HU201167B

HU201167B - Ultrasonic senser, advantageously for sensing penetration

Info

Publication number: HU201167B
Application number: HU409586A
Authority: HU
Inventors: Bela Sulyok
Original assignee: Bela Sulyok
Priority date: 1986-09-25
Filing date: 1986-09-25
Publication date: 1990-09-28
Also published as: HUT44668A

Abstract

A találmány tárgya ultrahangos érzékelő, előnyösen behatolás érzékelésére, amely ultrahang adót, és vevőt tartalmaz, ahol az ultrahang adóhoz ultrahang oszcillátor csatlakozik, az oszcillátorhoz pedig a kiküldött impulzuscsomagok idejét meghatározó kapcsoló áramkör van csatlakoztatva. A találmány szerinti ultrahangos érzékelőnél az ultrahang oszcillátorral vezérelt ultrahang adó (1) folyamatos üzemét megszakító kapcsoló áramkör egy az ultrahang vevő (2) kimenetére csatlakoztatott, az ultrahang vevő által vett impulzussorozat idejére tiltó jelet előállító tiltó kapu (4). A vevő (2) kimenetére célszerűen jelformáló egység (5), előnyösen demodulátorból és aluláteresztő szűrőből kialakított jelformáló egység van csatlakoztatva, (jellemző ábra: 1. ábra) A leírás terjedelme: 8 oldal, 2 ábra N <0 -1-SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an ultrasonic sensor, preferably for intrusion detection, comprising an ultrasonic transmitter and a receiver, wherein an ultrasonic oscillator is connected to the ultrasonic transmitter, and a switching circuit determining the time of the sent pulse packets is connected to the oscillator. The ultrasonic oscillator-controlled ultrasonic transducer (1) circuit breaker switching circuit of the ultrasonic sensor of the present invention is a gate (4) for generating a signal forbidding a pulse sequence received by the ultrasound receiver at the output of the ultrasound receiver (2). The output of the receiver (2) is preferably a signal-forming unit (5), preferably a signal-forming unit formed from a demodulator and a low-pass filter, (typical figure: Figure 1) Scope of the description: page 8, Figure 2 N <0 -1-

Description

A találmány tárgya ultrahangos érzékelő, előnyösen behatolás érzékelésére, amely ultrahang adót és vevőt tartalmaz, ahol az ultrahang adóhoz ultrahang oszcillátor csatlakozik, az oszcillátorhoz pedig a kiküldött impulzuscsomagok idejét meghatározó kapcsoló áramkör van csatlakoztatva.The present invention relates to an ultrasonic sensor, preferably an intrusion detector, comprising an ultrasonic transmitter and a receiver, wherein an ultrasonic oscillator is connected to the ultrasonic transmitter and a switching circuit for determining the time of the transmitted pulse packets is connected to the oscillator.

A csökkenő közbiztonság és az anyagi értékek akkumulációja miatt a vagyonvédelmi berendezésekkel szemben egyre növekvő igények jelentkeznek. Ez a növekvő igény késztette a konstruktőröket egyre megbízhatóbb és érzékenyebb érzékelőket tartalmazó riasztó berendezések kifejlesztésére. Ilyen érzékelők ma már kereskedelmi cikként kerülnek forgalomba.Due to the decreasing public security and accumulation of material values, there is a growing demand for security equipment. This growing demand has prompted constructors to develop alarm systems with increasingly reliable and sensitive sensors. Such sensors are now commercially available.

A riasztó berendezésekhez kapcsolható érzékelőket csoportosíthatjuk többek között az őrzött tér kiterjedése szerint is. A legegyszerűbb érzékelők egy fényvagy infrasorompó megszakítását érzékelik. Egyszerűségük ellenére ma már csak korlátozottan alkalmazzák ezeket az érzékelőket vagyonvédelmi célra, mivel az őrizendő térnek csak egy vonal mentén húzódó nagyon kis részét képesek figyelni, és így könnyen megkerülhetők. Ezenkívül az adó és a vevő általában nagyobb távolságra van egymástól, ami a rendszer huzalozását teszi bonyolultabbá.Sensors that can be connected to alarm systems can also be grouped according to the size of the guarded space. The simplest sensors detect the interruption of a light or infrared barrier. In spite of their simplicity, these sensors are now used only to a limited extent for security purposes, as they can only monitor a very small portion of the space to be guarded along a line and are thus easily bypassed. In addition, the transmitter and the receiver are usually located at a greater distance, which complicates the wiring of the system.

