探测活的物体的生命功能的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种探测活的物体所具有的生命功能的装置，特别是用于探测活着的人体的生命功能，采用电磁波信号及其接收装置，该装置包括从电磁波信号中获取活体的特性频率组分的装置，该接收装置带有一个直接检波器，本发明专利技术还涉及根据接收的电磁波信号探测活体，尤其是人体所具有的生命功能的方法，以及该装置和／或方法的应用。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种探测活的物体所具有的生命功能(vitalfunk-tion)的装置，特别是用于探测活着的人体的生命功能，采用电磁波信号及其接收装置，该装置包括从电磁波信号中获取活体的特性频率组分的装置，本专利技术还涉及根据接收的电磁波信号探测活体，尤其是人体所具有的生命功能的方法，以及该装置和/或方法的应用。本专利技术人已发现，活的物体以及活着的人的躯体通过其重要的生命功能，即通过心跳以及呼吸，可对高频电磁波信号产生不可估量的影响。一般来说，这种生命功能具有公知的频率范围，例如人体，心率允许范围为0.5-3.4Hz，一般在1-2Hz范围内，呼吸范围为0.1-1.5Hz，从而确定了特性频率间隔。当人位于接收区内时，接收和记录电磁波信号过程中，可观察到这些频率间隔。此外依据接收和加工的信号可以确定已定方位的人数。这里体现了生物学多样性和特殊性的原理的应用，在此基础上，可以区分出不同人的心率和呼吸频率模式。但是从四个人起，各人的频率的叠加使每人的频率模式难于区分出来。也就是说，从这个人数开始，只能这样说“至少具有四个人在场。”在各种情况下，从0.01到10Hz的频率范围包括了所有人体可能的生命功能的频率。值得注意的认识是，在没有发射功率的情况下，一个接收装置与一个获得活着的物体特性频率组分的装置共同作用能够得到所希望的生命功能的证明。这也就是说，至少在该接收器附近的一个活着的物体提供了在上述频率范围内的信号组分，而不必进行具有载波信号(Traegersig-nal)的辐射。本专利技术人采用电磁波信号接收器和获取活着的物体的特性频率组分的装置能够可靠地检测出3米以远或一层楼层的距离外所存在的活着的物体，而无需附加辐射信号。在本专利技术的一个简化的实施例中，采用下面将描述的直接检波器足以实现对活体特性频率组分的接收，该直接检波器是一种二极管直接接收器。之后人们使用附加的发射机照射检测区域，接收反射的、传输的或受控调节的射线，对上述的频率组分的研究证实了要监视的生命功能的存在。出于监控和安全的考虑，为了能够在一定的距离还能接收到电磁射线，应采用电磁射线的频率范围是几百MHz到10GHz，这一频率范围保证了高的渗入深度。这些射线经过调相，使高频载波信号附加几个Hz偏移的边带。这样的话，对这样彼此相邻很近的频带的证明需要采用传统接收技术的偏差小于10-12的短时稳定振荡器，这是至今认为难以实现的，花费过大。对于一般的采用很小的接收信号功率的情况，这个问题变得更为突出和尖锐化了。下面将说明在从属权利要求中所体现的实施例的优越之处。首先，显然可以采用已知的调相器来接收电磁波信号。例如常规的零差法、外差法、锁相环路法以及对一局部振荡回路的侧向激励的方法。但是可以肯定，这些已有方法中没有一个能够以合理的成本提供所希望的结果。只有采用直接检波器才能得到所需的效果，它可对调制的频率直接进行分频。因此，本专利技术对于已有接收方法进行了改进，并且未增加相应设备的投资。采用具有非线性电流/电压特性曲线的元件作为分频元件，可以即经济又可靠地对感兴趣的频率成分实现检波(demodulation)。这种非线性元件可以是一个二极管，一个双极性晶体管或一个场效应晶体管，均可取得令人满意的效果。这些器件不仅价廉，而且便于应用，这些器件的最佳工作区为100KHz-200MHz，在高接收频率的情况下，可在检波器前面串联一个频率变换装置。虽然这个变频装置在该信号产生时间区域内导致可容许的失真，不过只叠加了极小的附加噪声。采用一个以固定频率发射电磁载波信号的发射装置能够提高要接收的信号；但最大的注意力应放在载波频率的稳定性上，以便将感兴趣的频率范围内的不希望的检波排除在外。