专利名称：红外线探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于检测从人体辐射的红外线能量以检测人体的存在或移动的红外线探测器(detector)。
背景技术：
热释电元件被广泛用于检测从人体辐射的红外线。用于每个监测区域的热电元件组输出与红外线辐射相对应的电流。于是，在红外线探测器中，电流-电压变换器把电流变换成电压，而电压放大器则放大电压。当输出电压超过预定电平时就判定检测到了人体，并且输出表示在监测区域中人体存在或移动的检测信号。
将红外线探测器设计成具有人体移动的频率特征，而且它具有其发射频带中心大约在1Hz处的带通滤波器的特征。于是，增强了对人体的敏感度，并使由与人体移动无关之频率的信号所引起的误动作得以防止。
然而，热电元件有害地输出一称为爆米花(popcorn)噪声的一次通过(one-shot)噪声。认为爆米花噪声归因于在热电元件中产生不必要的电荷，且这些不必要的电荷乃由于在热电元件中的热电板、电极、支撑物、粘合剂、电路板等的热膨胀系数的不同，导致集中在热电板或电极材料的诸缺陷处或者集中在由切割等生成的俯仰(pitching)、微裂缝等处的压缩或拉伸应力而产生。
以前，为了减小爆米花噪声作为一次通过输出噪声的发生率，建议优化使用支撑物、电路板、导电粘合剂等的材料，或者改变热电元件的结构。然而，即使采取这些建议，在红外线探测器中仍然不能完全抑制爆米花噪声的发生，且易因爆米花噪声而引起误动作。
发明内容
本发明旨于解决上述问题，而它的目的在于当发生爆米花噪声时提供不错误操作的红外线探测器。
根据本发明的红外线探测器，它包括热电元件；把来自热电元件的电流变换成电压信号的电流-电压变换器；和信号处理器，它对从电流-电压变换器接收到的电压信号进行波形分析，而且只有在通过波形分析检测到由人体产生的波形时才输出检测信号。可以下面描述的各种方法来实现信号处理器。
例如，信号处理器包括放大器，它放大从电流-电压变换器接收到的电压信号；频率分析器，它对放大器的输出信号进行频率分析；和判定电路，它基于由频率分析器所获得的频率组成来检测由人体产生的波形。
例如，信号处理器包括第一放大器，它在一频率范围内放大从电流-电压变换器接收到的电压信号；第二放大器，它在不同于第一放大器的频率范围内放大从电流-电压变换器接收到的电压信号；和判定电路，它根据第一和第二放大器的输出信号的幅度电平比来检测由人体产生的波形。
例如，信号处理器包括第一放大器，它在一频率范围内放大从电流-电压变换器接收到的电压信号；第二放大器，它在不同于第一放大器的频率范围内放大从电流-电压变换器接收到的电压信号；第一比较器，它把第一放大器的输出信号与第一阈值电平相比较；第二比较器，它把第二放大器的输出信号与第二阈值电平相比较；和判定电路，它根据第一和第二比较器的比较信号，检测由人体产生的波形。
例如，信号处理器包括放大器，它放大从电流-电压变换器接收到的电压信号；频率分析器，它对放大器的输出信号进行频率分析；以及判定电路，它根据由频率分析器对频率分析结果的时间依赖性来检测由人体产生的波形。
例如，信号处理器包括放大器，它放大从电流-电压变换器接收到的电压信号；比较器，它把第一放大器的输出信号与阈值电平相比较；和判定电路，当比较器检测到放大器的输出超过阈值电平时，它根据时间长度检测由人体产生的波形。
例如，信号处理器包括第一放大器，它在一频率范围内放大从电流-电压变换器接收到的电压信号；第二放大器，它在不同于第一放大器的频率范围内放大从电流-电压变换器接收到的电压信号；第一比较器，它把第一放大器的输出信号与第一阈值电平相比较；第二比较器，它把第二放大器的输出信号与第二阈值电平相比较；和判定电路，它测量第一和第二比较器的输出信号的脉宽，并根据该两脉宽来检测由人体产生的波形。
例如，信号处理器包括放大器，它放大从电流-电压变换器接收到的电压信号；和判定电路，它测量放大器输出信号的上升时间，并根据上升时间来检测由人体产生的波形。
例如，信号处理器包括第一放大器，它放大从电流-电压变换器接收到的电压信号，其中电流-电压变换器具有其发送频带的中心在第一频率处的第一带通滤波器特征；输出电路，它把第一放大器的输出信号与预定阈值相比较以输出检测信号；第二放大器，它放大从电流-电压变换器接收到的电压信号，其中电流-电压变换器具有其发送频带在高于第一频率的第二频率处的第二带通滤波器特征；爆米花噪声探测器，它把第二放大器的输出信号与阈值相比较以输出爆米花检测信号；和控制器，当从爆米花噪声探测器接收到爆米花检测信号时，它控制电流-电压变换器、第一放大器、所述输出电路、第二放大器和爆米花噪声探测器中的至少一个，以防止控制器输出检测信号。例如，当从爆米花噪声探测器接收到爆米花检测信号时，控制器以一预定时间来减小电流-电压变换器的增益、以一预定时间来减小第一放大器的增益，或者以一预定时间来控制器减小输出电路的输出信号、以一预定时间来减小第二放大器的增益，或者以一预定时间通过增加爆米花探测器的阈值来减小检测爆米花信号的灵敏度。当控制器至少控制它们中的两个时，控制位于信号流程上行侧处的元件，以第一预定时间，使之相对于前者而言短于位于信号流下行侧元件的第二预定时间。
此外，在红外线探测器中，当从爆米花噪声探测器接收到爆米花检测信号时，控制器以一预定时间来控制输出电路输出不同于第一电压放大器输出信号的模拟信号。例如，该不同信号是在红外线探测器的电路中产生的参考电压、在红外线探测器电路中的接地电势、来自外部电压源的外部电源电压、由振荡器提供的振荡信号。作为替代，控制器包括用于提供检测信号的开关，且当从爆米花噪声探测器接收到爆米花检测信号时开关的输出信号在一预定时间内具有高阻抗。
本发明的优点是防止由爆米花噪声引起的红外线探测器的误动作。
通过下面参照附图结合较佳实施例的描述，本发明的这些和其它目的以及特性将变得显而易见，其中图1是用于红外线探测器的监测区域示意图；图2是根据本发明的红外线探测器的方框图；图3是在监测区域中由人体所引起频谱的一个例子的时间曲线图；图4是由爆米花噪声所引起频谱的一个例子的时间曲线图；图5是根据本发明第一实施例的红外线探测器的方框图；图6是在红外线探测器中信号处理的流程图；图7是根据本发明第二实施例的红外线探测器的方框图；图8是电平比计算器例子的方框图；图9是红外线探测器中由人体所引起的代表性波形的时间曲线图；图10是红外线探测器中爆米花噪声引起的代表性波形的时间曲线图；图11是根据本发明第三实施例的红外线探测器的方框图；图12是红外线探测器中由人体引起的代表性波形的时间曲线图；图13是红外线探测器中由爆米花噪声引起的代表性波形的时间曲线图；图14是在根据本发明第四实施例中的流程图；图15是根据本发明第五实施例的红外线探测器的方框图；图16是红外线探测器中由人体引起的代表性波形的时间曲线图；图17是红外线探测器中由爆米花噪声引起的代表性波形的时间曲线图；图18是根据本发明第六实施例的红外线探测器的方框图；图19是红外线探测器中由人体引起的代表性波形的时间曲线图；图20是红外线探测器中由爆米花噪声引起的代表性波形的时间曲线图；图21是根据本发明第七实施例的红外线探测器的方框图；图22是红外线探测器中由人体引起的代表性波形的时间曲线图；图23是红外线探测器中由爆米花噪声引起的代表性波形的时间曲线图；图24是具有不同类型信号处理器的红外线探测器的方框图；图25是根据本发明第八实施例的红外线探测器的方框图；图26是关于在红外线探测器中信号的时间曲线图；图27是根据本发明第九实施例的红外线探测器的方框图；图28是关于在红外线探测器中信号的时间曲线29是根据本发明第十实施例的红外线探测器的方框图；图30是关于在红外线探测器中信号的时间曲线图；图31是在根据本发明第十实施例中经变更过的红外线探测器的方框图；图32是根据本发明第十一实施例的红外线探测器的方框图；图33是关