双元件热释电运动和存在检测器制造技术

提出了一种配置为感测监控空间中的存在和运动的装置。装置包括双元件组件，双元件组件具有配置为产生直流输出的第一热感测元件和第二热感测元件，该直流输出维持在与在热感测元件处接收的热能的量大致成比例的水平。透镜阵列(或等效的光学器件)耦合到所述元件、具有多个透镜，所述多个透镜将来自多个光学限定的空间区域的入射热能导引到感测元件上。电子电路配置为读取双元件组件所得到的信号以及第一热感测元件和第二热感测元件中的每个的单独输出信号。

【技术实现步骤摘要】
双元件热释电运动和存在检测器相关申请的交叉引用本申请是于2013年4月22日递交的、题为“具有透镜阵列的热传感器模块”的、在审理中的第13/867,356号美国专利申请的部分接续申请，并要求该美国专利申请的权益，该美国专利申请通过引用以其整体包含于本文中。
本申请涉及具有透镜阵列的热传感器模块，更具体地，涉及基于穿过透镜阵列的入射热能产生直流(D.C.)输出的热传感器模块。
技术介绍
运动检测器是检测运动对象尤其是人的设备。运动检测器通常整合成自动地执行任务或针对用户在区域中的运动作出告警的系统的组件。运动检测器可形成安全系统、自动照明控制系统、家庭控制系统和其他系统的重要部件。运动检测器通常使用热释电材料检测人在房间中的运动。如果(从热源例如人体)输入的热辐射改变，则热释电材料生成信号。从数学上说，热释电检测器生成遵循输入的热通量的时间导数的电信号。因此，如果人进入或离开检测器的视场(FOV)，则热通量改变并生成相应的信号。信号的高度取决于热源的温度和所谓的视场填充因子。热源的温度越高且热源越多地填充检测器的FOV，则所得到的信号越高。该信号将仅在热通量改变之后的有限时间内存在，因此，如果热通量保持不变，则不生成信号。这样，不能够检测静止的发热对象例如站着不动或已离开传感器区域的人的存在或不存在。例如Junkert等人的美国专利US4,722,612描述了两个差别布置的热DC传感器的使用，该美国专利所针对的是用于使用双热电堆来最小化与环境温度梯度关联的误差的红外温度计，其中第二热电堆用作补偿元件。在一些情况下，第二元件用于对主传感器的热漂移进行热补偿和电补偿，这样，补偿设备通常察觉不到输入的辐射且仅提供环境温度补偿。在基于热电堆的流量计中，两个相同的传感器可受到来自局部加热器的热，但是位于该加热器的相反侧上，使得气体在传感器-加热器-传感器的组合上的流动可影响热流并产生输出，但是是在固有热漂移补偿的情况下。类似地，使用锆钛酸铅(PZT)的热释电器件可使用类似的构造以防止DC漂移，但是每个热释电器件在不同的时间通常由不同的光照亮，例如通过传感器前方的透镜布置照亮，以产生AC信号但是抑制DC信号。在典型的实现中，本文公开的技术解决上面提到的缺陷中的一个或多个。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种双元件热红外运动和存在检测器。简要地描述，本专利技术针对一种配置为感测监控空间中的存在和运动的装置。装置包括双元件组件，双元件组件具有配置为产生直流输出的第一热感测元件和第二热感测元件，该直流输出维持在与在热感测元件处接收的热能的量大致成比例的水平。透镜阵列耦合到热感测元件，透镜阵列具有多个透镜，所述多个透镜将来自多个光学限定的空间区域的入射热能导引到热感测元件上。电子电路配置为读取双元件组件所得到的信号以及第一热感测元件和第二热感测元件中的每个的单独输出信号。对于具有本领域中的普通技能的人员，通过检查下面的附图和详细描述，本专利技术的其他系统、方法和特征将是显而易见的或将变得显而易见。这意味着，所有这种附加的系统、方法和特征包括在本说明书中，落入本专利技术的范围内且由所附的权利要求保护。附图说明图1是示例性检测器的示意性剖面侧视图。图2是图1中的检测器的局部俯视图。图3是示出了用于实现图1的检测器的计算机系统的示例性电气布局的示意图。图4是示出了布置为对空间进行监控的、图1的检测器的示意性俯视图。图5是其中存在大致静止的人的、图4中的监控空间的侧视图。图6是检测器可识别人在监控空间中的存在所凭借的示例性过程的流程图。图7是检测器可识别人在监控空间中的大概位置所凭借的示例性过程的流程图。图8是图4中的监控空间的侧视图、示出了人穿过监控空间。图9是检测器可识别图8中的人在运动所凭借的示例性过程的流程图。图10是适合于感测监控空间内的运动的、图1中的检测器的一个具体实现的示意性表示。图11是示出了检测器的示例的示意图。图12是示出了具有示意性光学器件和电子器件的、简化的双元件热释电检测器的示意图。图13是用于实现运动和存在两者的检测的、反极性串联电路中的、直流(DC)热传感器的实施例的示意图。具体实施方式图1是示例性检测器100的示意性剖面侧视图，检测器100配置为检测位于监控空间内的生物(例如，人)的存在、位置、运动和/或方向。一般来说，短语“监控空间”指的是物理区域(例如，房间、走廊、室外区域等)，检测器100布置在该物理区域中且检测器100可在该物理区域中检测生物。检测器100具有传感器模块102和透镜阵列104，传感器模块102具有一个或多个热感测器件(例如，热电堆)，透镜阵列104至少部分地覆盖传感器模块102。透镜阵列104具有多个透镜，所述多个透镜中的每一个布置为将来自监控空间的入射热能导引到传感器模块102的至少一部分上。在一些实现中，每个单独的透镜将来自监控空间中多个不同的物理区域中的一个物理区域的入射热能导引到传感器模块102上。透镜阵列可如附图中那样直接附接到检测器100，但是透镜阵列还可安装在距检测器一定距离处。每个热感测器件通常被操作成产生直流(DC)输出，DC输出与在热感测器件处接收的热能的量大致成比例。只要输送到热感测器件的热能的量总体上保持不变，由该热感测器件产生的DC输出就总体上保持不变。输送到热感测器件的热能的量的增加通常将导致由该感测器件产生的DC输出成比例的增加。同样地，输送到热感测器件的热能的量的减小将导致由该感测器件产生的DC输出成比例的减小。来自热感测器件的DC输出可以是DC电压或DC电流。在一些实现中，热传感器模块102仅有一个热感测器件(例如，一个热电堆)。一般来说，热电堆是将热能转换成电能的电子器件。通常，热电堆由通常串联地电连接或者不太常见的并联地电连接的数个热电偶组成，以产生单个直流(DC)输出。在一些实现中，热传感器模块102具有多个热感测器件(例如，多个热电堆)。在一些实现中，传感器模块102中所有的热感测器件电连接在一起，以从传感器模块102产生单个DC输出信号。在一些实现中，热感测器件配置为从传感器模块102产生多个不同的DC输出信号。在示出的实现中，传感器模块102嵌入在衬底或外壳110内，透镜阵列104被支承在位于衬底110顶部的传感器模块102上方。透镜阵列104可具有各种可能的配置。例如，透镜阵列可包括菲涅尔透镜或其他透镜、菲涅尔带、波带片、全息光学元件、衍射光学元件、折射光学元件、二元光学元件、这些元件的任何组合或包括有多个透镜的任何其他布置。图2是图1中的检测器100的局部俯视图。示出的视图示出了检测器的透镜阵列104的一个示例性实现。透镜阵列的任务是将监控空间分成不同的区段。通过使透镜阵列上的光学元件只将来自某个区段的辐射导引到模块102内的某个热感测器件上，来实现这种区段化。这些光学元件可与诸如图2的视图中的离散物理区域重合，但是可以像使用全息光学元件的情况那样，这些光学元件还可分布在透镜阵列表面上。通常，每个光学元件不仅将监控空间分成区段，而且将从该区段入射的辐射约束到特定热感测器件上。如果人穿过区段，则由相应的热感测器件生成的信号开始变低且在人位于该区段的中部时达到最大。如果人进一步运动，则信号再次变小。因此，穿过多个区域的人将生成变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配置为感测监控空间中的存在和运动的装置，所述装置包括：双元件组件，其进一步包括第一热感测元件和第二热感测元件，所述第一热感测元件和所述第二热感测元件进一步包括具有第一极性的第一端子和具有第二极性的第二端子；透镜阵列，耦合到一个或多个热感测元件，其中，所述透镜阵列包括多个透镜，所述多个透镜中的每个透镜配置为将来自位于所述监控空间内的多个光学限定的空间区域中相应的空间区域的入射热能导引到所述第一热感测元件和/或所述第二热感测元件上；以及电子电路，与所述双元件组件电连通并配置为读取所述双元件组件所得到的信号以及读取所述第一热感测元件和所述第二热感测元件中的每个的单独输出信号，其中，所述电子电路、所述第一热感测元件和所述第二热感测元件在包括它们的第一端子或第二端子的连接点处电连接。

