專利名稱：Evaluation of a difference signal between output signals of two receiving ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及房屋技術(shù)這一技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明尤其涉及一種用于對對象進(jìn)行 光學(xué)檢測的傳感器裝置，其中該傳感器裝置具有至少一個(gè)用于發(fā)出發(fā)送射線的發(fā)送設(shè)備以 及兩個(gè)用于分別接收接收射線的接收設(shè)備。在此，該接收射線具有通過發(fā)送射線在要檢測 的對象處的至少部分的散射所產(chǎn)生的散射光。另外，本發(fā)明涉及分別具有所述傳感器裝置 的一種接近傳感器和一種危險(xiǎn)報(bào)警器。
背景技術(shù)：
公知的光電接近報(bào)警器或危險(xiǎn)報(bào)警器對如下光敏感所述光在與預(yù)先給定的路徑 不同的路徑上通過在要識別的對象處的反射或散射到達(dá)光學(xué)接收器?？赡馨l(fā)生的是，從報(bào) 警器的光學(xué)發(fā)送器輻射出的光被殼體或者位于該報(bào)警器的檢測區(qū)域或有效體積中的任何 對象反射，并且到達(dá)接收器。通過這種方式，對象的存在被捏造。但是也可能發(fā)生的是，外 來光到達(dá)接收器，過度激勵該接收器，并且因此阻止對要檢測對象的正確識別。從US 5, 352,901中公知有一種煙霧探測器，該煙霧探測器將前向散射和反向散 射二者的原理用于煙霧探測。該煙霧探測器具有兩個(gè)分別具有一個(gè)光學(xué)發(fā)送器和一個(gè)光學(xué) 接收器的光學(xué)發(fā)送器_光學(xué)接收器對。各有一個(gè)光學(xué)接收器處于光學(xué)發(fā)送器的直接輻射 中。通過選擇性地激活兩個(gè)光學(xué)發(fā)送器，可以彼此獨(dú)立地檢測該煙霧探測器的測量體積中 的連續(xù)輻射和被散射的輻射。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所具有的任務(wù)是，在對對象進(jìn)行光電檢測時(shí)將干擾量的影響減小為使得實(shí) 現(xiàn)具有小錯(cuò)誤警報(bào)率的可靠的對象檢測。該任務(wù)通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題來解決。本發(fā)明的有利的實(shí)施方式在從屬權(quán)利要 求中予以描述。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，描述有一種用于對對象進(jìn)行光學(xué)檢測的傳感器裝置。該 傳感器裝置具有(a)第一發(fā)送設(shè)備，其被安排為發(fā)出第一發(fā)送射線；(b)第一接收設(shè)備，其 被安排為接收第一接收射線；(c)第二接收設(shè)備，其被安排為接收第二接收射線；以及(d) 分析單元，其被接在第一接收設(shè)備和第二接收設(shè)備之后。第一接收射線和/或第二接收射 線具有在第一發(fā)送射線在對象處至少部分地被散射的情況下所產(chǎn)生的散射光。根據(jù)本發(fā) 明，該分析單元與第一接收設(shè)備和第二接收設(shè)備相耦合，使得可以給該分析單元輸送第一 接收設(shè)備的第一輸出信號與第二接收設(shè)備的第二輸出信號之間的差信號。所述傳感器裝置所基于的認(rèn)識是，對兩個(gè)接收設(shè)備產(chǎn)生影響的大量不期望的干擾 影響可以通過確定兩個(gè)接收設(shè)備的輸出信號之間的差信號以巧妙的方式而被消除，或者在 其影響的強(qiáng)度方面被顯著減小。這樣的干擾影響例如可能由于對外來射線的不期望的接收 而產(chǎn)生，所述外來輻射由外部射線源發(fā)出并且可能過度激勵相應(yīng)的接收設(shè)備和/或接在接收設(shè)備之后的放大器。另一利用本發(fā)明至少被減小的干擾影響可以在于，第一發(fā)送射線通 過在位于所述傳感器裝置的空間檢測區(qū)域中并且不是要檢測對象的物體處的反射或散射 而至少部分地指向兩個(gè)接收設(shè)備至少之一。類似的干擾影響例如可能由于發(fā)送射線在傳感 器裝置的殼體的一部分處被散射和/或反射而產(chǎn)生。當(dāng)由第一發(fā)送設(shè)備所發(fā)出的發(fā)送射線從要檢測的對象優(yōu)選地落到其中一個(gè)接收 設(shè)備而不落到或者僅以顯著較小的規(guī)模落到第二接收設(shè)備上時(shí)，可以保證特別有效的干擾 信號抑制。在本文獻(xiàn)中，應(yīng)將術(shù)語“射線”理解成具有任意波長的電磁射線。該電磁射線尤其 可以是可見光、紅外、或者紫外光譜范圍內(nèi)的光。該電磁射線可以除了相對窄帶的光譜范圍 或者甚至單色射線之外還具有不同的波長，這些波長是連續(xù)光譜或者不同的彼此分開的窄 帶和/或?qū)拵Ч庾V范圍。該電磁射線也可以具有被分配給遠(yuǎn)紅外和/或遠(yuǎn)紫外光譜范圍的 波長。原則上，微波射線或者各種其它類型的電磁射線也可以用作發(fā)送射線并且相應(yīng)地用 作第一和/或第二接收射線。以相應(yīng)的方式，術(shù)語“光學(xué)的”應(yīng)當(dāng)涉及所有所述電磁輻射的 光譜范圍，并且決不僅涉及可見光譜范圍。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該傳感器裝置還具有第二發(fā)送設(shè)備和控制設(shè)備。第二 發(fā)送設(shè)備被安排為發(fā)出第二發(fā)送射線，其中第一接收射線和/或第二接收射線具有通過第 二發(fā)送射線在對象處的至少部分的散射所產(chǎn)生的散射光?？刂圃O(shè)備與第一發(fā)送設(shè)備并且 與第二發(fā)送設(shè)備相耦合，并且被安排為使得第一發(fā)送設(shè)備可以獨(dú)立于第二發(fā)送設(shè)備地被激 活。第一發(fā)送設(shè)備可以被分配給第一接收設(shè)備，使得第一接收射線優(yōu)選地被第一接收 設(shè)備檢測。這意味著，與第二接收設(shè)備相比，第一接收設(shè)備檢測到第一接收射線的較大的份 額。優(yōu)選地，第一接收射線僅僅或者至少主要被第一接收設(shè)備檢測。以相應(yīng)的方式，第二發(fā)送設(shè)備可以被分配給第二接收設(shè)備，使得與第一接收設(shè)備 相比，第二接收設(shè)備檢測到第二接收射線的較大的份額。優(yōu)選地，第二接收射線僅僅或者至 少主要被第二接收設(shè)備檢測。發(fā)送設(shè)備到相應(yīng)的接收設(shè)備的分配可以尤其是通過相關(guān)的空間布置和/或通過 相應(yīng)發(fā)送設(shè)備的優(yōu)選發(fā)出方向以及相應(yīng)接收設(shè)備的優(yōu)選接收方向的相關(guān)空間排列來進(jìn)行?？刂圃O(shè)備例如可以具有驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路與第一發(fā)送設(shè)備并且與第二發(fā)送設(shè) 備相耦合。該驅(qū)動電路可以被安排為使得在第一時(shí)間范圍內(nèi)僅僅可以激活第一發(fā)送設(shè)備并 且在第二時(shí)間范圍內(nèi)僅僅可以激活第二發(fā)送設(shè)備。第一時(shí)間范圍和第二時(shí)間范圍可以在時(shí)間上彼此分離，使得在對兩個(gè)發(fā)送設(shè)備的 激活方面不存在時(shí)間重疊。在此，兩個(gè)時(shí)間范圍可以直接彼此相繼或者以確定的時(shí)間間隔 彼此相繼。通過交替地或時(shí)間上反相地激活兩個(gè)發(fā)送設(shè)備，可以以簡單的方式將兩個(gè)接收射 線彼此區(qū)別開。由于在每個(gè)時(shí)刻總是僅僅存在一個(gè)發(fā)送射線和相應(yīng)的接收射線，因此可以 以簡單的方式實(shí)現(xiàn)將第一發(fā)送設(shè)備固定地分配給第一接收設(shè)備并且將第二發(fā)送設(shè)備固定 地分配給第二接收設(shè)備?？刂圃O(shè)備和/或驅(qū)動電路例如可以具有信號源，該信號源通過非反相元件與第一 發(fā)送設(shè)備并且通過反相元件與第二發(fā)送設(shè)備相耦合。該信號源尤其可以是矩形信號發(fā)生
5器。該非反相元件可以是常規(guī)的非反相放大器，該反相元件可以是反相放大器。通過獨(dú)立地控制兩個(gè)發(fā)送設(shè)備，所述傳感器裝置可以以不同的運(yùn)行方式運(yùn)行。因 此，例如非對稱的運(yùn)行模式是可能的，在所述非對稱的運(yùn)行模式下，第一接收設(shè)備以及第二 接收設(shè)備都是活躍的，而在兩個(gè)發(fā)送設(shè)備之中僅有一個(gè)被接通，并且另一個(gè)被有針對性地 關(guān)斷。如果在該運(yùn)行模式下兩個(gè)接收設(shè)備示出至少近似相同的信號，則是遠(yuǎn)回波。該遠(yuǎn)回 波可能來源于由活躍的發(fā)送設(shè)備所發(fā)出的發(fā)送射線在遠(yuǎn)距離處的物體一例如要檢測的空 間的地面一處的反射。在所監(jiān)測的空間中侵入或產(chǎn)生煙霧的危險(xiǎn)情況下，該煙霧也將侵入 到該傳感器裝置的周圍環(huán)境，使得兩個(gè)接收設(shè)備接收到大不相同的散射信號。在此，被分配 給接通的發(fā)送設(shè)備的接收設(shè)備接收到比另一接收設(shè)備明顯更強(qiáng)的接收射線。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，該傳感器裝置還具有開關(guān)元件，所述開關(guān)元件與第一 發(fā)送設(shè)備相耦合，使得第一發(fā)送設(shè)備可以被停用。因此，所述傳感器裝置可以以兩種不同運(yùn)行模式運(yùn)行。在第一運(yùn)行模式中，開關(guān)元 件閉合并且第一發(fā)送設(shè)備可以是活躍的。在此，可以確定第一差信號。在第二運(yùn)行模式中， 開關(guān)元件斷開并且第一發(fā)送設(shè)備被關(guān)斷和/或在所有情況下保持關(guān)斷。在此，可以確定第
