅外線探測器的方框圖；以及圖64是說明紅外線探測器操作過程的時(shí)間曲線圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖(那里，所有圖中相似的或相應(yīng)部件均以相同標(biāo)號(hào)表示)，圖1示出紅外線探測器用的光學(xué)系統(tǒng)中監(jiān)測區(qū)域的例子，其中所述紅外線探測器用于檢測在監(jiān)測區(qū)域中的人體。監(jiān)測區(qū)域沿著兩個(gè)方向排列。光學(xué)系統(tǒng)聚集來自存在于監(jiān)測區(qū)域或在監(jiān)測區(qū)域中移動(dòng)物體的紅外線，而在紅外線探測器中的熱電元件則接收來自人體經(jīng)聚集過的紅外線。在圖1中，用帶有陰影線的圓圈示意地示出人體。用電流-電壓(I/V)變換器把熱電元件的輸出電流變換成電壓。當(dāng)檢測到由人體的紅外線引起的信號(hào)時(shí)，就輸出檢測信號(hào)以便告知在監(jiān)測區(qū)域中檢測到了人體。
為了防止在熱電元件中易于發(fā)生由爆米花噪聲引起的對(duì)人體的錯(cuò)誤檢測，本發(fā)明的紅外線探測器分析由熱電元件所獲信號(hào)的波形。如圖2所示，紅外線探測器包括熱電元件1、電流-電壓(I/V)變換器2和信號(hào)處理器3。對(duì)準(zhǔn)監(jiān)測區(qū)域的熱電元件1輸出與紅外線輻射相對(duì)應(yīng)的電流，而I/V變換器2則把檢測到的電流變換成電壓信號(hào)。信號(hào)處理器3分析電壓信號(hào)的波形，并且只有當(dāng)通過波形分析檢測到由人體產(chǎn)生的波形時(shí)才輸出檢測信號(hào)。圖2和下面將要解釋的附圖中沒有示出用于把紅外線聚集到熱電元件1的光學(xué)系統(tǒng)。
參照波形分析，圖3和4分別示出由人體所引起熱電元件1的輸出電流的能量頻譜和熱電元件1的爆米花噪聲的能量頻譜。由人體引起的信號(hào)頻譜主要具有低頻分量，而由爆米花噪聲引起的信號(hào)頻譜則擴(kuò)展至較高的頻率。此外，外部電噪聲(electrical noise)也具有高頻分量。還要指出，當(dāng)人體移入監(jiān)測區(qū)域中時(shí)，在相對(duì)較長時(shí)間內(nèi)連續(xù)輸出由人體引起的信號(hào)，而爆米花噪聲或外部電噪聲則僅在短時(shí)間內(nèi)存在。信號(hào)處理器3分析輸入信號(hào)的波形并鑒別由人體引起的信號(hào)。于是，就確定無疑地檢測到由人體引起的信號(hào)，并使對(duì)人體的錯(cuò)誤檢測得以防止。由于在檢驗(yàn)波形特征之后才輸出檢測信號(hào)，所以由諸如爆米花噪聲一類噪聲引起的誤動(dòng)作得以防止，并以高的精度檢測人體。正如下面將要描述的那樣，把信號(hào)處理器3制作成各種形式。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的紅外線探測器的方框圖。紅外線探測器包括熱電元件1、電流-電壓(I/V)變換器2、寬帶放大器11和波形分析器12。I/V變換器2把熱電元件1的輸出電流變換成電壓信號(hào)。放大器11在足夠?qū)挼念l帶內(nèi)放大I/V變換器2的輸出電壓。波形分析器12分析放大器11的輸出電壓的波形。波形分析器12包括模擬-數(shù)字(A/D)變換器13、存儲(chǔ)裝置14和中央處理單元(CPU)15，其中，模擬-數(shù)字變換器13例如以恒等的時(shí)間間隔把來自放大器3的輸入信號(hào)變換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，存儲(chǔ)裝置14存儲(chǔ)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而中央處理單元15則根據(jù)從A/D變換器13接收到的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置14中的數(shù)據(jù)來分析波形。
在A/D變換之后，把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置14中達(dá)數(shù)秒，而CPU15根據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算信號(hào)的頻率分布。如果低頻分量的信號(hào)以大于預(yù)定電平的功率存在，而等于或高于幾十Hz的高頻分量的信號(hào)以小于預(yù)定電平的功率存在，那么就輸出對(duì)于人體的檢測信號(hào)。相反，如果等于或高于幾十Hz的高頻分量的信號(hào)以大于預(yù)定電平的功率存在，那么判定它們是噪聲，且不輸出對(duì)于人體的檢測信號(hào)。
圖6示出由CPU15進(jìn)行的信號(hào)處理流程。首先，以一預(yù)定時(shí)間來接收存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置14中有關(guān)波形的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(S10)，并按此數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)分析頻率組成(S12)。于是，檢驗(yàn)波形數(shù)據(jù)是否包括低頻分量(S14)。如果判定波形數(shù)據(jù)不包括低頻分量，那么流程回到S10。另一方面，如果判定波形數(shù)據(jù)包括低頻分量，那么接著就判定波形數(shù)據(jù)是否包括高頻分量(S16)。如果判定波形數(shù)據(jù)包括高頻分量，那么判定檢測到噪聲，且流程回到S10。另一方面，如果判定波形數(shù)據(jù)不包括高頻分量，那么輸出人體檢測信號(hào)(S18)，而且流程回到S10。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的紅外線探測器。在該實(shí)施例中，分析關(guān)于熱電元件信號(hào)的頻率分布，且根據(jù)在兩個(gè)不同頻率范圍內(nèi)的信號(hào)電平比來鑒別人體。紅外線探測器包括熱電元件1、I/V變換器2、第一放大器21、第二放大器22、電平比計(jì)算器23和鑒別器24。第一放大器21放大在中心頻率為1Hz的頻帶內(nèi)的信號(hào)，而第二放大器22放大在幾十Hz到幾百Hz之間的另一個(gè)頻帶中的信號(hào)。電平比計(jì)算器23判定第一和第二放大器21和22的輸出電平比。于是，鑒別器24把該比值與預(yù)定值相比較，并當(dāng)該比值大于預(yù)定值時(shí)便輸出人體檢測信號(hào)。
圖8示出電平比計(jì)算器23的例子。在電平比計(jì)算器23中，把由第一和第二放大器21、22放大的信號(hào)送到第一和第二比較器231、232，以分別把它們與閾值電平相比較。還把信號(hào)送到第一和第二絕對(duì)值電路233、234以獲得其絕對(duì)值。當(dāng)在用于電平比較部分的預(yù)定時(shí)間內(nèi)脈沖發(fā)生器235接收到來自比較器231、232的信號(hào)時(shí)，它生成脈沖信號(hào)，而且向第一和第二峰值保持電路236和237提供脈沖信號(hào)。與第一和第二絕對(duì)值電路233、234相連的第一和第二峰值保持電路236、237保持在電平比較部分中的最大信號(hào)。除法器電路238將從第一和第二峰值保持電路236、237接收到的絕對(duì)值信號(hào)相除。如果商大于預(yù)定電平，那么鑒別器24就輸出人體檢測信號(hào)。也即，由人體引起的信號(hào)得以鑒別。
圖9和10分別示出紅外線探測器中由人體引起和由爆米花噪聲引起的代表性波形。在圖9中，由于由人體引起的信號(hào)具有等于或低于幾十Hz的頻率分量，所以由第一放大器21提供大信號(hào)，而由第二放大器22提供小信號(hào)。另一方面，在圖10中，由于由爆米花噪聲引起的信號(hào)具有高至高頻的分量，所以放大器21、22兩者均提供大信號(hào)。當(dāng)?shù)谝换虻诙糯笃?1、22的輸出超過閾值電平，那么脈沖發(fā)生器235把脈沖信號(hào)輸出到峰值保持電路236和237。于是，當(dāng)接收到脈沖信號(hào)時(shí)，在電平比較期間，峰值保持電路236和237保持輸入其中的電壓峰值。對(duì)于如圖9所示的由人體引起的信號(hào)，第一峰值保持電路236的輸出很大，而第二峰值保持電路237的輸出卻很小。另一方面，對(duì)于由爆米花噪聲引起的波形，峰值保持電路236、237輸出大信號(hào)。因此，通過除法電路238和鑒別器24，使由人體引起的波形得以從由爆米花噪聲引起的波形中鑒別出。
雖然上面解釋了電平比計(jì)算器23的例子，但可以不同的方法獲得電平比。還可以運(yùn)用在最大信號(hào)間之差，而不是商來使由人體引起的信號(hào)從由爆米花噪聲引起的信號(hào)中加以鑒別。
圖11示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的紅外線探測器。在該實(shí)施例中，分析關(guān)于熱電元件的信號(hào)的頻率分布，并根據(jù)在兩個(gè)不同頻率范圍內(nèi)的信號(hào)電平來鑒別人體。紅外線探測器包括熱電元件1、I/V變換器2、第一放大器31、第二放大器32、第一比較器33、第二比較器34和鑒別器35。與第一和第二放大器21和22相類似，第一放大器31放大其中心大約在1Hz處的頻帶內(nèi)的信號(hào)，而第二放大器32則放大在幾十Hz到幾百Hz之間的另一頻帶內(nèi)的信號(hào)。向第一和第二比較器33、34提供通過第一和第二放大器31、32的信號(hào)，以分別將它們與閾值電平相比較。于是，鑒別器35根據(jù)比較器33、34的比較結(jié)果鑒別出由人體引起的信號(hào)。