【技术特征摘要】
2016.01.22 US 15/004,1831.一种配置为感测监控空间中的存在和运动的装置，所述装置包括：双元件组件，其进一步包括第一热感测元件和第二热感测元件，所述第一热感测元件和所述第二热感测元件进一步包括具有第一极性的第一端子和具有第二极性的第二端子；透镜阵列，耦合到一个或多个热感测元件，其中，所述透镜阵列包括多个透镜，所述多个透镜中的每个透镜配置为将来自位于所述监控空间内的多个光学限定的空间区域中相应的空间区域的入射热能导引到所述第一热感测元件和/或所述第二热感测元件上；以及电子电路，与所述双元件组件电连通并配置为读取所述双元件组件所得到的信号以及读取所述第一热感测元件和所述第二热感测元件中的每个的单独输出信号，其中，所述电子电路、所述第一热感测元件和所述第二热感测元件在包括它们的第一端子或第二端子的连接点处电连接。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电子电路还包括数字接口。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电子电路还包括中断端子。4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述电子电路配置为对所述中断端子上指示运动、存在和/或温度水平和/或模式的信号作出反应。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电子电路还包括模数转换器。6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一热感测元件和所述第二热感测元件各自还包括由以下各项组成的组中的一个：微机电系统MEMS红外传感器、热电堆、辐射热测量计和/或红外本征或非本征半导体。7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述透镜阵列产生交替的、对于所述入射热能来说输出信号相对高的区域和对于所述入射热能来说输出信号相对低的区域。8.根据权利要求7所述的装置，其中，输出信号相对低的所述区域位于透镜的边缘处或所述透镜阵列中的透镜之间。9.根据权利要求7所述的装置，其中，输出信号相对低的所述区域对应于所述监控空间内的所述空间...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤尔根·席尔茨，亚瑟·约翰·巴洛，沃尔夫冈·施密特，
申请(专利权)人：埃塞力达技术新加坡有限私人贸易公司，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG