| JP53059480 | LIQUID CRYSTAL THERMOMETER |
| JP2010107279 | TEMPERATURE MEASURING METHOD |
| JP03204675 | THERMOSWITCH DEVICE FOR FIXING DEVICE |
WALDSCHMIDT, Christian (Grimmstr. 4, Stuttgart, 70197, DE)
THIEL, Michael (Am Schlauchengraben 25, Leonberg, 71229, DE)
HASCH, Juergen (Alte Stuttgarter Str. 12, Stuttgart, 70195, DE)
WALDSCHMIDT, Christian (Grimmstr. 4, Stuttgart, 70197, DE)
THIEL, Michael (Am Schlauchengraben 25, Leonberg, 71229, DE)
Ansprüche
1. Radiometrische Sensoreinrichtung zur berührungslosen Temperatur- messung in einem Erfassungsbereich (5), die aufweist: eine Antenne (2) zum Empfang von Radiostrahlung und/oder Mikrowellenstrahlung (R) und Ausgabe eines Mikrowellensignals (S1 ), Mittel (3, 4, 8) zur Aufnahme und Auswertung des Mikrowellensignals (S1 ) und Ausgabe eines Ausgabesignals (S2), dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (3, 4, 8) zur Aufnahme und Auswertung des Mikrowellensignals (S1 ) aus dem Mikrowellensignal (S1 ) aufeinander folgende diskrete Bezugswerte (Tb 1 ) ermitteln und aus zeitlichen änderungen der diskreten Bezugswerte (Tb,) ermitteln, ob eine relevante Temperaturänderung in dem Erfassungsbereich (5) erfolgt ist.
2. Radiometrische Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (3, 4, 8) zur Aufnahme und Auswertung des Mikrowellensig- nals (S1 ) aufweisen: eine Radiometer-Einrichtung (3) zur Aufnahme des Mikrowellensignals (S1 ) und Ausgabe eines analogen Bandsignals (B), und eine Ermittlungseinrichtung (4) zur Aufnahme und Verarbeitung des Bandsignals (B) und zur Ermittlung der aufeinander folgenden diskre- ten Bezugswerte (Tb,) aus dem Bandsignal (B) oder aus aus dem
Bandsignal (B) ermittelten Signalen (B1 , B2, B3, B4, B5), und eine Steuereinrichtung (8) zur Auswertung der von der Ermittlungseinrichtung ermittelten diskreten Bezugswerte (Tb 1 ) und zur Ausgabe des Ausgabesignals (S2).
3. Radiometrische Sensoreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungseinrichtung (4) aufweist: einen Integrierer (4.6) zum zeitlichen Integrieren oder Summieren des Bandsignals oder eines aus dem Bandsignals (B) gebildetes Signals (B5) und Ausgabe der aufeinander folgenden diskreten Bezugswerte (Tb 1 ), und eine Vergleichseinrichtung (4.8) zum Vergleichen aufeinander folgender Bezugswerte (Tb 1 ).
4. Radiometrische Sensoreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichseinrichtung (4.8) die änderung oder Differenz aufeinander folgender Bezugswerte (Tb 1 ) mit einem
Schwellwert (N • δTs) vergleicht.
5. Radiometrische Sensoreinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, dass der ermittelte Differenzwert (δTb,,) zweier aufeinander folgender diskreter Referenzwerte (Tb,, Tb,+i) kleiner als der Schwellwert (N • δTs) ist, auf eine konstante Temperatur erkannt wird, und in dem Fall, dass der ermittelte Differenzwert den Schwellwert (N • δTs) übersteigt, eine relevante Temperaturänderung erkannt wird.
6. Radiometrische Sensoreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der letzte diskrete Referenzwert (Tb,) jeweils in einem ersten Speicher (4.7) abgespeichert und von der Vergleichseinrichtung (4.8) abgerufen wird, und bei einer erkannten relevanten Temperaturänderung die Differenztemperatur (δTb,) in einem zweiten Speicher (4.9) gespeichert wird.