圖12和13分別示出由人體和由爆米花噪聲引起的輸出信號(hào)的波形。由于由人體引起的信號(hào)具有等于或低于幾十Hz的頻率分量，所以第一放大器31提供大信號(hào)，而第二放大器32則提供小信號(hào)。由于由爆米花噪聲引起的信號(hào)具有高至高頻的分量，所以兩個(gè)放大器31、32均提供大信號(hào)。因此，當(dāng)?shù)谝缓偷诙容^器33、34將放大器31、32的輸出信號(hào)與適當(dāng)?shù)拈撝惦娖较啾容^時(shí)，對(duì)于人體信號(hào)，用于第一放大器31的第一比較器33輸出比較信號(hào)，而用于第二放大器32的第二比較器34則不輸出比較信號(hào)。在另一方面，對(duì)于由爆米花噪聲或由電噪聲引起的信號(hào)，兩個(gè)比較器33、34均提供輸出信號(hào)。當(dāng)?shù)谝槐容^器33輸出比較信號(hào)而第二比較器34不輸出比較信號(hào)時(shí)，鑒別部分35則輸出人體檢測信號(hào)。
接著，解釋根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的紅外線探測器。對(duì)于由人體引起的信號(hào)，實(shí)際上在相對(duì)較長時(shí)間內(nèi)，頻率分量沒有示出任何變化，而對(duì)于由噪聲(諸如爆米花噪聲)引起的信號(hào)，它們在短時(shí)間內(nèi)就消失。在該實(shí)施例中，對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率分析，并根據(jù)信號(hào)的時(shí)間依賴性來鑒別人體。例如，當(dāng)在某一連續(xù)時(shí)間內(nèi)，在該信號(hào)中存在相同頻率分量時(shí)，就輸出人體檢測信號(hào)。
紅外線探測器的方框圖與圖3所示第一實(shí)施例的相類似，這里就不再顯示。寬帶放大器11在足夠?qū)挼膸拑?nèi)放大來自I/V變換器2的輸出電壓，而且向波形分析器12提供的信號(hào)具有如圖3和4所示的頻譜分布。波形分析器12具有A/D變換器13、存儲(chǔ)裝置14和用于分析的CPU15，其中A/D變換器13把輸入波形變換成數(shù)字值，而存儲(chǔ)裝置14則存儲(chǔ)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。每次接收到來自A/D變換器13的信號(hào)更新存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置14中的數(shù)據(jù)。CPU15分析其頻率組成，并檢驗(yàn)頻譜的時(shí)間依賴性。當(dāng)在某一持續(xù)時(shí)間內(nèi)存在相同頻率分量時(shí)，CPU15就輸出人體檢測信號(hào)。在CPU15的信號(hào)處理過程中，對(duì)在一段時(shí)期內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率分析，而且如果當(dāng)?shù)皖l分量具有大于預(yù)定值的功率時(shí)的時(shí)間長度超過閾值，那么就輸出人體檢測信號(hào)。作為替代，當(dāng)在預(yù)定的長時(shí)間內(nèi)信號(hào)超過閾值時(shí)，例如，通過測量時(shí)間長度，可以檢測頻率分量的變化。
圖14示出由CPU15進(jìn)行信號(hào)處理流程的例子。首先，以一預(yù)定的時(shí)間接收存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置14中有關(guān)波形的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(S30)，并按此數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)分析頻率組成(S32)。于是，檢驗(yàn)在該數(shù)據(jù)中低頻分量的功率是否不小于預(yù)定的功率Pt(S34)。如果判定該功率小于Pt，那么把t復(fù)位到0(S36)，且使流程回到S30。在另一方面，如果判定該功率不小于Pt，那么將時(shí)間t增加1(S38)，而且接著判定t是否≥Tn(S40)。如果判定t＜Tn，那么流程回到S30。在另一方面，如果判定t≥Tn，也即當(dāng)?shù)皖l分量具有大于預(yù)定值功率時(shí)的時(shí)間長度超過閾值Tn時(shí)，那么就輸出人體檢測信號(hào)(S42)。于是，流程回到S30。
圖15示出根據(jù)本發(fā)明第十五實(shí)施例的紅外線探測器，其中分析對(duì)于熱電元件信號(hào)的頻率分布，且根據(jù)在由人體所引起頻率范圍內(nèi)的信號(hào)的時(shí)間長度來鑒別人體。紅外線探測器包括熱電元件1、I/V變換器2、放大器41、比較器42和脈寬探測器43。放大器41具有帶通濾波器的特征，它發(fā)送和放大中心大約在1Hz處的頻帶內(nèi)的信號(hào)，以獲得由人體引起的信號(hào)。比較器42把由放大器41輸出的信號(hào)與預(yù)定閾值相比較，并當(dāng)該信號(hào)超過閾值時(shí)輸出檢測信號(hào)。脈寬探測器43只有當(dāng)脈寬超過某一值時(shí)才輸出信號(hào)。圖16和17分別示出在紅外線探測器中由人體和爆米花噪聲引起的波形。由人體引起的信號(hào)比由噪聲(諸如，爆米花噪聲)引起的信號(hào)相對(duì)較長。在紅外線探測器中，放大器發(fā)送與人體存在相對(duì)應(yīng)的頻率范圍內(nèi)的信號(hào)，且當(dāng)脈寬探測器43判定由放大器41所輸出信號(hào)的脈寬相對(duì)較長時(shí)，才輸出人體檢測信號(hào)。
在該例子中，根據(jù)來自比較器41的一次通過輸出信號(hào)的長度，產(chǎn)生檢測信號(hào)。作為替代，在脈寬探測器43接收到來自比較器42的信號(hào)之后，通過測量來自比較器42的信號(hào)的脈寬來產(chǎn)生檢測信號(hào)。
圖18示出根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的紅外線探測器。在這個(gè)實(shí)施例中，分析對(duì)于熱電元件的信號(hào)的頻率分布，且根據(jù)在兩個(gè)頻率范圍內(nèi)信號(hào)的時(shí)間長度來鑒別人體。紅外線探測器包括熱電元件1、I/V變換器2、第一放大器41、第二放大器42、第一比較器43、第二比較器44、第一脈寬探測器45、第二脈寬探測器46和波形鑒別器47。第一放大器41放大中心大約在1Hz處的頻帶內(nèi)的信號(hào)，而第二放大器42則放大幾十Hz到幾百Hz之間的另一個(gè)頻帶內(nèi)的信號(hào)。第一和第二比較器43、44把來自第一和第二放大器41、42的信號(hào)分別與閾值電平相比較。圖19和20示出第一和第二比較器43、44的輸出信號(hào)的時(shí)間曲線圖。對(duì)于爆米花噪聲或其類似物，第一比較器43輸出帶有相對(duì)較窄帶寬的脈沖信號(hào)。當(dāng)背景和人體之間的溫差很大，而且來自熱電元件1的輸出信號(hào)很大時(shí)，第一比較器43輸出長脈寬的脈沖。另一方面，當(dāng)背景和人體之間的溫差很小時(shí)，它輸出帶有窄帶寬的脈沖。在這種情況下，要從由爆米花噪聲引起的信號(hào)中鑒別出由人體引起的信號(hào)是很困難的。然而，第二比較器44確定無疑地輸出對(duì)于爆米花噪聲等的信號(hào)，但是它并不輸出由人體引起的信號(hào)，因?yàn)閷?duì)于人體第二放大器44輸出的很小的信號(hào)。這樣，就確定無疑地檢測出由人體引起的信號(hào)。如上所述，第一和第二脈寬探測器45和46分別檢測由比較器43和44所提供信號(hào)的脈寬，而波形鑒別器47則根據(jù)所檢測到的在不同頻率范圍內(nèi)信號(hào)的脈寬來鑒別出由人體引起的信號(hào)。
圖21示出根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的紅外線探測器。在該實(shí)施例中，通過測量信號(hào)的上升時(shí)間來鑒別人體。紅外線探測器包括熱電元件1、I/V變換器2、放大器51、上升時(shí)間探測器52、比較器53和鑒別部分54。放大器51具有帶通濾波器的特征，以獲得由人體引起的信號(hào)。上升時(shí)間探測器52借助測量通過兩個(gè)不同電平之間放大器51的輸出信號(hào)的時(shí)間長度來輸出上升時(shí)間。
圖22和23分別示出由人體和由爆米花噪聲引起的放大器51的輸出信號(hào)，以及上升時(shí)間探測器52的上升時(shí)間檢測信號(hào)。爆米花噪聲等快速上升，且具有短的脈寬，而由人體引起的信號(hào)則逐漸上升，因?yàn)槿梭w以低速進(jìn)入每個(gè)監(jiān)測區(qū)域。對(duì)于由爆米花噪聲等引起的信號(hào)上升時(shí)間變得較長，而對(duì)于由人體引起的信號(hào)上升時(shí)間則變得較短。如果由人體引起的信號(hào)變大，那么上升時(shí)間就變短，但是比較器53比較結(jié)果的脈寬則變得更長。于是，鑒別器54接收到來自上升時(shí)間探測器52的上升時(shí)間以及來自比較器53的脈寬，并且由于考慮到上升時(shí)間和脈寬而以高的精度檢測到人體。