于在红外线探测器中信号的时间曲线图；图34是I/V变换器或开关的电路图；图35是根据本发明第十二实施例的红外线探测器的方框图；图36是说明红外线探测器操作过程的时间曲线图；图37是根据本发明第十三实施例的红外线探测器的方框图；图38是说明红外线探测器操作过程的时间曲线图；图39是在红外线探测器中缓冲电路的频率特征图；图40是在红外线探测器中的缓冲电路的主要部分的方框图；图41是根据本发明第十四实施例的红外线探测器的方框图；图42是说明红外线探测器操作过程的时间曲线图；图43是根据本发明第十五实施例的红外线探测器的方框图；图44是在红外线探测器中爆米花噪声探测器的主要部分的电路图；图45是说明爆米花噪声探测器操作过程的示意图；图46是说明红外线探测器操作过程的时间曲线图；图47是根据本发明第十六实施例的红外线探测器的方框图；图48是说明红外线探测器操作过程的时间曲线图；图49是根据本发明第十七实施例的红外线探测器的方框图；图50是说明红外线探测器操作过程的时间曲线图；图51是根据本发明第十八实施例的红外线探测器的方框图；图52是说明红外线探测器操作过程的时间曲线图；图53是根据本发明第十九实施例的红外线探测器的方框图；图54是说明红外线探测器操作过程的时间曲线图；图55根据本发明第二十实施例的一个例子的红外线探测器的方框图；图56是说明红外线探测器操作过程的时间曲线图；图57是根据本发明第二十实施例的另一个例子的红外线探测器的方框图；图58是说明红外线探测器操作过程的时间曲线图；
图59是根据本发明第二十实施例的又一个例子的红外线探测器的方框图；图60是说明红外线探测器操作过程的时间曲线图；图61是根据本发明第二十实施例的再一个例子的红外线探测器的方框图；图62是说明红外线探测器操作过程的时间曲线图；图63是根据本发明第二十一实施例的红外线探测器的方框图；以及图64是说明红外线探测器操作过程的时间曲线图。
具体实施例方式
现在参照附图(那里，所有图中相似的或相应部件均以相同标号表示)，图1示出红外线探测器用的光学系统中监测区域的例子，其中所述红外线探测器用于检测在监测区域中的人体。监测区域沿着两个方向排列。光学系统聚集来自存在于监测区域或在监测区域中移动物体的红外线，而在红外线探测器中的热电元件则接收来自人体经聚集过的红外线。在图1中，用带有阴影线的圆圈示意地示出人体。用电流-电压(I/V)变换器把热电元件的输出电流变换成电压。当检测到由人体的红外线引起的信号时，就输出检测信号以便告知在监测区域中检测到了人体。
为了防止在热电元件中易于发生由爆米花噪声引起的对人体的错误检测，本发明的红外线探测器分析由热电元件所获信号的波形。如图2所示，红外线探测器包括热电元件1、电流-电压(I/V)变换器2和信号处理器3。对准监测区域的热电元件1输出与红外线辐射相对应的电流，而I/V变换器2则把检测到的电流变换成电压信号。信号处理器3分析电压信号的波形，并且只有当通过波形分析检测到由人体产生的波形时才输出检测信号。图2和下面将要解释的附图中没有示出用于把红外线聚集到热电元件1的光学系统。
参照波形分析，图3和4分别示出由人体所引起热电元件1的输出电流的能量频谱和热电元件1的爆米花噪声的能量频谱。由人体引起的信号频谱主要具有低频分量，而由爆米花噪声引起的信号频谱则扩展至较高的频率。此外，外部电噪声(electrical noise)也具有高频分量。还要指出，当人体移入监测区域中时，在相对较长时间内连续输出由人体引起的信号，而爆米花噪声或外部电噪声则仅在短时间内存在。信号处理器3分析输入信号的波形并鉴别由人体引起的信号。于是，就确定无疑地检测到由人体引起的信号，并使对人体的错误检测得以防止。由于在检验波形特征之后才输出检测信号，所以由诸如爆米花噪声-类噪声引起的误动作得以防止，并以高的精度检测人体。正如下面将要描述的那样，把信号处理器3制作成各种形式。
图5示出根据本发明第一实施例的红外线探测器的方框图。红外线探测器包括热电元件1、电流-电压(I/V)变换器2、宽带放大器11和波形分析器12。I/V变换器2把热电元件1的输出电流变换成电压信号。放大器11在足够宽的频带内放大I/V变换器2的输出电压。波形分析器12分析放大器11的输出电压的波形。波形分析器12包括模拟-数字(A/D)变换器13、存储装置14和中央处理单元(CPU)15，其中，模拟-数字变换器13例如以恒等的时间间隔把来自放大器3的输入信号变换成数字数据，存储装置14存储数字数据，而中央处理单元15则根据从A/D变换器13接收到的数字数据以及存储在存储装置14中的数据来分析波形。
在A/D变换之后，把数字数据存储在存储装置14中达数秒，而CPU15根据数字数据计算信号的频率分布。如果低频分量的信号以大于预定电平的功率存在，而等于或高于几十Hz的高频分量的信号以小于预定电平的功率存在，那么就输出对于人体的检测信号。相反，如果等于或高于几十Hz的高频分量的信号以大于预定电平的功率存在，那么判定它们是噪声，且不输出对于人体的检测信号。
图6示出由CPU15进行的信号处理流程。首先，以一预定时间来接收存储在存储装置14中有关波形的数字数据(S10)，并按此数字数据分析频率组成(S12)。于是，检验波形数据是否包括低频分量(S14)。如果判定波形数据不包括低频分量，那么流程回到S10。另一方面，如果判定波形数据包括低频分量，那么接着就判定波形数据是否包括高频分量(S16)。如果判定波形数据包括高频分量，那么判定检测到噪声，且流程回到S10。另一方面，如果判定波形数据不包括高频分量，那么输出人体检测信号(S18)，而且流程回到S10。
图7示出根据本发明第二实施例的红外线探测器。在该实施例中，分析关于热电元件信号的频率分布，且根据在两个不同频率范围内的信号电平比来鉴别人体。红外线探测器包括热电元件1、I/V变换器2、第一放大器21、第二放大器22、电平比计算器23和鉴别器24。第一放大器21放大在中心频率为1Hz的频带内的信号，而第二放大器22放大在几十Hz到几百Hz之间的另一个频带中的信号。电平比计算器23判定第一和第二放大器21和22的输出电平比。于是，鉴别器24把该比值与预定值相比较，并当该比值大于预定值时便输出人体检测信号。
图8示出电平比计算器23的例子。在电平比计算器23中，把由第一和第二放大器21、22放大的信号送到第一和第二比较器231、232，以分别把它们与阈值电平相比较。还把信号送到第一和第二绝对值电路233、234以获得其绝对值。当在用于电平比较部分的预定时间内脉冲发生器235接收到来自比较器231、232的信号时，它生成脉冲信号，而且向第一和第二峰值保持电路236和237提供脉冲信号。与第一和第二绝对值电路233、234相连的第一和第二峰值保持电路236、237保持在电平比较部分中的最大信号。除法器电路238将从第一和第二峰值保持电路236、237接收到的绝对值信号相除。如果商大于预定电平，那么鉴别器24就输出人体检测信号。也即，由人体引起的信号得以鉴别。
图9和10分别示出红外线探测器中由人体引起和由爆米花噪声引起的代表性波形。在图9中，由于由人体引起的信号具有等于或低于几十Hz的频率分量，所以由第一放大器21提供大信号，而由第二放大器22提供小信号。另一方面，在图10中，由于由爆米花噪声引起的信号具有高至高频的分量，所以放大器21、22两者均提供大信号。当第一或第二放大器21、22的输出超过阈值电平，那么脉冲发生器235把脉冲信号输出到峰值保持电路236和237。于是，当接收到脉冲信号时，在电平比较期间，峰值保持电路236和237保持输入其中的电压峰值。对于如图9所示的由人体引起的信号，第一峰值保持电路236的输出很大，而第二峰值保持电路237的输出却很小。另一方面，对于由爆米花噪声引起的波形，峰值保持电路236、237输出大信号。因此，通过除法电路238和鉴别器24，使由人体引起的波形得以从由爆米花噪声引起的波形中鉴别出。