Egy másik csoportba sorolhatók az olyan érzékelők, amelyek egy zárt térben képesek a mozgás érzékelésére. Ilyenek a passzív infraérzékelők, a Doppler érzékelők és az olyan mozgásérzékelők, amelyek a zárt térben kialakuló állóhullámok változását figyelik.Another group includes sensors that can detect motion in a confined space. These include passive infrared sensors, Doppler sensors, and motion sensors that monitor changes in standing waves in a confined space.

A legtöbb ismert és kereskedelmi forgalomban lévő érzékelő Doppler elven működő ultrahangos érzékelő. Ilyen érzékelőket gyárt többek között a magyar NIVELCO, az amerikai RACAL és a nyugatnémet HIRSCHMANN cég. Ezen érzékelők közös jellemzője, hogy csak távolodó, illetve közeledő mozgásra megfelelő az érzékenységük, és nagyobb távolságok (nagyobb terek) figyelése esetén az érzékenységet olyan nagyra kell állítani, hogy az már károsan befolyásolja a zavarérzékenységet. A fokozott zavarérzékenység miatt az ilyen elven működő érzékelők gyakran adnak riasztó jelzést hálózati, akusztikai, rövid- és ultrarövidhullámú zavarok esetén.Most known and commercially available sensors are Doppler-based ultrasonic sensors. Such detectors are manufactured by, among others, the Hungarian company NIVELCO, the American company RACAL and the West German company HIRSCHMANN. A common feature of these sensors is that they are only sensitive to distant or approaching motion, and that when monitoring greater distances (larger spaces), the sensitivity should be set so high that it already adversely affects interference sensitivity. Due to their increased susceptibility to interference, sensors based on this principle often provide an alarm signal for network, acoustic, short and ultra short wave interference.

A 174.806 lajstromszámú HU szabadalomból olyan megoldás ismerhető meg, amely az állóhullámok kialakulásának elvét járulékosan használja a Doppler effektus kiegészítőjeként.U.S. Patent No. 174,806 discloses a solution that additionally uses the principle of stationary waves to complement the Doppler effect.

Ezen szabadalom hibáit a 190.553 lajstromszámú HU szabadalom (Nagyérzékenységű ultrahangos mozgásérzékelő kapcsolási elrendezés) igyekszik kiküszöbölni, ugyanis az állóhullámok megváltozása zavaró tárgy miatt általában kisebb, mint a környezeti hatások (hő, páratartalom, a hullámterjedés sebességváltozása, stb.). A nevezett szabadalom olyan visszacsatolást alkalmaz, amely a környezeti lassú változásokat (0,01 Hz - 0,1 Hz) kikompenzálja, de gyorsabb, behatoló személytől eredő változásokat nem.Errors in this patent are addressed by HU Patent No. 190,553 (High Sensitivity Ultrasonic Motion Detector Circuit Arrangement), because the change in standing waves due to interfering objects is generally less than the environmental effects (heat, humidity, wave propagation, etc.). The said patent uses feedback that compensates for slow changes in the environment (0.01 Hz to 0.1 Hz), but not faster changes from an intruder.

A 185.674 számú HU szabadalom (Eljárás és készülék mozgásérzékelésre, különösen biztonsági berendezésekhez) a jelamplitúdót vizsgálja, illetve hasonlítja össze a mozgás előtti és mozgás alatti visszaverődésben.U.S. Patent No. 185,674 (Procedure and Apparatus for Motion Detection, Especially for Safety Equipment) examines and compares signal amplitude in pre- and post-motion reflection.

Egy adott térben a behatolás érzékelése a sorompó és a télfigyelés mellett megoldható a visszaverődött jel futási idejének mérésével, azaz a közvetett távolságmérés alapján is. Ezeknél a berendezéseknél nem nIntrusion detection in a given space can be solved by measuring the runtime of the reflected signal, ie indirect distance measurement, in addition to the barrier and winter monitoring. These devices do not have n

a távolság pontos meghatározása a cél, de adott esetben arra is alkalmasak.the exact distance is the target, but they are also suitable where appropriate.

A visszaverődéses ultrahang érzékelők alapvetően három útvonal mentén haladó jeleket érzékelnek. A legközelebbi és ezért leghamarabb a vevőbe jutó jelek az adóból egyenes vonalon a vevőbe jutó közvetlen jelek. A második útvonal az adóból a figyelt tárgyig és onnan a vevőig vezet. Több tárgy esetén természetesen a legközelebbi tárgy a figyelt tárgy. A harmadik útvonal az adótól a háttérben lévő falig vagy távolabbi tárgyig és onnan a vevőig vezet. A figyelt tárgy biztonságos érzékeléséhez mind az első, mind a harmadik típusú jelek által okozott zavaró hatást ki kell küszöbölni.Reflective ultrasound sensors detect basically three-way signals. The nearest and therefore the earliest signals to the receiver are direct signals from the transmitter to the receiver on a straight line. The second route leads from the transmitter to the monitored object and from there to the receiver. Of course, in the case of multiple objects, the object that is closest to you is the monitored object. The third route leads from the transmitter to the background wall or further away and from there to the receiver. To safely detect the object being monitored, interference from both the first and third type of signals must be eliminated.

A 184.565 HU szabadalmi leírás távolságmérésre alkalmas impulzus üzemű ultrahangos érzékelőt ismertet. Ennél a megoldásnál impulzusadó áramkör gondoskodik az ultrahang adó szakaszos üzeméről és időmérő áramkör végzi a kiadott és a visszaverődött jelek közötti idő mérését. A megfelelő jelszinteket és jelalakokat erősítő és jelformáló fokozat, a közvetlen jel kizárását pedig kapujelképző áramkör biztosítja. Ennél a megoldásnál az impulzusadó frekvenciája, azaz a két indító impulzus közötti idő felülről korlátozza a mérhető távolság értékét.184,565 HU discloses a pulsed ultrasonic sensor capable of measuring distance. In this solution, the pulse transmitting circuit provides for the intermittent operation of the ultrasonic transducer and the timing circuit measures the time between the transmitted and reflected signals. The appropriate signal levels and waveforms are amplified and shaped, and the direct signal exclusion is provided by a gate signaling circuit. In this solution, the frequency of the pulse transmitter, i.e. the time between the two starting pulses, limits the value of the measurable distance from above.

A 3,781,772 US szabadalmi leírás olyan ultrahangos érzékelőt ismertet, amelynél az ultrahang oszcillátorral vezérelt ultrahang adó által kiadott impulzussorozat jelidejének korlátozására kapcsoló áramkör van az oszcillátor kimenete és engedélyező bemenete közé iktatva. Az adó által kisugárzott közvetlen jelek és a távoli falról visszavert távoli jelek vételének kizárására olyan kapuáramkör van a vevő és a kimeneti jelfogót vezérlő erősítő közé beiktatva, amely kiszűri a közvetlen és a távoli jeleket. Hátrányos ennél a megoldásnál, hogy a kapuáramkör állandó szélességű tiltójelet állít elő, ami csak egy meghatározott távolságtartományban teszi lehetővé az érzékelést.U.S. Patent No. 3,781,772 discloses an ultrasonic sensor having a switching circuit between the output and the enable input of the oscillator to limit the pulse sequence output time of an ultrasonic transducer controlled by an ultrasonic oscillator. A gate circuit is inserted between the receiver and the output relay control amplifier which filters out direct and remote signals to exclude reception of direct transmitters and remote signals reflected from the remote wall. A disadvantage of this solution is that the gate circuit generates a constant width barrier signal, which allows detection only over a defined distance range.