下面參照?qǐng)D24，將描述根據(jù)本發(fā)明具有不同類型信號(hào)處理器的紅外線探測器。紅外線探測器包括熱電元件1、電流-電壓(I/V)變換器2和信號(hào)處理器，后者包括第一電壓放大器61、第二放大器62、信號(hào)探測器部分63、爆米花噪聲探測器64、輸出電路65和控制器66。由第一電壓放大器61和第二電壓放大器62放大I/V變換器2的輸出電壓。第一電壓放大器61具有通過與人體移動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)的大約1Hz分量的帶通濾波器的特征，而第二電壓放大器62通過選擇高于第一電壓放大器61的頻率，來放大從I/V變換器2接收到的信號(hào)，以便檢測爆米花噪聲。信號(hào)探測器63用比較器把從第一電壓放大器61輸出的信號(hào)與預(yù)定值相比較，而且如果從第一電壓放大器61接收到的信號(hào)具有超過預(yù)定值的幅度，那么它就輸出檢測信號(hào)到輸出電路65。
因?yàn)樵跓犭娫?中的爆米花噪聲上升得比由人體等移動(dòng)所引起的信號(hào)要快，所以第二電壓放大器62在高于第一電壓放大器61的頻率下放大輸入信號(hào)。于是，第二電壓放大器62具有帶通濾波器的特征，它發(fā)送等于或高于幾十Hz的頻率分量以便從由人體移動(dòng)所引起的輸出信號(hào)中鑒別出爆米花噪聲。然而，如果在不必要的高頻下發(fā)送信號(hào)，那么S/N比變差，且爆米花噪聲淹沒在噪聲中。于是，第二電壓放大器62具有帶通濾波器的特征，它發(fā)送從幾十Hz到幾百Hz的發(fā)送頻帶中的頻率分量。當(dāng)?shù)诙妷悍糯笃?2的輸出具有等于或高于預(yù)定值的幅度時(shí)，爆米花噪聲探測器64輸出爆米花噪聲檢測信號(hào)到控制器66。當(dāng)檢測爆米花噪聲時(shí)，控制器66輸出控制信號(hào)到紅外線探測器中的元件(諸如，I/V變換器2、第一電壓放大器61或輸出電路65)以防止由爆米花噪聲所引起的錯(cuò)誤檢測信號(hào)。
在經(jīng)變更的例子中，一個(gè)放大器放大I/V變換器2的輸出信號(hào)，并向具有相互不同的頻率特征的兩個(gè)濾波器提供放大器的輸出電壓。第一濾波器是通過與人體移動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)的大約1Hz分量的帶通濾波器，而第二濾波器則是發(fā)送從幾十到幾百Hz分量的帶通濾波器。分別向信號(hào)探測器和爆米花噪聲探測器提供第一和第二濾波器的輸出。也即，使用濾波器，而不是電壓放大器來分析由熱電元件檢測到的信號(hào)波形。
如上所述，以兩個(gè)不同的頻率范圍檢測熱電傳感器的輸出信號(hào)，并可根據(jù)對(duì)兩個(gè)不同頻率范圍內(nèi)的信號(hào)的分析檢測到人體。于是使有關(guān)人體的存在或移動(dòng)的錯(cuò)誤報(bào)道得以防止。因此，這樣的紅外線探測器是很可靠的，而且當(dāng)發(fā)生爆米花噪聲時(shí)，不輸出錯(cuò)誤的輸出信號(hào)。下面解釋這種信號(hào)處理類型的各種實(shí)施例。
下面，參照?qǐng)D25和26，描述根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的紅外線探測器。如圖25所示，紅外線探測器包括熱電元件1、I/V變換器2、第一電壓放大器71、第二電壓放大器72、信號(hào)探測器部分73、爆米花噪聲探測器74和輸出控制器77，后者包括具有定時(shí)器電路和輸出電路75的控制器。向第一電壓放大器71和第二電壓放大器72提供I/V變換器2的輸出電壓信號(hào)。第一電壓放大器71放大從I/V變換器2接收到的信號(hào)，并把輸出電壓送到信號(hào)探測器73。第一電壓放大器71具有通過與人體移動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)的大約1Hz分量的帶通濾波器的特征。信號(hào)探測器73用比較器把從第一電壓放大器71輸出的信號(hào)與預(yù)定值相比較。如果從第一電壓放大器71接收到的信號(hào)具有超過預(yù)定值的幅度，那么它就把檢測信號(hào)輸出到輸出電路75。
第二電壓放大器72具有帶通濾波器的特征，它發(fā)送在從幾十到幾百Hz的發(fā)送頻帶內(nèi)的分量。當(dāng)?shù)诙妷悍糯笃?2的輸出具有等于或高于預(yù)定值的幅度時(shí)，爆米花噪聲探測器74就把爆米花噪聲檢測信號(hào)輸出到控制器76。
控制器76具有定時(shí)器并當(dāng)接收到爆米花噪聲時(shí)，在預(yù)定時(shí)間內(nèi)把輸出禁止信號(hào)輸出到輸出電路75。當(dāng)發(fā)生爆米花噪聲時(shí)，它快速衰落或者它是并非持久的。因此，將輸出輸出禁止信號(hào)用控制器76中的定時(shí)器的時(shí)間設(shè)定為幾秒。
只要輸出電路75沒有從控制器接收到輸出禁止信號(hào)，則當(dāng)它接收到來自信號(hào)探測器73的檢測信號(hào)時(shí)，就通過它發(fā)送檢測信號(hào)。然而，當(dāng)由控制器76輸出輸出禁止信號(hào)時(shí)，則即使從信號(hào)探測器73接收到檢測信號(hào)，它也禁止向外部輸出信號(hào)，或者并且不輸出檢測信號(hào)。
下面，參照?qǐng)D26解釋紅外線探測器的操作過程，它示出下列元件的輸出信號(hào)的時(shí)間曲線圖(a)I/V變換器2，(b)第二電壓放大器72，(c)爆米花噪聲探測器74，(d)第一電壓放大器71，(e)信號(hào)探測器73和(f)控制器76。
把I/V變換器2的輸出信號(hào)(a)送到第一和第二電壓放大器71和72。當(dāng)?shù)谝浑妷悍糯笃?1的輸出信號(hào)(d)超過預(yù)定值時(shí)，信號(hào)探測器73判定人體存在于監(jiān)測區(qū)域或在監(jiān)測區(qū)域中移動(dòng)，以輸出檢測信號(hào)(e)。
在另一方面，因?yàn)楫?dāng)?shù)诙妷悍糯笃?2的輸出信號(hào)(c)超過預(yù)定值時(shí)，爆米花噪聲探測器74判定從熱電元件1輸出爆米花噪聲，所以它把爆米花噪聲檢測信號(hào)輸出到控制器76。當(dāng)接收到爆米花噪聲檢測信號(hào)時(shí)，控制器76把輸出禁止信號(hào)輸出到輸出電路75長達(dá)幾秒。在輸出禁止信號(hào)輸出這一段時(shí)間(下面稱為輸出禁止時(shí)間)內(nèi)，輸出電路75禁止把從信號(hào)探測器73接收到的檢測信號(hào)輸出到外部。也即，不從紅外線探測器輸出檢測信號(hào)，直至輸出禁止時(shí)間過后，并使由爆米花噪聲引起的誤動(dòng)作得以防止。因此，由于來自第二電壓放大器72的輸出信號(hào)的上升時(shí)間快于來自第一電壓放大器71的輸出信號(hào)的上升時(shí)間，所以在輸出輸出禁止信號(hào)之前不輸出由爆米花噪聲引起的錯(cuò)誤檢測報(bào)告。如上所述，當(dāng)發(fā)生爆米花噪聲時(shí)，控制輸出控制器77不輸出信號(hào)直至預(yù)定時(shí)間過后。于是，通過設(shè)定用于信號(hào)控制的預(yù)定時(shí)間，就可完全防止由爆米花噪聲引起的錯(cuò)誤報(bào)告。
下面參照?qǐng)D27和28描述根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的紅外線探測器。如圖27所示，紅外線探測器包括熱電元件1、I/V變換器2、第一電壓放大器81、第二電壓放大器82、信號(hào)探測器83、爆米花噪聲探測器84、輸出控制器87和具有定時(shí)器的控制器88，其中輸出控制器87包括輸出電路86和輸出電平探測器85。該實(shí)施例的紅外線探測器的基本結(jié)構(gòu)與如圖25所示的第七實(shí)施例的相類似。
當(dāng)從第一電壓放大器81接收信號(hào)時(shí)，輸出電平探測器85用比較器把輸入信號(hào)與預(yù)定值相比較。如果輸入信號(hào)電平較高，那么它送出高電平檢測信號(hào)。用于由信號(hào)探測器83和輸出電平探測器85為比較所用的預(yù)定值不必彼此相同，且可以適當(dāng)設(shè)定它們以獲得所需的檢測靈敏度。
當(dāng)爆米花噪聲的輸出電平高時(shí)，即使在輸出電平探測器85中從第一電壓放大器81接收到的信號(hào)電平暫時(shí)變得低于預(yù)定值(參見圖28中的信號(hào)(d)和(e))，探測器83也可以輸出檢測信號(hào)。于是，一旦輸出高電平檢測信號(hào)，輸出電平探測器85繼續(xù)輸出高電平檢測信號(hào)直至從第一電壓放大器81接收到的信號(hào)電平變的連續(xù)地低于預(yù)定值以預(yù)定的時(shí)間。因此，即使當(dāng)從第一電壓放大器81接收到的信號(hào)電平低于預(yù)定值，也不會(huì)很快停止輸出高電平檢測信號(hào)。
只要不從控制器88接收到輸出禁止信號(hào)，當(dāng)從信號(hào)探測器83接收到檢測信號(hào)時(shí)，把上述接收到的檢測信號(hào)發(fā)送到外部。然而，在由爆米花噪聲探測器84輸出爆米花噪聲檢測信號(hào)之后，即使從探測器83接收到檢測信號(hào)，也禁止把檢測信號(hào)輸出到外部，或者不把檢測信號(hào)輸出到外部直至電平檢測信號(hào)被停止輸出。