虽然上面解释了电平比计算器23的例子，但可以不同的方法获得电平比。还可以运用在最大信号间之差，而不是商来使由人体引起的信号从由爆米花噪声引起的信号中加以鉴别。
图11示出根据本发明第三实施例的红外线探测器。在该实施例中，分析关于热电元件的信号的频率分布，并根据在两个不同频率范围内的信号电平来鉴别人体。红外线探测器包括热电元件1、I/V变换器2、第一放大器31、第二放大器32、第一比较器33、第二比较器34和鉴别器35。与第一和第二放大器21和22相类似，第一放大器31放大其中心大约在1Hz处的频带内的信号，而第二放大器32则放大在几十Hz到几百Hz之间的另一频带内的信号。向第一和第二比较器33、34提供通过第一和第二放大器31、32的信号，以分别将它们与阈值电平相比较。于是，鉴别器35根据比较器33、34的比较结果鉴别出由人体引起的信号。
图12和13分别示出由人体和由爆米花噪声引起的输出信号的波形。由于由人体引起的信号具有等于或低于几十Hz的频率分量，所以第一放大器31提供大信号，而第二放大器32则提供小信号。由于由爆米花噪声引起的信号具有高至高频的分量，所以两个放大器31、32均提供大信号。因此，当第一和第二比较器33、34将放大器31、32的输出信号与适当的阈值电平相比较时，对于人体信号，用于第一放大器31的第一比较器33输出比较信号，而用于第二放大器32的第二比较器34则不输出比较信号。在另一方面，对于由爆米花噪声或由电噪声引起的信号，两个比较器33、34均提供输出信号。当第一比较器33输出比较信号而第二比较器34不输出比较信号时，鉴别部分35则输出人体检测信号。
接着，解释根据本发明第四实施例的红外线探测器。对于由人体引起的信号，实际上在相对较长时间内，频率分量没有示出任何变化，而对于由噪声(诸如爆米花噪声)引起的信号，它们在短时间内就消失。在该实施例中，对信号进行频率分析，并根据信号的时间依赖性来鉴别人体。例如，当在某一连续时间内，在该信号中存在相同频率分量时，就输出人体检测信号。
红外线探测器的方框图与图3所示第一实施例的相类似，这里就不再显示。宽带放大器11在足够宽的带宽内放大来自I/V变换器2的输出电压，而且向波形分析器12提供的信号具有如图3和4所示的频谱分布。波形分析器12具有A/D变换器13、存储装置14和用于分析的CPU15，其中A/D变换器13把输入波形变换成数字值，而存储装置14则存储数字数据。每次接收到来自A/D变换器13的信号更新存储在存储装置14中的数据。CPU15分析其频率组成，并检验频谱的时间依赖性。当在某一持续时间内存在相同频率分量时，CPU1 5就输出人体检测信号。在CPU15的信号处理过程中，对在一段时期内的数据进行频率分析，而且如果当低频分量具有大于预定值的功率时的时间长度超过阈值，那么就输出人体检测信号。作为替代，当在预定的长时间内信号超过阈值时，例如，通过测量时间长度，可以检测频率分量的变化。
图14示出由CPU15进行信号处理流程的例子。首先，以一预定的时间接收存储在存储装置14中有关波形的数字数据(S30)，并按此数字数据分析频率组成(S32)。于是，检验在该数据中低频分量的功率是否不小于预定的功率Pt(S34)。如果判定该功率小于Pt，那么把t复位到0(S36)，且使流程回到S30。在另一方面，如果判定该功率不小于Pt，那么将时间t增加1(S38)，而且接着判定t是否≥Tn(S40)。如果判定t＜Tn，那么流程回到S30。在另一方面，如果判定t≥Tn，也即当低频分量具有大于预定值功率时的时间长度超过阈值Tn时，那么就输出人体检测信号(S42)。于是，流程回到S30。
图15示出根据本发明第十五实施例的红外线探测器，其中分析对于热电元件信号的频率分布，且根据在由人体所引起频率范围内的信号的时间长度来鉴别人体。红外线探测器包括热电元件1、I/V变换器2、放大器41、比较器42和脉宽探测器43。放大器41具有带通滤波器的特征，它发送和放大中心大约在1Hz处的频带内的信号，以获得由人体引起的信号。比较器42把由放大器41输出的信号与预定阈值相比较，并当该信号超过阈值时输出检测信号。脉宽探测器43只有当脉宽超过某一值时才输出信号。图16和17分别示出在红外线探测器中由人体和爆米花噪声引起的波形。由人体引起的信号比由噪声(诸如，爆米花噪声)引起的信号相对较长。在红外线探测器中，放大器发送与人体存在相对应的频率范围内的信号，且当脉宽探测器43判定由放大器41所输出信号的脉宽相对较长时，才输出人体检测信号。
在该例子中，根据来自比较器41的一次通过输出信号的长度，产生检测信号。作为替代，在脉宽探测器43接收到来自比较器42的信号之后，通过测量来自比较器42的信号的脉宽来产生检测信号。
图1 8示出根据本发明第六实施例的红外线探测器。在这个实施例中，分析对于热电元件的信号的频率分布，且根据在两个频率范围内信号的时间长度来鉴别人体。红外线探测器包括热电元件1、I/V变换器2、第一放大器41、第二放大器42、第一比较器43、第二比较器44、第一脉宽探测器45、第二脉宽探测器46和波形鉴别器47。第一放大器41放大中心大约在1Hz处的频带内的信号，而第二放大器42则放大几十Hz到几百Hz之间的另一个频带内的信号。第一和第二比较器43、44把来自第一和第二放大器41、42的信号分别与阈值电平相比较。图19和20示出第一和第二比较器43、44的输出信号的时间曲线图。对于爆米花噪声或其类似物，第一比较器43输出带有相对较窄带宽的脉冲信号。当背景和人体之间的温差很大，而且来自热电元件1的输出信号很大时，第一比较器43输出长脉宽的脉冲。另一方面，当背景和人体之间的温差很小时，它输出带有窄带宽的脉冲。在这种情况下，要从由爆米花噪声引起的信号中鉴别出由人体引起的信号是很困难的。然而，第二比较器44确定无疑地输出对于爆米花噪声等的信号，但是它并不输出由人体引起的信号，因为对于人体第二放大器44输出的很小的信号。这样，就确定无疑地检测出由人体引起的信号。如上所述，第一和第二脉宽探测器45和46分别检测由比较器43和44所提供信号的脉宽，而波形鉴别器47则根据所检测到的在不同频率范围内信号的脉宽来鉴别出由人体引起的信号。
图21示出根据本发明第七实施例的红外线探测器。在该实施例中，通过测量信号的上升时间来鉴别人体。红外线探测器包括热电元件1、I/V变换器2、放大器51、上升时间探测器52、比较器53和鉴别部分54。放大器51具有带通滤波器的特征，以获得由人体引起的信号。上升时间探测器52借助测量通过两个不同电平之间放大器51的输出信号的时间长度来输出上升时间。
图22和23分别示出由人体和由爆米花噪声引起的放大器51的输出信号，以及上升时间探测器52的上升时间检测信号。爆米花噪声等快速上升，且具有短的脉宽，而由人体引起的信号则逐渐上升，因为人体以低速进入每个监测区域。对于由爆米花噪声等引起的信号上升时间变得较长，而对于由人体引起的信号上升时间则变得较短。如果由人体引起的信号变大，那么上升时间就变短，但是比较器53比较结果的脉宽则变得更长。于是，鉴别器54接收到来自上升时间探测器52的上升时间以及来自比较器53的脉宽，并且由于考虑到上升时间和脉宽而以高的精度检测到人体。
下面参照图24，将描述根据本发明具有不同类型信号处理器的红外线探测器。红外线探测器包括热电元件1、电流-电压(I/V)变换器2和信号处理器，后者包括第一电压放大器61、第二放大器62、信号探测器部分63、爆米花噪声探测器64、输出电路65和控制器66。由第一电压放大器61和第二电压放大器62放大I/V变换器2的输出电压。第一电压放大器61具有通过与人体移动速度相对应的大约1Hz分量的带通滤波器的特征，而第二电压放大器62通过选择高于第一电压放大器61的频率，来放大从I/V变换器2接收到的信号，以便检测爆米花噪声。信号探测器63用比较器把从第一电压放大器61输出的信号与预定值相比较，而且如果从第一电压放大器61接收到的信号具有超过预定值的幅度，那么它就输出检测信号到输出电路65。
因为在热电元件1中的爆米花噪声上升得比由人体等移动所引起的信号要快，所以第二电压放大器62在高于第一电压放大器61的频率下放大输入信号。于是，第二电压放大器62具有带通滤波器的特征，它发送等于或高于几十Hz的频率分量以便从由人体移动所引起的输出信号中鉴别出爆米花噪声。然而，如果在不必要的高频下发送信号，那么S/N比变差，且爆米花噪声淹没在噪声中。于是，第二电压放大器62具有带通滤波器的特征，它发送从几十Hz到几百Hz的发送频带中的频率分量。当第二电压放大器62的输出具有等于或高于预定值的幅度时，爆米花噪声探测器64输出爆米花噪声检测信号到控制器66。当检测爆米花噪声时，控制器66输出控制信号到红外线探测器中的元件(诸如，I/V变换器2、第一电压放大器61或输出电路65)以防止由爆米花噪声所引起的错误检测信号。
在经变更的例子中，一个放大器放大I/V变换器2的输出信号，并向具有相互不同的频率特征的两个滤波器提供放大器的输出电压。第一滤波器是通过与人体移动速度相对应的大约1Hz分量的带通滤波器，而第二滤波器则是发送从几十到几百Hz分量的带通滤波器。分别向信号探测器和爆米花噪声探测器提供第一和第二滤波器的输出。也即，使用滤波器，而不是电压放大器来分析由热电元件检测到的信号波形。
如上所述，以两个不同的频率范围检测热电传感器的输出信号，并可根据对两个不同频率范围内的信号的分析检测到人体。于是使有关人体的存在或移动的错误报道得以防止。因此，这样的红外线探测器是很可靠的，而且当发生爆米花噪声时，不输出错误的输出信号。下面解释这种信号处理类型的各种实施例。
下面，参照图25和26，描述根据本发明第八实施例的红外线探测器。如图25所示，红外线探测器包括热电元件1、I/V变换器2、第一电压放大器71、第二电压放大器72、信号探测器部分73、爆米花噪声探测器74和输出控制器77，后者包括具有定时器电路和输出电路75的控制器。向第一电压放大器71和第二电压放大器72提供I/V变换器2的输出电压信号。第一电压放大器71放大从I/V变换器2接收到的信号，并把输出电压送到信号探测器73。第一电压放大器71具有通过与人体移动速度相对应的大约1Hz分量的带通滤波器的特征。信号探测器73用比较器把从第一电压放大器71输出的信号与预定值相比较。如果从第一电压放大器71接收到的信号具有超过预定值的幅度，那么它就把检测信号输出到输出电路75。
第二电压放大器72具有带通滤波器的特征，它发送在从几十到几百Hz的发送频带内的分量。当第二电压放大器72的输出具有等于或高于预定值的幅度时，爆米花噪声探测器74就把爆米花噪声检测信号输出到控制器76。
控制器76具有定时器并当接收到爆米花噪声时，在预定时间内把输出禁止信号输出到输出电路75。当发生爆米花噪声时，它快速衰落或者它是并非持久的。因此，将输出输出禁止信号用控制器76中的定时器的时间设定为几秒。
只要输出电路75没有从控制器接收到输出禁止信号，则当它接收到来自信号探测器73的检测信号时，就通过它发送检测信号。然而，当由控制器76输出输出禁止信号时，则即使从信号探测器73接收到检测信号，它也禁止向外部输出信号，或者并且不输出检测信号。
下面，参照图26解释红外线探测器的操作过程，它示出下列元件的输出信号的时间曲线图(a)I/V变换器2，(b)第二电压放大器72，(c)爆米花噪声探测器74，(d)第一电压放大器71，(e)信号探测器73和(f)控制器76。
把I/V变换器2的输出信号(a)送到第一和第二电压放大器71和72。当第一电压放大器71的输出信号(d)超过预定值时，信号探测器73判定人体存在于监测区域或在监测区域中移动，以输出检测信号(e)。
在另一方面，因为当第二电压放大器72的输出信号(c)超过预定值时，爆米花噪声探测器74判定从热电元件1输出爆米花噪声，所以它把爆米花噪声检测信号输出到控制器76。当接收到爆米花噪声检测信号时，控制器76把输出禁止信号输出到输出电路75长达几秒。在输出禁止信号输出这一段时间(下面称为输出禁止时间)内，输出电路75禁止把从信号探测器73接收到的检测信号输出到外部。也即，不从红外线探测器输出检测信号，直至输出禁止时间过后，并使由爆米花噪声引起的误动作得以防止。因此，由于来自第二电压放大器72的输出信号的上升时间快于来自第一电压放大器71的输出信号的上升时间，所以在输出输出禁止信号之前不输出由爆米花噪声引起的错误检测报告。如上所述，当发生爆米花噪声时，控制输出控制器77不输出信号直至预定时间过后。于是，通过设定用于信号控制的预定时间，就可完全防止由爆米花噪声引起的错误报告。
下面参照图27和28描述根据本发明第九实施例的红外线探测器。如图27所示，红外线探测器包括热电元件1、I/V变换器2、第一电压放大器81、第二电压放大器82、信号探测器83、爆米花噪声探测器84、输出控制器87和具有定时器的控制器88，其中输出控制器87包括输出电路86和输出电平探测器85。该实施例的红外线探测器的基本结构与如图25所示的第七实施例的相类似。
当从第一电压放大器81接收信号时，输出电平探测器85用比较器把输入信号与预定值相比较。如果输入信号电平较高，那么它送出高电平检测信号。用于由信号探测器83和输出电平探测器85为比较所用的预定值不必彼此相同，且可以适当设定它们以获得所需的检测灵敏度。
当爆米花噪声的输出电平高时，即使在输出电平探测器85中从第一电压放大器81接收到的信号电平暂时变得低于预定值(参见图28中的信号(d)和(e))，探测器83也可以输出检测信号。于是，一旦输出高电平检测信号，输出电平探测器85继续输出高电平检测信号直至从第一电压放大器81接收到的信号电平变的连续地低于预定值以预定的时间。因此，即使当从第一电压放大器81接收到的信号电平低于预定值，也不会很快停止输出高电平检测信号。
只要不从控制器88接收到输出禁止信号，当从信号探测器83接收到检测信号时，把上述接收到的检测信号发送到外部。然而，在由爆米花噪声探测器84输出爆米花噪声检测信号之后，即使从探测器83接收到检测信号，也禁止把检测信号输出到外部，或者不把检测信号输出到外部直至电平检测信号被停止输出。
接着，参照图28，描述红外线探测器的操作过程，其中图28示出I/V变换器2的输出信号(a)、第二电压放大器82的输出信号(b)、爆米花噪声探测器84的输出信号(c)、第一电压放大器81的输出信号(d)、信号探测器83的输出信号(e)和输出电平探测器85的输出信号(f)。
把I/V变换器2的输出信号(a)送到第一和第二电压放大器81和82。第一电压放大器81的输出信号(d)超过预定值，信号探测器83判定人体存在或移动于检测区域，并输出检测信号(e)。
在另一方面，由于当第二电压放大器82的输出信号(c)超过预定值时判定从热电元件1将输出爆米花噪声，所以爆米花噪声探测器84就把爆米花噪声检测信号(b)输出到输出电路86。当来自第一电压放大器81的输出信号(d)超过预定值时，输出电平探测器85把高电平检测信号(f)输出到输出电路86。输出电路86在从爆米花噪声探测器84接收到信号的同时禁止把从信号探测器83接收到的检测信号输出到外部，而且它继续处于禁止状态直至停止从输出电平探测器85输出信号。也即，输出禁止时间是从爆米花噪声探测器84输出信号之后直至停止从输出电平探测器85输出信号为止。因此重要的是，适当调节用于比较器的参考值，俾使当有爆米花噪声检测信号输出时，将会输出高电平检测信号。
如上所述，在接收到爆米花噪声检测信号之后，输出电路不输出信号直至预定时间过后，直至第一电压放大器的输出不超过预定值的时间达到预定值为止。由于根据爆米花噪声的输出电平来确定输出控制器的信号控制时间，所以当爆米花噪声的输出电平小时，信号控制被快速删除，而且可以减小错误报告的可能性。