二差信號?；诘谝徊钚盘柡偷诙钚盘柨梢栽诒匾獣r(shí)在使用合適算法的情況下推斷出被 識別的對象的大小和/或空間位置，其中所述合適算法例如應(yīng)用在分析單元中。應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)然也可以設(shè)置用來停用第二發(fā)送設(shè)備的另一開關(guān)元件。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，該傳感器裝置還具有平衡元件(Abgleichelement)，該 平衡元件被布置在到第一發(fā)送設(shè)備的發(fā)送信號路徑中或者在從第一接收設(shè)備的接收信號 路徑中，并且可以被改變?yōu)槭沟每梢詫⒉钚盘栒{(diào)節(jié)到預(yù)先確定的值。對至少一個(gè)平衡元件的所述使用所具有的優(yōu)點(diǎn)是，可以可靠地補(bǔ)償在發(fā)送射線的 強(qiáng)度或者第一輸出信號的強(qiáng)度方面的長時(shí)間波動和/或漂移。這對于如下的散射物體也成 立所述散射物體靜止地位于傳感器裝置的檢測區(qū)域內(nèi)部或外部，并且在必要時(shí)對兩個(gè)輸 出信號的區(qū)分能力有貢獻(xiàn)并且由此在不存在要檢測的對象的情況下也對差信號中的偏移 有貢獻(xiàn)。在這種情形下，可以將發(fā)送信號路徑理解為電子電路的經(jīng)由其來控制發(fā)送設(shè)備的 那部分。因此，發(fā)送信號路徑可以尤其在發(fā)送信號發(fā)生器與發(fā)送設(shè)備之間延伸。也可以給 發(fā)送信號路徑分配驅(qū)動電路。在這種情形下，可以將接收信號路徑理解為電子電路的經(jīng)由其來檢測相應(yīng)接收設(shè) 備的輸出信號的那部分。因此，接收信號路徑可以在接收設(shè)備與分析單元之間延伸。但是 平衡元件優(yōu)選地被布置在接收設(shè)備與傳感器裝置的在里面確定兩個(gè)輸出信號之間的差的 那個(gè)元件之間。應(yīng)當(dāng)指出，還可以設(shè)置另一平衡元件，使得在發(fā)送信號路徑以及接收信號路徑中 都存在平衡元件，并且這些路徑可以彼此獨(dú)立地被平衡。此外，可以通過另一平衡元件擴(kuò)大 調(diào)節(jié)范圍，使得兩個(gè)輸出信號之間的大的差也可以被補(bǔ)償。尤其是對于傳感器裝置具有上述第二發(fā)送設(shè)備的情況，也可以設(shè)置另外的平衡元 件，該另外的平衡元件例如可以被布置在到第二發(fā)送設(shè)備的發(fā)送信號路徑中或者在從第二 接收設(shè)備的接收信號路徑中。
6
差信號的預(yù)先確定的值尤其可以是OV的電壓電平或者OmA的電流強(qiáng)度。所述平 衡例如可以在確定的測試條件下執(zhí)行，其中在所述確定測試條件下保證沒有對象位于傳感 器裝置的檢測區(qū)域中。為了調(diào)節(jié)差信號，可以動用合適的算法，所述算法例如被應(yīng)用在分析單元中。通過 這種方式可以自動執(zhí)行對兩個(gè)輸出信號的平衡。僅須保證在平衡期間存在合適的測試條 件并且尤其是沒有要檢測的對象位于傳感器裝置的檢測區(qū)域中。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，分析單元被安排為使得可以確定差信號的直流分量和 差信號的交流分量。由于至少在周期性調(diào)制的情況下也可以利用交流分量確定差信號的交流分量的 幅度，因此可以通過簡單方式同樣在該分析單元中或者在單獨(dú)的解析單元中形成交流分量 的幅度與直流分量的值的比例。根據(jù)該比例，例如可以借助于合適的算法推斷出所識別對 象的類型和/或?qū)ο笠苿哟┻^檢測區(qū)域、進(jìn)入檢測區(qū)域、或者離開檢測區(qū)域的速度。變?yōu)榭?能的尤其是，可靠地將物體的干擾影響一例如昆蟲到傳感器裝置的檢測區(qū)域中的不期望的 侵入一與要檢測的對象區(qū)分開。在此，例如有利的可能是，至少大致地知道要檢測的對象的 形式和/或散射能力。因此，要檢測的對象例如可以是站在要自動開啟的門前并且期望被 允許進(jìn)入的人。但是所述傳感器裝置也可以針對煙霧的檢測而被優(yōu)化。在這種情況下，該傳感器 裝置是煙霧報(bào)警器。在此應(yīng)當(dāng)指出，分析單元還可以被安排為可以根據(jù)兩個(gè)輸出信號的時(shí)間變化曲線 和/或強(qiáng)度確定要檢測的對象的大小。因此，例如可以在大小處于預(yù)先確定的極限以上的 對象侵入的情況下輸出第一類報(bào)告并且在大小處于預(yù)先確定的極限以下的對象侵入的情 況下輸出第二類報(bào)告。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，第一接收設(shè)備和第二接收設(shè)備被相對于彼此布置和排 列為使得(a)在第一發(fā)送射線在對象處發(fā)生散射的情況下，對于給定的環(huán)境射線，第一接 收設(shè)備的第一輸出信號不同于第二接收設(shè)備的第二輸出信號；(b)這些輸出信號在該對象 遠(yuǎn)離傳感器裝置移動以后，對于該相同環(huán)境射線，不同程度更低。應(yīng)當(dāng)指出，給定的環(huán)境輻射可以至少在傳感器裝置的位置處、或在兩個(gè)接收設(shè)備 的位置處具有任意小的強(qiáng)度或者甚至強(qiáng)度為“0”。這可能意味著，除了通過第一和/或第二 發(fā)送射線的散射產(chǎn)生的接收射線以外，沒有其它射線被傳感器裝置檢測到。第一接收設(shè)備和第二接收設(shè)備也可以相對于彼此布置和排列為使得(a)如果對 象與傳感器裝置相距第一間隔，則第一輸出信號和第二輸出信號不同；以及(b)如果對象 與傳感器裝置相距大于第一間隔的第二間隔，則第一輸出信號和第二輸出信號不同程度更 低。在這種情形下應(yīng)當(dāng)指出，在相對近的對象的情況下，散射光在第一接收射線中占 有顯著的份額。在相對遠(yuǎn)的對象的情況下，散射光可能以至少近似相等的強(qiáng)度落到第一接 收設(shè)備和第二接收設(shè)備上。但是同樣在距離遠(yuǎn)的對象的情況下也可能的是，散射光在落到 第一和/或第二接收設(shè)備上的輻射強(qiáng)度中僅僅占有非常小或者甚至小得趨于零的份額。因 此，例如落下的輻射強(qiáng)度的大部分可能來自外部的干擾射線源，所述干擾射線源的射線從 遠(yuǎn)處直接或者間接地以至少相似的強(qiáng)度落到兩個(gè)接收設(shè)備上。
對發(fā)送設(shè)備和兩個(gè)接收設(shè)備的布置和排列可以是使得第一發(fā)送射線優(yōu)選地以第 一方向被發(fā)射，該第一方向指向遠(yuǎn)離第二接收設(shè)備的檢測區(qū)域。通過這種方式可以保證少 的或者根本沒有散射射線從近的對象到達(dá)第二接收設(shè)備并且明顯更多或明顯更強(qiáng)的散射 射線到達(dá)第一接收設(shè)備。這所具有的優(yōu)點(diǎn)是，由于第一輸出信號與第二輸出信號的所述相 減，由外部干擾射線源所產(chǎn)生的干擾影響被自動消除，并且在進(jìn)一步的信號分析中也不再 必須被分析單元考慮。外部干擾射線源可以例如是太陽，其中太陽直接或間接地向所述傳感器裝置發(fā)出 太陽射線。如果傳感器裝置還具有第二發(fā)送設(shè)備，則第一發(fā)送射線也可以與第二發(fā)送射線至 少近似平行地被發(fā)射。那樣的話，如果第一接收設(shè)備被布置在第一發(fā)送設(shè)備附近并且第二 接收設(shè)備被布置在第二發(fā)送設(shè)備附近，則第一接收設(shè)備被基本上分配給第一發(fā)送設(shè)備并且 第二接收設(shè)備被基本上分配給第二發(fā)送設(shè)備。在此，兩個(gè)接收設(shè)備彼此間所具有的間隔尤其是可以大得使得在常見的要檢測的 對象的情況下，第一接收射線不被第二接收設(shè)備檢測到并且第二接收射線不被第一接收設(shè) 備檢測到。對于與傳感器裝置相距相對遠(yuǎn)的干擾射線源而言，干擾射線至少在時(shí)間平均上 至少近似均勻地落到第一接收設(shè)備和第二接收設(shè)備上。那樣的話，由于所述相減，該干擾射 線的影響在信號處理以前就已經(jīng)被自動消除或者至少被大大減小。根據(jù)一個(gè)實(shí)施變型方案，第一發(fā)送設(shè)備具有至少兩個(gè)發(fā)送元件和/或兩個(gè)接收設(shè) 備中的至少一個(gè)具有至少兩個(gè)接收元件。對具有多個(gè)單個(gè)的發(fā)送或接收元件的第一發(fā)送設(shè) 備、第一接收設(shè)備和/或第二接收設(shè)備的實(shí)現(xiàn)所具有的優(yōu)點(diǎn)是，可以通過簡單和低成本的 方式構(gòu)造高效的發(fā)送以及接收設(shè)備，其中可用的能量被特別好地利用。在此，各個(gè)發(fā)送以及 接收元件可以以串聯(lián)和/或并聯(lián)的方式彼此組合。在此，彼此組合的發(fā)送元件優(yōu)選地被相 對于彼此布置為使得這些發(fā)送元件發(fā)出的發(fā)送部分射束盡可能重疊并且因此導(dǎo)致密集的 發(fā)送射線。以相應(yīng)的方式，彼此組合的接收元件優(yōu)選地被相對于彼此布置為使得這些接收 元件盡可能有效地檢測相應(yīng)的接收射線。根據(jù)另一實(shí)施變型方案，第二發(fā)送設(shè)備具有至少兩個(gè)發(fā)送元件。那樣的話，對于這 兩個(gè)發(fā)送元件的優(yōu)選的相對布置，情況與彼此組合而形成第一發(fā)送設(shè)備的至少兩個(gè)發(fā)送元 件相同。根據(jù)另一實(shí)施變型方案，第一接收設(shè)備和/或第二接收設(shè)備具有至少一個(gè)半導(dǎo)體 探測器并且尤其是一個(gè)PIN 二極管。這所具有的優(yōu)點(diǎn)是，所述至少一個(gè)光學(xué)接收設(shè)備可以 以低成本的方式來實(shí)現(xiàn)，具有高的敏感性，并且可以簡單地以電子電路布置來布線。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，減法單元在輸入側(cè)與第一接收設(shè)備和第二接收設(shè)備相 耦合并且在輸出側(cè)與分析單元相耦合。該減法單元可以被安排為基于兩個(gè)輸出信號形成差 信號。該減法單元例如可以借助于一個(gè)或多個(gè)運(yùn)算放大器、借助于負(fù)反饋差分放大器或者 借助于分立電路來實(shí)現(xiàn)?？梢灾苯咏o減法單元輸送兩個(gè)接收設(shè)備的輸出信號?？商娲?，兩個(gè)輸出信號中 的至少一個(gè)仍然也可以以合適的方式被放大和/或借助于電子濾波器被濾波，使得在此之 后才利用合適的減法器形成差。該減法單元例如可以借助于合適的硬件部件來實(shí)現(xiàn)，所述硬件部件基于兩個(gè)接收設(shè)備的模擬輸出信號確定第一輸出信號與第二輸出信號之間的差信號。然后，該差信號可 以以合適的方式通過分析單元的處理器被分析。該減法單元同樣可以被集成在分析單元中并且在那里借助于硬件、借助于軟件、 或者借助于硬件和軟件的組合被實(shí)現(xiàn)。通過分析差信號，例如可以消除從外面將光射入兩個(gè)接收設(shè)備中的外來光源的影 響，并且由此在每個(gè)單個(gè)的接收設(shè)備處負(fù)責(zé)被錯(cuò)誤地提高的輸出信號。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，第一接收設(shè)備和第二接收設(shè)備彼此以相反極性并聯(lián)。 這意味著，接收設(shè)備也尤其是或者僅僅具有導(dǎo)致兩個(gè)接收設(shè)備并聯(lián)的那些電線路。因此，可 以通過有利方式在沒有另外的設(shè)備供應(yīng)的情況下在將第一和/或第二輸出信號輸送給放 大電路以前就已經(jīng)形成根據(jù)本發(fā)明的差信號。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，傳感器裝置還具有擁有平面安裝面的基底元件，其中 在該安裝面上安裝有第一發(fā)送設(shè)備、第一接收設(shè)備、被安排為發(fā)出第二發(fā)送射線的第二發(fā) 送設(shè)備、以及第二接收設(shè)備。在此，第一接收設(shè)備被布置在第一發(fā)送設(shè)備附近并且被安排為 接收第一接收射線，其中第一接收射線由于第一發(fā)送射線在位于第一探測空間中的測量對 象處的反向散射而產(chǎn)生。另外，第二接收設(shè)備被布置在第二發(fā)送設(shè)備附近并且被安排為接 收第二接收射線，其中第二接收射線由于第二發(fā)送射線在位于第二探測空間中的測量對象 處的反向散射而產(chǎn)生。因此，所述傳感器裝置可以通過將全部的光電部件平面地布置在共同的安裝面上 而以特別扁平的構(gòu)造形式被實(shí)現(xiàn)。如果該傳感器裝置被用于探測煙霧，則優(yōu)選地檢測位于緊鄰該傳感器裝置處的那 些煙霧顆粒，因?yàn)閮H僅這些煙霧顆粒以顯著的方式對接收射線的產(chǎn)生有貢獻(xiàn)。在該背景下，應(yīng)在本申請中將兩個(gè)術(shù)語“探測空間”和“傳感器裝置的視野”彼此 區(qū)分開。在此，應(yīng)將術(shù)語“探測空間”理解為與傳感器裝置直接鄰接的層。那樣的話，位于 探測空間內(nèi)的煙霧將導(dǎo)致顯著的和可測量的散射信號。位于探測空間外并且因此與傳感器 裝置間隔較遠(yuǎn)的煙霧將不以值得重視的方式對所接收的反向散射信號有貢獻(xiàn)。應(yīng)將術(shù)語“傳感器裝置的視野”理解如下的區(qū)域該區(qū)域原則上被傳感器裝置檢測 到并且處于探測空間之外。如上面已經(jīng)闡述的那樣，位于煙霧報(bào)警器的視野之內(nèi)的煙霧可 能不以顯著的方式對散射信號有貢獻(xiàn)。但是這對于物體散射對象、例如昆蟲或家具不成立。 即使物體散射對象僅僅位于傳感器裝置的視野中，這些物體散射對象仍然可以導(dǎo)致值得重 視的散射信號。通過扁平的構(gòu)造形式可以將所述傳感器裝置在無需高成本的情況下集成到要監(jiān) 測的空間的墻壁以及尤其是天花板中。在裝修安裝的情況下，也可以容易地將所述傳感器 裝置安裝到墻壁和/或天花板上。在此，該傳感器裝置僅僅占據(jù)小的空間需求。此外，該傳 感器裝置可以被謹(jǐn)慎地安裝，使得所述傳感器裝置不被位于該傳感器裝置所監(jiān)測的空間中 的人察覺或者至少不因妨礙室內(nèi)裝潢而被察覺。如果該傳感器裝置是煙霧報(bào)警器，則要檢測的對象是具有被基于散射射線原理的 所述煙霧報(bào)警器探測到的煙霧顆粒的煙霧。但是在實(shí)際中，要檢測的對象也可以是其它對 象、例如同樣產(chǎn)生散射信號或反向散射信號的昆蟲或被意外地引入到探測空間中的物體。但是位于探測空間中的物體對象、尤其是如昆蟲的反向散射信號與由煙霧造成的光學(xué)反向 散射信號相比明顯更強(qiáng)。但是通過由分析單元適當(dāng)?shù)胤治龅谝缓偷诙邮赵O(shè)備的輸出信 號，可以可靠地將這些事件與煙霧的實(shí)際存在區(qū)分開。如果傳感器裝置以反向散射幾何特性運(yùn)行，則有利地不需要用于發(fā)送設(shè)備和/或 接收設(shè)備的光學(xué)器件。由此所述傳感器裝置可以特別低成本地來制造，并且也適于作為用 于監(jiān)測私人空間的廉價(jià)的大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品。在所述煙霧報(bào)警器的情況下，散射射線的測量可以以大致180°的反向散射幾何 特性進(jìn)行。散射角與精確的反向散射并且由此與正好180°之間的偏差從(a)第一或第二 發(fā)送設(shè)備與第一或第二接收設(shè)備之間的間距以及從(b)反向散射位置距相應(yīng)的發(fā)送設(shè)備 或接收設(shè)備的間隔中得出。對于在位于探測空間中的散射對象處的散射而言，可以由于探 測空間的小的層厚度得出散射角與180°的明顯偏差。所述傳感器裝置尤其是由于所使用的反向散射幾何特性而與常規(guī)的煙霧報(bào)警器 不同，其中常規(guī)的煙霧報(bào)警器要么作為前向散射體而具有照射光與散射光之間的大約60° 的散射角，要么作為反向散射體而具有照射光與散射光之間的大約120°的散射角。該傳感器裝置或該煙霧報(bào)警器的光學(xué)部件或光電部件可以有利地是以表面安裝 技術(shù)(Surface Mount Technology)被安放的半導(dǎo)體二極管。在這種情況下，基底元件可以 是電路板或者具有至少一個(gè)電路板，其中所述半導(dǎo)體發(fā)送二極管和半導(dǎo)體接收二極管以公 知方式被安裝在所述電路板上并且被電接觸。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，第一發(fā)送設(shè)備和第一接收設(shè)備通過第一反射光障來實(shí) 現(xiàn)和/或第二發(fā)送設(shè)備和第二接收設(shè)備通過第二反射光障來實(shí)現(xiàn)。這所具有的優(yōu)點(diǎn)是，可 以使用市售的反射光障。為了使發(fā)送設(shè)備的輻射方向與接收設(shè)備的接收方向相匹配而進(jìn)行 的發(fā)送設(shè)備與相應(yīng)的接收設(shè)備之間的相對校準(zhǔn)由于這些光電部件在共同的器件內(nèi)或者至 少在共同的殼體內(nèi)的固定的相對布置而不是必需的。因此，該傳感器裝置可以有利地以小 的安裝成本來構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，第一發(fā)送射線的方向相對于第一接收設(shè)備方向上的安 裝平面的法線傾斜，和/或第二發(fā)送射線的方向相對于第二接收設(shè)備方向上的安裝平面的 法線傾斜。在這種情形下，術(shù)語“方向”是指第一和/或第二發(fā)送設(shè)備的平均輻射方向。這 意味著，發(fā)送設(shè)備可以不僅是激光器、例如發(fā)出幾乎平行的光束的VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser (垂直腔面發(fā)射激光器))。發(fā)送設(shè)備也可以具有擁有發(fā)散光束的 輻射特性，所述發(fā)散光束圍繞傾斜于相應(yīng)接收設(shè)備的相應(yīng)平均輻射方向具有一定的角度分布。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，第一發(fā)送射線的方向與第二發(fā)送射線的方向彼此平 行。在此，可以得出兩個(gè)在空間上彼此分開的探測空間，所述探測空間的間距依賴于 基底元件的安裝面上的兩個(gè)發(fā)送設(shè)備的間隔。在發(fā)散或擴(kuò)寬的光束的情況下，對于第一和/或第二發(fā)送射線而言，所述發(fā)送射 線的方向分別涉及平均輻射方向。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，第一發(fā)送設(shè)備和第二發(fā)送設(shè)備以及第一接收設(shè)備和第二接收設(shè)備分別是該傳感器裝置的外部界限。這意味著，發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備都不位于該 傳感器裝置的殼體內(nèi)部。因此，在發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備的光電部件之外不存在所述傳感器 裝置的其它部分。這對蓋板或殼體部分也成立。因此，該傳感器裝置可以被構(gòu)造為使得在 光電部件與相應(yīng)的探測空間之間不存在另外的可能為光學(xué)透明的用來使所述光電部件免 受污染損害的蓋板。但是這樣的蓋板或防沾污板在許多應(yīng)用中、尤其是在住所區(qū)域中也是 毫無必要的。另外，第一探測區(qū)域和/或第二探測區(qū)域也可以位于傳感器裝置之外。在這種情 況下，該傳感器裝置是不具有自己的光室的開放式煙霧報(bào)警器。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，第一接收設(shè)備被安排為檢測第一接收射線的時(shí)間變化 曲線。通過與時(shí)間有關(guān)地檢測由第一接收設(shè)備所檢測到的散射射線，可以通過簡單方式 獲得關(guān)于侵入到第一探測空間中的散射對象的信息。也就是說，如果侵入的散射對象是煙 霧，則散射射線的時(shí)間變化將相對慢地進(jìn)行，因?yàn)闊熿F通常連續(xù)地侵入到探測空間中。與之 不同地，在物體對象、例如昆蟲或者由人意外地引入到傳感器裝置的視野中的物體的情況 下造成散射射線強(qiáng)度的基本上突然的變化。因此，可以根據(jù)由第一接收設(shè)備所檢測到的散 射射線強(qiáng)度的時(shí)間變化的強(qiáng)度來獲得關(guān)于對象類型的可靠信息。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，第一發(fā)送設(shè)備被安排為發(fā)出第一脈沖發(fā)送射線。具有時(shí)間長度優(yōu)選小于Ins的非常短的脈沖的脈沖發(fā)送射線與具有同樣處于納 秒范圍內(nèi)的時(shí)間分辨能力的接收設(shè)備的結(jié)合使用所具有的優(yōu)點(diǎn)是，可以獲得關(guān)于散射對象 的空間分布的信息。在此，例如可以將由被布置在空間的天花板上的煙霧報(bào)警器的地面產(chǎn) 生的第一光學(xué)反射信號與由在煙霧處的散射產(chǎn)生的反射信號在時(shí)間上區(qū)別開。在此所利用 的事實(shí)是，僅當(dāng)煙霧位于處于煙霧報(bào)警器附近的探測空間之內(nèi)時(shí)，煙霧才提供值得重視的 反射信號。那樣的話，可以給被分配給煙霧的反向散射光分配趨于零的傳播時(shí)間。與之不 同地，針對由所監(jiān)測的空間的地面所產(chǎn)生的反向散射光，測量由煙霧報(bào)警器與地面之間的 間隔所確定的有限的傳播時(shí)間。在此所利用的是，光脈沖在1納秒內(nèi)所行進(jìn)的由光速預(yù)先 給定的光程為30cm長。在這種情形下應(yīng)當(dāng)指出，探測空間可以是直接位于通常被安裝在空間的天花板上 的煙霧報(bào)警器之下的層。探測空間的層厚度例如可以是大約10mm。因此，在煙霧處被散射的光具有大約為5至20mm的信號路程。由此得出17至67 皮秒的信號延遲。換言之，煙霧信號僅僅具有趨于零并且不可測量的時(shí)間延遲并且同樣具 有不能利用合理成本測量出的信號展寬。但是可以在相應(yīng)光接收器的足夠的時(shí)間分辨能力 的情況下通過光傳播時(shí)間將相距較遠(yuǎn)的干擾物體散射對象與在位于煙霧報(bào)警器附近的煙 霧區(qū)分開。作為示例，盡管非常強(qiáng)烈的信號，與傳感器裝置或煙霧報(bào)警器相距15cm的物體 仍然得出1納秒的可測量的信號延遲。附加地，在可能時(shí)、即在物體具有多個(gè)與煙霧報(bào)警器 間隔不一樣遠(yuǎn)的反向散射區(qū)域時(shí)也可以得出脈沖展寬。因此，例如也可以根據(jù)所接收的具有比相應(yīng)發(fā)送射線的脈沖寬度更長的脈沖寬度 的散射射線的脈沖寬度推測出發(fā)送射線在與發(fā)送傳感器裝置間隔不一樣遠(yuǎn)的不同物體處 被反向散射。因此，這樣的由不同的物體造成的接收射線脈沖在時(shí)間上的展寬或結(jié)構(gòu)化是 表示如下內(nèi)容的可靠標(biāo)志位于探測空間中的散射對象不是煙霧而是在地面或者其它近的物體處的反射。與之不同地，煙霧導(dǎo)致不可測量的脈沖展寬。這同樣在針對煙霧報(bào)警器僅僅將廉 價(jià)的部件并且沒有光學(xué)大功率測量儀器用于測量皮秒或飛秒范圍內(nèi)的延遲時(shí)間的情況下 也成立。因此，可以根據(jù)所接收的散射射線信號的脈沖長度和脈沖結(jié)構(gòu)將實(shí)體物體、例如昆 蟲或被意外地引入到煙霧報(bào)警器的視野中的物體與位于探測空間中的煙霧可靠地區(qū)分開。此外，可以通過測量發(fā)出發(fā)送射線脈沖與被反向散射并且被接收設(shè)備檢測的散射 射線脈沖之間的時(shí)間差t確定相應(yīng)的對象與發(fā)送設(shè)備或接收設(shè)備相距多遠(yuǎn)。在此，該物體 與傳感器裝置之間的距離s通過下面的等式得出s = c · t/2在此，c表示光速。應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)然也可以將第二發(fā)送設(shè)備安排為發(fā)出脈沖發(fā)送射線。第二接收設(shè)備 同樣可以被安排為檢測第二接收射線的時(shí)間變化曲線。接下來描述本發(fā)明的與方法有關(guān)的幾個(gè)方面。一種用于在使用上述傳感器裝置或上述煙霧報(bào)警器的情況下探測煙霧的方法，具 有(a)通過第一發(fā)送設(shè)備發(fā)出至少第一發(fā)送射線；以及(b)借助于第一接收設(shè)備接收至少 第一接收射線，其中所述接收射線由于第一發(fā)送射線在位于第一探測空間中的對象處的反 向散射而產(chǎn)生。所述方法所基于的認(rèn)識是，以反向散射幾何特性所接收的接收射線也可以產(chǎn)生足 夠強(qiáng)的信號，所述信號可以被分析以用于可靠地探測煙霧。現(xiàn)在，通過這些由本發(fā)明人借助 于實(shí)驗(yàn)嘗試驗(yàn)證的認(rèn)識可以將煙霧報(bào)警器實(shí)現(xiàn)在特別緊湊的構(gòu)造形式內(nèi)。在此，光電部件 可以被布置在共同的電路板上。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，該方法附加地具有借助于第二接收設(shè)備接收第二接 收射線。在激活兩個(gè)接收設(shè)備僅僅之一的情況下，可以通過一起分析由兩個(gè)接收設(shè)備所測 量的接收強(qiáng)度進(jìn)行可靠的煙霧探測。也就是說，如上面已經(jīng)描述的那樣，通過在空間分布的 煙霧顆粒處的反向散射，由第一接收設(shè)備所接收的接收射線明顯大于落到被分配給未被激 活的發(fā)送設(shè)備的第二接收設(shè)備上的輻射強(qiáng)度。在相距非常遠(yuǎn)的物體處發(fā)生散射的情況下， 兩個(gè)分別落到兩個(gè)接收設(shè)備之一上的強(qiáng)度才至少近似地相等。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，第一發(fā)送射線具有射線脈沖。通過引入第一發(fā)送設(shè)備 的發(fā)送射線的時(shí)間依賴性，可以獲得關(guān)于如下散射對象的空間位置的附加信息所述散射 對象位于該傳感器裝置或該煙霧報(bào)警器的第一探測空間或者被分配給第一發(fā)送設(shè)備和第 一接收設(shè)備的視野中。當(dāng)然，由第二發(fā)送設(shè)備所發(fā)出的第二發(fā)送射線也可以具有射線脈沖。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，該方法附加地具有測量作為第一接收射線被反向散 射的射線脈沖的長度。這所具有的優(yōu)點(diǎn)是，可以獲得關(guān)于位于該煙霧報(bào)警器的視野內(nèi)的不 同物體的空間布置的信息。因此，根據(jù)脈沖長度，散射對象的大的空間分布導(dǎo)致被反向散射的接收射線脈沖 與所發(fā)出的發(fā)送射線脈沖相比的時(shí)間上的展寬或結(jié)構(gòu)化。這是因?yàn)?，發(fā)送射線在與傳感器 裝置間隔不一樣遠(yuǎn)的不同對象處被反向散射。在考慮到有限的光速的情況下，不同的光程
12導(dǎo)致所接收的接收射線脈沖的時(shí)間上的展寬或結(jié)構(gòu)化。與之不同地，在煙霧處的反向散射 將導(dǎo)致接收射線脈沖與發(fā)送射線相比明顯小的延長。如上面已經(jīng)闡述的那樣，這是因?yàn)椋瑑H 僅位于與煙霧報(bào)警器緊鄰的探測空間中的煙霧才提供值得重視的反向散射信號。僅僅位于 煙霧報(bào)警器的視野中的煙霧通常提供不可測量的反向散射信號?？梢愿鶕?jù)所接收的接收射 線的脈沖長度和脈沖結(jié)構(gòu)將實(shí)體物體、例如昆蟲或被意外地引入到報(bào)警器的視野中的物體 與侵入到探測空間中的煙霧可靠地區(qū)分開。應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)然也可以測量并相應(yīng)地分析作為第二發(fā)送射線被反向散射的射線脈 沖的時(shí)間長度。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，該方法附加地具有測量發(fā)出第一發(fā)送射線的脈沖與 接收被反向散射的第一接收射線的相應(yīng)脈沖之間的時(shí)間差。這所具有的優(yōu)點(diǎn)是，可以絕對 地確定散射對象與第一發(fā)送設(shè)備或第一接收設(shè)備的間隔。當(dāng)然，也可以測量并以相應(yīng)的方式分析發(fā)出第二發(fā)送射線的脈沖與接收被反向散 射的第二接收射線的相應(yīng)脈沖之間的時(shí)間差。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，描述有一種用于對對象在檢測區(qū)域中的存在進(jìn)行光學(xué)檢 測的接近傳感器。該接近傳感器具有上述類型的傳感器裝置。所述接近傳感器所基于的認(rèn)識是，上述光學(xué)傳感器裝置特別適于探測對象到檢測 區(qū)域中侵入。在房屋技術(shù)領(lǐng)域中，該接近傳感器例如可以被用于在人進(jìn)入一個(gè)空間的情況下或 者在該空間的門應(yīng)當(dāng)再次關(guān)閉的情況下促使自動的開門和/或關(guān)門。在這種情況下，該接 近傳感器被構(gòu)造和布置為使得檢測區(qū)域位于有關(guān)的門之前。應(yīng)當(dāng)指出，尤其是在房屋技術(shù)領(lǐng)域中，該接近傳感器常常也被稱為靠近傳感器、接 近報(bào)警器、和/或靠近報(bào)警器。該接近傳感器也可以是所謂的入侵報(bào)警器，其探測未經(jīng)批準(zhǔn)的人和/或?qū)ο蟮奖O(jiān) 測區(qū)域中的不期望的侵入。在這種情況下，所使用的傳感器裝置也可以根據(jù)反射光障的原 理工作。因此，該接近傳感器可以被布置在容器、例如展覽櫥窗中，并且顯示對位于該展覽 櫥窗中的物體的未經(jīng)批準(zhǔn)的移除。通過根據(jù)本發(fā)明的相減，例如由于相對的玻璃片造成的 干擾反射自動被至少顯著地減小。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，描述有一種用于識別危險(xiǎn)情況的危險(xiǎn)報(bào)警器，該危險(xiǎn)報(bào) 警器尤其是適于探測所監(jiān)測的空間中的煙霧。所述危險(xiǎn)報(bào)警器具有所述類型的傳感器裝置。所述危險(xiǎn)傳感器所基于的認(rèn)識也在于，所述光學(xué)傳感器裝置特別適于可靠地識別 危險(xiǎn)情況。因此，所述危險(xiǎn)報(bào)警器也可以是一種火警報(bào)警器，該火警報(bào)警器在火警情況下檢 測煙氣發(fā)展(Rauchgasentwicklimg)。在這種情況下，所述對象是煙霧或者是各個(gè)懸浮微粒 或煙霧顆粒。當(dāng)然，該危險(xiǎn)報(bào)警器也可以識別與火警情況無關(guān)的煙霧的產(chǎn)生。為了煙霧探 測，該危險(xiǎn)報(bào)警器可以動用公知的散射光原理。應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明的實(shí)施方式是關(guān)于不同的發(fā)明主題被描述的。尤其是以裝置權(quán) 利要求描述了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式，并且以方法權(quán)利要求描述了本發(fā)明的其它實(shí)施方 式。但是，在本申請的文本中，技術(shù)人員能夠立即明白，除非另行明確說明，除了屬于一種發(fā)明主題類型的特征的組合，屬于不同發(fā)明主題類型的特征的任意組合也是可能的。


本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)和特征從下面對目前優(yōu)選的實(shí)施方式的示例性描述中得出。 應(yīng)當(dāng)將本申請附圖的各個(gè)圖僅僅看作是示意性的并且不應(yīng)看作是比例正確的。圖1根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例示出在檢測相對近的散射對象的情況下的具有兩 個(gè)被構(gòu)造為光電二極管的接收設(shè)備的傳感器裝置，這兩個(gè)光電二極管相互以相反極性并聯(lián)。圖2示出在檢測相對遠(yuǎn)的反射物體的情況下的在圖1中已經(jīng)示出的傳感器裝置。圖3示出所測量的差信號與確定對象距傳感器裝置的間隔之間的實(shí)驗(yàn)測得的相 關(guān)性。圖4示出在圖1和2中示出的傳感器裝置的情況下的若干電壓和電流的時(shí)間變化 曲線。圖5根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例示出具有兩個(gè)開關(guān)元件的傳感器裝置，其中可以通 過斷開一個(gè)開關(guān)元件分別有針對性地停用一個(gè)發(fā)送設(shè)備。圖6示出在圖5中所示的傳感器裝置的情況下的若干電壓和電流的時(shí)間變化曲線。圖7示出在檢測距離遠(yuǎn)和強(qiáng)烈發(fā)光的物體的情況下的已經(jīng)在圖1和圖2中示出的 傳感器裝置。圖8根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例示出具有兩個(gè)可調(diào)的平衡元件的傳感器裝置，所述 平衡元件用于將差信號平衡到預(yù)先確定的值。圖9以示意性截面圖示出具有兩個(gè)被安裝在共同的電路板上的反射光障的煙霧 報(bào)警器。圖10示出用于形成圖9中所示光障的兩個(gè)輸出信號之間的差信號的減法單元。圖11示出光脈沖由于在兩個(gè)與煙霧報(bào)警器間隔不一樣遠(yuǎn)的物體處的散射造成的 時(shí)間上的展寬或結(jié)構(gòu)化。
具體實(shí)施例方式應(yīng)當(dāng)指出，給不同實(shí)施方式的與根據(jù)實(shí)施方式的相應(yīng)特征或部件相同或至少功能 相同的特征或部件配備相同的附圖標(biāo)記。為了避免不必要的重復(fù)，已經(jīng)根據(jù)前面描述的實(shí) 施方式予以闡述的特征或部件在后面不再予以詳細(xì)闡述。另外，應(yīng)當(dāng)指出，后面所描述的實(shí)施方式僅僅是本發(fā)明的可能的實(shí)施變型方案的 有限選擇。尤其是可以以適當(dāng)方式將各個(gè)實(shí)施方式的特征彼此組合，從而利用在此明確示 出的實(shí)施變型方案，對于技術(shù)人員而言應(yīng)當(dāng)將大量不同的實(shí)施方式看成是顯然已公開的。圖1示出傳感器裝置的第一實(shí)施例。該傳感器裝置具有信號源1。根據(jù)在此所示 的實(shí)施例，該信號源是輸出矩形電壓的函數(shù)發(fā)生器1。如果使用確定頻率的矩形電壓，則可 以以特別簡單的方式構(gòu)造該傳感器裝置的電路。但是原則上也可以使用任意類型的、甚至 具有非周期性時(shí)間變化曲線的電壓。信號源1的電壓被輸送給非反相放大器2，并且在那里被放大為使得放大器2的輸
14出信號能夠給第一光學(xué)發(fā)送設(shè)備3供應(yīng)對于該光學(xué)發(fā)送設(shè)備3的正確運(yùn)行而言足夠大的電 流。根據(jù)在此所示的實(shí)施例，第一光學(xué)發(fā)送設(shè)備是第一發(fā)光二極管3。信號源1的電壓同樣被輸送給反相放大器4，并且在那里被放大為使得放大器3的 輸出信號能夠給第二光學(xué)發(fā)送設(shè)備5供應(yīng)對于光學(xué)發(fā)送設(shè)備5的正確運(yùn)行而言足夠大的電 流。根據(jù)在此所示的實(shí)施例，第二光學(xué)發(fā)送設(shè)備是第二發(fā)光二極管5。由于使用反相放大器4和非反相放大器2，經(jīng)過第一發(fā)光二極管3的電流以及由此 還有由第一發(fā)光二極管3所發(fā)出的第一發(fā)送光7在時(shí)間上與經(jīng)過第二發(fā)光二極管5的電流 以及由此還有與由第二發(fā)光二極管5所發(fā)出的發(fā)送光8反相。這意味著，由于發(fā)光二極管 3、5僅當(dāng)其以導(dǎo)通方向被通電時(shí)才發(fā)射光7、8，因此在第一相位中，第一發(fā)光二極管3發(fā)射 光7并且第二發(fā)光二極管5被關(guān)斷。以相應(yīng)的方式在第二相位中，第二發(fā)光二極管5發(fā)射 光8并且第二發(fā)光二極管3被關(guān)斷。如果在傳感器裝置的有效體積一其在本文獻(xiàn)中也被稱為傳感器裝置的檢測區(qū)域 一中存在要檢測的對象6，則由兩個(gè)發(fā)光二極管3和5所發(fā)出的光被反射或散射。對象6例 如可以是請求準(zhǔn)許進(jìn)入仍然被門鎖住的空間的人。但是對象6同樣也可以是闖入者或者闖 入者的侵入工具。如從圖1中可以看出的那樣，光7從第一發(fā)光二極管3優(yōu)選地到達(dá)第一光學(xué)接收 設(shè)備11，并且光8從第二發(fā)光二極管5優(yōu)選地到達(dá)第二光學(xué)接收設(shè)備12。根據(jù)在此所示的 實(shí)施例，第一光學(xué)接收設(shè)備是第一光電二極管U并且第二光學(xué)接收設(shè)備是第二光電二極 管12。但是應(yīng)當(dāng)指出，第一發(fā)光二極管3與第一接收設(shè)備11之間以及第二發(fā)光二極管5 與第二接收設(shè)備12之間的兩個(gè)光學(xué)路段絲毫不必一定是完全分開的。根據(jù)在此所示的實(shí)施例，第一光電二極管11與第二光電二極管12通過電線路13 和14被反并聯(lián)。這導(dǎo)致可以由這兩個(gè)線路攝取的電流正好對應(yīng)于在探測由對象6反向散 射的光時(shí)在兩個(gè)單個(gè)的光電二極管11和12中產(chǎn)生的電流的差。兩個(gè)線路13和14連接在差分放大器15的輸入端上，該差分放大器15由此產(chǎn)生 兩個(gè)線路13與14之間的電流映射。該映射可以與差電流成比例。但是如果傳感器裝置例 如應(yīng)當(dāng)具有特別大的動態(tài)范圍，則也可以使用例如對數(shù)放大器。差分放大器15優(yōu)選地是具 有小輸入阻抗的所謂的跨阻抗放大器，該跨阻抗放大器在其輸出端產(chǎn)生電壓，該電壓與跨 阻抗的值成比例并且同樣與兩個(gè)線路13與14之間的電流成比例并且由此與光電二極管11 和12中的電流的差成比例?？缱杩狗糯笃鞯氖褂脤?dǎo)致可以使光電二極管11、12和/或連 接線路13、14的電容的影響基本上無效。但是，在尤其是光電二極管11、12和線路13、14 的寄生電容的影響在進(jìn)一步的信號處理中未變得過大的情況下，也可以使用任意其它類型 的差分放大器。差分放大器15的輸出信號被輸送給分析單元16，該分析單元16在圖1中被簡化 地示出為測量設(shè)備。分析單元16所具有的任務(wù)是，基于由差分發(fā)送器所輸出的輸入信號確 定在檢測區(qū)域中是否存在要檢測的對象。如果存在，則分析單元16促使得出相應(yīng)的報(bào)告。如果僅須識別對象6并且不對傳感器裝置的信號分析提出其它要求，則該傳感器 裝置的作用方式與常規(guī)的反射光障的作用方式非常相似。那樣的話，對于對對象6的簡單 識別而言，還未得出顯著優(yōu)點(diǎn)。但是如果存在干擾影響一這在實(shí)際中常常如此，則通過所述電路布置并且尤其是通過對兩個(gè)光電二極管11與12之間的差信號的直接處理得出特別的 優(yōu)點(diǎn)。也就是說，例如可能發(fā)生的是，光電二極管11和/或12從距離遠(yuǎn)的物體接收光， 該物體本來處于通常的檢測區(qū)域之外并且本來應(yīng)當(dāng)對于該傳感器裝置而言不重要。這在圖 2中被示意性地示出。圖2示出在檢測相對遠(yuǎn)的反射物體21的情況下的已經(jīng)在圖1中示出的傳感器裝 置。由于物體21的高的反射能力一該物體21例如可以是展覽櫥窗的玻璃片，光中的顯著 份額落到光電二極管11和12上。光尤其是從第一發(fā)光二極管3通過光路22到達(dá)第一光 電二極管11。同樣，類似于圖1已經(jīng)示出的那樣，光從第二發(fā)光二極管5通過光路23到達(dá) 第二光電二極管12。但是附加地，光也從第一發(fā)光二極管3通過光路25到達(dá)第二光電二極管12并且 光也從第二發(fā)光二極管5通過光路24到達(dá)第一光電二極管11。優(yōu)選地，第一發(fā)光二極管3 和第二發(fā)光二極管5發(fā)出至少近似地并且在時(shí)間平均值上同樣多的光，使得從第一發(fā)光二 極管3到第一光電二極管11的光學(xué)路段與從第二發(fā)光二極管5到第二光電二極管12的光 學(xué)路段具有至少近似相同的特性。另外，第一光電二極管11應(yīng)當(dāng)與第二光電二極管12具 有至少近似相同的換能器常數(shù)、即在光探測方面的相同效率。如果物體21是均勻的并且足 夠大，則在第一光電二極管11中產(chǎn)生與在第二光二極管12中在時(shí)間平均上至少近似相同 的電流量。圖3示出當(dāng)確定對象朝向或遠(yuǎn)離傳感器裝置運(yùn)動時(shí)，圖1和圖2中所示的傳感器 裝置中的差信號如何變化。在所示的坐標(biāo)系中，在橫坐標(biāo)上繪出對象距傳感器裝置的間隔， 其中零點(diǎn)位于該軸的左端并且也被稱為零點(diǎn)。該標(biāo)度是任意的。在縱坐標(biāo)上繪出差信號， 其中零點(diǎn)同樣位于刻度的下端并且再次被相應(yīng)地稱呼。在此，標(biāo)度也被任意選擇。從圖3中可以明確地看出，一旦該對象距傳感器裝置的間隔低于確定的極限，則 差信號就非常劇烈地上升。因此，該傳感器裝置非常好地適于作為接近報(bào)警器，例如該傳感 器裝置被用于門的自動開啟。由于該傳感器裝置在遠(yuǎn)距離處的物體的情況下僅僅具有非常小的敏感性，所以該 傳感器裝置還特別好地適于作為例如可以用來保護(hù)例如位于容器一例如展覽櫥窗一中的 貴重物品的入侵報(bào)警器。因此，上述類型的傳感器裝置僅僅小程度地受展覽櫥窗的墻壁和 玻璃片的影響。但是所述傳感器裝置不僅可以被用于確定固態(tài)物體，而且可以被用于識別液體、 氣體、以及具有確定光學(xué)特性的懸浮微粒、即例如煙霧。因此，上述功能原理也可以被應(yīng)用 于煙霧報(bào)警器。圖4示出在圖1和圖2所示傳感器裝置的情況下的若干電壓和電流的時(shí)間變化曲 線。第一信號41對應(yīng)于由信號源1(參見圖1和圖2)所輸出的電壓的時(shí)間變化曲線。第 二信號42對應(yīng)于流經(jīng)第一發(fā)光二極管3的電流。第三信號43對應(yīng)于流經(jīng)第二發(fā)光二極管 5的電流。第四信號44對應(yīng)于作為光探測結(jié)果由第一光電二極管11所產(chǎn)生的電流。第五 信號45對應(yīng)于作為光探測結(jié)果由第二光電二極管12所產(chǎn)生的電流。由光電二極管11和 12所產(chǎn)生的電流的大小依賴于由發(fā)光二極管3和5所發(fā)出的光的量以及要識別的對象的大 小和反射特性。在此，在圖4中假設(shè)存在這樣大的對象并且因此在兩個(gè)光電二極管11和12中產(chǎn)生可感知的電流。但是該電流分別沒有大得以至于任何部件在其線性工作范圍之外運(yùn) 行。在電流流經(jīng)第一發(fā)光二極管3的時(shí)間段內(nèi)，在第一光電二極管3中流動有相對大 的電流。而在電流在第二發(fā)光二極管5中流動的時(shí)間段內(nèi)，在第一光電二極管3中流動有 相對小的電流或根本沒有電流流動。這是由于，如上面已經(jīng)詳述的那樣，由第二發(fā)光二極管 5發(fā)出并且被對象6反向散射的光優(yōu)選地到達(dá)第二光電二極管12并且以顯著更小的規(guī)模到 達(dá)第一光電二極管11。以相同的方式，在電流流經(jīng)第二發(fā)光二極管5的時(shí)間段內(nèi)，由第二光電二極管12 產(chǎn)生相對大的電流。在電流流經(jīng)第一發(fā)光二極管3的時(shí)間段內(nèi)，由第二光電二極管12產(chǎn)生 相對較小的電流。圖4中所示的第六信號46對應(yīng)于連接線路13與14之間的電流。由于兩個(gè)光電 二極管11和12被反并聯(lián)，因此該電流等于兩個(gè)光電二極管13和14中的電流的差。在此 假設(shè)當(dāng)?shù)谝还怆姸O11的電流大于第二光電二極管12的電流時(shí)，該差為正。但是符號的 選擇是任意的，并且對所述傳感器裝置的功能沒有影響。當(dāng)電流流經(jīng)第一發(fā)光二極管3時(shí)， 連接線路13與14之間的電流為正。而當(dāng)電流流經(jīng)第二發(fā)光二極管5時(shí)，該電流以近似相 同的絕對值為負(fù)。因此，在差分放大器15的輸入端處施加有如下電流該電流具有至少近 似矩形的形狀并且該電流直流分量至少近似為0。相同的情況也適用于差分放大器15的被 輸送給分析單元16的輸出電壓。還可能發(fā)生的是，存在多個(gè)小的對象。這在圖5中示出，其中示出有根據(jù)本發(fā)明第 二實(shí)施例的傳感器裝置。該傳感器裝置與圖1和圖2中所示的傳感器裝置相比附加地具有 兩個(gè)開關(guān)元件，其中通過斷開一個(gè)開關(guān)元件可以有針對性地分別停用一個(gè)發(fā)光二極管。接下來描述不同的情況，其中分別有一個(gè)小的未示出的對象位于不同的位置處， 所述位置用附圖標(biāo)記51、52和53來表示。當(dāng)然，這些位置51、52、53僅僅是示例性的，并且 對象也可以位于任意其它的位置處。同樣可以在該傳感器裝置的檢測區(qū)域中同時(shí)存在多個(gè) 小的對象。如果小的對象位于位置51處，則光從第一發(fā)光二極管3沿著光路54到達(dá)第一光 電二極管11。而由第二發(fā)光二極管5所發(fā)出的光不到達(dá)或者僅有非常小的份額到達(dá)第二光 電二極管12。圖6中示出隨后在傳感器裝置中產(chǎn)生的信號。信號源1的矩形電壓用附圖標(biāo)記41 來表示。為了易于理解，該信號被雙重地、即在圖6的左欄和右欄中被繪出。經(jīng)過第一發(fā)光 二極管3的電流對應(yīng)于信號42，并且經(jīng)過第二發(fā)光二極管5的電流對應(yīng)于信號43。信號42 和43也被雙重地繪出。如果小的對象位于位置51處，則相對多的光從第一發(fā)光二極管3到達(dá)第一光電二 極管11，從而在第一光電二極管11處產(chǎn)生相對大的電流。該電流被表示為信號61，并且在 時(shí)間上與經(jīng)過第一發(fā)光二極管3的電流42同相。而僅有少量的光到達(dá)第二光電二極管12， 使得如用信號62所示出的那樣，該電流小。信號63示出差分放大器15的輸入端處的總電 流。該電流對應(yīng)于電流61和62的差，其中第一電流61被考慮為正并且第二電流62被考 慮為負(fù)。差電流63在時(shí)間上與經(jīng)過第一發(fā)光二極管3的電流42同相，并且具有正的直流 分量。
如果小的對象位于位置53處，則相對多的光從第二發(fā)光二極管5到達(dá)第二光電二 極管12。那樣的話，由第二光電二極管12產(chǎn)生相對大的電流，該電流被表示為信號65并且 與經(jīng)過第一發(fā)光二極管的電流42反相。而僅有少量的光到達(dá)在第一光電二極管11，使得如 用信號64所示出的那樣，該相應(yīng)的電流小。信號66示出差分放大器15的輸入端處的總電 流。該差電流66又對應(yīng)于電流61和62的差。差電流66同樣在時(shí)間上與經(jīng)過第二發(fā)光二 極管5的電流43同相，但是該差電流66具有負(fù)的直流分量。如果存在大的對象，則光電二極管11、12的電流的差同樣在時(shí)間上與經(jīng)過第一發(fā) 光二極管3的電流42同相。而如可以從信號46(參見圖4)中看出的那樣，該直流分量相 對小或者甚至變?yōu)榱?。處于中間位置52處的小的對象基本上不產(chǎn)生輸出信號。傳感器裝置的該特性不 僅是允許的，而且是所期望的?？偟膩碚f成立的是差信號的直流分量與幅度的比例可以給出對要識別的對象的 大小的指示，其中尤其可以排除的是，單個(gè)的小的對象得出具有大幅度和小直流分量的信 號。該比例變化的速度可以給出對對象的速度的指示，并且符號可以給出對對象的位置的 指示。因此，分析單元16能夠通過分析放大器15的輸出信號推斷出被識別的對象。但是 為此需要放大器15也必須能夠放大直流信號。如果發(fā)光二極管3和5被單個(gè)地關(guān)斷，則也可以推斷出要識別的對象的大小。為此 所需的開關(guān)元件同樣在圖5中示出并且配備有附圖標(biāo)記56和57。根據(jù)在此所示并且特別 優(yōu)選的實(shí)施例，第一開關(guān)元件56被設(shè)置為中斷從信號源1到第一發(fā)光二極管3的信號流。 盡管開關(guān)元件56被繪制在放大器2之前，但是開關(guān)元件56可以位于信號源1與第一發(fā)光 二極管3之間的信號路徑中的任意位置處。以相同的方式，第二開關(guān)元件57被設(shè)置為中斷 從信號源1到第二發(fā)光二極管5的信號流。另外，設(shè)置有控制裝置58，該控制裝置58也被輸送以信號源1的輸出信號并且基 于該輸出信號的特性以及其它輸入量來操控開關(guān)元件56和57。因此，借助于控制裝置58 可以周期性地改變開關(guān)元件56和57的開關(guān)狀態(tài)，其中在第一運(yùn)行狀態(tài)下，兩個(gè)開關(guān)元件56 和57都閉合，在第二運(yùn)行狀態(tài)下，僅開關(guān)元件56閉合，并且在第三運(yùn)行狀態(tài)下，僅開關(guān)元件 57閉合。如果在開關(guān)元件56和57閉合的情況下接收到大的差信號，則或者是大的對象，或 者是第一發(fā)光二極管3之前的處于被表示為51的位置處的小對象，或者是第二發(fā)光二極管 5之前的處于被表示為53的位置處的小對象。如果差信號的大小在斷開第一開關(guān)元件56 以后降低到大約一半，則必然是大的對象。如果差信號的大小在斷開第一開關(guān)元件56以后 完全或基本上變?yōu)榱悖瑒t必然是位于用51表示的位置處的小的對象。如果差信號保持大致 相同，則必然是位于位置53處的小的對象。借助于第二開關(guān)元件57，同樣可以以相同的方式確定是大的對象、位置51處的 小的對象、還是位置53處的小的對象。由于借助于兩個(gè)開關(guān)元件56和57獲得基本上相同的信息，因此可能的是存在僅 一個(gè)開關(guān)元件的實(shí)施方式。但是由于第二開關(guān)元件的提供一般而言不會導(dǎo)致大的附加的設(shè) 備成本并且允許以更大確定性來確定對象的大小和位置，因此應(yīng)當(dāng)優(yōu)選具有兩個(gè)開關(guān)元件 的所示實(shí)施方式。這在存在兩個(gè)以上發(fā)光二極管的情況下也成立，其中那樣的話，應(yīng)當(dāng)優(yōu)選單個(gè)地關(guān)斷每個(gè)發(fā)光二極管的實(shí)施方式。小的對象例如可能是昆蟲。昆蟲不會帶來直接的危險(xiǎn)，從而不需要觸發(fā)警報(bào)。但 是盡管如此昆蟲也是一種危害，因?yàn)槔ハx例如可能損壞展覽櫥窗中所展示的內(nèi)容物。因此， 適宜的可以是，當(dāng)僅僅小的對象被傳感器裝置確定時(shí)，也給用戶輸出警告。在運(yùn)行光電接近報(bào)警器或危險(xiǎn)報(bào)警器時(shí)所存在的危險(xiǎn)是，外來光一例如陽光一或 者人造光源的光到達(dá)一個(gè)或多個(gè)光電二極管。那樣的話，所述一個(gè)或多個(gè)光電二極管可能 被過度激勵并且因此該傳感器裝置的功能受到不利影響。當(dāng)然，技術(shù)人員知道可以減小外 來光的影響的措施。這樣的措施例如包括在光電二極管之前安裝合適的濾波器，使得僅僅 讓確定的并且盡可能與干擾源具有不同波長的光通過。另外，測量信號可以被調(diào)制為使得 測量信號的時(shí)間特性盡可能與所有可設(shè)想的干擾源不同。因此，根據(jù)前述原理所構(gòu)造的接 近報(bào)警器或危險(xiǎn)報(bào)警器可以實(shí)現(xiàn)對這樣的干擾的附加抑制，而為此無需另外的開關(guān)元件和 /或措施。圖7示出在檢測距離遠(yuǎn)的和強(qiáng)烈地發(fā)光的物體71的情況下的已經(jīng)在圖1和2中 示出的傳感器裝置。該物體例如可以是太陽。物體71發(fā)出射束，該射束尤其是沿著光路72 到達(dá)第一光電二極管11并且沿著光路73到達(dá)第二光電二極管12。如果輻射的對象71距 傳感器裝置的間隔足夠大并且該輻射特性足夠均勻，則沿著兩個(gè)光路72和73到達(dá)兩個(gè)光 電二極管11和12的能量基本上相同。因此，兩個(gè)光電二極管11和12的輸出電流也基本 上相同。因?yàn)閮蓚€(gè)光電二極管11和12通過連接線路13和14被反并聯(lián)，所以這兩個(gè)光電 二極管11和12的單電流基本上相互抵消，使得在差分放大器15的輸入端中僅有小的電流 流動，并且在該放大器15的輸出端處僅產(chǎn)生小的電壓。特別適宜的是，對于光電二極管11和/或?qū)τ诠怆姸O管12分別使用至少一個(gè) PIN 二極管12。也就是說，PIN 二極管是特別低歐姆的，并且也可以沒有困難地處理由強(qiáng)信 號源導(dǎo)致的大電流。在特定應(yīng)用情況下可能期望的是，在靜止?fàn)顟B(tài)下將差電流平衡為0。尤其是在傳感 器裝置應(yīng)當(dāng)對侵入的物體特別敏感的情況下情況如此。圖8根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例示出如下的傳感器裝置該傳感器裝置具有兩個(gè)可 調(diào)的用于將差信號平衡到預(yù)先確定的值的平衡元件81和82。平衡元件81位于信號源1到 第一發(fā)光二極管3的信號路徑中并且在非反相放大器2之前。平衡元件82位于信號源1 到第二發(fā)光二極管5的信號路徑中并且在反相放大器4之前。這些平衡元件81和82可以 借助于合適的算法被平衡為使得放大器15的輸出端處的差電流在靜止?fàn)顟B(tài)下為0或者取 其它所期望的值。應(yīng)當(dāng)指出，兩個(gè)平衡81和82完全不必都存在。更確切地說，在從信號源1到第一 發(fā)光二極管3或者從信號源1到第二發(fā)光二極管5的兩個(gè)信號路徑之一中存在一個(gè)平衡元 件就足夠了。平衡元件也完全不必被布置在所繪出的位置處。平衡元件可以被布置在信號 源1與第一發(fā)光二極管3或第二發(fā)光二極管5之間的任意位置處。但是圖8中所示的實(shí)施 方式具有電路技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)，所通過的方式是(a)平衡元件81和82可以被構(gòu)造為使得它 們僅須減弱而不必放大；以及(b)平衡元件81和82被置入到信號功率小的位置處，使得該 電路可以簡單且節(jié)省成本地來實(shí)現(xiàn)。另外應(yīng)當(dāng)指出，同樣可以在兩個(gè)光電二極管11和12與放大器15之間的接收路徑中進(jìn)行平衡。圖9示出具有基板105的煙霧報(bào)警器100。根據(jù)在此所示的實(shí)施例，該基板是電路 板105或者用于容納電子器件和光電器件的合適的電路載體。被安裝在電路板105處的全 部器件以未示出的方式借助于印制導(dǎo)線或電線連接以合適方式被接觸。煙霧報(bào)警器100包括第一反射光障110和第二反射光障120。第一反射光障110 具有第一光發(fā)送器111以及在共同的殼體中被布置得與其緊鄰的第一光接收器112。第二 反射光障120具有第二光發(fā)送器121以及在共同的殼體中被布置得與其緊鄰的第二光接收 器 122。第一光發(fā)送器111與電路板105的平面基本垂直地發(fā)出第一照射光111a。第一照 射光Illa在里面例如存在煙霧的第一探測空間115中至少部分地以大致180°被反向散 射。被反向散射的光作為第一測量光112a到達(dá)第一光接收器112。以相應(yīng)的方式，第二光發(fā)送器121與電路板105的平面基本垂直地發(fā)出第二照射 光121a。第二照射光121a在里面例如存在煙霧的第二探測空間125中至少部分地以大致 180°被反向散射。被反向散射的光作為第二測量光122a到達(dá)第二光接收器122。另外，煙霧報(bào)警器100具有減法單元136，該減法單元136從兩個(gè)光接收器112和 122的輸出信號中形成差信號。該差信號被輸送給煙霧報(bào)警器100的數(shù)據(jù)處理設(shè)備135。另外，設(shè)置有控制設(shè)備130，該控制設(shè)備130與兩個(gè)光發(fā)送器111和121相耦合。 由此兩個(gè)光發(fā)送器111和121可以彼此獨(dú)立地被激活或接通。煙霧報(bào)警器100的全部部件110、120、130、135和136都被安裝在電路板105處， 并且以合適的方式被電接觸。由此煙霧報(bào)警器100可以以非常扁平的構(gòu)造方式被實(shí)現(xiàn)。在 此，煙霧報(bào)警器100的高度僅僅由電路板105的厚度以及由部件110、120、130、135和136
來確定。根據(jù)在此所示的實(shí)施例，全部的部件110、120、130、135和136都是所謂的表面安 裝技術(shù)構(gòu)件。由此例如可以實(shí)現(xiàn)僅僅為2. Imm的總高度。在此，該總高度通過電路板105 的上側(cè)與該煙霧報(bào)警器的在圖1中配備有附圖標(biāo)記140的下表面之間的間隔得出。根據(jù)在此所示的實(shí)施例，光發(fā)送器111、121和光接收器112、122的光活性面與表 面140吻合。這意味著，在這些光活性面與相應(yīng)的探測空間115、125之間不存在煙霧報(bào)警 器100的其它部分。這對于蓋板或殼體部分也成立。但是在許多應(yīng)用中、尤其是在住所區(qū) 域中，在公知煙霧報(bào)警器中常常為了防沾污目的而設(shè)置的這樣的蓋板是毫無必要的。此外， 也可以使用光障，所述光障針對光發(fā)送器111、121和光接收器112、122的光活性面已經(jīng)具 有透明的保護(hù)層，使得由此存在至少一定的污染防護(hù)。具有兩個(gè)平行排列的反射光障的煙霧報(bào)警器100具有如下優(yōu)點(diǎn)該煙霧報(bào)警器 100不具有光學(xué)元件、例如透鏡或鏡。由此，該煙霧報(bào)警器可以通過特別簡單的方式利用低 成本的部件被制造。在組裝或安裝該煙霧報(bào)警器時(shí)，也沒有特別的安裝公差需要注意。該 煙霧報(bào)警器所有所需的部件是可以低成本地提供的大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品。應(yīng)當(dāng)指出，原則上由于平行的光束llla、112a、121a、122a所存在的危險(xiǎn)是，遠(yuǎn)距 離處的固態(tài)對象可能被解釋成煙霧。被意外地帶到探測空間中的煙霧報(bào)警器100附近的物 體對象可以根據(jù)非常強(qiáng)烈的反向散射信號而與煙霧信號良好地區(qū)分開。但是位于煙霧報(bào)警 器的視野內(nèi)的遠(yuǎn)距離處的散射對象由于其在大多數(shù)情況下為漫射性的反向散射而僅僅提
20供弱的信號，并且不再能夠利用上面的標(biāo)準(zhǔn)而被可靠地同煙霧區(qū)分開。但是對煙霧與遠(yuǎn)距離處的物體散射對象之間的可靠的區(qū)分能力可以利用所述煙 霧報(bào)警器100通過如下有效的方式進(jìn)行例如在由激活的光發(fā)送器111發(fā)出照射光IlOa期 間關(guān)斷或停用另一光發(fā)送器121。同時(shí)有兩個(gè)光接收器112和122被激活。如果在這種情 況下，兩個(gè)光接收器112和122至少近似地示出相同的信號，則是位于該煙霧報(bào)警器視野內(nèi) 的探測空間之外的物體的遠(yuǎn)回波。該回波例如可以來源于由煙霧報(bào)警器100所監(jiān)測的空間 的地面而不是煙霧顆粒。也就是說，尤其是在天花板安裝煙霧報(bào)警器100的情況下，煙霧顆 ?？赡苤辽俨糠值匾参挥跓熿F報(bào)警器100的附近，使得在這種情況下兩個(gè)光接收器112和 122的信號強(qiáng)度不同。為了探測煙霧也可以簡單地分析兩個(gè)光接收器112與122之間的差信號。在此， 也可以有效地抑制外來光的影響。圖10示出已經(jīng)在圖9中示出的減法單元，該減法單元現(xiàn)在被配備有附圖標(biāo)記236。 給減法單元236的“正輸入端”輸送第一光接收器的第一輸出信號212b，在圖10中給第一 光接收器配備附圖標(biāo)記212。給減法單元236的“負(fù)輸入端”輸送第二光接收器的第二輸出 信號222b，在圖10中給第二光接收器配備附圖標(biāo)記222。從兩個(gè)輸出信號212b和222b中 形成差信號236b，該差信號236b被輸送給在圖10中未示出的數(shù)據(jù)處理設(shè)備。差信號236b 可以如上述那樣在該數(shù)據(jù)處理設(shè)備中被分析。圖11以示意圖示出光脈沖由于在不同空間分布的物體315a和315b處的散射造 成的時(shí)間上的展寬或結(jié)構(gòu)化。物體315a和315b明確地不是煙霧。從時(shí)間上的展寬或者時(shí) 間上的結(jié)構(gòu)化的程度可以獲得關(guān)于物體散射對象315a和315b的空間分布的推斷。如從圖11中可以看出的那樣，光發(fā)送器311發(fā)出具有至少一個(gè)短光脈沖313的照 射光311a。然后，該光脈沖313在位于該報(bào)警器的視野中的物體315a和315b處以大約180 度被反向散射。在此，該反向散射發(fā)生在報(bào)警器311、312的視野內(nèi)的所有可能的物體處。但 是出于清楚性的原因，在圖11中的圖示中僅僅考慮兩個(gè)物體。示例性的物體315b與光發(fā) 送器311相距間隔d，另一示例性的物體315a與光發(fā)送器311相距間隔d'。根據(jù)在此所 示的實(shí)施例，物體315a是所監(jiān)測空間的地面。物體315b可以是任意的物體、例如家具，該 家具件持續(xù)地或暫時(shí)位于地面315a與煙霧報(bào)警器311、312之間。光脈沖313首先落到與光發(fā)送器相距間隔d的第二物體315b上。在此，光能的 一部分被反向散射，使得落到光接收器312上的測量光312a具有第一反向散射脈沖313a。 然后，在此期間被稍微減弱的光脈沖313落到與光發(fā)送器相距間隔d'的第一物體或地面 315a上。即使在地面315a處也有光能的一部分被反向散射，使得測量光312a具有第二反 向散射脈沖313b。因此，在考慮到可以考慮的全部物體的情況下得出大量單個(gè)反向散射脈沖的疊 加，其中所得到的總反向散射脈沖與輸入光脈沖313相比被顯著展寬。在此，由于可能位于 報(bào)警器的視野中的煙霧的吸收，較晚的反向散射脈沖的強(qiáng)度與較先落到光接收器312上的 反向散射脈沖相比可能被減小。由此得出總反向散射脈沖的非對稱的形式或非對稱的時(shí)間 變化曲線，該總反向散射脈沖在圖11中配備有附圖標(biāo)記314。在這種情形下應(yīng)當(dāng)指出，可能位于報(bào)警器的視野中的與煙霧報(bào)警器311、312相距 通常為幾厘米以上間隔的煙霧不提供對所接收的光學(xué)反向散射信號的值的重要貢獻(xiàn)。