A találmány célja ezek alapján az ismert érzékelő eszközök hibáinak kiküszöbölése, azaz egy olyan érzékelő megadása, amely az ismert megoldásoknál egyszerűbb szerkezeti felépítésű, ugyanakkor megfelelően nagy érzékenységű és biztosítja mind a közeli, mind pedig a távoli visszavert jelek zavaró hatásának kiküszöbölését.Accordingly, it is an object of the present invention to eliminate the drawbacks of known detector devices, i.e., to provide a detector which is simpler than the prior art, yet sufficiently sensitive, and which eliminates interference from both near and far reflected signals.

A találmány alapjául az a felismerés szolgál, hogy nem korlátozzuk az érzékelő érzékelési tartományát, ha nem fix frekvenciával működtetjük az ultrahang adót és nem képezünk egy állandó jelszélességű tiltójelet, ami a vevő jelét egy előre meghatározott ideig letiltja, hanem a vevő kimenőjelét használjuk fel az adó vezérlésére. Ebben az esetben csak közvetlen jelek leválasztásáról kell gondoskodni, mert a távoli jelek hatása automatikusan kiküszöbölődik.The present invention is based on the recognition that the detection range of the detector is not limited by operating the ultrasonic transmitter at a non-fixed frequency and by providing a barrier signal with a constant signal width which disables the receiver signal for a predetermined period, but uses the receiver output signal. control. In this case, only the direct signals need to be isolated, since the effect of the distant signals is automatically eliminated.

A találmány elé kitűzött célt a legáltalánosabb értelemben egy olyan ultrahangos érzékelővel élhetjük el, amelynél az ultrahang oszcillátorral vezérelt ultrahang adó folyamatos üzemét megszakító kapcsoló áramkör egy az ultrahang vevő kimenetére csatlakoztatott, az ultrahang vevő által vett impulzussorozat idejére tiltó jelet előállító tiltó kapu.The object of the present invention can be achieved in the most general sense with an ultrasonic sensor in which a switching circuit interrupting the continuous operation of the ultrasonic transducer controlled by an ultrasonic oscillator is coupled to the output of the ultrasound receiver for disabling the pulse series.

A további jelfeldolgozás könnyebbé tételére célszerű a vevő kimenetére jelformáló egységet, előnyösen demodulátorból és aluláteresztő szűrőből kialakított jelformáló egységet is csatlakoztatni.To facilitate further signal processing, it is desirable to connect a signal forming unit to the receiver output, preferably a signal forming unit formed from a demodulator and a low pass filter.

HU 201167 ΒHU 201167 Β

Az ultrahang adó és ultrahang vevő közötti közvetlen-jelek kiküszöbölése szempontjából nem feltétlenül szükséges, hogy az adó iránysugárzó legyen, elegendő például az is, ha a vevőhöz érkező ultrahanghullámok irányítottságáról pl. egy irányító csővel gondoskodunk.In order to eliminate direct signals between the ultrasound transmitter and the ultrasound receiver, it is not necessary that the transmitter be a directional speaker, for example, it is sufficient that the direction of the ultrasound waves arriving at the receiver is e.g. with a guide tube.

A találmányt a továbbiakban a mellékelt rajzon példaképpen ábrázolt kiviteli alakok alapján ismertetjük részletesebben, ahol azThe invention will now be described in more detail with reference to exemplary embodiments of the accompanying drawings, in which:

1. ábra a találmány szerinti ultrahangos érzékelő elvi vázlata és aFigure 1 is a schematic diagram of an ultrasonic sensor according to the invention and a

2. ábra az 1. ábra szerinti érzékelő működését szemléltető jelek idődiagrammja.Figure 2 is a time diagram of signals illustrating the operation of the sensor of Figure 1.

Az 1. ábrán látható a visszaverő 3 felülettel (pl. fal) szemben elhelyezett érzékelő ultrahang 1 adója, ultrahang 2 vevője, a 2 vevő kimenete és az 1 adó engedélyező bemenete közé kapcsolt 4 tiltó kapu, valamint a 2 vevő kimenetére csatlakoztatott 5 jelformáló egység. A figyelt térben mozgó 6 tárgy a visszaverő 3 felület és az érzékelő között helyezkedik el. Az ultrahang 1 adót és 2 vevőt úgy kell telepíteni a felügyelt térben, hogy az 1 adót és a 2 vevőt összekötő egyenes felezőpontjára merőleges erre is merőleges 3 felülettel találkozzon. Csakis ilyenkor biztosított, hogy az adó ultrahang hullámai a vevőbe visszajutnak. Ez azonban általában mindenütt könnyen megoldható telepítési kérdés.Fig. 1 shows an ultrasonic transmitter 1, an ultrasound receiver 2, a receiver 4, and a blocking gate 5 connected to the output of receiver 2, opposite the reflector surface 3 (e.g. wall), the receiver 2 and the enabling input 1 of the transmitter. . The moving object 6 in the observed space is located between the reflecting surface 3 and the sensor. The ultrasound transmitter 1 and receiver 2 must be installed in the supervised space so that it faces a perpendicular surface 3 perpendicular to the midpoint of the line connecting transmitter 1 and receiver 2. Only then is it ensured that the transmitter's ultrasound waves are returned to the receiver. However, this is usually an easy installation issue everywhere.

A találmány szerinti ultrahangos érzékelő működése alaphelyzetben a következő. Az 1 adó ultrahang hullámokat kezd el sugározni, amelyek a 3 felületről visszaverődve a 2 vevőbe jutnak. A vevő kimenetén az ultrahang hullámoknak megfelelő villamos jelalak jelenik meg, ami a 4 tiltó kapu bemenetére jut. A 4 tiltó kapu a 2 vevő jelét detektálva magas szintű jelet generál a kimenetén, ami az 1 adó engedélyező bemenetére kerül. A 4 tiltó kapu magas szintű kimenő jele letiltja az 1 adót, és ezzel megszűnik az ultrahang sugárzás is. Könnyen belátható, hogy a tiltó jel szélessége és jelszünet ideje is megegyezik az ultrahang hullám visszaverődési idejével, tehát a 4 tiltó kapu kimenetén 1:1 kitöltési tényezőjű, állandó frekvenciájú négyszögjel keletkezik. Ez azonban csak a nyugalmi állapotban igaz, tehát akkor, ha az érzékelő és a visszaverő 3 felület között nem jelenik meg mozgó 6 tárgy.The operation of the ultrasonic sensor according to the invention is as follows in principle. The transmitter 1 emits ultrasonic waves, which are reflected from the surface 3 to the receiver 2. An electrical waveform corresponding to the ultrasonic waves appears at the output of the receiver and is transmitted to the input of the blocking gate 4. The blocking gate 4 detects the signal of the receiver 2 and generates a high level signal at its output which is transmitted to the enable input of the transmitter 1. The high level output signal of the blocking gate 4 disables the transmitter 1, thereby eliminating ultrasound radiation. It is readily apparent that the width of the barrier signal and the time of signal pause are the same as the reflection time of the ultrasound wave, so that a constant frequency rectangle with a 1: 1 fill factor is generated at the output of the barrier gate 4. However, this is only true at rest, that is, when no moving object 6 appears between the sensor and the reflecting surface 3.

Zavaró 6 tárgy megjelenésekor az 1 adóból kisugárzott ultrahang hullámok nem a 3 felületről, hanem az annál közelebb lévő 6 tárgyról verődnek vissza, így a távolsággal arányosan a futásidő is rövidebb lesz. A rövidebb futásidő rövidebb tiltójelet és ezzel nagyobb frekvenciájú, de ugyancsak 1:1 kitöltési tényezőjű négyszögjelet eredményez a 4 tiltó kapu kimenetén. Ez az eset egyenértékű azzal, mintha a 3 felület került volna közelebb az 1 adóhoz, illetve a 2 vevőhöz.When an interfering object 6 appears, the ultrasonic waves emitted from the transmitter 1 are reflected not from the surface 3, but from the object 6 nearer, so that the running time is reduced proportionally to the distance. A shorter runtime results in a shorter prohibition signal and thus a higher frequency but also a 1: 1 fill factor rectangular signal at the output of the prohibition gate 4. This case is equivalent to getting the surface 3 closer to the transmitter 1 and the receiver 2, respectively.

Mindkét esetben igaz tehát, hogy az ultrahangot kibocsátó 1 adó addig sugározza az ultrahangot, amíg a visszaverődő ultrahang azt le nem tiltja. A letiltás után érkező visszhangjelek még egy ideig folyamatosan tovább érkeznek, így a tiltást fenntartják. Mikor az utolsó visszhangjel is megérkezett, a tiltás megszűnik és az adó ismét sugározni kezd. Ez periodikusan ismétlődik, mégpedig olyan frekvenciával, amely az ultrahang hullám futásidejével jellemezhető. A 2 vevő kimenetére csatlakoztatott 5 jel formáló egység kimenetén a 4 tiltó kapu kimeneti jelével azonos frekvenciájú szinuszos jel jön létre. így a kimeneti változó frekvencia már ismert módon, a Doppler elven működő, hagyományos érzékelők kimenetére kapcsolt áramkörrel értékelhető ki.In both cases, it is thus true that the ultrasound emitter 1 transmits the ultrasound until it is suppressed by the reflected ultrasound. The echoes after blocking will continue to arrive for a while, so the ban is maintained. When the last echo signal is received, the ban is lifted and the transmitter resumes broadcasting. This is repeated periodically at a frequency that is characterized by the ultrasonic wave runtime. At the output of the signal generator 5 connected to the output of the receiver 2, a sinusoidal signal having the same frequency as the output signal of the blocking gate 4 is generated. Thus, the output variable frequency can be evaluated in a known manner by means of a circuit connected to the output of conventional sensors operating on the Doppler principle.

A zavaró 6 tárgyról csak abban az esetben érkeznek vissza ultrahanghullámok, ha a zavaró tárgynak az adót és a vevőt összekötő szakaszt felező merőlegesre szintén merőleges felülete, illetve felületének érintője van. Ilyen merőleges felületelemmel, illetve érintővel a gyakorlatban minden amorf tárgy, - pl. emberi test is - rendelkezik. Ilyen amorf tárgy elhaladásakor rövid időre bekövetkezhet olyen állapot is, amikor nem kerül visszavert ultrahanghullám a 2 vevőbe, ez azonban nem azonos a „megszakítás elvének” érvényesülésével, mert az 4 tiltó kapu és 5 jelformáló egység kimenetén jelentkező pregnáns frekvenciaváltozásban nyilvánul meg.Ultrasonic waves return from the interfering object 6 only if the interfering object also has a surface or a tangent to its surface perpendicular to the transverse portion of the transmitter-receiver section. With such a perpendicular surface element or tangent, in practice, any amorphous object, e.g. human body - has. When passing such an amorphous object, a condition may occur for a short period of time, when no reflected ultrasound wave is received in the receiver 2, however, this is not the same as the "interrupt principle", since it is manifested in a pregnancial frequency change.

Ha tehát a találmány leírásában szereplő példa szerint a 3 fal 5 m-re van az adótól (és a vevőtől is), az 5 jelformáló egység állandóan 33 Hz frekvenciájú jelet bocsát ki. Ha azonban zavaró (amorf) felület halad el a 3 faltól 50 cm-re, először nem kerül letiltó csomag az adóhoz, vagyis az 5 jelformáló egység frekvenciája 0 felé tart. Azt azonban nem éri el, mivel rövid időn belül az adó által kibocsátott ultrahanghullámok olyan felületelemmel találkoznak, amelyekről visszaverődnek és a vevőbe érve magasabb frekvenciájú kimenő jelet eredményeznek a 4 tiltó kapu és az 5 jelformáló egység kimenetén, vagyis a visszaverődés átmeneti, tranziens szünetelése nem eredményez 0 Hz frekvenciájú jelet és így a jelenség nem azonosítható a „megszakítás elvével”.Thus, if the wall 3 is 5 m from the transmitter (and receiver) according to the example of the present invention, the signal generating unit 5 continuously emits a signal of 33 Hz. However, if the interfering (amorphous) surface extends 50 cm from the wall 3, a blocking packet is not first transmitted to the transmitter, i.e. the frequency of the signal generating unit 5 is towards 0. However, it is not achieved because, within a short time, the ultrasound waves emitted by the transmitter encounter a surface element which is reflected and, upon entering the receiver, produces a higher frequency output signal at the output of the bypass gate 4 and signal generator 5. 0 Hz signal and thus the phenomenon cannot be identified with the "interrupt principle".

A zavaró 6 tárgy elhaladása pregnáns és jól érzékelhető frekvenciaváltozást eredményez.Passage of the interfering object 6 results in a pronounced and perceptible frequency change.

A visszavert jel teljes kimaradása csak abban a szélsőséges, gyakorlatban soha elő nem forduló esetben jöhet létre, ha a zavaró 6 tárgy úgynevezett abszolút ferde sík. Ilyenkor az abszolút ferde sík elhaladása alatt tényleg a „megszakítás elve” érvényesülhet, de csakis arra az időre, amíg a ferde sík mozdulatlanul a sugárnyalábban tartózkodik. Ha azonban ez a ferde sík pl. 50 cm-es vetülettel rendelkezik és haladási sebessége 0,5 m/s, akkor 1 s időtartamig szünetel a visszaverődés, ami még nem hoz létre 0 Hz frekvenciájú jelet, viszont pregnáns frekvenciaváltozást eredményez a 4 tiltó kapu és az 5 jelformáló egység kimenetén.The complete omission of the reflected signal can occur only in the extreme, never occurring, case, when the interfering object 6 is a so-called absolute oblique plane. In this case, the "interruption principle" may indeed apply during the passage of the absolute oblique plane, but only for as long as the oblique plane is stationary in the beam. However, if this inclined plane is eg. With a projection of 50 cm and a travel speed of 0.5 m / s, the reflection is interrupted for a period of 1 s, which does not yet generate a 0 Hz signal, but results in a pregnancial frequency change at the output of the blocking gate 4 and signal generator 5.

A 2. ábrán láthatjuk az adóból kibocsátott, a vevő által vett, a tiltó kapu és a jelformáló egység kimenetén megjelenő jeleket az érzékelő nyugalmi állapotában és egy mozgó tárgy észlelése közben. Az ábrán jól látható, hogy az 1 adó és a 2 vevő jelei felváltva jelennek meg és ugyanannyi ideig vannak jelen. A tiltó kapu jele a vevő jeleivel együtt jelenik meg és letiltja az 1 adót. A visszaverő 3 felület változatlyi távolsága - mint az ábrán is látható - TI ideig változatlan frekvenciájú jelet eredményez. TI időpontban az érzékelő és a 3 felület között megjelenő mozgó 6 tárgy hatására ugrásszerűen megváltozik, mégpedig úgy, hogy a kisebb távolság miatt lecsökkent visszaverődési idő miatt lerövidülnek az 1 adó és a 2 vevő jelei, tehát megnő a 4 tiltó kapu és az jelformáló egység kimenő jelének frekvenciája. A frekvencianövekedés a távolságváltozással arányos. T2 időpontban a mozgó tárgy elhagyja az érzékelőFigure 2 shows the signals received from the transmitter and received by the receiver at the output of the bypass gate and the signal shaping unit when the sensor is at rest and when a moving object is detected. It can be clearly seen in the figure that the signals of the transmitter 1 and the receiver 2 appear alternately and are present for the same time. The blocking gate symbol is displayed along with the receiver signals and disables transmitter 1. The variation of the reflecting surface 3, as shown in the figure, results in a constant frequency signal for TI. At time TI, the moving object 6 between the sensor and the surface 3 changes abruptly by reducing the reflection time of the transmitter 1 and the receiver 2 due to the reduced reflection time due to the smaller distance, thus increasing the output of the blocking gate 4 and the signal generator. frequency of its signal. The increase in frequency is proportional to the change in distance. At time T2, the moving object leaves the sensor

HU 201167 Β látóterét és egy újabb frekvenciaugrás után visszaáll a TI időpont előtti nyugalmi állapot.EN 201167 Β and after another frequency hike, the TI timeout returns to pre-dormancy.

A találmány szerinti érzékelő 5 jel formáló egységének kimenetén megjelenő jel frekvenciája a visszaverő 3 felület 5 m-es távolsága esetén 33 Hz. Ha a mozgó 6 tárgy a 3 felület előtt 50 cm-rel halad el, akkor a jelfrekvencia 36 Hz-re változik, azaz a frekvenciaváltozás mértéke 10 %, ami 3 nagyságrenddel nagyobb egy hasonló helyre telepített Doppler elven működő ultrahangos érzékelő által szolgáltatott frekvenciaváltozásnál.The frequency of the signal appearing at the output of the signal generator 5 of the sensor according to the invention at a distance of 5 m from the reflecting surface 3 is 33 Hz. If the moving object 6 passes 50 cm before the surface 3, the signal frequency changes to 36 Hz. that is, the rate of change of frequency is 10%, which is 3 orders of magnitude greater than the frequency change provided by an ultrasonic sensor operating on a similar location on a Doppler principle.

A fent ismertetett találmány szerinti ultrahangos érzékelő időmérés helyett az ultrahang hullámok visszaverődési idejével jellemezhető frekvenciájú jelet hoz létre, ami egyszerűbben értékelhető, mint az ismert érzékelők jelei. Ezenkívül a találmány szerinti érzékelő lényegesen nagyobb frekvenciaváltozást hoz létre a kimenetén, mint a hasonló, Doppler elven működő berendezések. A nagyobb frekvenciaváltozás miatt a találmány szerinti érzékelő zavarérzékenysége nagy érzékenysége mellett is jóval alacsonyabb, mint az ismert érzékelőké és ezáltal biztosítja a téves riasztások kizárását. Az egyszerű áramköri kialakítás miatt az előállítás költsége is jóval alacsonyabb, mint az időmérési elven alapuló távolságmérésre készített berendezéseké.Instead of using the ultrasonic sensor of the present invention as described above, it generates a signal with a frequency characteristic of the reflection time of the ultrasonic waves, which is easier to evaluate than the signals of known sensors. In addition, the sensor of the present invention generates a significantly greater frequency change at its output than similar Doppler-like devices. Because of the greater frequency variation, the interference sensitivity of the detector of the present invention, even at high sensitivity, is much lower than that of known detectors, thereby ensuring that false alarms are excluded. Due to the simple circuit design, the cost of production is much lower than that of distance-based devices.

Claims

PATENT CLAIMS

An ultrasonic sensor, preferably an intrusion detector, comprising an ultrasonic transmitter and a receiver, wherein an ultrasonic oscillator is connected to the ultrasound transmitter and a switching circuit for determining the time of the transmitted pulse packets is connected to the oscillator, characterized in that the ultrasound transmitter a switching circuit for interrupting continuous operation of a switching gate (4) connected to the output of the ultrasound receiver (2) for generating a prohibition signal for the duration of the pulse received by the ultrasound receiver.

Ultrasonic sensor according to claim 1, characterized in that a signal forming unit (5) is connected to the output of the ultrasound receiver (2), preferably a signal forming unit (5) consisting of a demodulator and a low pass filter.

Ultrasonic sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the receiver (2) is provided with a guide tube (7) for filtering out direct signals from the transmitter (1).