专利名称:室内移动物体传感器的制作方法
本实用新型涉及信号装置，特别是室内防盗报警装置。
现有的室内移动物体传感器有微波传感器和超声波传感器两种，它们都是利用多普勒效应进行工作的。根据多普勒效应原理，当接收者向声源以速度V移动时(声源和媒质不动)，声波对接收者的速度为C＋V(V可为正负)，所以接收者收到的频率为f＝(C＋V)／入＝f0(1＋V／C)，其中入是媒质中的声波波长，f0是声源频率，C为声速。也就是说，移动物体的反射波频率为f0·(1＋V／C)。当物体静止时，其反射波频率等于声源的频率。根据波叠加原理，两列频率相同的波叠加结果是一列稳定的波 ；两列频率不同的波叠加结果是一列不稳定的波，其振幅随位移而改变 。因此，移动物体的反射波和固定物体的反射波(或波源发出的波)叠加的结果是一列不稳定的波，其包裹线是一个频率很低的信号，即所谓的多普勒频移 。微波传感器和超声波传感器都是利用多普勒频移来判断是否有物体移动的，因此，它们一般由发射器、接收器以及获得多普勒频移信号的电路组成。在一定空间范围内，发射器发出一列具有一定频率的波，接收器接收到的是这列波和该空间内所有物体对这列波的反射波以及它们的叠加，根据上述原理，当没有物体移动时，所有的波的频率相同，叠加后得到一列平稳的波；当有物体移动时，叠加后得到一列不平稳的波，出现了多普勒频移。接收器将接收到的信号输给后一级的装置，这些装置将对输入信号进行处理，确定是否有多普勒频移，从而判断是否有物体移动，如果有物体移动， 该装置将处理后的信号再输给下一级装置，如摄影机控制开关、发声装置开关等，达到各种不同的目的。超声波传感器和微波传感器，由于工作频率高，存在一系列的缺点，如有判别死角，对发射、接收元件的要求高，功耗大，体积大，价格高等。
本实用新型的目的在于提出一种新型的室内移动物体传感器。该传感器是在声频范围内工作的，工作频率远远低于超声波和微波传感器，因此克服了超声波和微波传感器的上述缺点。
本实用新型所说的室内移动物体传感器，其工作原理与超声波和微波传感器的工作原理完全相同，工作频率在声频范围内(一般为15～18KHZ，确定工作频率的原则是保证传声器能正常工作的前提下尽量提高)。它由声波发射器、传声器、放大器、滤波器、移频检出电路、比较器、计数器、定时器等组成，其特征在于声波发射器采用压电陶瓷作为发声元件，传声器采用话筒。传感器的工作原理如图1所示。
本实用新型所说的传感器，因为工作频率在声频范围，为了减少对人的影响或避免被人察觉(当做为防盗报警器用时)，除了尽量提高工作频率外，其发射器采用正弦波发射，为此，压电陶瓷与电感组成LC串联电路(压电陶瓷有一等效电容，其等效电感与外接电感相比可忽略)，逼使压电陶瓷发出正弦波。另外，当外界信号的频率等于谐振频率时，LC串联电路将发生谐振，谐振时，压电陶瓷两端的电压为输入电压的Q倍(Q为电感的品质因素)，本传感器的声波发射器中的压电陶瓷就是在LC串联电路发生谐振时发声的，这样不但实现了正弦波发射，而且提高了发射效率，达到了节省功耗的目的。
本实用新型所说的传感器，其声波发射器中的LC串联电路是这样产生谐振的由反相器、电容、电阻组成的振荡频率可调的无稳态多谐振荡器提供一个频率等于LC串联电路的谐振频率的信号，该信号通过多个并联的反相器放大以后输入LC串联电路，使其发生谐振。
本实用新型所说的传感器，其传声器可采用驻极体话筒。
图1是室内移动物体传感器工作原理图。
图2是防盗报警用室内移动物体传感器的电路图。
下面通过实施例进一步说明，发明人将该传感器用于室内防盗报警，其具体结构如图2所示。声波发射器发出的声波频率f为17KHZ，选定一个型号的压电陶瓷(如φ35的压电陶瓷，其电容量C为0.02μF)，那么串联的电感器的电感量可由公式f =12 πL C]]>求得。F1、F2、C12、R22、W3组成了无稳态多谐振荡器，其振荡频率由W3调节；将F2的输出端接至F3、F4、F5、F6的并联输入端，F3、F4、F5、F6的并联输出给LC串联电路提供了一个稳定的方波信号，频率为17KHZ，该信号使LC串联电路发生谐振，压电陶瓷在谐振频率下发声，发出一列频率为17KHZ的声波。传声器为驻极体话筒，它将接收到的信号输给放大器，信号的放大由BG1完成；放大后的信号经过由IC1～IC4组成的带通滤波器滤波，滤波器的通频带为17KHZ，输出幅度可由1R9及2R9调节，通过滤波器的是频率为17KHZ左右的信号。