接著，參照?qǐng)D28，描述紅外線探測器的操作過程，其中圖28示出I/V變換器2的輸出信號(hào)(a)、第二電壓放大器82的輸出信號(hào)(b)、爆米花噪聲探測器84的輸出信號(hào)(c)、第一電壓放大器81的輸出信號(hào)(d)、信號(hào)探測器83的輸出信號(hào)(e)和輸出電平探測器85的輸出信號(hào)(f)。
把I/V變換器2的輸出信號(hào)(a)送到第一和第二電壓放大器81和82。第一電壓放大器81的輸出信號(hào)(d)超過預(yù)定值，信號(hào)探測器83判定人體存在或移動(dòng)于檢測區(qū)域，并輸出檢測信號(hào)(e)。
在另一方面，由于當(dāng)?shù)诙妷悍糯笃?2的輸出信號(hào)(c)超過預(yù)定值時(shí)判定從熱電元件1將輸出爆米花噪聲，所以爆米花噪聲探測器84就把爆米花噪聲檢測信號(hào)(b)輸出到輸出電路86。當(dāng)來自第一電壓放大器81的輸出信號(hào)(d)超過預(yù)定值時(shí)，輸出電平探測器85把高電平檢測信號(hào)(f)輸出到輸出電路86。輸出電路86在從爆米花噪聲探測器84接收到信號(hào)的同時(shí)禁止把從信號(hào)探測器83接收到的檢測信號(hào)輸出到外部，而且它繼續(xù)處于禁止?fàn)顟B(tài)直至停止從輸出電平探測器85輸出信號(hào)。也即，輸出禁止時(shí)間是從爆米花噪聲探測器84輸出信號(hào)之后直至停止從輸出電平探測器85輸出信號(hào)為止。因此重要的是，適當(dāng)調(diào)節(jié)用于比較器的參考值，俾使當(dāng)有爆米花噪聲檢測信號(hào)輸出時(shí)，將會(huì)輸出高電平檢測信號(hào)。
如上所述，在接收到爆米花噪聲檢測信號(hào)之后，輸出電路不輸出信號(hào)直至預(yù)定時(shí)間過后，直至第一電壓放大器的輸出不超過預(yù)定值的時(shí)間達(dá)到預(yù)定值為止。由于根據(jù)爆米花噪聲的輸出電平來確定輸出控制器的信號(hào)控制時(shí)間，所以當(dāng)爆米花噪聲的輸出電平小時(shí)，信號(hào)控制被快速刪除，而且可以減小錯(cuò)誤報(bào)告的可能性。
下面，將參照?qǐng)D29至31，描述根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的紅外線探測器。如圖29所示，紅外線探測器包括熱電元件1、I/V變換器2、第一電壓放大器91、第人電壓放大器92、信號(hào)探測器93、爆米花噪聲探測器94和具有定時(shí)器作為輸出控制器96的控制器95。該實(shí)施例的紅外線探測器的基本結(jié)構(gòu)與如圖25所示的相類似。
接著，參照?qǐng)D30，描述紅外線探測器的操作過程，其中圖30示出I/V變換器2的輸出信號(hào)(a)、第二電壓放大器92的輸出信號(hào)(b)、爆米花噪聲探測器94的輸出信號(hào)(c)、控制器95的輸出信號(hào)(d)和第一電壓放大器91的輸出信號(hào)(e)。把I/V變換器2的輸出信號(hào)(a)送到第一和第二電壓放大器91和92。當(dāng)?shù)诙妷悍糯笃?2的輸出信號(hào)(b)超過預(yù)定值時(shí)，爆米花噪聲探測器94判定由熱電元件1輸出爆米花噪聲并把爆米花噪聲檢測信號(hào)(c)輸出到控制器95。當(dāng)從爆米花噪聲探測器94接收到爆米花噪聲檢測信號(hào)時(shí)，控制器95輸出輸出禁止信號(hào)(d)長達(dá)幾秒的預(yù)定時(shí)間。
在控制器95輸出輸出禁止信號(hào)的同時(shí)，第一電壓放大器91減小它的增益使之達(dá)信號(hào)探測器93不輸出檢測信號(hào)的程度。于是，即使信號(hào)探測器93接收到來自第一電壓放大器91的輸出信號(hào)(e)，在認(rèn)為發(fā)生爆米花噪聲的時(shí)間長度內(nèi)，該信號(hào)也不超過預(yù)定值，且不把檢測信號(hào)送到外部。由于當(dāng)發(fā)生爆米花噪聲時(shí)使第一電壓放大器接收到的信號(hào)增益在極短時(shí)間內(nèi)加以減少，所以由爆米花噪聲所引起錯(cuò)誤報(bào)告的可能性得以減小。
作為替代，如圖31所示，可將開關(guān)電路97設(shè)置在I/V變換器2和第一電壓放大器91之間。當(dāng)控制器95輸出輸出禁止信號(hào)時(shí)，不把來自I/V變換器2的信號(hào)送到第一電壓放大器91。
下面，將參照?qǐng)D32和33，描述根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的紅外線探測器。如圖32所示，紅外線探測器包括熱電元件1、I/V變換器2、第一電壓放大器101、第二電壓放大器102、探測器103、爆米花噪聲探測器104和輸出控制器107，后者包括控制器(定時(shí)器電路)105和開關(guān)電路106。該實(shí)施例的紅外線探測器的基本結(jié)構(gòu)與如圖25所示的相類似。
當(dāng)控制器105輸出輸出禁止信號(hào)的同時(shí)，開關(guān)106減小I/V變換器2的變換阻抗以減小由從第一電壓放大器101接收到的爆米花噪聲所引起信號(hào)的信號(hào)電平。于是，在信號(hào)探測器103中第一電壓放大器101的輸出信號(hào)不超過預(yù)定值，而由爆米花噪聲引起的誤動(dòng)作則可得以防止。
接著，參照?qǐng)D33描述紅外線探測器的操作過程，其中圖33示出I/V變換器2的輸出信號(hào)(a)、第二電壓放大器102的輸出信號(hào)(b)、爆米花噪聲探測器104的輸出信號(hào)(c)、控制器105的輸出信號(hào)(d)和第一電壓放大器101的輸出信號(hào)(e)。把I/V變換器2的輸出信號(hào)(a)送到第一和第二電壓放大器101和102。當(dāng)?shù)诙妷悍糯笃?02的輸出信號(hào)(b)超過預(yù)定值時(shí)，爆米花噪聲探測器104判定熱電元件1輸出爆米花噪聲，并把爆米花噪聲檢測信號(hào)(c)輸出到控制器105。當(dāng)從爆米花噪聲探測器104接收到的爆米花噪聲檢測信號(hào)時(shí)，控制器105把輸出禁止信號(hào)(d)輸出到開關(guān)106長達(dá)幾秒。
在控制器105輸出輸出禁止信號(hào)的同時(shí)，開關(guān)106減小I/V變換器2的變換阻抗。于是，雖然發(fā)生爆米花噪聲，但是即使信號(hào)探測器103接收到來自第一電壓放大器101的輸出信號(hào)(e)，第一電壓放大器101的輸出信號(hào)也并不超過預(yù)定值，而且不把檢測信號(hào)送到外部。
如上所述，只有當(dāng)在該實(shí)施例中輸出爆米花噪聲時(shí)才減小I/V變換器2的增益。于是，控制器105輸出輸出禁止信號(hào)的時(shí)間變得很短。
正如下面將要說明的那樣，當(dāng)斷開開關(guān)96時(shí)，開關(guān)噪聲對(duì)如圖32所示的紅外線探測器有影響。圖34示出I/V變換器2和開關(guān)96的例子。I/V變換器2包括運(yùn)算放大器2a、反饋電路2b和電容器2d。開關(guān)127是與I/V變換器2并聯(lián)的MOS-FET。由于I/V變換器2具有很高的阻抗，所以當(dāng)開關(guān)96運(yùn)行時(shí)，因MOS-FET中寄生電容2d引起在高頻下發(fā)生開關(guān)噪聲。于是，需要防止由這種開關(guān)噪聲引起的錯(cuò)誤報(bào)告。
下面，參照?qǐng)D35和36，將描述根據(jù)本發(fā)明解決這個(gè)問題的第十二實(shí)施例的紅外線探測器。如圖35所示，紅外線檢測裝置包括熱電元件1、I/V變換器2、第一電壓放大器111、第二電壓放大器112、報(bào)告部分113、爆米花噪聲探測器114、控制器115和開關(guān)電路116。熱電元件1輸出與從監(jiān)測區(qū)域輻射的紅外線相對(duì)應(yīng)的電流，而I/V變換器2則把從熱電元件1輸出的被檢測電流轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。向第一和第二電壓放大器111和112提供電壓信號(hào)。
第一電壓放大器111放大從I/V變換器2接收到的電壓信號(hào)，并把結(jié)果送到報(bào)告部分113。第一電壓放大器111具有通過與人體移動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)的大約1Hz的分量的帶通濾波器特征。報(bào)告部分113用比較器把從第一電壓放大器111輸出的信號(hào)與預(yù)定值相比較，而且如果從第一電壓放大器111接收到的信號(hào)具有超過預(yù)定值的幅度，那么它就輸出報(bào)告信號(hào)。
第二電壓放大器112具有帶通濾波器的特征，它發(fā)送幾十到幾百Hz發(fā)送頻帶內(nèi)的分量。當(dāng)?shù)诙妷悍糯笃?12的輸出具有等于或高于預(yù)定值的幅度時(shí)，爆米花噪聲探測器114把爆米花噪聲檢測信號(hào)輸出到控制器115。當(dāng)接收到爆米花噪聲檢測信號(hào)(d)時(shí)，控制器115把輸出控制信號(hào)(e)輸出到開關(guān)電路116長達(dá)預(yù)定時(shí)間T1。一旦輸出爆米花噪聲，即使接收到來自爆米花噪聲探測器114的信號(hào)，對(duì)從信號(hào)端A至B(如圖36所示)這段預(yù)定時(shí)間T2，均不輸出信號(hào)。因此即使當(dāng)斷開開關(guān)電路116時(shí)，將開關(guān)噪聲傳播到爆米花噪聲探測器114，也不再次接通開關(guān)電路116(參見圖36中的信號(hào)(c))。如上所述，當(dāng)在熱電元件中發(fā)生爆米花噪聲時(shí)，檢測到人體而準(zhǔn)備要輸出的錯(cuò)誤報(bào)告就得以防止。此外，即使發(fā)生開關(guān)噪聲，通過減小檢測靈敏度，長達(dá)一定時(shí)間也可防止報(bào)告的出錯(cuò)。
