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(shí)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(qiáng)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(shí)時(shí)監(jiān)測光束阻斷并發(fā)送報(bào)警信號(hào)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(bào)率和漏報(bào)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(qiáng)相干性、發(fā)散角小、能量密度大、穿透力強(qiáng)(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(qiáng)，對外界不產(chǎn)生電磁干擾)等優(yōu)點(diǎn)，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(hù)方面依然存在如下問題(I)在小目標(biāo)入侵探測場合，光束數(shù)量、漏報(bào)率、可靠性和成本之間存在不可避免的矛盾(若漏報(bào)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(hù)成本相應(yīng)也越高)；(2)由于僅能探測入侵目標(biāo)阻斷的光束數(shù)量及次序，無法準(zhǔn)確換算投影長度及變化，因而不便于入侵目標(biāo)識(shí)別入侵目標(biāo)；(3)在遠(yuǎn)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(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)之防護(hù)要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是為彌補(bǔ)現(xiàn)有紅外激光多光束對射探測器的諸多不足，本實(shí)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(dòng)調(diào)節(jié)和入侵目標(biāo)識(shí)別算法等手段，顯著降低對射探測器的誤報(bào)率和漏報(bào)率。本實(shí)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(jī)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(bào)警電路、對光調(diào)整機(jī)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(zhǔn)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(qiáng)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(hào)；當(dāng)對射光幕被入侵目標(biāo)部分或全部阻斷時(shí)，接收信號(hào)的強(qiáng)度發(fā)生相應(yīng)改變，經(jīng)入侵目標(biāo)識(shí)別算法處理(換算入侵目標(biāo)的投影長度及變化，判斷是否超出報(bào)警預(yù)設(shè)值等)后，再通過光電接收報(bào)警電路以有線或射頻通訊方式對外輸出越界報(bào)警信號(hào)。發(fā)射端和/或接收端如遇防拆報(bào)警觸發(fā)，將發(fā)射端的防拆報(bào)警信號(hào)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(bào)警信號(hào)；如遇惡劣天氣、強(qiáng)光直射、窗口積灰等外界干擾工況，接收端的信號(hào)信噪比發(fā)生逐漸減弱、影響正常識(shí)別時(shí)，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(jìn)行自動(dòng)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(biāo)部分或全部阻斷時(shí)，通過光電傳感器陣列接收到的開關(guān)量信號(hào)，同樣可實(shí)現(xiàn)入侵目標(biāo)識(shí)別。本實(shí)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(dòng)調(diào)節(jié)和入侵目標(biāo)識(shí)別算法等手段，顯著降低對射探測器的誤報(bào)率和漏報(bào)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(biāo)入侵探測在內(nèi)的多種應(yīng)用場合；其次，由于將多光束擴(kuò)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(qiáng) 制性標(biāo)準(zhǔn)之防護(hù)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(hù)成本。
以下結(jié)合附圖
和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。圖I是本實(shí)用新型中對射探測器的光路結(jié)構(gòu)。圖2是本實(shí)用新型中發(fā)射端的電路結(jié)構(gòu)。圖3是本實(shí)用新型中接收端的電路結(jié)構(gòu)。圖4是本實(shí)用新型中發(fā)射端的控制流程。圖5是本實(shí)用新型中接收端的控制流程。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。在圖I所示實(shí)施例中，本實(shí)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(zhǔn)直激光束，再通過一字線透鏡將激光束擴(kuò)散為扇形光束，隨后通過長條形菲涅爾透鏡將自焦點(diǎn)擴(kuò)散的扇形光束準(zhǔn)直為平行光束，最后通過長條形消雜散光闌進(jìn)一步準(zhǔn)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(qiáng)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(jìn)行濾波，再通過長條形消雜散光闌得到準(zhǔn)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(shí)施例中，本實(shí)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(dòng)電路、射頻接收電路、防拆保護(hù)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(hào)，再通過驅(qū)動(dòng)電路對PWM信號(hào)進(jìn)行功率放大，驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器工作，從而將電信號(hào)轉(zhuǎn)為光信號(hào)對外輸出；電源電路對輸入電源進(jìn)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(hù)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(hào)加載至PWM信號(hào)，再以光通訊方式向接收端傳輸。在圖3所示實(shí)施例中，本實(shí)用新型中接收端的電路結(jié)構(gòu)主要由電源電路、信號(hào)調(diào)理電路、微處理器、驅(qū)動(dòng)電路、射頻發(fā)射電路、信號(hào)輸出電路、防拆保護(hù)電路、對準(zhǔn)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(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)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(dòng)調(diào)節(jié)和入侵目標(biāo)識(shí)別算法處理(換算入侵目標(biāo)的投影長度及變化，判斷是否超出報(bào)警預(yù)設(shè)值等)后輸出功率調(diào)節(jié)和越界報(bào)警信號(hào)，再經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大，通過信號(hào)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(jìn)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(hù)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(bào)警信號(hào)統(tǒng)一由接收端按前述方式對外輸出；對準(zhǔn)指示電路用于指示發(fā)射端的對準(zhǔn)程度，通過目測LED燈亮度判斷光軸是否對準(zhǔn)光電傳感器。在圖4所示實(shí)施例中，本實(shí)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(shí)鐘和I/o 口定義等)，然后由PWM發(fā)生器產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器的PWM信號(hào)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)顯示報(bào)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(jìn)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(jìn)入工作狀態(tài)，定時(shí)輸出PWM信號(hào)。在圖5所示實(shí)施例中，本實(shí)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(shí)鐘、I/o 口定義等)，然后系統(tǒng)開始配置經(jīng)信號(hào)調(diào)理后的輸入信號(hào)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)顯示報(bào)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(jìn)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(jìn)入工作狀態(tài)，記錄預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)接收到的數(shù)據(jù)大小，與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，如接收到的數(shù)據(jù)大小明顯減小，則驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出電路進(jìn)行報(bào)警，反之則不報(bào)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(jī)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(bào)警電路、對光調(diào)整機(jī)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(zhǔn)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(qiáng)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(hào)；當(dāng)對射光幕被入侵目標(biāo)部分或全部阻斷時(shí)，接收信號(hào)的強(qiáng)度發(fā)生相應(yīng)改變，經(jīng)防干擾智能識(shí)別算法處理后，再通過光電接收報(bào)警電路以有線或射頻通訊方式對外輸出越界報(bào)警信號(hào)。
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(dòng)調(diào)節(jié)和入侵目標(biāo)識(shí)別算法等手段，顯著降低對射探測器的誤報(bào)率和漏報(bào)率。
文檔編號(hào)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