21
因此，為了檢測反向散射信號的上述展寬或結(jié)構(gòu)化效應(yīng)，可以針對智能煙霧探測 不僅分析反向散射的絕對值或強(qiáng)度，而且還分析相應(yīng)的脈沖反向散射信號的時(shí)間變化曲 線。在此，如上面已經(jīng)表明的那樣，每個(gè)輸入光脈沖313可以產(chǎn)生多個(gè)源自空間分布的物體 315a、315b的反向散射脈沖313a、313b、· · ·。物體相距越遠(yuǎn)，去往那里的光束311a就越多 地由于可能在空間空氣中含有的煙霧顆粒的散射和吸收而被衰減。同樣的情況發(fā)生于被反 向散射的測量光312a。但是相距較遠(yuǎn)的物體的回波也較晚地到達(dá)光接收器312。因此，根 據(jù)所接收的光脈沖的時(shí)間變化曲線，可以確定位于該煙霧報(bào)警器的視野中的物體的空間分 布或布置。應(yīng)當(dāng)指出，也可以測量光脈沖從被發(fā)出直到接收到反向散射的光脈沖314的傳播 時(shí)間并且由此計(jì)算出光發(fā)送器311或光接收312與物體315a和315b之間的距離。
0184]
0185]
0186]
0187]
0188]
0189]
0190]
0191]
0192]
0193]
0194]
0195]
0196]
0197]
0198]
0199]
0200] 0201] 0202]
0203]
0204]
0205]
0206]
0207]
0208]
0209]
0210] 0211] 0212]
-發(fā)光二極管發(fā)光二極管
管管 極極 光光二 二 送送電電
發(fā)發(fā)光光
一 二 一 二
Αβ Αβ Αβ Αβ ^ ^ ^ ^
附圖標(biāo)記列表
1信號源/函數(shù)發(fā)生器
2非反相放大器
3第一光學(xué)發(fā)送設(shè)備/第-
4反相放大器
5第二光學(xué)發(fā)送設(shè)備/第
6對象
7第一發(fā)送射線
8第二發(fā)送射線
11第一接收設(shè)備
12第二接收設(shè)備
13電線路
14電線路
15差分放大器
16分析單元
21物體(反射性的)
22光路
23光路
24光路
25光路
33測量曲線
41信號源1的電壓變化曲線
42經(jīng)過第一發(fā)光二極管3的電流變化曲線
43經(jīng)過第二發(fā)光二極管5的電流變化曲線
44第一光電二極管11的電流
45第二光電二極管12的電流
46差電流
51對象位置
52對象位置
22
236減法單元
236b差信號
311發(fā)送設(shè)備丨ζ光發(fā)送器
311a發(fā)送射線丨丨照射光
312接收設(shè)備丨ζ光接收器
312a接收射線丨丨測量光
313射線脈沖丨丨光脈沖
313a反向散射脈沖
313b反向散射脈沖
315a第一物體丨Z地面
315b第二物體
權(quán)利要求
一種用于對對象(6)進(jìn)行光學(xué)檢測的傳感器裝置，該傳感器裝置具有●第一發(fā)送設(shè)備(3)，其被安排為發(fā)出第一發(fā)送射線；●第一接收設(shè)備(11)，其被安排為接收第一接收射線；●第二接收設(shè)備(12)，其被安排為接收第二接收射線；以及●分析單元(16)，其被接在第一接收設(shè)備(11)和第二接收設(shè)備(12)之后，其中第一接收射線和/或第二接收射線具有在第一發(fā)送射線在對象(6)處至少部分地被散射的情況下所產(chǎn)生的散射光；以及其中分析單元(16)與第一接收設(shè)備(11)和第二接收設(shè)備(12)相耦合，使得能夠給分析單元(16)輸送第一接收設(shè)備(11)的第一輸出信號與第二接收設(shè)備(12)的第二輸出信號之間的差信號。
2.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的傳感器裝置，進(jìn)一步具有 第二發(fā)送裝置(5)，其被安排為發(fā)出第二發(fā)送射線，其中第一接收射線和/或第二接 收射線具有通過第二發(fā)送射線在對象(6)處的至少部分的散射所產(chǎn)生的散射光；以及 控制設(shè)備(1，2，4，130)，其與第一發(fā)送設(shè)備(3，111)并且與第二發(fā)送設(shè)備(5，121)相 耦合，并且被安排為使得第一發(fā)送設(shè)備(3，111)能夠獨(dú)立于第二發(fā)送設(shè)備(5，121)地被激活。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器裝置，進(jìn)一步具有 開關(guān)元件(56)，其與第一發(fā)送設(shè)備(3)相耦合，使得第一發(fā)送設(shè)備(3)能夠被停用。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器裝置，進(jìn)一步具有 平衡元件(81)，其被布置在到第一發(fā)送設(shè)備(3)的發(fā)送信號路徑中或者在從第一接 收設(shè)備(11)的接收信號路徑中，并且能夠被改變?yōu)槭沟媚軌驅(qū)⒉钚盘栒{(diào)節(jié)到預(yù)先確定的值。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器裝置，其中分析單元(16)被安排為使得能夠確定差信號的直流分量和差信號的交流分量。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器裝置，其中第一發(fā)送設(shè)備(3)、第一接收設(shè)備(11)、以及第二接收設(shè)備(12)被相對于彼此布置和 排列為使得-在第一發(fā)送射線在對象(6)處發(fā)生散射的情況下，對于給定的環(huán)境射線，第一接收設(shè) 備(11)的第一輸出信號不同于第二接收設(shè)備(12)的第二輸出信號；以及-這些輸出信號在對象(6)遠(yuǎn)離該傳感器裝置移動以后，對于該相同的環(huán)境射線，不同 程度更低。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器裝置，其中減法單元(13，14，136，236)在輸入側(cè)與第一接收設(shè)備(11，112，212)和第二接收設(shè)備 (12，122，222)相耦合并且在輸出側(cè)與分析單元(16，135)相耦合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感器裝置，其中第一接收設(shè)備(U)和第二接收設(shè)備(12)彼此以相反極性并聯(lián)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器裝置，進(jìn)一步具有 基底元件(105)，其具有平面的安裝面，其中在所述安裝面上安裝有第一發(fā)送設(shè)備、 第一接收設(shè)備、被安排為發(fā)出第二發(fā)送射線(121a)的第二發(fā)送設(shè)備(121)、以及第二接收設(shè)備(122)，其中第一接收設(shè)備(112)被布置在第一發(fā)送設(shè)備(111)附近并且被安排為接收第一 接收射線(112a)，該第一接收射線(112a)由于第一發(fā)送射線(Illa)在位于第一探測空間 (115)中的測量對象處的反向散射而產(chǎn)生；以及其中第二接收設(shè)備(122)被布置在第二發(fā)送設(shè)備(121)附近并且被安排為接收第二 接收射線(122a)，該第二接收射線(122a)由于第二發(fā)送射線(121a)在位于第二探測空間 (125)中的測量對象處的反向散射而產(chǎn)生。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器裝置，其中-第一發(fā)送設(shè)備(111)和第一接收設(shè)備(112)通過第一反射光障(110)來實(shí)現(xiàn)和/或-第二發(fā)送設(shè)備(121)和第二接收設(shè)備(122)通過第二反射光障(120)來實(shí)現(xiàn)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器裝置，其中-第一發(fā)送射線(Illa)的方向相對于第一接收設(shè)備(112)方向上的所述安裝平面的法 線傾斜和/或-第二發(fā)送射線(121a)的方向相對于第二接收設(shè)備(122)方向上的所述安裝平面的法 線傾斜。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器裝置，其中第一發(fā)送射線(Ila)的方向與第二發(fā)送射線(121a)的方向彼此平行。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器裝置，其中第一發(fā)送設(shè)備(111)和第二發(fā)送設(shè)備(121)以及第一接收設(shè)備(112)和第二接收設(shè)備 (122)分別是該傳感器裝置的外部界限。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器裝置，其中第一接收設(shè)備(112)被安排為檢測第一接收射線(Illa)的時(shí)間變化曲線。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的傳感器裝置，其中第一發(fā)送設(shè)備(111，311)被安排為發(fā)出第一脈沖發(fā)送射線(311a，313)。
16.一種用于對對象(6)在檢測區(qū)域中的存在進(jìn)行光學(xué)檢測的接近傳感器，該接近傳 感器具有 根據(jù)權(quán)利要求1至15之一所述的傳感器裝置。
17.一種用于識別危險(xiǎn)情況、尤其是用于探測所監(jiān)測的空間中的煙霧的危險(xiǎn)報(bào)警器，該 危險(xiǎn)報(bào)警器具有 根據(jù)權(quán)利要求1至15之一所述的傳感器裝置。
全文摘要
文檔編號G08B17/103GK101952861SQ20098010564
公開日2011年1月19日 申請日期2009年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月19日
發(fā)明者Vollenweider Walter 申請人:Siemens Ag