[发明专利]PIR运动探测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种PIR运动探测器，根据权利要求1的前序部分，该PIR运动探测器通过在红外范围内探测运动身体的固有辐射来探测运动身体。这样的运动探测器与相应的评估装置，特别是用于检测物体运动的评估装置结合使用。这样的运动探测器也被称为被动红外运动探测器。

背景技术

用于检测温度接近环境温度的人体的固有红外辐射的系统，以及这些系统对运动探测(例如，探测人或车辆)的评估为人们所知已经有一段时间。

在这些所谓的被动红外运动探测器或缩写的PIR运动探测器中，设有传感器以及光学系统，其中光学系统利用分段镜、透镜或类似光学元件聚集多个有限区域的光场，因此聚集进出这些区域的辐射体，从而产生变化的传感器照射，使得传感器能够探测运动。

这样的系统，例如在US4321594中所述的系统，在各种设计中通常是已知的。相应的系统用于探测移动的人、车辆或其他物体，以便触发，例如灯光、电源、警报的切换或启动，或其他功能，特别适用于当人在这样的系统的可视范围内移动时启动照明。

众所周知，在普朗克辐射的光谱范围内，在大约20℃的背景前，可以探测出具有大约25℃至30℃或300开氏度的表面温度的人的身体的红外辐射，其最大值在10μm波长附近；并且，辐射的主要范围大约为8μm到14μm。

这些运动探测器需要一个或多个辐射透射外壳盖，以便保护传感器不受环境影响，或以便产生包含透镜或菲涅尔透镜的窗。对于上述的波长范围，一方面可以使用如金刚石、NaCl、CaF等晶体材料，并且还可以使用半导体晶体或非晶态半导体玻璃，以及合成材料聚乙烯，这项材料由于其简单的分子结构，在8μm至14μm的辐射光谱的主要范围内具有特定穿透性。

PIR传感器通常置于具有辐射透射窗的传感器壳体中。为了保护传感器免受潮气和污染的侵蚀，传感器壳体和窗口之间的连接优选地设计成不透气的和不透水的。由于经济和技术原因，传感器的小窗口通常是由锗或硅制成的，据此引起与波长有关的滤光效应的干涉层同时施加到与待检测光谱的中心部分对准的窗口。

运动探测器的外壳盖适当地本质上大于传感器壳体的窗口，该外壳盖极少被设计成锗透镜或硅晶片或具有类似的晶体材料，而是通常由在许多情况下包含菲涅尔透镜结构的聚乙烯箔、板或模制部件制成，使得如果有必要的话其可能省略额外的光学元件。

以由聚乙烯制成的窗口或透镜的形式存在的这些外壳盖的厚度通常在0.1mm至1.0mm之间，因为如果厚度更大，在8μm至14μm的范围内的透射率大大降低，并且由于不透明性会发生高散射。因此，由聚乙烯制成的较厚的外壳盖只能在特殊情况下用作具有超短程和灵敏度的运动探测器。

设计成菲涅尔透镜或分段菲涅尔透镜的外壳盖由聚乙烯制成，具有0.4mm至0.5mm的厚度。这个厚度是由于最小的机械稳定性以及能够使用注塑成型或压制成型方法实现菲涅耳透镜的凹槽或凹槽轮廓的选择所造成的。一方面，通过限定厚度，尝试获得足够的红外线透过率，在厚度为0.5mm时，在8μm至10μm的中心波长范围内，红外线透过率已经下降到30％以下。

其他此前已知的设计使用了半球透镜或曲面透镜的系统，例如在US4930864中有所描述。这些透镜系统在弯曲表面上可以包括许多透镜，其中透镜被设计为普通双凸透镜或菲涅尔透镜或其部件。

在例如US 4795908或EP-A-0440112中描述了以由聚乙烯制成的窗口形式存在的红外透射外壳盖的使用。

聚乙烯是一种很软的塑料，导致以窗口或透镜的形式存在的这种薄外壳盖具有非常低的机械强度，这已经证明是非常不利的，特别对于经常位于人的手臂可触及范围内的用作灯的开关或舒适控制的运动探测器，因为它们经常被有意或无意地破坏。进一步地，因为需要实现更大的运动探测的工作范围，如外壳盖这样的薄板或透镜在10cm²或更大的表面处容易出现不美观的波浪形变或凸起状形变。因此，由于聚乙烯窗口或透镜的存在，PIR运动探测器始终可以被认为是只有在特殊情况下，并且付出巨大的努力才可以产生美观且不显眼的盖。

EP-A-0440112描述了由聚乙烯制成的红外线滤光盘作为被动红外入侵探测器的盖窗口，并且还提到了由PTFE制成的火焰探测器的红外线滤光片。

GB-A-2205642描述了一种红外辐射激活控制电路，具有红外辐射透射聚甲基戊烯的壳状薄透镜。