下面，将参照图29至31，描述根据本发明第十实施例的红外线探测器。如图29所示，红外线探测器包括热电元件1、I/V变换器2、第一电压放大器91、第人电压放大器92、信号探测器93、爆米花噪声探测器94和具有定时器作为输出控制器96的控制器95。该实施例的红外线探测器的基本结构与如图25所示的相类似。
接着，参照图30，描述红外线探测器的操作过程，其中图30示出I/V变换器2的输出信号(a)、第二电压放大器92的输出信号(b)、爆米花噪声探测器94的输出信号(c)、控制器95的输出信号(d)和第一电压放大器91的输出信号(e)。把I/V变换器2的输出信号(a)送到第一和第二电压放大器91和92。当第二电压放大器92的输出信号(b)超过预定值时，爆米花噪声探测器94判定由热电元件1输出爆米花噪声并把爆米花噪声检测信号(c)输出到控制器95。当从爆米花噪声探测器94接收到爆米花噪声检测信号时，控制器95输出输出禁止信号(d)长达几秒的预定时间。
在控制器95输出输出禁止信号的同时，第一电压放大器91减小它的增益使之达信号探测器93不输出检测信号的程度。于是，即使信号探测器93接收到来自第一电压放大器91的输出信号(e)，在认为发生爆米花噪声的时间长度内，该信号也不超过预定值，且不把检测信号送到外部。由于当发生爆米花噪声时使第一电压放大器接收到的信号增益在极短时间内加以减少，所以由爆米花噪声所引起错误报告的可能性得以减小。
作为替代，如图31所示，可将开关电路97设置在I/V变换器2和第一电压放大器91之间。当控制器95输出输出禁止信号时，不把来自I/V变换器2的信号送到第一电压放大器91。
下面，将参照图32和33，描述根据本发明第十一实施例的红外线探测器。如图32所示，红外线探测器包括热电元件1、I/V变换器2、第一电压放大器101、第二电压放大器102、探测器103、爆米花噪声探测器104和输出控制器107，后者包括控制器(定时器电路)105和开关电路106。该实施例的红外线探测器的基本结构与如图25所示的相类似。
当控制器105输出输出禁止信号的同时，开关106减小I/V变换器2的变换阻抗以减小由从第一电压放大器101接收到的爆米花噪声所引起信号的信号电平。于是，在信号探测器103中第一电压放大器101的输出信号不超过预定值，而由爆米花噪声引起的误动作则可得以防止。
接着，参照图33描述红外线探测器的操作过程，其中图33示出I/V变换器2的输出信号(a)、第二电压放大器102的输出信号(b)、爆米花噪声探测器104的输出信号(c)、控制器105的输出信号(d)和第一电压放大器101的输出信号(e)。把I/V变换器2的输出信号(a)送到第一和第二电压放大器101和102。当第二电压放大器102的输出信号(b)超过预定值时，爆米花噪声探测器104判定热电元件1输出爆米花噪声，并把爆米花噪声检测信号(c)输出到控制器105。当从爆米花噪声探测器104接收到的爆米花噪声检测信号时，控制器105把输出禁止信号(d)输出到开关106长达几秒。
在控制器105输出输出禁止信号的同时，开关106减小I/V变换器2的变换阻抗。于是，虽然发生爆米花噪声，但是即使信号探测器103接收到来自第一电压放大器101的输出信号(e)，第一电压放大器101的输出信号也并不超过预定值，而且不把检测信号送到外部。
如上所述，只有当在该实施例中输出爆米花噪声时才减小I/V变换器2的增益。于是，控制器105输出输出禁止信号的时间变得很短。
正如下面将要说明的那样，当断开开关96时，开关噪声对如图32所示的红外线探测器有影响。图34示出I/V变换器2和开关96的例子。I/V变换器2包括运算放大器2a、反馈电路2b和电容器2d。开关127是与I/V变换器2并联的MOS-FET。由于I/V变换器2具有很高的阻抗，所以当开关96运行时，因MOS-FET中寄生电容2d引起在高频下发生开关噪声。于是，需要防止由这种开关噪声引起的错误报告。
下面，参照图35和36，将描述根据本发明解决这个问题的第十二实施例的红外线探测器。如图35所示，红外线检测装置包括热电元件1、I/V变换器2、第一电压放大器111、第二电压放大器112、报告部分113、爆米花噪声探测器114、控制器115和开关电路116。热电元件1输出与从监测区域辐射的红外线相对应的电流，而I/V变换器2则把从热电元件1输出的被检测电流转换成电压信号。向第一和第二电压放大器111和112提供电压信号。
第一电压放大器111放大从I/V变换器2接收到的电压信号，并把结果送到报告部分113。第一电压放大器111具有通过与人体移动速度相对应的大约1Hz的分量的带通滤波器特征。报告部分113用比较器把从第一电压放大器111输出的信号与预定值相比较，而且如果从第一电压放大器111接收到的信号具有超过预定值的幅度，那么它就输出报告信号。
第二电压放大器112具有带通滤波器的特征，它发送几十到几百Hz发送频带内的分量。当第二电压放大器112的输出具有等于或高于预定值的幅度时，爆米花噪声探测器114把爆米花噪声检测信号输出到控制器115。当接收到爆米花噪声检测信号(d)时，控制器115把输出控制信号(e)输出到开关电路116长达预定时间T1。一旦输出爆米花噪声，即使接收到来自爆米花噪声探测器114的信号，对从信号端A至B(如图36所示)这段预定时间T2，均不输出信号。因此即使当断开开关电路116时，将开关噪声传播到爆米花噪声探测器114，也不再次接通开关电路116(参见图36中的信号(c))。如上所述，当在热电元件中发生爆米花噪声时，检测到人体而准备要输出的错误报告就得以防止。此外，即使发生开关噪声，通过减小检测灵敏度，长达一定时间也可防止报告的出错。
下面，将参照图37-40，描述根据本发明第十三实施例的红外线探测器。如图37所示，红外线探测器包括热电元件1、I/V变换器2、第一电压放大器121、第二电压放大器122、报告部分123、爆米花噪声探测器124、控制器125、缓冲电路126和开关电路127。热电元件1输出与从监测区域辐射的红外线相对应的电流。I/V变换器2把从热电元件1输出的被检测电流转换成电压，而且把该电压输出到第一电压放大器121和第二电压放大器122。
第一电压放大器121放大从I/V变换器2接收到的信号，并把结果送到报告部分123。第一电压放大器121具有通过与人体移动速度相对应的大约1Hz分量的带通滤波器的特征。报告部分123运用比较器把从第一电压放大器121输出的信号与预定值相比较，而且如果从第一电压放大器121接收到的信号具有超过预定值幅度，那么它就输出检测信号。在另一方面，第二电压放大器122具有带通滤波器的特征，它发送从几十到几百Hz的分量，而且放大从I/V变换器2接收到的信号。
图38示出红外线探测器的操作过程的时间曲线图。当第二电压放大器122的输出(b)具有等于或高于预定值Vh1，Vl1的幅度时，爆米花噪声探测器124把爆米花噪声检测信号(d)输出到控制器125。当接收到爆米花噪声时，控制器125在预定时间T1内把输出禁止信号Q1输出到缓冲电路126。在通过缓冲电路126接收到输出控制信号Q1的同时，开关127减小I/V变换器2的转换阻抗，以便减小由爆米花噪声产生的信号电平。于是，第一放大器的输出信号(c)不超过在报告部分123中的预定值Vh0，Vl0，并防止将爆米花噪声拟作为报告信号而加以输出。如上所述，通过提供缓冲电路126，使开关噪声得以抑制。
如图40所示，由C、R等构成缓冲电路126的例子，而且它调节从输出控制器1 25到开关电路127的输出控制信号Q1的衰减时间。由C和R判定缓冲电路126的时间常数。