7. Radiometrische Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ermittlungseinrichtung (4) ein Analog-Digital-Wandler (4.5) zur Umwandlung des Bandsignals (B) oder eines aus dem Bandsignal (B) erzeugten analogen Signals (B4) vorgesehen ist, und das von dem Analog-Digital-Wandler (4.5) ausgegebene digitale Signal (B5) zu dem Integrierer (4.6) ausgegeben wird.
8. Radiometrische Sensoreinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungseinrichtung (4) einen analogen Tiefpassfilter (4.4) zum Entfernen von Rauschanteilen aufweist, der ein Signal (B4) an den Integrierer (4.6) ausgibt.
9. Radiometrische Sensoreinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) bei Erkennen einer schnellen Temperaturänderung als Ausgabesignal (S2) ein Steuersignal (S2) ausgibt.
10. Radiometrische Sensoreinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal (S2) ein Warnsignal oder Abschaltsignal ist.
11. Radiometrische Sensoreinrichtung nach einem der vorherigen An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (2) eine Richtantenne ist und/oder Blendeneinrichtungen zur Begrenzung ihres Erfassungswinkels (7) für die Mikrowellenstrahlung (R) aufweist.
12. Radiometrische Sensoreinrichtung nach einem der vorherigen An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (2) zur Aufnahme von Mikrowellenstrahlung (R) im Millimeter-Wellenlängenbereich ausgelegt ist.
13. Verfahren zur radiometrischen, berührungslosen Temperaturüberwa- chung eines Erfassungsbereichs (5), mit mindestens folgenden Schritten:
Aufnehmen von Radiostrahlung und/oder Mikrowellenstrahlung (R) aus dem Erfassungsbereich (5) und Ausgabe eines analogen Mikrowellensignals (S1 ) (St1 ),
Ermitteln aufeinander folgender diskreter Bezugswerte (Tb 1 ) aus dem Mikrowellensignal (S1 ) oder einem aus dem Mikrowellensignal erzeug- ten Signal (B, B1 , B2, B3, B4, B5) (St7),
Ermitteln zeitlicher änderungen der diskreten Bezugswerte (Tb,), Ermitteln aus den zeitlichen änderungen der diskreten Bezugswerte (Tb,), ob eine relevante Temperaturänderung in dem Erfassungsbereich (5) erfolgt ist, und Ausgabe eines Ausgabesignals (S2) in Abhängigkeit der ermittelten zeitlichen änderungen.
14. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch den weiteren
Schritt: Erzeugen eines Bandsignals (B) aus dem Mikrowellensignal (S1 )
(St2)., wobei aus dem Bandsignal (B) oder aus dem Bandsignal erzeugten weiteren Signalen (B1 , B2, B3, B4, B5) die zeitlichen änderungen der diskreten Bezugswerte (Tb 1 ) ermittelt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die aufeinander folgenden diskreten Bezugswerte (Tb 1 ) gebildet werden, indem das Bandsignal (B) oder ein aus dem Bandsignal (B) gebildetes Signal (B5) zeitlich integriert oder summiert wird, und änderungen oder Differenzen aufeinander folgender Bezugswerte (Tb,) mit einem Schwellwert (N • δTs) verglichen werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, dass der ermittelte Differenzwert (δTb,,) zweier aufeinander folgender diskreter Referenzwerte (Tb 1 , Tb,+i) kleiner als der Schwellwert (N • δTs) ist, auf eine konstante Temperatur erkannt wird, und in dem Fall, dass der ermittelte Differenzwert den Schwellwert (N • δTs) übersteigt, eine relevante Temperaturänderung erkannt wird. |
Beschreibung Titel
Radiometrische Sensoreinrichtung zur berührungslosen Temperaturmessung und Verfahren zur radiometrischen, berührungslosen Temperaturüberwachung eines Erfassungsbereichs
Stand der Technik
Sensoreinrichtungen zur berührungsfreien Temperaturmessung werden für unterschiedliche Aufgaben eingesetzt, insbesondere zum Brandschutz oder zur Erfassung von Personen.
