專利名稱：線光源式紅外激光對射探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種安全防范用入侵探測裝置，尤其是采用紅外激光線光源以對射方式平行傳輸且光強均布的對射探測器。
背景技術(shù)：
在區(qū)域安全防范領(lǐng)域，采用紅外LED多光束對射(一端發(fā)射一端接收)方式來實時監(jiān)測光束阻斷并發(fā)送報警信號的普通紅外對射式對射探測器已得到廣泛應(yīng)用，由于普通光源存在穿透能力低、發(fā)射功耗高等固有缺陷，造成現(xiàn)有產(chǎn)品普遍存在探測距離短、能耗偏高、性能不穩(wěn)定、誤報率和漏報率均偏高等諸多缺陷，很大程度上限制了該類產(chǎn)品的全面普及?？紤]到激光是一種受激輻射產(chǎn)生的高亮度定向能束，較自發(fā)輻射產(chǎn)生的普通光源具 有方向性好、單色性好、強相干性、發(fā)散角小、能量密度大、穿透力強(基本不受雨、霧、雪、沙塵等影響)、抗干擾性好(基本不受陽光、燈光、雷電、電磁波等干擾)、電磁兼容性好(光通路抗電磁干擾能力強，對外界不產(chǎn)生電磁干擾)等優(yōu)點，因此特別適用于長距離、惡劣環(huán)境、狹窄光通道的入侵探測場合。故為克服現(xiàn)有普通紅外對射探測器的諸多缺陷，采用紅外激光作為發(fā)射光源是一種較理想的解決方案。然而，現(xiàn)有的紅外激光對射探測器仍沿用普通紅外對射探測器的紅外LED多光束對射原理，產(chǎn)品性能上相對傳統(tǒng)探測器并無明顯優(yōu)勢，在安裝、使用和維護方面依然存在如下問題(I)在小目標入侵探測場合，光束數(shù)量、漏報率、可靠性和成本之間存在不可避免的矛盾(若漏報率要求越低，所需光束數(shù)量就越多，系統(tǒng)可靠性就越低，制造、安裝和維護成本相應(yīng)也越高)；(2)由于僅能探測入侵目標阻斷的光束數(shù)量及次序，無法準確換算投影長度及變化，因而不便于入侵目標識別入侵目標；(3)在遠距離入侵探測場合，發(fā)射端出光功率密度要求較大，通常難以滿足國家強制性標準之防護要求。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是為彌補現(xiàn)有紅外激光多光束對射探測器的諸多不足，本實用新型提供一種線光源式紅外激光對射探測器，能通過紅外激光對射光幕、發(fā)射功率自動調(diào)節(jié)和入侵目標識別算法等手段，顯著降低對射探測器的誤報率和漏報率。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是對射探測器分為發(fā)射端和接收端兩部分，發(fā)射端主要由激光發(fā)射電路、半導(dǎo)體激光器、光幕發(fā)射光路(包括一字線透鏡、菲涅爾透鏡和消雜散光闌等光學(xué)器件)、對光調(diào)整機構(gòu)、殼體及安裝支架等組件構(gòu)成，接收端主要由光幕接收光路(包括紅外濾光片、消雜散光闌和菲涅爾透鏡等光學(xué)器件)、光電傳感器、光電接收報警電路、對光調(diào)整機構(gòu)、殼體及安裝支架等組件構(gòu)成。發(fā)射端通過激光發(fā)射電路和半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生脈沖紅外準直激光束，再通過光幕發(fā)射光路向接收端發(fā)出一堵條形截面、平行傳輸且光強均布的對射光幕，接收端通過光幕接收光路和光電傳感器接收對射光幕信號；當(dāng)對射光幕被入侵目標部分或全部阻斷時，接收信號的強度發(fā)生相應(yīng)改變，經(jīng)入侵目標識別算法處理(換算入侵目標的投影長度及變化，判斷是否超出報警預(yù)設(shè)值等)后，再通過光電接收報警電路以有線或射頻通訊方式對外輸出越界報警信號。