一種利用光波多普勒效應的入侵探測系統和方法
【技術領域】
[0001]本實發明涉及電子檢測技術領域，尤其涉及一種利用光波多普勒效應的入侵探測系統和方法。
【背景技術】
[0002]安全防范系統涉及軍隊、銀行、博物館、工礦企業、家庭等多個領域，入侵探測器則是該系統的主要裝置。
[0003]目前，國內外普遍使用的入侵探測安全報警裝置有主動紅外、被動紅外、超聲波、微波、以及由被動紅外與微波組成的雙鑒復合入侵探測器等。
[0004]上述入侵探測器由于技術上固有的缺陷，從而限制了使用環境，使得其有局限性，例如被動式紅外探測裝置，其探測方法為檢測某個防范空間內人體的熱輻射，由于人體表面溫度與周圍環境溫度存在差別，所以在人體移動時，這種差別產生的變化可以通過紅外敏感元件來檢測到，從而觸發報警器。被動式紅外探測方法容易受各種熱源、自然光源干擾，當環境溫度和人體溫度接近時，被動式紅外探測裝置的探測和靈敏度明顯下降，有時造成短時失效。主動式紅外探測裝置由紅外發射機與接收機組成，當發射機與接收機之間的紅外脈沖光束被阻斷或遮擋時產生報警信號，主動式紅外報警裝置報警準確率極易受自然環境影響(光照、風沙、下雨)及及安裝條件的限制。微波探測器信號的收發穩定可靠，但是微波由于穿透性強，易受外界干擾，且微波探測角度相應較小，一般小于45度角。雙鑒復合入侵探測器實質上是將紅外探測裝置與微波探測裝置結合起來應用，并沒有從根本上解決這兩種探測裝置的局限性。
[0005]可見，現在使用的入侵探測報警技術存在受自然環境影響較大、易被干擾、誤報率高以及漏報等技術上的固有缺陷。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種利用光波多普勒效應的入侵探測系統和方法，以解決上述問題。
[0007]所述利用光波多普勒效應的入侵探測系統，包括:
[0008]紅外發射模塊，所述紅外發射模塊用于向檢測區域發射紅外光波信號；
[0009]紅外接收模塊，所述紅外接收模塊用于接收所述檢測區域內的紅外光波信號，并將所述紅外光波信號轉換為初始信號；
[0010]信號處理模塊，所述信號處理模塊與所述紅外接收模塊相連，用于接收所述初始信號，并對所述初始信號進行處理，產生采樣電壓；
[0011]報警模塊，所述報警模塊與所述信號處理模塊相連，用于接收所述采樣電壓，并對所述采樣電壓進行放大，將放大后的采樣電壓與基準電壓進行比較，在所述采樣電壓大于基準電壓時，報警。
[0012]所述利用光波多普勒效應的入侵探測方法，包括:
[0013]向檢測區域發射紅外光波信號；
[0014]接收所述檢測區域內的紅外光波信號；
[0015]將所述紅外光波信號轉換為初始信號；
[0016]對所述初始信號進行處理，產生采樣電壓；
[0017]對所述采樣電壓進行放大；
[0018]將放大后的采樣電壓與基準電壓進行比較，
[0019]在所述采樣電壓大于基準電壓時，報警。
[0020]在上述技術方案中，本發明提供的利用光波多普勒效應的入侵探測系統，包括:紅外發射模塊，紅外接收模塊，信號處理模塊和報警模塊。
[0021]紅外發射模塊向檢測區域內發射紅外光波信號，同時通過紅外接收模塊接收檢測區域內的紅外光波信號并轉換為初始信號。信號處理模塊對所述初始號進行處理產生采樣電壓，即當檢測區域內未出現人員侵入情況時，由于未出現物體相對于紅外光波的相對運動，因此沒有多普勒頻移，紅外接收模塊接收的紅外光波信號比較穩定，轉換產生的初始信號相應比較穩定，經信號處理模塊處理后生成的采樣電壓為固定初始值，不進行報警響應；當檢測區域內有人員侵入情況時，由于入侵人員與發射的紅外光波形成相對運動而導致多普勒頻移的出現，使得紅外接收模塊處理后的初始信號發生同步的變化，信號處理模塊處理后生成的采樣電壓為同步變化值。報警模塊接收所述采樣電壓后，對所述采樣電壓進行放大、比較，若所述采樣電壓大于基準電壓，則報警。
[0022]本發明所公開的利用光波多普勒效應的入侵探測系統利用多普勒效應，通過判斷相對運動的方法確定侵入行為。由自然環境變化(溫度、濕度、光照)對紅外光波的物理影響并不能對相對運動產生干擾，且由于紅外光波的輻射范圍較大，保證了探測距離與探測角度。因此，本發明所公開的利用光波多普勒效應的入侵探測系統解決了傳統主動紅外、被動紅外、微波、超聲波等入侵探測器受自然環境影響較大，易被干擾、誤報率高以及漏報等問題。
【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對本發明實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為本發明提供的一種利用光波多普勒效應的入侵探測系統示意圖；
[0025]圖2為本發明提供的信號處理模塊示意圖；
[0026]圖3為本發明提供的動態誤差運算電路示意圖。
[0027]圖中:R1、第一電阻，R2、第二電阻，R3、第三電阻，R4、第四電阻，R5、第五電阻，0A1、第一運算放大器，0A2、第二運算放大器，0A3、第三運算放大器，0A4、第四運算放大器，C、接地電容。
【具體實施方式】
[0028]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0029]現在使用的入侵探測報警技術普遍存在受自然環境影響較大、易被干擾、誤報率高以及漏報等問題。
[0030]經發明人研究發現，應用光波多普勒效應原理，通過判斷是否存在多普勒頻移而確定是否有人員侵入，可以避免傳統紅外入侵探測方法易被干擾、受自然環境影響較大、誤報率高的缺點。同時，選用紅外光波作為探測信號，可以解決了傳統微波入侵探測方法易被干擾與探測范圍局限性問題。
[0031]基于此，本發明實施例公開了一種利用光波多普勒效應的入侵探測系統，如圖1所示，所述利用光波多普勒效應的入侵探測系統，包括:
[0032]紅外發射模塊，所述紅外發射模塊用于向檢測區域發射紅外光波信號；
[0033]紅外接收模塊，所述紅外接收模塊用于接收所述檢測區域內的紅外光波信號，并將所述紅外光波信號轉換為初始信號；
[0034]信號處理模塊，所述信號處理模塊與所述紅外接收模塊相連，用于接收所述初始信號，并對所述初始信號進行處理，產生采樣電壓；
[0035]報警模塊，所述報警模塊與所述信號處理模塊相連，用于接收所述采樣電壓，并對所述采樣電壓進行放大，將放大后的采樣電壓與基準電壓進行比較，在所述采樣電壓大于基準電壓時，報警。
[0036]在本發明所公開的利用光波多普勒效應的入侵探測系統工作的時候，紅外發射模塊向檢測區域內發射紅外光波信號，同時通過紅外接收模塊接收檢測區域內的紅外光波信號并轉換為初始信號。信號處理模塊對所述初始號進行處理產生采樣電壓，即當檢測區域內未出現人員侵入情況時，由于未出現物體相對于紅外光波的相對運動，因此沒有多普勒頻移，紅外接收模塊接收的紅外光波信號比較穩定，轉換產生的初始信號相應比較穩定，經信號處理模塊處理后生成的采樣電壓為固定初始值，不進行報警響應；當檢測區域內有人員侵入情況時，由于入侵人員與發射的紅外光波形成相對運動而導致多普勒頻移的出現，使得紅外接收模塊處理后的初始信號發生同步的變化，信號處理模塊處理后生成的采樣電壓為同步變化值。報警模塊接收所述采樣電壓后，對所述采樣電壓進行放大、比較，若所述采樣電壓大于基準電壓，則報警。
[0037]本發明所公開的利用光波多普勒效應的入侵探測系統利用多普勒效應，通過判斷相對運動的方法確定侵入行為。由自然環境變化(溫度、濕度、光照)對紅外光波的物理影響并不能對相對運動產生干擾，且由于紅外光波的輻射范圍較大，保證了探測距離與探測角度。因此，本發明所公開的利用光波多普勒效應的入侵探測系統解決了傳統主動紅外、被動紅外、微波、超聲波等入侵探測器受自然環境影響較大，易被干擾、誤報率高以及漏報等問題。
[0038]其中，所述紅外發射模塊，包括:
[0039]紅外發射二極管，所述紅外發射二極管用于發射紅外光波信號；
[0040]