In Kfz-Alarmanlagen bzw. Innenraumüberwachung von Fahrzeugen werden Ultraschall-, Radar-, Infrarot-Sensoren oder Videokameras eingesetzt. In
Gebäudealarmanlagen kommen insbesondere Infrarotsensoren oder Dopp- ler-Radar-Messeinrichtungen zum Einsatz. Als Schutzsensorik für Elektro- werkzeuge, z. B. als Sägestopp zur Vermeidung von Verletzungen des Benutzers sind insbesondere kapazitive Verfahren bekannt; hierbei wird oftmals die Säge beim Auslösen der Schutzsensorik zerstört. Beim Kfz- Fußgängerschutz werden insbesondere Radar-, Ultraschall- oder Infrarotsensoren verwendet.
Weiterhin ist es bekannt, für Komfortverstellungen im Fahrzeug, z. B. eine Komfort-Entry-Go-Verstellung, Näherungssensoren als kapazitive Sensoren oder Radarsensoren einzusetzen.
Radar- und Ultraschall-, Videokamera- und kapazitive Messungen ermöglichen hierbei Abstands- und Differenzgeschwindigkeitsmessungen. Beruh-
rungslose Temperaturmessungen erfolgen hingegen im allgemeinen radiometrisch, d.h. durch Messung der Bestrahlungsstärke.
Infrarotsensoren ermöglichen hierbei Temperaturmessungen durch Erfas- sung der Wärmestrahlung im IR-Bereich, wobei die elektromagnetische Strahlung des Temperaturstrahlers in diesem Wellenlängenbereich jedoch leicht abgeschirmt werden kann.
Neben photonischen Temperaturmessungen durch Infrarotsensoren sind weiterhin radiometrische Millimeterwellen-Messungen bekannt, insbesondere zur Detektion von Minen, für die Oberflächenanalyse und in der Astronomie bekannt. Hierbei wird die Temperaturstrahlung des betrachteten Körpers im langwelligen Bereich des Spektrums, insbesondere Millimeter- Wellenlängenbereich oder Megahertz-Frequenzbereich, aufgenommen, wobei im all- gemeinen ein Rauschsignal ermittelt wird. Anders als die photonischen Infrarot- Messungen durch Fotodioden oder ähnliche Sensoren erfolgt die Aufnahme der Radiostrahlung als Frequenzmessung über Antennen bzw. Dipol- Antennen. Es ergibt sich hierbei auch für höhere Frequenzen ein nicht so stark abfallendes Signal wie bei einer photonischen Messung.
Radiometrische Temperaturermittlungen weisen gegenüber Temperatursensoren im Infrarotbereich einige Vorteile auf. So kann die Strahlung aus tieferen Bereichen des betrachteten Objektes bzw. des Erfassungsbereiches er- fasst werden. Eine Abschirmung der Radiowellenstrahlung ist in der Regel lediglich durch Metallflächen, nicht jedoch durch Kleidung oder andere dünnere Objekte möglich.
Diese Millimeter-Radiometer sind im Allgemeinen diskret aufgebaut und müssen aufwendig kalibriert werden, da eine absolute Rauschtemperatur- messung erforderlich ist. Hierbei ist für die Kalibrierung im Allgemeinen ein Schalter im Empfangsteil erforderlich.
Die US 2005/0053118 A1 beschreibt ein System und ein Verfahren zum berührungslosen Messen der Temperatur eines Objektes unter Verwendung der Mikrowellen-Radiometrie, das insbesondere zur Gebäudeüberwachung eingesetzt werden kann. Hierbei werden Vergleichsmessungen durchgeführt, bei denen abwechselnd in einem Durchlass-Modus die Radiowellen- Strahlung des Objektes aufgenommen und nachfolgend in einem Blockier-Modus geblockt wird, wobei in dem Blockier-Modus als Vergleichswert die Aufnahme eines Vergleichsobjektes erfolgt. Aus diesem Vergleich kann somit eine Kalibrierung zur Ermittlung der Temperatur des betrachteten Objektes durch- geführt werden.
Die Kalibration des Messsignals durch Vergleichsmessungen gemäß der US 2005/0053118 A1 ist jedoch relativ aufwendig, so dass der Einsatz von radiometrischen Messungen begrenzt ist.
Weiterhin sind aktive Messungen im Radar-Wellenlängenbereich bekannt, bei denen jedoch in der Regel Einschränkungen auf schmale ISM-Bänder erforderlich sind, die die Leistungsfähigkeit des Radarsystems beschränken und langwierige und kostspielige Zulassungsverfahren erfordern. Weiterhin sind klassische Radarsensoren unter Aussendung von Radarstrahlung aufgrund des Elektrosmogs nicht unproblematisch.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein passives Detektionssystem bzw. überwachungssystem unter Messung der temperaturabhängigen Radiostrahlung und/oder Mikrowellenstrahlung, insbesondere von Millimeter- oder Mikrowellen, angestrebt. Vorteilhafterweise können hierbei Millimeterwellen mittels einer Antenne bzw. radiometrisch detektiert werden, da derartige radiometrische An- tennen gegenüber Mikrowellensensoren mit geringeren Kosten in großen Stückzahlen herstellbar sind.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, eine radiometrische Messung der Temperaturstrahlung im Radiowellenbereich und/oder Mikrowellenbereich, insbesondere im Millimeter-Wellenlängenbereich durchzuführen, indem aufeinander folgende Messwerte bzw. aus Messungen gebildete diskrete Bezugswerte genommen und die differenziellen änderungen betrachtet werden. Grundsätzlich kann der empfangene Wellenlängenbereich nur im Mikrowellenbereich oder auch nur im Radiowellenbereich liegen, oder sich auch über beide Wellenlängenbereiche erstrecken. Im folgenden wird das von der Antenne ausgegebene Signal in sämtlichen Fällen immer als Mikrowellensig- nal bezeichnet.
Erfindungsgemäß werden somit änderungen in der gemessenen thermischen Rauschleistung detektiert. Die Rauschleistung hängt von der Temperatur der betrachteten Materialoberflächen und den Materialeigenschaften ab. Eine schnelle änderung der gemessenen Rauschleistung kann somit erfindungsgemäß dem Auftreten neuer Objekte im Erfassungsbereich des Sensors oder aber sehr schnellen Temperaturänderungen zugeordnet werden. Durch die Detektion von änderungen der Rauschtemperatur sind erfindungsgemäß keine aufwendigen Kalibrationsverfahren im Empfangszweig erforderlich.
Die diskreten Bezugswerte können insbesondere durch Integration über vorgegebene Zeitintervalle gebildet werden. Dies erfolgt vorteilhafterweise nach einer Analog-Digital-Wandlung. Somit werden durch zeitliche Integration des Messsignals oder eines aus dem Messsignal gebildeten Signals Bezugswerte gebildet und auf relevante zeitliche änderungen untersucht. Es ergibt sich eine differentielle Messung, die jeweiligen Ereignissen zugeordnet werden kann.
Hierbei kann die zeitliche änderung aufeinander folgender Bezugswerte mit einem vorgegebenem Schwellwert verglichen werden, und bei überschreiten
des Schwellwerts auf eine signifikante änderung sowie bei Unterschreiten des Schwellwertes auf eine nicht relevante änderung erkannt werden.
Da erfindungsgemäß ein passives Verfahren ohne von einem Sender ausge- sendete elektromagnetische Wellen durchgeführt wird, tritt keine EMVU- Problematik auf.
Erfindungsgemäß kann eine Antenne mit einem geeigneten Antennendiagramm gewählt werden, um eine Spot-Messung eines relevanten Erfas- sungsbereichs zu ermöglichen. Weiterhin ist erfindungsgemäß kein Schalter im Empfangszweig für die Kalibration erforderlich. Somit wird die Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung erhöht.
Erfindungsgemäß können hierbei insbesondere Kfz-Alarmanlagen, Gebäu- dealarmanlagen bzw. überwachungssensoren oder Bewegungsmelder gebildet werden. Weiterhin können Schutzsensoren zur Verhinderung von Unfällen geschaffen werden, indem z. B. ein Benutzer oder ein Körperteil eines Benutzers in einem Gefährdungsbereich, z. B. vor dem Sägeblatt einer Kreissäge, erfasst wird. Erfindungsgemäß können auch Menschen oder Kör- perteile mit Kleidung oder Schutzkleidung, z. B. einem dickeren Handschuh, durch Messung der Rauschleistung der Radiowellen erfasst werden.
Weiterhin können erfindungsgemäß Kfz-Fußgängerschutz-Messungen, eine Umweltsensorik und ein Näherungssensor für Komfortverstellungen an Fahr- zeugen ermöglicht werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen radiometri- sehen Sensoreinrichtung;
Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ausführungsform der Erfindung
Eine radiometrische Sensoreinrichtung 1 weist eine Antenne bzw. Dipol- Antenne 2 zur Aufnahme von Radiowellen und/oder Mikrowellen R und Aus- gäbe eines Mikrowellensignals S1 , ein Radiometer 3 zur Aufnahme des Mikrowellensignals S1 und Ausgabe eines Basisbandsignals B, eine Ermittlungseinrichtung 4 zur Aufnahme des Basisbandsignals B und Ermittlung und eine Steuereinrichtung 8 zur Ausgabe von Steuersignalen S2 auf.
Die radiometrische Sensoreinrichtung 1 dient gemäß der gezeigten Ausführungsform der Figur 1 zur überwachung eines Erfassungsbereichs 5 im Umfeld der Sensoreinrichtung 1 , z. B. an einem Gebäude 6.
Die Antenne 2 ist als beliebig gestaltete Richtantenne ausgelegt, z. B. Dipol- oder Patch-Antenne, und nimmt einfallende Radiowellen R aus dem Erfassungsbereich 5 auf. Gegebenenfalls können Aperturen zur Begrenzung ihres Erfassungswinkels 7 eingesetzt werden.
Die Antenne 2 ist zum Empfang von Radiowellen R oder Mikrowellen R, vor- teilhafterweise im Mikrowellen- bis Millimeterbereich mit einer beliebig gewählten Bandbreite, von z. B. 1 MHz bis 10 GHz, aus dem Erfassungsbereich 5 ausgelegt. Die Antenne 2 gibt das Mikrowellensignal S1 als Rauschsignal an das Radiometer 3 ab, das das Mikrowellensignal S1 in an sich bekannter Weise in ein Basisbandsignal B wandelt, das die Amplitude der Rauschleistung des Mikrowellensignals S1 angibt. Das Basisbandsignal B wird an die Ermittlungseinrichtung 4 ausgegeben.
Das Radiometer 3 kann optional auch ein Zwischenfrequenzsignal (ZF- Signal) erzeugen; dies ist erfindungsgemäß jedoch grundsätzlich nicht erfor- derlich und hängt von den zur Verfügung stehenden Bandbreiten ab.
Die Ermittlungseinrichtung 4 ist in Fig. 1 mit ihren Elementen 4.0 bis 4.9 de-
taillierter erläutert. Die Ermittlungseinrichtung 4 weist optional eine Modellierungseinrichtung 4.0 zur Erzeugung des ZF-Signals ZF und einen Bandpassfilter 4.1 auf, der das Signal ZF aufnimmt und ein bandpassgefiltertes ZF- Signal B1 ausgibt. Nachfolgend ist ein HF-Verstärker 4.2 vorgesehen, der entweder gemäß der gepunkteten Linie direkt das von dem Radiometer 3 ausgegebene Basisbandsignal B oder das von dem Bandpassfilter 4.1 ausgegebene bandpassgefilterte ZF-Signal B1 aufnimmt und verstärkt, z. B. mit 40-80 dB, und so das Signal B2 erzeugt: Das Signal B2 wird auf eine Einrichtung 4.3 gegeben, die das Signal B2 mit sich selbst multipliziert und das gleichgerichtete Signal B3 als äquivalentes Gleichspannungssignal erzeugt; die Einrichtung 4.3 kann z.B. ein Dioden-Gleichrichter oder Frequenzmischer sein. Das Signal B3 wird in einer nachfolgenden Einrichtung 4.4 tiefpassgefil- tert und als Signal B4 einem Analog-Digital-Konverter 4.5 zugeführt, der ein digitales Signal B5 an einen digitalen Integrierer 4.6 ausgibt, der als Tiefpass eine zeitliche Integration über eine vorgegebene Zeitspanne bzw. Zeitdifferenz δt durchführt.
In dem digitalen Integrierer 4.6 wird die als digitales Signal B5 aufgenommene Spannung U OBJ über die vorgegebene Zeitdifferenz δt aufintegriert. Dem liegt folgende überlegung zu Grunde:
Eine Temperatur T OBJ des Erfassungsbereichs 5 (bzw. über den Erfassungsbereich 5 gemittelte Temperatur) ist proportional der Spannung U OBJ , die sich als zeitlich über δt gemittelter Wert der dem Signal B5 entsprechen- den Spannung U OBJ ergibt, d. h.
wobei δt = t1 - tθ.
Erfindungsgemäß kann direkt das von dem Integrierer 4.6 ausgegebene zeit-
liehe Integral als unkalibrierte Temperatur bzw. Temperatur-Bezugswert Tb herangezogen werden und in einem ersten Speicher 4.7 abgelegt werden. Bei Verwendung jeweils gleicher Zeitspannen δt für die aufeinander folgenden Messungen kann grundsätzlich auch die Division mit δt wegfallen und können direkt die Integrale verglichen werden.
Es ergibt sich somit eine Folge diskreter Bezugswerte Tb, mit i= 1 , 2, 3,... Eine Vergleichseinrichtung 4.8 ermittelt eine Differenztemperatur aus zwei aufeinander folgenden Werten Tb, , Tb,+i und vergleicht diesen Differenzwert mit einem Referenzwert N x δTs, wobei δTs die mit dem System nachweisbare minimale Temperaturerhöhung ist und experimentell ermittelt oder theoretisch abgeschätzt werden kann. N gibt hierbei einen Sicherheitsfaktor im Bereich von z. B. 1 ,2 bis 2 an.
In der Vergleichseinrichtung 4.8 wird somit der Vergleich δTb, = Tb 1+ I - Tb 1 , < N • δTs gebildet.
Ist die Differenz δTb,, die der Temperaturänderung im Erfassungsbereich 5 bei zwei aufeinander folgenden Messungen entspricht bzw. proportional ist, kleiner als der Referenzwert N • δTs, so wird in einem zweiten Speicher 4.9 als ermittelte Temperaturänderung δTi eine 0 abgespeichert; Falls die Differenz δTb, größer/gleich N • δTs ist, so wird im zweiten Speicher 4.9 die gemessene Differenztemperatur δTb, abgelegt.
Somit sind in dem zweiten Speicher 4.9 aufeinander folgende Differenzwerte abgelegt, die den gemessenen Differenztemperaturen im Erfassungsbereich 5 entsprechen. Der zweite Speicher 4.9 wird von einer Steuereinrichtung 8 ausgelesen, die nachfolgend eine Bewertung durchführt. Somit kann durch die Differenzbildung und die erfindungsgemäße überlegung, keine Kalibrie- rung bzw. Normierung dieser Werte durchzuführen, aus der Folge der Differenzwerte δTb, direkt auf Veränderungen geschlossen werden.
Hierbei können die Ermittlungseinrichtung 4 mit ihren Elementen 4.0 bis 4.9 und die Steuereinrichtung 8 hardwaremäßig realisiert werden, z. B. als feste Verdrahtung, oder auch rein softwaremäßig, so dass die Ermittlungseinrichtung 4 und die Steuereinrichtung 8 auch mit einem Programm realisiert wer- den können.
Erfindungsgemäß können in der Steuereinrichtung 8 Aussagen über die Temperaturänderungen getroffen werden, wie z. B. die Entstehung eines Brandes oder das Durchlaufen einer Person 10 durch den Erfassungsbereich 5 bzw. den Erfassungswinkel 7 (Raumwinkel). Falls der Erfassungsbereich 5 einen Sicherheitsbereich bei einer zu handhabenden Maschine, z. B. einen Gefährdungsbereich vor dem Sägeblatt einer Kreissäge darstellt, kann ebenfalls eine hinreichend schnelle Erhöhung der Temperatur als das Betreten bzw. Hineinlangen in den Gefährdungsbereich erkannt werden. Hinreichend schnelle Temperaturänderungen können somit einem jeweiligen Ereignis zugeordnet werden, woraufhin die Steuereinrichtung 8 ein Steuersignal S2 ausgibt, das z. B. ein Warnsignal bei Erkennen eines Brandes oder des Betretens des Erfassungsbereichs 5, oder auch ein Schaltsignal z. B. für eine Kreissäge sein kann.
Durch das erfindungsgemäße differenzielle Messprinzip werden Drifteffekte der erfindungsgemäßen Schaltung sowie auch zeitlich langsame änderungen der Raumtemperatur im Erfassungsbereich, wie sie sich z. B. beim Ein- und Ausschalten von Heizkörpern oder durch änderungen der Tagestempe- ratur ergeben, nicht erfasst. Es können jedoch schnelle Temperaturänderungen bzw. hinreichend große Temperaturunterschiede innerhalb der definierten Integrationszeit δt erkannt werden.
Hierbei werden δt sowie auch die anderen Werte N und δTs an die jeweili- gen Bedürfnisse der Anwendung angepasst.
In Figur 1 werden somit bei Eintritt der Person 10 in den Erfassungsbereich 5
und bei Austritt der Person 10 aus dem Erfassungsbereich 5 jeweils änderungen der gemittelten Temperatur T des Erfassungsbereichs 5 erkannt werden, wenn die Werte δt, N und δTs entsprechend gewählt werden.
Um möglichst große Integrationszeiten δt = 50 bis 200 ms kostengünstig durchführen zu können, wird die Integration erfindungsgemäß vorteilhafterweise digital umgesetzt. Um die Abtastfrequenz des Analog-Digital-Wandlers 4.5 niedrig zu halten, ist vorteilhafterweise ein NF-Tiefpass 4.4 nach dem Dioden-Modulator 4.1 vorgesehen, der z. B. eine geeignete Grenzfrequenz, z. B. 1 KHz bis 20 KHz, aufweist und somit höherfrequente Rauschanteile aus dem gleichgerichtete Basisbandsignal entfernt. Dem liegt der erfindungsgemäße Gedanke zu Grunde, dass derartige höhere Frequenzen für die erfindungsgemäße Detektion nicht relevant sind und die nachfolgende Digitalisierung bzw. Analog-Digital-Wandlung mit der Tiefpassfilterung verein- facht werden. Die Grenzfrequenz TP kann hierbei insbesondere auch im a- kustischen Bereich von z. B. 20 KHz liegen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird gemäß dem Flussdiagramm der Figur 2 nach einem Start in Schritt StO nachfolgend in dem Schritt St1 die Mikrowellenstrahlung R aufgenommen und als Mikrowellensignal S1 bzw. Rauschsignal an das Radiometer 3 ausgeben In Schritt St2 wird optional das Basisband in ein ZF-Band bzw. ZF-Signal ZF transformiert. In Schritt St3 wird dieses ZF-Signal bandpassgefiltert und als Signal B1 weitergegeben. In Schritt St4 bis Stδ erfolgt die nachfolgende Auswertung des originalen Band- passsignals B oder des modulierten ZF-Signals B1 , wobei in Schritt St4 das analoge Signal verstärkt wird und anschließend in Schritt St5 das analoge Rauschsignal in das äquivalente Gleichspannungssignal B3 überführt wird. In Schritt 6 wird das Gleichspannungssignal B3 tiefpassgefiltert zu dem Signal B4, in Schritt St7 erfolgt die Analog-Digital-Wandlung des analogen Signals B4 und Ausgabe von B5, das nachfolgend in Schritt Stδ integriert wird, wodurch die diskreten Bezugswerte Tbi erzeugt werden. In Schritt St9 erfolgt der Vergleich des durch die zeitliche Integration ermittelten Bezugwertes mit
dem Vergleichswert und die Ermittlung, ob die Differenz kleiner als N x δTs ist oder nicht, woraufhin in Schritt StI O entsprechend Aussagen über die ge- mittelte Temperaturänderung erfolgen können und nachfolgend ggf. das Steuersignal S2 ausgegeben wird.
Next Patent: METHODS AND KITS FOR DETECTING TUMOR-SPECIFIC FUSION PROTEINS