一个具有高品质因数的振荡回路的简单的石英晶体稳定的模拟发射电路在经历了足够长的过程稳定化时间后显示出可作为合适的振荡器使用。本专利技术的方法和本专利技术的装置适用于目标监视和/或安全系统。在下面的实施例说明中将介绍稳定的监控装置。采用不同于高频数字滤波器的模拟扫描滤波器(Abtastfilter)绝对不会提供不利的附加的频率成分。其主要的作用是保持信号的质量。不希望出现的附加的信号成分(例如噪声和叠加的干扰)将通过在扫描之前和在模/数变换之前限制电磁波信号的带宽的高频上限加以抑制。还有一点很重要，应采用一个模拟高通滤波器，以阻止发射振荡器和内部组件中的与频率有关的1/f噪声的低频成分。本专利技术的装置及本专利技术的方法具有意料之外的优越特性，可适用于许多领域。例如在司法执行和精神病院中，利用本专利技术装置可监视可能有危险的人，而无需特护人员的连续监视。本专利技术将根据附图和各实施例得到进一步详细说明。附图说明图1本专利技术装置的实施例的主要部分的示意图；图2本专利技术装置的一个简化实施例的核心部分的示意图；图3计算程序的结构示意图；图4和4a信号处理步骤的流程图；图5和6采用本专利技术装置获取的包含活着的人体生命功能频谱的电磁波信号的光谱曲线；图7没有串接变换器的一个二极管直接接收电路；图8a一模拟高通滤波器和一作为低通的去假频滤波器构成的电路的电路图；图8b电压对称电路的电路图9本专利技术生命功能监视仪第一实施例侧视图；图10图9所示的本专利技术实施例的顶端从下面看的视图；图11用于固定点安装的本专利技术的第二实施例的侧视图；图12沿图11的本专利技术第二实施例的切线A-A的剖面视图；图13用于室内监视的本专利技术的第三实施例；图14图13所示装置的另一变型，用于监视具有多层的楼房；图15用于房间和/或建筑物监视的又一种变型装置；图16用于房间和建筑物前部区域监视的又一变型装置。下面将根据各实施例详细说明本专利技术。图1所示的装置具有一发射机1和一发射天线2，它以固定频率发射，频率范围最好几百MHz-10GHz范围内。发射天线2最好是瓣状的，具有固定的方位特性。根据本专利技术的这个实施例，发射机1和发射天线2可以制成便携式装置或固定安装。用标号3代表的整个部分是接收器，在图2所示的简化实施例中，它包括接收天线4，连接到一个直接检波器5上，该检波器从所接收的电磁波信号中检波出包含活体生命功能特性的频谱。这一检波可以是相位检波或频率检波，在其输出端得到所希望的频率成分。图7中展示了一种直接检波器的实施例，不过这里也可采用公知的整流电桥式电路结构，产生一电压倍压或电压四倍压有效信号。在接收器3中，检波器5的前面串接一个频率变换器6，它对在大约200MHz到THz频率范围内接收的信号变换到一定的频率范围，提高了检波器5的接收功率。在采用二极管、双极性或场效应晶体管时，上述适当的、向下变换的最佳工作区域为大约100KHz-200MHz。接在直接检波器之后的是一个滤波器7，负责滤出不希望要的信号成分，它限制扫描之前(模/数变换之前)的电磁波信号的带宽频率高限，这个滤波器7也限制了带宽频率低限。接在滤波器7之后的放大器8提高接收信号的电压或电流，并且放大后的信号输向模/数变换器9进行变换。经过模/数变换之后，含有活体特性频率成分的信息由一个计算机10进行频谱分析处理，并显示该频谱图。计算机提供活体特性频率成分的强度，并说明已探测的人体的生命功能的存在。关于对该信号的时间分析，是将该数字信号与接收机3的反向传递函数进行折叠而对该信号进行修正。因为该信号的可靠的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种探测活着的物体、特别是人体的生命功能的装置，应用电磁波信号和电磁波信号接收器，其特征在于，该电磁波信号接收器（３）包括一个从电磁波信号中获取活着的人体的特性频率成分的装置。２．根据权利要求１的装置，其特征在于，所述接收装置（３）包括一直接检波器，该直接检波器从接收的电磁波信号中对活着的人体的特性频率成分直接进行检波。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：哥德朱根施密特，
申请(专利权)人：希莱克乔尼克安全和特种电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]