下面，將參照?qǐng)D37-40，描述根據(jù)本發(fā)明第十三實(shí)施例的紅外線探測器。如圖37所示，紅外線探測器包括熱電元件1、I/V變換器2、第一電壓放大器121、第二電壓放大器122、報(bào)告部分123、爆米花噪聲探測器124、控制器125、緩沖電路126和開關(guān)電路127。熱電元件1輸出與從監(jiān)測區(qū)域輻射的紅外線相對(duì)應(yīng)的電流。I/V變換器2把從熱電元件1輸出的被檢測電流轉(zhuǎn)換成電壓，而且把該電壓輸出到第一電壓放大器121和第二電壓放大器122。
第一電壓放大器121放大從I/V變換器2接收到的信號(hào)，并把結(jié)果送到報(bào)告部分123。第一電壓放大器121具有通過與人體移動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)的大約1Hz分量的帶通濾波器的特征。報(bào)告部分123運(yùn)用比較器把從第一電壓放大器121輸出的信號(hào)與預(yù)定值相比較，而且如果從第一電壓放大器121接收到的信號(hào)具有超過預(yù)定值幅度，那么它就輸出檢測信號(hào)。在另一方面，第二電壓放大器122具有帶通濾波器的特征，它發(fā)送從幾十到幾百Hz的分量，而且放大從I/V變換器2接收到的信號(hào)。
圖38示出紅外線探測器的操作過程的時(shí)間曲線圖。當(dāng)?shù)诙妷悍糯笃?22的輸出(b)具有等于或高于預(yù)定值Vh1，Vl1的幅度時(shí)，爆米花噪聲探測器124把爆米花噪聲檢測信號(hào)(d)輸出到控制器125。當(dāng)接收到爆米花噪聲時(shí)，控制器125在預(yù)定時(shí)間T1內(nèi)把輸出禁止信號(hào)Q1輸出到緩沖電路126。在通過緩沖電路126接收到輸出控制信號(hào)Q1的同時(shí)，開關(guān)127減小I/V變換器2的轉(zhuǎn)換阻抗，以便減小由爆米花噪聲產(chǎn)生的信號(hào)電平。于是，第一放大器的輸出信號(hào)(c)不超過在報(bào)告部分123中的預(yù)定值Vh0，Vl0，并防止將爆米花噪聲擬作為報(bào)告信號(hào)而加以輸出。如上所述，通過提供緩沖電路126，使開關(guān)噪聲得以抑制。
如圖40所示，由C、R等構(gòu)成緩沖電路126的例子，而且它調(diào)節(jié)從輸出控制器125到開關(guān)電路127的輸出控制信號(hào)Q1的衰減時(shí)間。由C和R判定緩沖電路126的時(shí)間常數(shù)。
如圖39關(guān)于紅外線探測器中緩沖電路126的頻率特征所示，對(duì)于頻率F0設(shè)定一時(shí)間常數(shù)，頻率F0在第一電壓放大器121的增益變?yōu)樽畲蟮拇蠹s1Hz和第二電壓放大器122的增益變?yōu)樽畲蟮拇蠹s100Hz之間處是最為合適的。也即，如此設(shè)定增益，俾使第一電壓放大器121放大開關(guān)噪聲(a)(如圖38所示的Ns1)但不超過預(yù)定值Vh0，Vl0。這防止由報(bào)告部分123進(jìn)行錯(cuò)誤報(bào)告。同樣如此設(shè)定增益，俾使第二電壓放大器122也放大開關(guān)噪聲，但是不超過預(yù)定值Vh1，VL1。這防止由爆米花噪聲探測器124提供爆米花噪聲檢測信號(hào)。實(shí)踐中，提供穩(wěn)定輸出信號(hào)的最適當(dāng)頻率F0設(shè)置在大約10Hz。
因此，通過運(yùn)用由R，C等構(gòu)成的小型電路，由開關(guān)127處的開關(guān)噪聲導(dǎo)致因來自熱電元件1的爆米花噪聲而檢測到物體的錯(cuò)誤報(bào)告可得以防止。即使發(fā)生開關(guān)噪聲，當(dāng)發(fā)生爆米花噪聲時(shí)，紅外線探測器也很可靠，而不輸出錯(cuò)誤的輸出信號(hào)。此外，不能檢測到人體存在或移動(dòng)的遺漏報(bào)告也可得以防止，雖然在某一時(shí)間內(nèi)檢測的靈敏度有所減小。
下面按照?qǐng)D41和42將描述根據(jù)本發(fā)明第十四實(shí)施例的紅外線探測器。開關(guān)噪聲是高頻信號(hào)。在如圖32所示的紅外線探測器中，第二電壓放大器放大開關(guān)噪聲，而且輸出控制I/V變換器的爆米花噪聲檢測信號(hào)。于是，斷續(xù)地輸出輸出控制信號(hào)，使I/V變換器的輸出保持為低，且減小檢測紅外線的靈敏度。這個(gè)實(shí)施例通過運(yùn)用兩個(gè)定時(shí)器來解決這個(gè)問題。如圖41所示，紅外線探測器包括熱電元件1、I/V變換器2、第一電壓放大器131、第二電壓放大器132、報(bào)告部分133、爆米花噪聲探測器134、控制器135、開關(guān)電路136和另一個(gè)開關(guān)電路137。圖42示出說明紅外線探測器操作過程的時(shí)間曲線圖。
熱電元件1輸出與從監(jiān)測區(qū)域輻射的紅外線相對(duì)應(yīng)的電流。I/V變換器2把從熱電元件1輸出的被檢測電流轉(zhuǎn)換成電壓，并向第一電壓放大器131和第二電壓放大器1提供電壓。第一電壓放大器131放大從I/V變換器2接收到的信號(hào)，并把結(jié)果送到報(bào)告部分133。第一電壓放大器131具有通過與人體移動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)的大約1Hz分量的帶通濾波器特征。報(bào)告部分133運(yùn)用比較器把從第一電壓放大器131輸出的信號(hào)與預(yù)定值相比較，而且如果從第一電壓放大器131接收到的信號(hào)具有超過預(yù)定值的幅度，那么它就輸出報(bào)告信號(hào)。
在另一方面，第二電壓放大器132放大從I/V變換器2接收到的信號(hào)。第二電壓放大器132具有帶通濾波器的特征，它發(fā)送從幾十到幾百Hz的分量。當(dāng)?shù)诙妷悍糯笃?32的輸出具有等于或高于預(yù)定值Vh1，Vl1的幅度時(shí)，爆米花噪聲探測器134便把爆米花噪聲檢測信號(hào)P3(如圖42中(b)所示的Nout1)輸出到控制器135。圖43示出爆米花噪聲探測器134的例子。
如圖43所示，爆米花噪聲探測器134是具有兩個(gè)比較器的比較器，而且它判定從第二電壓放大器132接收到的信號(hào)SWIN是否超過變換器的正負(fù)參考電壓Vh1，Vl1。也即，從第二電壓放大器132接收到的信號(hào)與預(yù)定參考電壓Vh1，VL1相比較。如果SWIN＞Vh1或者SWIN＜VL1，那么爆米花噪聲探測器134便判定檢測到了爆米花噪聲，并輸出爆米花噪聲檢測信號(hào)。
當(dāng)接收到爆米花噪聲時(shí)，控制器135以一預(yù)定的時(shí)間T1，通過開關(guān)電路136輸出輸出控制信號(hào)Q1(圖42中的(d))至I/V變換器2。與此同時(shí)，在預(yù)定時(shí)間T2內(nèi)，它通過開關(guān)電路137把增益抑制信號(hào)Q3(圖42中的(e))輸出到第二電壓放大器132。應(yīng)注意，當(dāng)發(fā)生爆米花噪聲時(shí)，它很快衰落或者它是非持久性的。當(dāng)檢測到爆米花噪聲時(shí)，雖然它的峰值電平是不同的，但發(fā)現(xiàn)它的脈寬等于或短于幾毫秒。于是，為了減小I/V變換器2的變換阻抗和第二電壓放大器132的增益，理想的是，將用于輸出輸出控制信號(hào)Q1和增益抑制信號(hào)Q3的時(shí)間T1，T2設(shè)定為幾秒，而且T1＜T2。
此外，開關(guān)噪聲的幅度大約是1mV。于是，在控制器135輸出增益抑制信號(hào)的同時(shí)，開關(guān)電路137減小第二電壓放大器132的增益。于是，正如第二電壓放大器132的輸出(b)中的Nout2所示，當(dāng)斷開開關(guān)電路137時(shí)，在I/V變換器2中產(chǎn)生的開關(guān)噪聲的信號(hào)電平得以減小。
因此，由于在爆米花噪聲探測器134中第二電壓放大器132的輸出不超過預(yù)定值Vh1，Vl1，所以不從爆米花噪聲探測器134輸出爆米花噪聲檢測信號(hào)，而且不再接通開關(guān)電路136。然而，并未把第二電壓放大器132的增益設(shè)為零，而是將它減少至不輸出因開關(guān)噪聲所引起爆米花噪聲檢測信號(hào)的程度。因此，即使在輸出增益抑制信號(hào)P4的時(shí)間T2內(nèi)(如圖42中(c)所示)，爆米花噪聲探測器134可以檢測到由熱電元件1產(chǎn)生的具有大幅度的爆米花噪聲Nout2(如圖42中(b)所示)。也即，I/V變換器2的輸出受控時(shí)，可以刪除具有大幅度的爆米花噪聲。于是，以高的精度防止將要輸出檢測到物體的錯(cuò)誤的報(bào)告信號(hào)，因當(dāng)I/V變換器2的輸出受控時(shí)，可以消除具有大幅度的來自熱電元件1的爆米花噪聲。
如上所述，當(dāng)在熱電元件中發(fā)生爆米花噪聲時(shí)檢測到物體的報(bào)告的錯(cuò)誤報(bào)告信號(hào)得以防止。此外，雖然在某一時(shí)間內(nèi)檢測的靈敏度有所減小，但檢測到人體存在或移動(dòng)的報(bào)告的遺漏也得以防止。于是提供良好的紅外線探測器。
下面，將參照?qǐng)D44，描述根據(jù)本發(fā)明第十五實(shí)施例的紅外線探測器。紅外線探測器包括熱電元件1、I/V變換器2、第一電壓放大器141、第二電壓放大器142、報(bào)告部分143、爆米花噪聲探測器144、開關(guān)電路146和另一個(gè)開關(guān)電路147。該實(shí)施例的紅外線探測器的基本結(jié)構(gòu)與第十四實(shí)施例的相類似，但是對(duì)于爆米花噪聲探測器144設(shè)有開關(guān)147而不是開關(guān)電路137。
圖46示出紅外線探測器操作過程的時(shí)間曲線圖。當(dāng)接收到爆米花噪聲檢測信號(hào)P1時(shí)，在預(yù)定時(shí)間T1內(nèi)，輸出控制器145通過開關(guān)146把輸出控制信號(hào)Q1輸出至I/V變換器2(如圖46中的(c)和(d))。與此同時(shí)，如(e)所示，在預(yù)定時(shí)間T3內(nèi)，輸出控制器145通過開關(guān)147把輸出控制信號(hào)Q4輸出到爆米花噪聲探測器144。在輸出檢測電平抑制信號(hào)Q4的同時(shí)，爆米花噪聲探測器144減小爆米花噪聲檢測電平以抑制爆米花噪聲檢測信號(hào)。具體而言，如圖45所示，參考電壓Vh1移向更高電壓Vh2，或者參考電壓Vl1移向更低電壓Vl2。于是，在爆米花噪聲探測器144中，第二電壓放大器142的輸出(b)不超過預(yù)定值Vh2或Vl2，而爆米花噪聲探測器144就不輸出爆米花噪聲檢測信號(hào)。
如上所述，爆米花噪聲具有等于或短于幾毫秒的脈寬。于是，為了減小I/V變換器2的變換阻抗和爆米花噪聲探測器144的檢測電平，理想的是，將用于輸出輸出控制信號(hào)Q1和檢測電平抑制信號(hào)Q4的時(shí)間T1，T2設(shè)為幾秒，而且T1＜T2。
在I/V變換器中，將N型MOS-FET用作為I/V變換器中的FET。然而，存在運(yùn)用P型MOS-FET的情況，其中當(dāng)控制信號(hào)從低電平變成高電平或者開關(guān)噪聲的方向變成負(fù)時(shí)關(guān)閉開關(guān)電路。因此，當(dāng)開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)被判定時(shí)，I/V變換器2中轉(zhuǎn)換噪聲的方向確定有些獨(dú)特。于是，當(dāng)爆米花噪聲檢測電平減小時(shí)，它不必偏移參考電壓Vh1和Vl1兩者，而偏移其中之一就足夠了。當(dāng)檢測電平減小時(shí)，爆米花噪聲變得難于檢測到，而這本身是不希望的。然而，無需偏移標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)之一，而這意味著不減小朝標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)方向的靈敏度，且對(duì)于爆米花噪聲的檢測并不有利地減小該方向上的靈敏度。
此外，如果檢測電平抑制信號(hào)Q4影響到諸如第二電壓放大器142輸出的信號(hào)路徑，那么該影就以由爆米花噪聲所引起信號(hào)的相同的程序加以處理。于是，需要考慮到信號(hào)的幅度、頻率等。然而，由于把檢測電平抑制信號(hào)Q4送到比較器的窗口參考電壓終端，而該終端不同于第二電壓放大器142的輸出端，輸入終端。于是，可以忽略兩個(gè)信號(hào)之間的干擾。也即，可以減小檢測電平，而不直接影響爆米花噪聲檢測信號(hào)的路徑。
如上所述，可以減小檢測電平，而不直接影響爆米花噪聲檢測的路徑。此外，不減小一個(gè)方向上爆米花噪聲檢測的靈敏度，且可以高的精度防止誤動(dòng)作。
在如圖32所示的紅外線探測器中，I/V變換器2和第一電壓放大器91包括多個(gè)運(yùn)算放大器。當(dāng)電路的增益改變時(shí)，偏置電壓或偏置電流影響到放大器的偏置電壓和它的直流輸出信號(hào)。于是，在第一電壓放大器91的輸入如階梯狀信號(hào)(a step signal)一樣變化，而且如果放大這種信號(hào)，那么就產(chǎn)生錯(cuò)誤的報(bào)告信號(hào)。因此，如在放大器中出現(xiàn)偏置電壓以及類似物出現(xiàn)在I/V變換器2或第一電壓放大器91中，或者如果在信號(hào)穩(wěn)定之前發(fā)生爆米花噪聲，那么防止檢測到物體的錯(cuò)誤報(bào)告乃是所希望的。
在下述的一些實(shí)施例中，當(dāng)接收到爆米花噪聲的檢測信號(hào)時(shí)，控制器控制紅外線探測器中的兩個(gè)或多個(gè)元件。控制器用定時(shí)器產(chǎn)生要送到元件中的多個(gè)時(shí)間。如此選擇此時(shí)間，俾使信號(hào)流中，在下行側(cè)的元件不受上行側(cè)的另一元件的影響。
下面，將參照?qǐng)D47和48，描述根據(jù)本發(fā)明第十六實(shí)施例的紅外線探測器。如圖47所示，紅外線探測器包括熱電元件1、I/V變換器2、第一電壓放大器151、第二電壓放大器152、報(bào)告部分153、爆米花噪聲探測器154和控制器155，后者具有定時(shí)器電路、開關(guān)電路156和另一個(gè)開關(guān)電路157。圖48示出紅外線探測器操作過程的時(shí)間曲線圖。
熱電元件1輸出與從監(jiān)測區(qū)域輻射的紅外線相對(duì)應(yīng)的電流。I/V變換器2把從熱電元件1輸出的被檢測電流變換成電壓。把電壓信號(hào)送到第一電壓放大器151和第二電壓放大器152。報(bào)告部分153用比較器將從第一電壓放大器151輸出的信號(hào)與預(yù)定值相比較，而且如果從第一電壓放大器151接收到的信號(hào)具有超過預(yù)定值的幅度，那么它就輸出報(bào)告信號(hào)。在另一方面，第二電壓放大器152通過選擇高于第一電壓放大器151的頻率把信號(hào)加以放大并把它送到爆米花噪聲探測器154。當(dāng)?shù)诙妷悍糯笃?52的輸出具有等于或高于預(yù)定值的幅度(如圖48中(b)所示)，爆米花噪聲探測器154便輸出爆米花噪聲檢測信號(hào)(如圖48中(c)所示)。
當(dāng)從爆米花噪聲探測器154接收到爆米花噪聲檢測信號(hào)時(shí)，控制器155提供兩個(gè)不同的定時(shí)器輸出T11和T12。定時(shí)器輸出T11是到開關(guān)156的時(shí)間寬度為T1的脈沖信號(hào)，而定時(shí)器輸出T12是到開關(guān)157的時(shí)間寬度為T2的脈沖信號(hào)。開關(guān)156接收到具有下脈沖寬度的定時(shí)器輸出T11(如圖48中(d)所示)，以減小I/V變換器2在時(shí)間T1內(nèi)的增益。于是，如圖48中(f)所示，即使報(bào)告部分153接收到由第一電壓放大器151輸出的信號(hào)，它也不會(huì)超過預(yù)定值。于是，不輸出報(bào)告信號(hào)。將時(shí)間寬度T1設(shè)為長于幾毫秒，它是爆米花信號(hào)的輸出時(shí)間。于是，I/V變換器2的輸出不受爆米花噪聲的信號(hào)電平影響，而是僅受放大器的偏置電壓等的影響。在另一方面，把具有寬度為T2的定時(shí)器輸出T12(如圖48中(e)所示)送到開關(guān)157以減小第一電壓放大器151在時(shí)間T2內(nèi)的增益。
將時(shí)間T2設(shè)定為長與T1。這樣，當(dāng)由第一電壓放大器151放大受I/V變換器等中的偏置電壓影響的階梯狀輸入信號(hào)時(shí)，使第一放大器的增益減少若干秒，且不被報(bào)告部分153加以檢測到。此外，將在第一電壓放大器151中偏置電壓的波動(dòng)影響減至小于在報(bào)告部分153中設(shè)定的預(yù)定值。通過適當(dāng)設(shè)定時(shí)間T2，使所謂的遺漏報(bào)告的時(shí)間得以縮短，而且可通過減小靈敏度來正確無誤地防止錯(cuò)誤的報(bào)告。
圖49是第十七實(shí)施例的紅外線探測器的方框圖。紅外線探測器包括熱電元件1、I/V變換器2、第一電壓放大器161、第二電壓放大器162、報(bào)告部分163、爆米花噪聲探測器164、輸出電路165、開關(guān)電路166、另一開關(guān)電路167和具有定時(shí)器電流的控制器168。該實(shí)施例的紅外線探測器的基本結(jié)構(gòu)與第十六實(shí)施例的相類似。圖50是該紅外線探測器操作過程的時(shí)間曲線圖。
與圖48相類似，當(dāng)從爆米花噪聲探測器164接收到爆米花噪聲檢測信號(hào)時(shí)，控制器168輸出兩個(gè)不同的定時(shí)器輸出T11和T13。脈寬T1的信號(hào)與在第十六實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)部分相類似。它在時(shí)間T1內(nèi)減小I/V變換器2的增益，而且從I/V變換器的輸出僅受放大器等的偏置電壓的影響，而與爆米花噪聲無關(guān)。因此，只在如圖50中(e)所示的預(yù)定時(shí)間內(nèi)，第一電壓放大器161的輸出超過由I/V變換器2的輸出所引起報(bào)告部分163中的預(yù)定值。
在另一方面，定時(shí)器輸出T13具有寬度T3(如圖50中(g)所示)，而且把它送到開關(guān)167以在時(shí)間T3內(nèi)控制輸出電路165禁止報(bào)告信號(hào)。把脈沖時(shí)間T3設(shè)為長于T1。于是，就使所謂的遺漏報(bào)告的時(shí)間得以縮短，而且通過運(yùn)用輸出禁止器可以確定無疑的防止錯(cuò)誤報(bào)告。