通过滤波器的信号由C6输至IC5做移频检出，使多普勒频移信号能顺利地通过下一级的带通滤波器。从IC6输出的信号直接送到由IC6～IC9组成的带通滤波器，该滤波器的通频带设计为多普勒频移信号的频率，用公式fC＝f0(1＋ (V)/(C) )－f0计算，式中fC为滤波器的通频带，f0为发射器发出的声波频率，V为人体移动的速度(V可为正负)，C为声速，若V＝0.5米／秒，f0＝17KHZ，那么fC＝23.8HZ，通过该滤波器的信号是多普勒频移信号，频率为23.8HZ左右；如果没有人体移动，就不会有信号通过滤波器。滤波器的输出幅度由W1调节。通过滤波器的信号送至IC10进行比较放大，IC10的反相端由R15、W2、R16设定一个起始工作电平，只有输入信号高于起始电平，比较器才进入工作状态(将信号处理后输出)，这样消除了外界因素和晶体管噪声的干扰。因为多普勒频移信号的频率为23.8KHZ，那么每秒钟至少有20个脉冲信号由IC10输出。IC10将信号送至定时器IC11的M端和计数器IC12的CP端。设IC11的定时时间为0.5秒，当第一个脉冲到来时，IC11的
Q端通过与门y将IC12的清除端R变为低电平从而使IC12开始计数，0.5秒以后，IC11的
Q端回到高电平使IC12清零；在0.5秒的时间内，若计数器计数不够8，那么它将没有信号输出，在IC11的控制下重新计数；若计数器在0.5秒的时间内计够了8，那么它的Q3端将输出一个脉冲信号给定时器IC13的M端，设IC13的定时时间为2秒，那么在这2秒时间内，IC13的
Q端通过与门y使IC12的R端保持低电平，IC12继续计数(IC11对IC12失去控制)，若在这2秒时间内计数器计够24(那么计数器的读数应为8＋24＝32)，IC12的Q5端将输出高电平，使IC14推动继电器J动作(发出警报声等)，若2秒时间内计数器计不够24(读数不够32)，IC12将没有信号输出，IC12在IC13的控制下重新计数。因为IC13的定时时间是IC11定时时间的整数倍，因此两个定时器发出的信号将是同步的。作为防盗报警器，本传感器的第二级滤波器的通频带、定时器的定时时间、计数器的设定计数额等都是考虑到人体移动速度和人体移动的连续性而定的，如果作为其它用途，上述的参数可根据实际情况而定。第二级定时器IC13起二次判别的作用，消除外界因素(如噪声、风声)的影响，使报警器更为准确。
图2中，BG1为3DX晶体三极管，BG2为3AX晶体三极管，IC1～IC10为运算放大器，IC11、IC13、IC14为单稳态电路，IC12为二进制计数器，J为继电器，F1～F6为反相器，y为与门，IC15为三端稳压器。
本实施例中，防盗报警器的工作频率为17KHZ，虽然它属于声频范围，但只有少数人能听见，而且由于正弦波发射，因此极难察觉，具有足够的隐蔽性；由于它具有功耗小、体积小、价格低、无判别死角等优点，它将广泛地被应用。
权利要求
1.一种室内移动物体传感器，由声波发射器、传声器、放大器、滤波器、移频检出电路、比较器、计数器、定时器等组成，其特征在于声波发射器采用压电陶瓷作为发声元件，传声器采用话筒。
2.根据权利要求
1所说的传感器，其特征在于声波发射器中的压电陶瓷与电感串联组成电感电容(LC)串联电路，压电陶瓷在LC串联电路发生谐振时发声。
3.根据权利要求
2所说的传感器，其特征在于声波发射器 的LC串联电路是这样产生谐振的由反相器、电容、电阻组成的振荡频率可调的无隐态多谐振荡器提供一个频率为LC串联电路的谐振频率的信号，该信号通过多个并联的反相器后输入LC串联电路使它谐振。
4.根据权利要求
1或2或3所说的传感器，其特征在于传声器采用驻极体话筒。
专利摘要
本实用新型属于信号装置范围。本实用新型所说的室内移动物体传感器，由声波发射器、传声器、放大器、滤波器、移频检出电路、比较器、定时器、计数器等组成。声波发射器采用压电陶瓷作为发声元件，压电陶瓷与电感串联组成LC串联电路，压电陶瓷在LC串联电路发生谐振时发声；LC串联电路的振荡信号由反相器、电容和电阻组成的无稳态多谐振荡器供给；传声器采用话筒。该传声器具有成本低、功耗小、体积小、无判别死角等优点。
文档编号G08B1/08GK86206006SQ86206006
公开日1987年11月11日 申请日期1986年8月23日
发明者姚卫平 申请人:姚卫平导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan