用于檢測熱發(fā)射對象的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于檢測熱發(fā)射對象的存在或不存在的系統(tǒng)和方法，諸如用于檢測熱 發(fā)射對象的存在或不存在的基于熱電效應(yīng)的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 市場上存在著各種用于檢測對象的存在或不存在的系統(tǒng)。例如，這些系統(tǒng)中的一 些系統(tǒng)用于安全性應(yīng)用并且利用運(yùn)動檢測設(shè)備。一些其他系統(tǒng)利用機(jī)械感測技術(shù)。在這 些其他系統(tǒng)中，可以使用壓力傳感器或電感電容式近距離傳感器（inductive-capacitive proximitysensor)。雖然這些傳感器在一定程度上有效，但是它們具有一定的局限性。例 如，它們趨向于具有更短的使用壽命。另外，壓力傳感器不能區(qū)分所檢測到的對象是人還是 僅僅是非生物對象。對于電感電容式傳感器，它們通常是消耗（電）能量的并且將使它們的 應(yīng)用復(fù)雜化。進(jìn)一步地，現(xiàn)有感測技術(shù)中的許多技術(shù)或許并不適用于在繁忙或擁擠的區(qū)域 中使用。對于電感電容式近距離傳感器，典型地需要使用電極。然而，如果電感電容式近距 離傳感器被偶然地暴露或接地，例如當(dāng)有水的情況下，則檢測將變得不準(zhǔn)確。而且，這種傳 感器所產(chǎn)生的電磁場會受到環(huán)繞它的外部場的干擾。
[0003] 本發(fā)明致力于解決上面的問題，或者至少提供對公眾有用的替代。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于檢測熱發(fā)射對象的存在或不存在的系統(tǒng)， 該系統(tǒng)包括：用于容納對象的平臺，該平臺定義該對象的溫度梯度可以存在于其中的區(qū)域； 熱電設(shè)備，用于生成指示溫度梯度的存在或不存在和/或溫度梯度的幅度的電壓；以及指 示器，用于指示將被檢測的對象的存在或不存在。熱電設(shè)備可以作為傳感器來用于檢測溫 度梯度。
[0005] 優(yōu)選地，熱電設(shè)備可以包括一個p-n二極管或者p-n二極管陣列，一個或多個二極 管可以適用于將熱功率轉(zhuǎn)換成電功率以生成信號。
[0006] 適當(dāng)?shù)?，該系統(tǒng)可以包括功率放大器，用于放大由傳感器和/或熱電設(shè)備所產(chǎn)生 的信號。
[0007] 有利地，該系統(tǒng)可以包括用于記錄由傳感器和/或熱電設(shè)備所產(chǎn)生的信號和數(shù)據(jù) 的裝置。該系統(tǒng)可以加載計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序用于處理由傳感器和/或熱電設(shè)備所 產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以確定溫度梯度的存在或不存在和/或溫度梯度的幅度并且確定對象的存在 或不存在。
[0008] 傳感器可以包括使用由熱電材料制成的熱電生成器。
[0009] 在特定的實(shí)施方式中，由熱電設(shè)備產(chǎn)生的電壓的范圍可以為大致4mV至70mV。該 電壓實(shí)際上可以更大，尤其是當(dāng)該系統(tǒng)提供有電壓放大器時(shí)。然而，更大電壓的檢測通常在 技術(shù)上不是問題。
[0010] 在該系統(tǒng)的第一實(shí)施方式中，該系統(tǒng)可以是車輛并且平臺可以是車輛中用于容納 乘客的乘客座椅，其中傳感器被布置在當(dāng)使用時(shí)坐在座椅上的乘客與其熱接觸的座椅位置 處，從而在乘客與座椅之間產(chǎn)生了溫度梯度。該位置可以是在使用時(shí)乘客的大腿和/或臀 部與座椅相接觸的位置。指示器可以被布置在可被潛在的乘客看到的車輛外部。指示器可 以是單獨(dú)的顯示設(shè)備，但是其可操作地鏈接到熱電設(shè)備，從而提供關(guān)于車輛的占用狀態(tài)的 信息。
[0011] 在該系統(tǒng)的第二實(shí)施方式中，該系統(tǒng)可以是公共盥洗室設(shè)施系統(tǒng)。在特定實(shí)施方 式中，平臺可以是抽水馬桶的馬桶座圈，并且傳感器可以被布置在在使用時(shí)使用者與其熱 接觸的馬桶座圈位置處，從而在使用者與馬桶座圈之間產(chǎn)生溫度梯度。在另一特定實(shí)施方 式中，平臺可以是小便器，并且傳感器可以被布置在在使用時(shí)使用者與其熱接觸的小便器 位置處，從而在使用時(shí)在使用者與小便器之間產(chǎn)生溫度梯度。應(yīng)當(dāng)指出的是，在本發(fā)明的上 下文中，術(shù)語"平臺"具有廣泛的含義，并且泛指使用者或者使用者的某些東西與其有溫度 梯度的結(jié)構(gòu)。
[0012] 在該系統(tǒng)的第三實(shí)施方式中，該系統(tǒng)可以是氣爐。平臺可以是在烹飪期間烹飪炊 具位于其上的支撐結(jié)構(gòu)。在這種實(shí)施方式中，傳感器在使用時(shí)可以被布置在與在烹飪期間 位于支撐結(jié)構(gòu)上的烹飪炊具具有一定距離的位置處，并且適用于檢測烹飪炊具與傳感器之 間的溫度梯度。該系統(tǒng)可以包括用于監(jiān)控在使用期間流向氣爐的氣流的裝置。該系統(tǒng)可以 包括在使用期間用于監(jiān)控并比較由傳感器和/或熱電設(shè)備以及氣流監(jiān)控裝置所產(chǎn)生的數(shù) 據(jù)的裝置。該系統(tǒng)可以包括用于在檢測到關(guān)于氣流和溫度梯度的異常時(shí)關(guān)閉氣爐的氣體供 應(yīng)的裝置。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種操作如上所述的系統(tǒng)的方法。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種可操作地耦合到如上所述的檢測系統(tǒng)的信號切 換與控制系統(tǒng)。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種檢測熱發(fā)射對象的存在或不存在的方法，該方 法包括：a)提供用于容納對象的平臺，該平臺定義對象的溫度梯度可以存在于其中的區(qū)域； b)提供用于檢測溫度梯度的傳感器；以及c)提供用于產(chǎn)生電壓的熱電設(shè)備，該電壓用于指 示溫度梯度的存在或不存在和/或溫度梯度的幅度。
【附圖說明】
[0016] 現(xiàn)在將參照附圖來解釋本發(fā)明的一些實(shí)施方式，其中：
[0017] 圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的布置的實(shí)施方式的示意圖；
[0018] 圖2a是示出了布置在座椅表面上的熱電傳感器的位置的圖示；
[0019] 圖2b是示出了布置在座椅表面上的熱電傳感器的一個模型的圖示；
[0020] 圖2c是示出了布置在座椅表面上的熱電傳感器的另一模型的圖示；
[0021] 圖3是示出了具有熱電傳感器的座椅并且有人坐在座椅上的圖示；
[0022] 圖4是示出了當(dāng)傳感器被布置在當(dāng)使用時(shí)使用者的大腿與該傳感器相接觸的座 椅位置處時(shí)由熱電傳感器產(chǎn)生的電壓與時(shí)間之間的關(guān)系的圖示；
[0023] 圖5是示出了當(dāng)傳感器被布置在當(dāng)使用時(shí)使用者的臀部與該傳感器相接觸的座 椅位置處時(shí)由熱電傳感器產(chǎn)生的電壓與時(shí)間之間的關(guān)系的圖示；
[0024] 圖6是示出了在一系列不同階段情況下當(dāng)熱電傳感器(模型號TEC12703)接觸時(shí) 由該傳感器所產(chǎn)生的電壓的圖示；
[0025] 圖7是示出了在一系列階段情況下當(dāng)熱電傳感器(模型號MARLOWTG12-4L)接觸 時(shí)由該傳感器所產(chǎn)生的電壓的圖示；
[0026] 圖8是示出了當(dāng)熱電傳感器(模型號MARLOWTG12-4L)處于兩個不同接觸條件下 時(shí)由該傳感器所產(chǎn)生的電壓的圖示；
[0027] 圖9至14是示出了由熱電傳感器(模型號MARLOWTG12-4L)所產(chǎn)生的電壓隨著時(shí) 間變化的一系列圖示，其中傳感器處于不同的接觸條件下，即條件A至F;以及
[0028] 圖15是示出了兩個傳感器被布置在公共交通車輛的座椅表面上以用于檢測溫度 梯度的圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 本發(fā)明的一些方面利用熱電傳感器來檢測熱發(fā)射對象的存在或不存在。這些傳感 器可以采取熱電設(shè)備的形式，或者在特定實(shí)施方式中可以采取在座椅上使用以用于信號切 換和控制的"熱座椅傳感器"的形式。熱電傳感器通常利用熱電材料的屬性來將熱變量轉(zhuǎn)換 成電信號。在某些實(shí)施方式中，本發(fā)明可以應(yīng)用于用于檢測乘客是否存在或通常車輛、公交 車或地鐵的占用狀態(tài)的系統(tǒng)中。當(dāng)使用時(shí)，傳感器的熱電材料被布置在車輛的座椅處。傳 感器的位置被布置成使得在使用時(shí)傳感器與坐在座椅上的乘客物理地或至少熱接觸。在實(shí) 施方式中，熱電材料的"冷側(cè)"面向座椅，并且熱電材料的"熱側(cè)"面向坐著的乘客的身體。 應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)例如熱從乘客的身體流向支撐乘客的座椅時(shí)，傳感器的熱電材料能夠?qū)碜?乘客的熱能(熱功率)轉(zhuǎn)換成電能（電壓)。檢測系統(tǒng)包括連接到熱電傳感器以接收由熱電材 料產(chǎn)生的隨時(shí)間變化的電壓的數(shù)據(jù)記錄器。當(dāng)例如電壓快速增加時(shí)，例如當(dāng)由數(shù)據(jù)記錄器 登記時(shí)，其典型地意味著存在著從熱電設(shè)備的熱側(cè)流向冷側(cè)的熱，這表明乘客剛剛坐下。在 乘客已經(jīng)坐在座椅上之后，來自乘客的熱流將達(dá)到最大值。在所產(chǎn)生的電壓已經(jīng)達(dá)到最大 值之后，所產(chǎn)生的電壓將逐漸減小(衰減）至更低的電