圖51是第十八實(shí)施例的紅外線探測器的方框圖。紅外線探測器包括熱電元件1、I/V變換器2、第一電壓放大器171、第二電壓放大器172、報(bào)告部分173、爆米花噪聲探測器174、輸出電路175、開關(guān)電路176、另一開關(guān)電路177和具有定時(shí)器電路的控制器178。紅外線探測器的基本結(jié)構(gòu)與第十六實(shí)施例的相類似。圖52示出紅外線探測器操作過程的時(shí)間曲線圖。
當(dāng)從爆米花噪聲探測器174接收到爆米花噪聲檢測信號(hào)時(shí)，控制器178輸出兩個(gè)不同的定時(shí)器輸出T14和T15。定時(shí)器輸出T14是到開關(guān)176的時(shí)間寬度為T4的脈沖信號(hào)，而定時(shí)器輸出T15是到開關(guān)177的時(shí)間寬度為T5的脈沖信號(hào)。由開關(guān)176接收到具有T4脈沖寬度的定時(shí)器輸出T14(如圖52中(d)所示)以減小I/V變換器2在時(shí)間T4內(nèi)的增益。將寬度T4設(shè)為幾到幾十秒以處理足夠大的爆米花噪聲信號(hào)。如圖52中(a)所示，當(dāng)I/V變換器2的輸出上升并逐漸減小時(shí)，爆米花噪聲越大，每秒的電壓減量也越大。于是，當(dāng)?shù)谝浑妷悍糯笃?71的增益回到原始值時(shí)，I/V變換器2正在減小的輸出信號(hào)有可能超過閾值，如果爆米花噪聲很大的話。為了阻止這種情況的發(fā)生，將時(shí)間T4設(shè)為足夠長，例如幾十秒。
在另一方面，把具有T5寬度的定時(shí)器輸出T15(如圖52中(f)所示)送到與輸出電路175相連的開關(guān)177。在時(shí)間T5內(nèi)禁止報(bào)告部分173的輸出。將時(shí)間T5設(shè)為略長于T4。
如上所述，由于不把開關(guān)電路連到需要很高阻抗的I/V變換器，所以可以相對(duì)較容易地構(gòu)成開關(guān)電路。此外，還可減小因不必要的連接所引起漏電流而造成的輸出噪聲。
下面將參照?qǐng)D53和54，描述根據(jù)本發(fā)明第十九實(shí)施例的紅外線探測器。如圖53所示，紅外線探測器包括熱電元件1、I/V變換器2、第一電壓放大器181、第二電壓放大器182、報(bào)告部分183、爆米花噪聲探測器184、具有定時(shí)器電路的輸出電路185、第一開關(guān)186、第二開關(guān)187、第三開關(guān)189。紅外線探測器的基本結(jié)構(gòu)與第十六實(shí)施例的相類似。圖54示出紅外線探測器操作過程的時(shí)間曲線圖。
在第十九實(shí)施例中，控制器189輸出三個(gè)不同的定時(shí)器輸出T11、T12和T16。定時(shí)器輸出T11是到開關(guān)186的時(shí)間寬度為T1的脈沖信號(hào)、定時(shí)器輸出T12是到開關(guān)187的時(shí)間脈寬為T2的脈沖信號(hào)而定時(shí)器輸出T16則是到開關(guān)188的時(shí)間寬度為T6的脈沖信號(hào)。把時(shí)間寬度為T1的脈沖信號(hào)送到開關(guān)186以減小I/V變換器2的增益。與第十六和十七實(shí)施例相類似，時(shí)間T1大約為幾毫秒。通過減小I/V變換器2的增益，由I/V變換器2提供階梯狀輸出，而與爆米花噪聲無關(guān)。與第十六實(shí)施例相類似，T2是大約幾毫秒的脈沖。由開關(guān)187接收到脈沖以減小第一電壓放大器181的增益。于是，第一電壓放大器181的輸出僅受其中放大器的偏置電壓的波動(dòng)影響，且把它送到報(bào)告部分183。T6具有一段時(shí)間的脈沖寬度直至第一電壓放大器181的信號(hào)穩(wěn)定為止。于是，根據(jù)T6的脈沖信號(hào)，以一預(yù)定時(shí)間來禁止報(bào)告部分184的輸出。類似地，同樣使遺漏報(bào)告的時(shí)間縮短，而且可確定無疑地防止出錯(cuò)誤報(bào)告。
如上所述，通過運(yùn)用多個(gè)定時(shí)器輸出，可防止將因放大器或I/V變換器中的偏置電壓或者在信號(hào)穩(wěn)定之前發(fā)生的爆米花噪聲所引起的表示檢測到人體存在或移動(dòng)的錯(cuò)誤報(bào)告。此外，檢測靈敏度雖然有所減小，但可防止報(bào)告的遺漏。這樣，就可以提供良好的紅外線探測器。
在檢測從人體輻射的紅外線并輸出模擬檢測信號(hào)的紅外線探測器中，可以減小由爆米花噪聲引起的模擬輸出的波動(dòng)，但難于完全消除它。就在發(fā)生爆米花噪聲之后，在預(yù)定時(shí)間內(nèi)探測器不作出響應(yīng)。然而，不能從輸出信號(hào)中鑒別出輸出信號(hào)的控制是否起因于爆米花噪聲。于是，理想的是，可從紅外線探測器的模擬輸出中鑒別出爆米花噪聲的發(fā)生。下述實(shí)施例通過以預(yù)定時(shí)間輸出預(yù)定的模擬輸出來解決這個(gè)問題。
下面將參照?qǐng)D55和56，描述根據(jù)本發(fā)明第二十實(shí)施例的紅外線探測器。如圖55所示，紅外線探測器包括熱電元件1、I/V變換器2、第一電壓放大器191、第二電壓放大器192、具有模擬輸出端的輸出電路193、爆米花噪聲探測器194、控制器195和參考電壓源196。將紅外線探測器作為集成電路加以制作，且提供參考電壓源196以提供在集成電路中產(chǎn)生的參考電壓。參考電壓源196是已知信號(hào)的例子，它可以容易地從基于由熱電元件所檢測信號(hào)的輸出信號(hào)中加以鑒別出。輸出電路193具有開關(guān)，它改變來自參考電壓源196的參考電壓和來自第一電壓放大器191的輸入信號(hào)之間的模擬輸出。
熱電元件1輸出與從監(jiān)測區(qū)域輻射的紅外線相對(duì)應(yīng)電流。I/V變換器2將從熱電元件1輸出的被檢測電流變換成電壓。向第一電壓放大器191和第二電壓放大器192提供輸出電壓。第一電壓放大器191放大來自I/V變換器2的輸入信號(hào)，并把它提供給輸出電路193。第二電壓放大器192具有高通濾波器的特征，它發(fā)送等于或高于幾十Hz的頻率分量。它在高于第一電壓放大器191的頻率下放大I/V變換器2的輸出電壓。于是，就可從由人體移動(dòng)引起的信號(hào)中鑒別出爆米花噪聲。如果第二電壓放大器192的輸出信號(hào)具有高于預(yù)定電平的幅度，那么爆米花噪聲探測器194把爆米花噪聲檢測信號(hào)輸出到控制器195。當(dāng)控制器195接收到爆米花噪聲檢測信號(hào)時(shí)，在預(yù)定時(shí)間內(nèi)它把輸出控制信號(hào)輸出至輸出電路193。在輸出電路193接收到來自控制器195的輸出控制信號(hào)的同時(shí)，它改變模擬輸出信號(hào)以便提供與來自第一電壓放大器191的輸出信號(hào)不同的預(yù)定信號(hào)。
圖56示出紅外線探測器操作過程的時(shí)間曲線圖。在圖56所示的例子中，I/V變換器2的輸出信號(hào)(a)具有由人體引起的第一變化(1)和由爆米花噪聲引起的第二變化(2)。圖56還示出控制器195的輸出信號(hào)(b)的波形，和在輸出電路193的模擬輸出端處的電壓(c)。在控制器195輸出控制信號(hào)的同時(shí)，它將模擬輸出變成由參考電壓源196提供的內(nèi)部參考電壓VREF。來自熱電元件1的輸出信號(hào)通常十分微弱，而在I/V變換器2和在第一電壓放大器191處的增益將設(shè)得很高。于是，在普通情況下或者當(dāng)沒有接收到任何信號(hào)時(shí)，在模擬輸出端處不能忽略輸出噪聲。在另一方面，當(dāng)在模擬輸出端處輸出內(nèi)部參考電壓VREF時(shí)，如果與在普通情況下的上述相應(yīng)部分相比，該信號(hào)中的噪聲則可忽略不計(jì)。因此，如果以高于在普通情況下的輸出噪聲幅度的精確度來監(jiān)測輸出，那么就可以鑒別出在模擬輸出端處向VREF的變化。也即，根據(jù)紅外線探測器的模擬輸出，可以確認(rèn)爆米花噪聲的產(chǎn)生。
此外，當(dāng)將紅外線探測器的電路作為集成電路加以制作時(shí)，那么當(dāng)用類似于爆米花噪聲的輸入信號(hào)來檢驗(yàn)集成電路時(shí)，可以在模擬輸出端處監(jiān)測內(nèi)部參考電壓VREF。于是，無需為VREF端提供壓腳點(diǎn)(pad)，并使集成電路得以緊密地制作。
下面將參照?qǐng)D57和58描述第二十實(shí)施例另一個(gè)例子的紅外線探測器。紅外線探測器的結(jié)構(gòu)與圖55所示的相類似，除了參考電壓源196。在這個(gè)例子中，向輸出電路193提供接地電勢(GND)。當(dāng)發(fā)生爆米花噪聲(如圖58中的(c)所示)時(shí)，輸出電路193使來自第一電壓放大器191輸入信號(hào)的模擬輸出變成接地電勢，與此同時(shí)控制器195輸出控制信號(hào)。接地電勢是最穩(wěn)定的電壓。由于它普遍存在于紅外線探測器的電路中，所以將紅外線探測器作為小規(guī)模電路加以實(shí)現(xiàn)。
下面將參照?qǐng)D59和60來描述第二十實(shí)施例的不同例子的紅外線探測器。紅外線探測器的結(jié)構(gòu)與如圖55所示的相類似，除了從外部電源197向輸出電路193提供外部電源電壓VDD。當(dāng)發(fā)生爆米花噪聲(如圖60中(c)所示)時(shí)，輸出電路193將來自第一電壓放大器191輸入信號(hào)的模擬輸出變成外部電源電壓VDD，同時(shí)控制器195輸出控制信號(hào)。由用于紅外線探測器的電源197提供外部電源電壓VDD。由于將模擬輸出改成外部電源電壓VDD而模擬輸出一般不超過外部電源電壓VDD(＜VDD)，所以操作變得更加可靠。