如图39关于红外线探测器中缓冲电路126的频率特征所示，对于频率F0设定一时间常数，频率F0在第一电压放大器121的增益变为最大的大约1Hz和第二电压放大器122的增益变为最大的大约100Hz之间处是最为合适的。也即，如此设定增益，俾使第一电压放大器121放大开关噪声(a)(如图38所示的Ns1)但不超过预定值Vh0，Vl0。这防止由报告部分123进行错误报告。同样如此设定增益，俾使第二电压放大器122也放大开关噪声，但是不超过预定值Vh1，VL1。这防止由爆米花噪声探测器124提供爆米花噪声检测信号。实践中，提供稳定输出信号的最适当频率F0设置在大约10Hz。
因此，通过运用由R，C等构成的小型电路，由开关127处的开关噪声导致因来自热电元件1的爆米花噪声而检测到物体的错误报告可得以防止。即使发生开关噪声，当发生爆米花噪声时，红外线探测器也很可靠，而不输出错误的输出信号。此外，不能检测到人体存在或移动的遗漏报告也可得以防止，虽然在某一时间内检测的灵敏度有所减小。
下面按照图41和42将描述根据本发明第十四实施例的红外线探测器。开关噪声是高频信号。在如图32所示的红外线探测器中，第二电压放大器放大开关噪声，而且输出控制I/V变换器的爆米花噪声检测信号。于是，断续地输出输出控制信号，使I/V变换器的输出保持为低，且减小检测红外线的灵敏度。这个实施例通过运用两个定时器来解决这个问题。如图41所示，红外线探测器包括热电元件1、I/V变换器2、第一电压放大器131、第二电压放大器132、报告部分133、爆米花噪声探测器134、控制器135、开关电路136和另一个开关电路137。图42示出说明红外线探测器操作过程的时间曲线图。
热电元件1输出与从监测区域辐射的红外线相对应的电流。I/V变换器2把从热电元件1输出的被检测电流转换成电压，并向第一电压放大器131和第二电压放大器1提供电压。第一电压放大器131放大从I/V变换器2接收到的信号，并把结果送到报告部分133。第一电压放大器131具有通过与人体移动速度相对应的大约1Hz分量的带通滤波器特征。报告部分133运用比较器把从第一电压放大器131输出的信号与预定值相比较，而且如果从第一电压放大器131接收到的信号具有超过预定值的幅度，那么它就输出报告信号。
在另一方面，第二电压放大器132放大从I/V变换器2接收到的信号。第二电压放大器132具有带通滤波器的特征，它发送从几十到几百Hz的分量。当第二电压放大器132的输出具有等于或高于预定值Vh1，Vl1的幅度时，爆米花噪声探测器134便把爆米花噪声检测信号P3(如图42中(b)所示的Nout1)输出到控制器135。图43示出爆米花噪声探测器134的例子。
如图43所示，爆米花噪声探测器134是具有两个比较器的比较器，而且它判定从第二电压放大器132接收到的信号SWIN是否超过变换器的正负参考电压Vh1，Vl1。也即，从第二电压放大器1 32接收到的信号与预定参考电压Vh1，VL1相比较。如果SWIN＞Vh1或者SWIN＜VL1，那么爆米花噪声探测器134便判定检测到了爆米花噪声，并输出爆米花噪声检测信号。
当接收到爆米花噪声时，控制器135以一预定的时间T1，通过开关电路136输出输出控制信号Q1(图42中的(d))至I/V变换器2。与此同时，在预定时间T2内，它通过开关电路137把增益抑制信号Q3(图42中的(e))输出到第二电压放大器132。应注意，当发生爆米花噪声时，它很快衰落或者它是非持久性的。当检测到爆米花噪声时，虽然它的峰值电平是不同的，但发现它的脉宽等于或短于几毫秒。于是，为了减小I/V变换器2的变换阻抗和第二电压放大器132的增益，理想的是，将用于输出输出控制信号Q1和增益抑制信号Q3的时间T1，T2设定为几秒，而且T1＜T2。
此外，开关噪声的幅度大约是1mV。于是，在控制器135输出增益抑制信号的同时，开关电路137减小第二电压放大器132的增益。于是，正如第二电压放大器132的输出(b)中的Nout2所示，当断开开关电路137时，在I/V变换器2中产生的开关噪声的信号电平得以减小。
因此，由于在爆米花噪声探测器134中第二电压放大器132的输出不超过预定值Vh1，Vl1，所以不从爆米花噪声探测器134输出爆米花噪声检测信号，而且不再接通开关电路136。然而，并未把第二电压放大器132的增益设为零，而是将它减少至不输出因开关噪声所引起爆米花噪声检测信号的程度。因此，即使在输出增益抑制信号P4的时间T2内(如图42中(c)所示)，爆米花噪声探测器134可以检测到由热电元件1产生的具有大幅度的爆米花噪声Nout2(如图42中(b)所示)。也即，I/V变换器2的输出受控时，可以删除具有大幅度的爆米花噪声。于是，以高的精度防止将要输出检测到物体的错误的报告信号，因当I/V变换器2的输出受控时，可以消除具有大幅度的来自热电元件1的爆米花噪声。
如上所述，当在热电元件中发生爆米花噪声时检测到物体的报告的错误报告信号得以防止。此外，虽然在某一时间内检测的灵敏度有所减小，但检测到人体存在或移动的报告的遗漏也得以防止。于是提供良好的红外线探测器。
下面，将参照图44，描述根据本发明第十五实施例的红外线探测器。红外线探测器包括热电元件1、I/V变换器2、第一电压放大器141、第二电压放大器142、报告部分143、爆米花噪声探测器144、开关电路146和另一个开关电路147。该实施例的红外线探测器的基本结构与第十四实施例的相类似，但是对于爆米花噪声探测器144设有开关147而不是开关电路137。
图46示出红外线探测器操作过程的时间曲线图。当接收到爆米花噪声检测信号P1时，在预定时间T1内，输出控制器145通过开关146把输出控制信号Q1输出至I/V变换器2(如图46中的(c)和(d))。与此同时，如(e)所示，在预定时间T3内，输出控制器145通过开关147把输出控制信号Q4输出到爆米花噪声探测器144。在输出检测电平抑制信号Q4的同时，爆米花噪声探测器144减小爆米花噪声检测电平以抑制爆米花噪声检测信号。具体而言，如图45所示，参考电压Vh1移向更高电压Vh2，或者参考电压Vl1移向更低电压Vl2。于是，在爆米花噪声探测器144中，第二电压放大器142的输出(b)不超过预定值Vh2或Vl2，而爆米花噪声探测器144就不输出爆米花噪声检测信号。
如上所述，爆米花噪声具有等于或短于几毫秒的脉宽。于是，为了减小I/V变换器2的变换阻抗和爆米花噪声探测器144的检测电平，理想的是，将用于输出输出控制信号Q1和检测电平抑制信号Q4的时间T1，T2设为几秒，而且T1＜T2。
在I/V变换器中，将N型MOS-FET用作为I/V变换器中的FET。然而，存在运用P型MOS-FET的情况，其中当控制信号从低电平变成高电平或者开关噪声的方向变成负时关闭开关电路。因此，当开关电路的结构被判定时，I/V变换器2中转换噪声的方向确定有些独特。于是，当爆米花噪声检测电平减小时，它不必偏移参考电压Vh1和Vl1两者，而偏移其中之一就足够了。当检测电平减小时，爆米花噪声变得难于检测到，而这本身是不希望的。然而，无需偏移标准基准之一，而这意味着不减小朝标准基准方向的灵敏度，且对于爆米花噪声的检测并不有利地减小该方向上的灵敏度。
此外，如果检测电平抑制信号Q4影响到诸如第二电压放大器142输出的信号路径，那么该影就以由爆米花噪声所引起信号的相同的程序加以处理。于是，需要考虑到信号的幅度、频率等。然而，由于把检测电平抑制信号Q4送到比较器的窗口参考电压终端，而该终端不同于第二电压放大器142的输出端，输入终端。于是，可以忽略两个信号之间的干扰。也即，可以减小检测电平，而不直接影响爆米花噪声检测信号的路径。
如上所述，可以减小检测电平，而不直接影响爆米花噪声检测的路径。此外，不减小一个方向上爆米花噪声检测的灵敏度，且可以高的精度防止误动作。
在如图32所示的红外线探测器中，I/V变换器2和第一电压放大器91包括多个运算放大器。当电路的增益改变时，偏置电压或偏置电流影响到放大器的偏置电压和它的直流输出信号。于是，在第一电压放大器91的输入如阶梯状信号(a step signal)一样变化，而且如果放大这种信号，那么就产生错误的报告信号。因此，如在放大器中出现偏置电压以及类似物出现在I/V变换器2或第一电压放大器91中，或者如果在信号稳定之前发生爆米花噪声，那么防止检测到物体的错误报告乃是所希望的。
在下述的一些实施例中，当接收到爆米花噪声的检测信号时，控制器控制红外线探测器中的两个或多个元件。控制器用定时器产生要送到元件中的多个时间。如此选择此时间，俾使信号流中，在下行侧的元件不受上行侧的另一元件的影响。
下面，将参照图47和48，描述根据本发明第十六实施例的红外线探测器。如图47所示，红外线探测器包括热电元件1、I/V变换器2、第一电压放大器151、第二电压放大器152、报告部分153、爆米花噪声探测器154和控制器155，后者具有定时器电路、开关电路156和另一个开关电路157。图48示出红外线探测器操作过程的时间曲线图。
热电元件1输出与从监测区域辐射的红外线相对应的电流。I/V变换器2把从热电元件1输出的被检测电流变换成电压。把电压信号送到第一电压放大器151和第二电压放大器152。报告部分153用比较器将从第一电压放大器151输出的信号与预定值相比较，而且如果从第一电压放大器151接收到的信号具有超过预定值的幅度，那么它就输出报告信号。在另一方面，第二电压放大器152通过选择高于第一电压放大器151的频率把信号加以放大并把它送到爆米花噪声探测器154。当第二电压放大器152的输出具有等于或高于预定值的幅度(如图48中(b)所示)，爆米花噪声探测器154便输出爆米花噪声检测信号(如图48中(c)所示)。
当从爆米花噪声探测器154接收到爆米花噪声检测信号时，控制器155提供两个不同的定时器输出T11和T12。定时器输出T11是到开关156的时间宽度为T1的脉冲信号，而定时器输出T12是到开关157的时间宽度为T2的脉冲信号。开关156接收到具有下脉冲宽度的定时器输出T11(如图48中(d)所示)，以减小I/V变换器2在时间T1内的增益。于是，如图48中(f)所示，即使报告部分153接收到由第一电压放大器151输出的信号，它也不会超过预定值。于是，不输出报告信号。将时间宽度T1设为长于几毫秒，它是爆米花信号的输出时间。于是，I/V变换器2的输出不受爆米花噪声的信号电平影响，而是仅受放大器的偏置电压等的影响。在另一方面，把具有宽度为T2的定时器输出T12(如图48中(e)所示)送到开关157以减小第一电压放大器151在时间T2内的增益。
将时间T2设定为长与T1。这样，当由第一电压放大器151放大受I/V变换器等中的偏置电压影响的阶梯状输入信号时，使第一放大器的增益减少若干秒，且不被报告部分153加以检测到。此外，将在第一电压放大器151中偏置电压的波动影响减至小于在报告部分153中设定的预定值。通过适当设定时间T2，使所谓的遗漏报告的时间得以缩短，而且可通过减小灵敏度来正确无误地防止错误的报告。
图49是第十七实施例的红外线探测器的方框图。红外线探测器包括热电元件1、I/V变换器2、第一电压放大器161、第二电压放大器162、报告部分163、爆米花噪声探测器164、输出电路165、开关电路166、另一开关电路167和具有定时器电流的控制器168。该实施例的红外线探测器的基本结构与第十六实施例的相类似。图50是该红外线探测器操作过程的时间曲线图。
与图48相类似，当从爆米花噪声探测器164接收到爆米花噪声检测信号时，控制器168输出两个不同的定时器输出T11和T13。脉宽T1的信号与在第十六实施例中的对应部分相类似。它在时间T1内减小I/V变换器2的增益，而且从I/V变换器的输出仅受放大器等的偏置电压的影响，而与爆米花噪声无关。因此，只在如图50中(e)所示的预定时间内，第一电压放大器161的输出超过由I/V变换器2的输出所引起报告部分163中的预定值。
在另一方面，定时器输出T13具有宽度T3(如图50中(g)所示)，而且把它送到开关167以在时间T3内控制输出电路165禁止报告信号。把脉冲时间T3设为长于T1。于是，就使所谓的遗漏报告的时间得以缩短，而且通过运用输出禁止器可以确定无疑的防止错误报告。
图51是第十八实施例的红外线探测器的方框图。红外线探测器包括热电元件1、I/V变换器2、第一电压放大器171、第二电压放大器172、报告部分173、爆米花噪声探测器174、输出电路175、开关电路176、另一开关电路177和具有定时器电路的控制器178。红外线探测器的基本结构与第十六实施例的相类似。图52示出红外线探测器操作过程的时间曲线图。
当从爆米花噪声探测器174接收到爆米花噪声检测信号时，控制器178输出两个不同的定时器输出T14和T15。定时器输出T14是到开关176的时间宽度为T4的脉冲信号，而定时器输出T15是到开关177的时间宽度为T5的脉冲信号。由开关176接收到具有T4脉冲宽度的定时器输出T14(如图52中(d)所示)以减小I/V变换器2在时间T4内的增益。将宽度T4设为几到几十秒以处理足够大的爆米花噪声信号。如图52中(a)所示，当I/V变换器2的输出上升并逐渐减小时，爆米花噪声越大，每秒的电压减量也越大。于是，当第一电压放大器171的增益回到原始值时，I/V变换器2正在减小的输出信号有可能超过阈值，如果爆米花噪声很大的话。为了阻止这种情况的发生，将时间T4设为足够长，例如几十秒。
在另一方面，把具有T5宽度的定时器输出T15(如图52中(f)所示)送到与输出电路175相连的开关177。在时间T5内禁止报告部分173的输出。将时间T5设为略长于T4。
如上所述，由于不把开关电路连到需要很高阻抗的I/V变换器，所以可以相对较容易地构成开关电路。此外，还可减小因不必要的连接所引起漏电流而造成的输出噪声。
下面将参照图53和54，描述根据本发明第十九实施例的红外线探测器。如图53所示，红外线探测器包括热电元件1、I/V变换器2、第一电压放大器181、第二电压放大器182、报告部分183、爆米花噪声探测器184、具有定时器电路的输出电路185、第一开关186、第二开关187、第三开关189。红外线探测器的基本结构与第十六实施例的相类似。图54示出红外线探测器操作过程的时间曲线图。
在第十九实施例中，控制器189输出三个不同的定时器输出T11、T12和T16。定时器输出T11是到开关186的时间宽度为T1的脉冲信号、定时器输出T12是到开关187的时间脉宽为T2的脉冲信号而定时器输出T16则是到开关188的时间宽度为T6的脉冲信号。把时间宽度为T1的脉冲信号送到开关186以减小I/V变换器2的增益。与第十六和十七实施例相类似，时间T1大约为几毫秒。通过减小I/V变换器2的增益，由I/V变换器2提供阶梯状输出，而与爆米花噪声无关。与第十六实施例相类似，T2是大约几毫秒的脉冲。由开关187接收到脉冲以减小第一电压放大器181的增益。于是，第一电压放大器181的输出仅受其中放大器的偏置电压的波动影响，且把它送到报告部分183。T6具有一段时间的脉冲宽度直至第一电压放大器181的信号稳定为止。于是，根据T6的脉冲信号，以一预定时间来禁止报告部分184的输出。类似地，同样使遗漏报告的时间缩短，而且可确定无疑地防止出错误报告。
如上所述，通过运用多个定时器输出，可防止将因放大器或I/V变换器中的偏置电压或者在信号稳定之前发生的爆米花噪声所引起的表示检测到人体存在或移动的错误报告。此外，检测灵敏度虽然有所减小，但可防止报告的遗漏。这样，就可以提供良好的红外线探测器。
在检测从人体辐射的红外线并输出模拟检测信号的红外线探测器中，可以减小由爆米花噪声引起的模拟输出的波动，但难于完全消除它。就在发生爆米花噪声之后，在预定时间内探测器不作出响应。然而，不能从输出信号中鉴别出输出信号的控制是否起因于爆米花噪声。于是，理想的是，可从红外线探测器的模拟输出中鉴别出爆米花噪声的发生。下述实施例通过以预定时间输出预定的模拟输出来解决这个问题。
下面将参照图55和56，描述根据本发明第二十实施例的红外线探测器。如图55所示，红外线探测器包括热电元件1、I/V变换器2、第一电压放大器191、第二电压放大器192、具有模拟输出端的输出电路193、爆米花噪声探测器194、控制器195和参考电压源196。将红外线探测器作为集成电路加以制作，且提供参考电压源196以提供在集成电路中产生的参考电压。参考电压源196是已知信号的例子，它可以容易地从基于由热电元件所检测信号的输出信号中加以鉴别出。输出电路193具有开关，它改变来自参考电压源196的参考电压和来自第一电压放大器191的输入信号之间的模拟输出。
热电元件1输出与从监测区域辐射的红外线相对应电流。I/V变换器2将从热电元件1输出的被检测电流变换成电压。向第一电压放大器191和第二电压放大器192提供输出电压。第一电压放大器191放大来自I/V变换器2的输入信号，并把它提供给输出电路193。第二电压放大器192具有高通滤波器的特征，它发送等于或高于几十Hz的频率分量。它在高于第一电压放大器191的频率下放大I/V变换器2的输出电压。于是，就可从由人体移动引起的信号中鉴别出爆米花噪声。如果第二电压放大器192的输出信号具有高于预定电平的幅度，那么爆米花噪声探测器194把爆米花噪声检测信号输出到控制器195。当控制器195接收到爆米花噪声检测信号时，在预定时间内它把输出控制信号输出至输出电路193。在输出电路193接收到来自控制器195的输出控制信号的同时，它改变模拟输出信号以便提供与来自第一电压放大器191的输出信号不同的预定信号。
图56示出红外线探测器操作过程的时间曲线图。在图56所示的例子中，I/V变换器2的输出信号(a)具有由人体引起的第一变化(1)和由爆米花噪声引起的第二变化(2)。图56还示出控制器195的输出信号(b)的波形，和在输出电路193的模拟输出端处的电压(c)。在控制器195输出控制信号的同时，它将模拟输出变成由参考电压源196提供的内部参考电压VREF。来自热电元件1的输出信号通常十分微弱，而在I/V变换器2和在第一电压放大器191处的增益将设得很高。于是，在普通情况下或者当没有接收到任何信号时，在模拟输出端处不能忽略输出噪声。在另一方面，当在模拟输出端处输出内部参考电压VREF时，如果与在普通情况下的上述相应部分相比，该信号中的噪声则可忽略不计。因此，如果以高于在普通情况下的输出噪声幅度的精确度来监测输出，那么就可以鉴别出在模拟输出端处向VREF的变化。也即，根据红外线探测器的模拟输出，可以确认爆米花噪声的产生。
此外，当将红外线探测器的电路作为集成电路加以制作时，那么当用类似于爆米花噪声的输入信号来检验集成电路时，可以在模拟输出端处监测内部参考电压VREF。于是，无需为VREF端提供压脚点(pad)，并使集成电路得以紧密地制作。
下面将参照图57和58描述第二十实施例另一个例子的红外线探测器。红外线探测器的结构与图55所示的相类似，除了参考电压源196。在这个例子中，向输出电路193提供接地电势(GND)。当发生爆米花噪声(如图58中的(c)所示)时，输出电路193使来自第一电压放大器191输入信号的模拟输出变成接地电势，与此同时控制器195输出控制信号。接地电势是最稳定的电压。由于它普遍存在于红外线探测器的电路中，所以将红外线探测器作为小规模电路加以实现。
下面将参照图59和60来描述第二十实施例的不同例子的红外线探测器。红外线探测器的结构与如图55所示的相类似，除了从外部电源197向输出电路193提供外部电源电压VDD。当发生爆米花噪声(如图60中(c)所示)时，输出电路193将来自第一电压放大器191输入信号的模拟输出变成外部电源电压VDD，同时控制器195输出控制信号。由用于红外线探测器的电源197提供外部电源电压VDD。由于将模拟输出改成外部电源电压VDD而模拟输出一般不超过外部电源电压VDD(＜VDD)，所以操作变得更加可靠。
下面将参照图61和62，描述第二十实施例的又一个实施例的红外线探测器。红外线探测器的结构与如图55所示的相类似，除了将振荡器198与输出电路193相连以提供振荡信号。当发生爆米花噪声(如图62中(c)所示)时，输出电路193将来自第一电压放大器191输入端电的模拟输出变成振荡器198的输出，同时控制器195输出控制信号。由于使用专用的振荡器198，所以模拟输出具有不会错误产生的电压，而且操作变得更加可靠。还有利的是，可以在红外线探测器的模拟输出端后的电路中使用振荡信号。
下面，将参照图63和64描述第二十一实施例的红外线探测器。如图63所示，红外线探测器包括热电元件1、I/V变换器2、第一电压放大器201、第二电压放大器202、输出电路203、爆米花噪声探测器204和具有模拟输出端的控制器205。输出电路203具有开关。当爆米花噪声探测器204输出爆米花检测信号而控制器205输出控制信号时，在预定时间内打开开关。如图61中(c)所示当发生爆米花噪声时，控制器205提供控制信号以打开在输出电路193中的开关。由于打开开关，使通过该开关输出的模拟输出变为具有高的阻抗。打开开关是实现高阻抗状态的一种方法。当输出电路193的输出信号具有高阻抗时，用户可以使模拟输出端设置成所希望的电压，例如用以下拉或上推模拟输出端处的电压。于是，爆米花噪声的产生就得以从输出信号中鉴别出来。
虽然参照附图，结合较佳实施例充分描述了本发明，但是应注意对于熟悉该技术领域的人员而言，各种变化和更改是显而易见的。应理解为，这种变化和更改均落在由所附权利要求书所限定的本发明的范围内，除非偏离它的范围。
权利要求
1.一种红外线探测器，其特征在于，包括热电元件；电流-电压变换器，它把来自所述热电元件的电流变换成电压信号；第一放大器，它在一频率范围内放大从所述电流-电压变换器接收到的所述电压信号；第二放大器，它在不同于所述第一放大器的频率范围内放大从所述电流-电压变换器接收到的所述电压信号；以及判定电路，它根据所述第一和第二放大器输出信号的幅度电平比，检测由人体产生的波形。
2.一种红外线探测器，其特征在于，包括热电元件；电流-电压变换器，它把来自所述热电元件的电流变换成电压信号；第一放大器，它在一频率范围内放大从所述电流-电压变换器接收到的所述电压信号；第二放大器，它在不同于所述第一放大器的频率范围内放大从所述电流-电压变换器接收到的所述电压信号；第一比较器，把所述第一放大器的输出信号与第一阈值电平相比较；第二比较器，它把所述第二放大器的输出信号与第二阈值电平相比较；以及判定电路，它根据所述第一和第二比较器的比较信号，检测由人体产生的波形。
3.一种红外线探测器，其特征在于，包括；热电元件；电流-电压变换器，它把来自所述热电元件的电流变换成电压信号；第一放大器，它在一频率范围内放大从所述电流-电压变换器接收到的所述电压信号；第二放大器，它在不同于所述第一放大器的频率范围内放大从所述电流-电压变换器接收到的所述电压信号；第一比较器，该第一比较器把所述第一放大器的输出信号与第一阈值电平相比较；第二比较器，它把所述第二放大器的输出信号与第二阈值电平相比较；以及判定电路，它测量所述第一和第二比较器的输出信号的脉宽，并根据所述的两个脉宽来检测由人体产生的波形。
全文摘要
在红外线探测器中，热电元件检测人体的存在或移动，并把热电元件的输出信号转换成电压信号。然后，对电压信号进行波形分析。于是，只有当通过波形分析检测到由人体产生的波形时，才输出检测信号。例如，在两个不同的频率范围内放大电压信号，且将被放大的信号用于鉴别由人体引起的信号。于是，误将诸如热电元件的爆米花噪声一类噪声当作为由人体所产生而在准备加以检测乃得以防止。
文档编号G01J5/34GK1670495SQ200510065090
公开日2005年9月21日 申请日期1999年2月26日 优先权日1998年2月27日
发明者松田启史, 高田裕司, 畑谷光辉 申请人:松下电工株式会社