發(fā)射端和/或接收端如遇防拆報警觸發(fā)，將發(fā)射端的防拆報警信號加載至激光束，以光通訊方式向接收端傳輸，再由接收端按前述方式對外輸出發(fā)射端和/或接收端的防拆報警信號；如遇惡劣天氣、強光直射、窗口積灰等外界干擾工況，接收端的信號信噪比發(fā)生逐漸減弱、影響正常識別時，接收端以有線或射頻通訊方式向發(fā)射端發(fā)出控制指令，對激光發(fā)射功率進行自動調(diào)節(jié)。另外，接收端也可用光電傳感器陣列代替菲涅爾透鏡+光電傳感器組件，當(dāng)對射光幕被入侵目標部分或全部阻斷時，通過光電傳感器陣列接收到的開關(guān)量信號，同樣可實現(xiàn)入侵目標識別。本實用新型的有益效果是能通過紅外激光對射光幕、發(fā)射功率自動調(diào)節(jié)和入侵目標識別算法等手段，顯著降低對射探測器的誤報率和漏報率，改善現(xiàn)有紅外激光多光束對射式對射探測器的諸多不足，可廣泛適用于包括小目標入侵探測在內(nèi)的多種應(yīng)用場合；其次，由于將多光束擴展為光幕傳輸，發(fā)射端出光功率密度大幅降低，從而易于滿足國家強 制性標準之防護要求；再者，由于僅須一路半導(dǎo)體激光器和光電傳感器，故可顯著提升系統(tǒng)可靠性，降低制造、安裝和維護成本。
以下結(jié)合附圖
和實施例對本實用新型進一步說明。圖I是本實用新型中對射探測器的光路結(jié)構(gòu)。圖2是本實用新型中發(fā)射端的電路結(jié)構(gòu)。圖3是本實用新型中接收端的電路結(jié)構(gòu)。圖4是本實用新型中發(fā)射端的控制流程。圖5是本實用新型中接收端的控制流程。
具體實施方式
以下將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。在圖I所示實施例中，本實用新型中對射探測器的光路結(jié)構(gòu)分為發(fā)射端(I)和接收端(2)兩部分，發(fā)射端主要由半導(dǎo)體激光器(11)、一字線透鏡(12)、菲涅爾透鏡(13)和消雜散光闌(14)等光學(xué)組件構(gòu)成，接收端主要由紅外濾光片(21)、消雜散光闌(22)、菲涅爾透鏡(23)和光電傳感器(24)等光學(xué)組件構(gòu)成。發(fā)射端通過半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生脈沖紅外準直激光束，再通過一字線透鏡將激光束擴散為扇形光束，隨后通過長條形菲涅爾透鏡將自焦點擴散的扇形光束準直為平行光束，最后通過長條形消雜散光闌進一步準直平行光束后向接收端發(fā)出一堵條形截面、平行傳輸且光強均布的對射光幕(3);接收端通過長條形紅外濾光片對紅外入射光幕進行濾波，再通過長條形消雜散光闌得到準直平行光束，最后通過長條形菲涅爾透鏡將平行光束聚焦于光電傳感器。在圖2所示實施例中，本實用新型中發(fā)射端的電路結(jié)構(gòu)主要由電源電路、微處理器、驅(qū)動電路、射頻接收電路、防拆保護電路、半導(dǎo)體激光器等部分構(gòu)成，其原理是射頻接收電路接收來自接收端的控制指令，并將控制指令輸出至微處理器，微處理器按預(yù)設(shè)的調(diào)頻和占空比輸出一定幅度的脈寬調(diào)制(PWM)信號，再通過驅(qū)動電路對PWM信號進行功率放大，驅(qū)動半導(dǎo)體激光器工作，從而將電信號轉(zhuǎn)為光信號對外輸出；電源電路對輸入電源進行降壓、穩(wěn)壓和濾波處理，為系統(tǒng)提供符合要求的直流電源；防拆保護電路用于傳感發(fā)射端遭受的破壞或拆卸行為，并通過微處理器將觸發(fā)信號加載至PWM信號，再以光通訊方式向接收端傳輸。在圖3所示實施例中，本實用新型中接收端的電路結(jié)構(gòu)主要由電源電路、信號調(diào)理電路、微處理器、驅(qū)動電路、射頻發(fā)射電路、信號輸出電路、防拆保護電路、對準指示電路、光電傳感器等部分構(gòu)成，其原理是光電傳感器將來自發(fā)射端的對射光幕信號轉(zhuǎn)為電信號，經(jīng)信號調(diào)理電路進行放大和濾波后輸入微處理器，微處理器經(jīng)發(fā)射功率自動調(diào)節(jié)和入侵目標識別算法處理(換算入侵目標的投影長度及變化，判斷是否超出報警預(yù)設(shè)值等)后輸出功率調(diào)節(jié)和越界報警信號，再經(jīng)驅(qū)動電路進行功率放大，通過信號輸出電路(包括繼電器和數(shù)據(jù)總線)和射頻發(fā)射電路對外輸出；電源電路對輸入電源進行降壓、穩(wěn)壓和濾波處理，為系統(tǒng)提供符合要求的直流電源；防拆保護電路用于傳感接收端遭受的破壞或拆卸行為， 接收端和/或發(fā)射端的防拆報警信號統(tǒng)一由接收端按前述方式對外輸出；對準指示電路用于指示發(fā)射端的對準程度，通過目測LED燈亮度判斷光軸是否對準光電傳感器。在圖4所示實施例中，本實用新型中發(fā)射端的控制流程是系統(tǒng)開始工作后，首先初始化配置參數(shù)(包括系統(tǒng)時鐘和I/o 口定義等)，然后由PWM發(fā)生器產(chǎn)生用于驅(qū)動半導(dǎo)體激光器的PWM信號，同時驅(qū)動顯示報警和激光器工作狀況的LED燈；隨后開始讀取撥碼開關(guān)信息，系統(tǒng)根據(jù)信息進入不同的操作狀態(tài)(包括系統(tǒng)調(diào)試狀態(tài)、正常工作狀態(tài)、PWM滿占空比輸出調(diào)試狀態(tài))；最后系統(tǒng)進入工作狀態(tài)，定時輸出PWM信號。在圖5所示實施例中，本實用新型中接收端的控制流程是系統(tǒng)開始工作后，首先初始化配置參數(shù)(包括系統(tǒng)時鐘、I/o 口定義等)，然后系統(tǒng)開始配置經(jīng)信號調(diào)理后的輸入信號，同時驅(qū)動顯示報警和激光器工作狀況的LED燈；隨后開始讀取撥碼開關(guān)信息，系統(tǒng)根據(jù)信息進入不同的操作狀態(tài)(包括調(diào)試狀態(tài)和正常工作狀態(tài))；最后系統(tǒng)進入工作狀態(tài)，記錄預(yù)設(shè)時間內(nèi)接收到的數(shù)據(jù)大小，與預(yù)設(shè)值進行比較，如接收到的數(shù)據(jù)大小明顯減小，則驅(qū)動信號輸出電路進行報警，反之則不報警。
權(quán)利要求1.一種線光源式紅外激光對射探測器，分為發(fā)射端和接收端兩部分，其特征在于發(fā)射端主要由激光發(fā)射電路、半導(dǎo)體激光器、光幕發(fā)射光路、對光調(diào)整機構(gòu)、殼體及安裝支架構(gòu)成，接收端主要由光幕接收光路、光電傳感器、光電接收報警電路、對光調(diào)整機構(gòu)、殼體及安裝支架構(gòu)成；發(fā)射端通過激光發(fā)射電路和半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生脈沖紅外準直激光束，再通過光幕發(fā)射光路向接收端發(fā)出一堵條形截面、平行傳輸且光強均布的對射光幕，接收端通過光幕接收光路和光電傳感器接收對射光幕信號；當(dāng)對射光幕被入侵目標部分或全部阻斷時，接收信號的強度發(fā)生相應(yīng)改變，經(jīng)防干擾智能識別算法處理后，再通過光電接收報警電路以有線或射頻通訊方式對外輸出越界報警信號。
專利摘要一種線光源式紅外激光對射探測器，由發(fā)射端和接收端兩部分組成，能通過紅外激光對射光幕、發(fā)射功率自動調(diào)節(jié)和入侵目標識別算法等手段，顯著降低對射探測器的誤報率和漏報率。
文檔編號G08B13/183GK202748895SQ20122029595
公開日2013年2月20日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者曹民, 李雪剛 申請人:李雪剛