下面將參照?qǐng)D61和62，描述第二十實(shí)施例的又一個(gè)實(shí)施例的紅外線探測器。紅外線探測器的結(jié)構(gòu)與如圖55所示的相類似，除了將振蕩器198與輸出電路193相連以提供振蕩信號(hào)。當(dāng)發(fā)生爆米花噪聲(如圖62中(c)所示)時(shí)，輸出電路193將來自第一電壓放大器191輸入端電的模擬輸出變成振蕩器198的輸出，同時(shí)控制器195輸出控制信號(hào)。由于使用專用的振蕩器198，所以模擬輸出具有不會(huì)錯(cuò)誤產(chǎn)生的電壓，而且操作變得更加可靠。還有利的是，可以在紅外線探測器的模擬輸出端后的電路中使用振蕩信號(hào)。
下面，將參照?qǐng)D63和64描述第二十一實(shí)施例的紅外線探測器。如圖63所示，紅外線探測器包括熱電元件1、I/V變換器2、第一電壓放大器201、第二電壓放大器202、輸出電路203、爆米花噪聲探測器204和具有模擬輸出端的控制器205。輸出電路203具有開關(guān)。當(dāng)爆米花噪聲探測器204輸出爆米花檢測信號(hào)而控制器205輸出控制信號(hào)時(shí)，在預(yù)定時(shí)間內(nèi)打開開關(guān)。如圖61中(c)所示當(dāng)發(fā)生爆米花噪聲時(shí)，控制器205提供控制信號(hào)以打開在輸出電路193中的開關(guān)。由于打開開關(guān)，使通過該開關(guān)輸出的模擬輸出變?yōu)榫哂懈叩淖杩埂４蜷_開關(guān)是實(shí)現(xiàn)高阻抗?fàn)顟B(tài)的一種方法。當(dāng)輸出電路193的輸出信號(hào)具有高阻抗時(shí)，用戶可以使模擬輸出端設(shè)置成所希望的電壓，例如用以下拉或上推模擬輸出端處的電壓。于是，爆米花噪聲的產(chǎn)生就得以從輸出信號(hào)中鑒別出來。
雖然參照附圖，結(jié)合較佳實(shí)施例充分描述了本發(fā)明，但是應(yīng)注意對(duì)于熟悉該技術(shù)領(lǐng)域的人員而言，各種變化和更改是顯而易見的。應(yīng)理解為，這種變化和更改均落在由所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)，除非偏離它的范圍。
權(quán)利要求
1.一種紅外線探測器，其特征在于，包括熱電元件；電流-電壓變換器，它把來自所述熱電元件的電流變換成電壓信號(hào)；第一放大器，它以具有發(fā)送頻帶中心在第一頻率處的第一帶通濾波器特征來放大從所述電流-電壓變換器接收到的所述電壓信號(hào)；第二放大器，它以具有發(fā)送頻帶中心在高于第一頻率的第二頻率處的第二帶通濾波器特征來放大從所述電流-電壓變換器接收到的所述電壓信號(hào)；以及爆米花噪聲探測器，它把所述第二放大器的輸出信號(hào)與閾值相比較以輸出爆米花檢測信號(hào)；輸出電路，它把所述第一放大器的輸出信號(hào)與預(yù)定閾值相比較以輸出檢測信號(hào)，以及控制器，當(dāng)從所述爆米花噪聲探測器接收到所述的爆米花檢測信號(hào)時(shí)，該控制器控制所述電流-電壓變換器、所述第一放大器、所述輸出電路、所述第二放大器和所述爆米花噪聲探測器中的至少一個(gè)，以防止所述輸出電路輸出所述檢測信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的紅外線探測器，其特征在于，當(dāng)從所述爆米花噪聲探測器接收到所述爆米花檢測信號(hào)時(shí)，所述控制器以第一預(yù)定時(shí)間來減小所述電流-電壓變換器的增益，而以長于第一預(yù)定時(shí)間的第二預(yù)定時(shí)間來減小所述第一放大器的增益。
3.如權(quán)利要求1所述的紅外線探測器，其特征在于，當(dāng)從所述爆米花噪聲探測器接收到所述爆米花檢測信號(hào)時(shí)，所述控制器以第一預(yù)定時(shí)間來減小所述電流-電壓變換器的增益，并防止所述輸出電路以長于第一預(yù)定時(shí)間的第二預(yù)定時(shí)間來提供輸出信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述的紅外線探測器，其特征在于，當(dāng)從所述爆米花噪聲探測器接收到所述爆米花檢測信號(hào)時(shí)，所述控制器以第一預(yù)定時(shí)間來減小所述第一放大器的增益，并防止所述輸出電路以長于第一預(yù)定時(shí)間的第二預(yù)定時(shí)間來提供輸出信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的紅外線探測器，其特征在于，當(dāng)從所述爆米花噪聲探測器接收到所述爆米花檢測信號(hào)時(shí)，所述控制器以第一預(yù)定時(shí)間來減小所述電流-電壓變換器的增益，而以長于所述第一預(yù)定時(shí)間的第二預(yù)定時(shí)間來減小所述第一放大器的增益并防止所述輸出電路以長于所述第二預(yù)定時(shí)間的第三預(yù)定時(shí)間來提供輸出信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的紅外線探測器，其特征在于，當(dāng)從所述爆米花噪聲探測器接收到所述爆米花檢測信號(hào)時(shí)，所述控制器以預(yù)定時(shí)間來減小所述電流-電壓變換器的增益。
7.如權(quán)利要求1所述的紅外線探測器，其特征在于，當(dāng)從所述爆米花噪聲探測器接收到所述爆米花檢測信號(hào)時(shí)，所述控制器以預(yù)定時(shí)間來減小所述第一放大器的增益。
8.如權(quán)利要求1所述的紅外線探測器，其特征在于，當(dāng)從所述爆米花噪聲探測器接收到所述爆米花檢測信號(hào)時(shí)，所述控制器以預(yù)定時(shí)間來減小所述輸出電路的輸出信號(hào)。
9.如權(quán)利要求1所述的紅外線探測器，其特征在于，當(dāng)從所述爆米花噪聲探測器接收到所述爆米花檢測信號(hào)時(shí)，所述控制器以預(yù)定時(shí)間來防止所述第一放大器接收輸入信號(hào)。
10.如權(quán)利要求1所述的紅外線探測器，其特征在于，當(dāng)從所述爆米花噪聲探測器接收到所述爆米花檢測信號(hào)時(shí)，所述控制器以預(yù)定時(shí)間來減小檢測爆米花信號(hào)的靈敏度。
11.如權(quán)利要求1所述的紅外線探測器，其特征在于，當(dāng)從所述爆米花噪聲探測器接收到所述爆米花檢測信號(hào)時(shí)，所述控制器以預(yù)定時(shí)間來減小所述第二放大器的增益。
12.如權(quán)利要求1所述的紅外線探測器，其特征在于，當(dāng)從所述爆米花噪聲探測器接收到所述爆米花檢測信號(hào)時(shí)，所述控制器以預(yù)定時(shí)間通過增加所述爆米花探測器的閾值，來減小檢測爆米花信號(hào)的靈敏度。
13.如權(quán)利要求1所述的紅外線探測器，其特征在于，當(dāng)從所述爆米花噪聲探測器接收到所述爆米花檢測信號(hào)時(shí)，所述控制器以預(yù)定時(shí)間來控制所述輸出電路輸出不同于來自所述第一電壓放大器輸出信號(hào)的信號(hào)。
14.如權(quán)利要求13所述的紅外線探測器，其特征在于，將所述紅外線探測器作為集成電路加以制作，而不同于所述第一電壓放大器的所述輸出信號(hào)的信號(hào)是參考電勢。
15.如權(quán)利要求13所述的紅外線探測器，其特征在于，不同于所述第一電壓放大器輸出信號(hào)的信號(hào)是在紅外線探測器中的接地電勢。
16.如權(quán)利要求13所述的紅外線探測器，其特征在于，還包括用于驅(qū)動(dòng)所述紅外線探測器的外部電源，其中不同于來自所述第一電壓放大器輸出信號(hào)的信號(hào)是由所述外部電源向所述控制器提供的電勢。
17.如權(quán)利要求13所述的紅外線探測器，其特征在于，還包括振蕩器，其中向所述控制器提供所述振蕩器的輸出信號(hào)，而不同于所述檢測信號(hào)的信號(hào)是所述振蕩器的輸出電壓。
18.如權(quán)利要求13所述的紅外線探測器，其特征在于，所述控制器包括用于提供所述檢測信號(hào)的開關(guān)，而且當(dāng)從所述爆米花噪聲探測器接收到所述爆米花檢測信號(hào)時(shí)，所述開關(guān)的輸出信號(hào)在一預(yù)定時(shí)間內(nèi)具有高阻抗。
全文摘要
在紅外線探測器中，熱電元件檢測人體的存在或移動(dòng)，并把熱電元件的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。然后，對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行波形分析。于是，只有當(dāng)通過波形分析檢測到由人體產(chǎn)生的波形時(shí)，才輸出檢測信號(hào)。例如，在兩個(gè)不同的頻率范圍內(nèi)放大電壓信號(hào)，且將被放大的信號(hào)用于鑒別由人體引起的信號(hào)。于是，誤將諸如熱電元件的爆米花噪聲一類噪聲當(dāng)作為由人體所產(chǎn)生而在準(zhǔn)備加以檢測乃得以防止。
文檔編號(hào)G01J5/34GK1670496SQ200510065168
公開日2005年9月21日 申請(qǐng)日期1999年2月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月27日
發(fā)明者松田啟史, 高田裕司, 畑谷光輝 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社