Pyrodetektor zur Detektion eines in seinen Detektionsbereich eintretenden Körpers

Abstract

 Der Pyrodetektor enthält einen Hohlspiegel (1), Sensor­elemente (2), eine Abdeckung (4) aus einer Hochdruckpoly­ethylenfolie, die über ein Wabengitter (6) gespannt ist, wobei die als Abdeckung (4) vorhandende Folie wenigstens eines der Merkmale gleichmäßige Dicke, Einfärbung mittels Farbe, Füllung mit Farbpigmenten, Vorhandensein einer Metallbeschichtung, aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Pyrodetektor zur Detektion eines in seinen Detektionsbereich eintretenden Körpers, der eine von seiner Umgebung abweichende Temperatur besitzt. Der Pyro­detektor enthält einen Hohlspiegel zur Fokussierung der von diesem Körper ausgehenden Wärmestrahlung, ein erstes im Fokus des Hohlspiegels angebrachtes Sensorelement, wenigstens ein weiteres Sensorelement zur Kompensation von Umgebungsein­flüssen, wobei für das erste und die weiteren Sensorelemente eine Folie aus ein und demselben elektrisch nicht leitenden Material mit permanenter Orientierungspolarisation und mit darauf befindlichen Elektroden vorgesehen und diese Anordnung in einer Halterung befestigt ist. Der Pyrodetektor enthält ferner eine für die einfallende Strahlung durchlässige Ab­deckung des Spiegelhohlraumes und eine elektronische Auswerte­einrichtung, wobei die Folie mit den Sensorelementen in dem Hohlspiegel so angeordnet ist, daß ein Strahlungseinfall der im Hohlspiegel reflektierten Strahlung auf beiden Oberflächen­seiten der Folie vorliegt, wobei der Hohlspiegel ein para­bolischer Spiegel ist, der so bemessen ist, daß sein Fokus in der inneren Hälfte des Hohlspiegels liegt, wobei ferner die Folie mit dem Sensorelementen in der optischen Achse des Hohlspiegels liegt, so daß das erste Sensorelement im wesent­lichen nur von einer solchen Strahlung des in größerer Ent­fernung befindlichen zu detektierenden Körpers getroffen wird, die im Hohlspiegel reflektiert worden ist. Als Ab­deckung ist eine dünne Folie aus Polyethylen verwendet, die über ein als Stütze wirkendes, vor dem Spiegelhohlraum ange­ordnetes Wabengitter gespannt ist.

[0002] Ein Pyrodetektor mit diesen Merkmalen ist hinsichtlich seiner konstruktiven Gestaltung und insbesondere seiner Wirkungs­weise in der EP-B1 0 023 354 eingehend beschrieben. Die genannte europäische Patentschrift entspricht der DE-PS 29 30 632 zusammen mit der DE-OS 30 28 252 sowie der US-PS 4 404 468.

[0003] In den genannten Patentschriften ist über die bei dem be­kannten Pyrodetektor vorhandene Abdeckung ausgesagt, daß diese eine Folie aus Polyethylen sein soll, und zwar ins­besondere eine solche aus handelsüblichem, lichtundurch­lässig gefärbten Polyäthylen, damit dieses gefärbte Poly­ethylen ultrarotdurchlässig ist und keine wesentliche Absorption der zu detektierenden Ultrarot-Wärmestrahlung aufweist. Ferner ist ausgesagt, daß es zur Filtrierung insbe­sondere auch aus dem zu detektierenden Fernbereich ein­fallender Lichtstrahlung und/oder kurzwelliger Infrarot-­Strahlung mit Wellenlängen von insbesondere weniger als 5 µm vorteilhaft ist, die Oberfläche der Abdeckung, d.h. der sie bildenden Folie, aufzurauhen. Bei einer Rauhtiefe von z.B. 2 bis 5 µm wird Strahlung mit Wellenlängen kürzer als etwa 5 µm und insbesondere Lichtstrahlung stark gestreut, nämlich so, als wäre die Abdeckung die Quelle dieser Strahlung. Diese Strahlung wirkt dann jedoch in der gleichen Weise wie Wärmestrahlung der Abdeckung auf den ersten und die weiteren Sensoren und wird damit nicht detektiert.

[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Pyrodetektor der eingangs angegebenen Art im Hinblick auf die Filterung der einfallenden Strahlung, insbesondere des ein­fallenden Lichtes und/oder insbesondere zur Festlegung der Empfindlichkeit zu verbessern.

[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Pyrodetektor der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die als Abdeckung vorhandene Folie aus Hochdruckpolyethylen besteht und für ihre Wirkung als Strahlungsfilter und/oder zur Festlegung der Empfindlichkeit des Pyrodetektors wenig­stens eines der Merkmale aufweist:

a) gleichmäßige Dicke zwischen 10 µm und 3 mm,

b) Einfärbung mittels im Polyethylen löslicher Farbe,

c) Füllung mit Farbpigmenten, insbesondere mit schwarzen Pigmenten,

d) Vorhandensein einer Beschichtung aus chemisch und/oder galvanisch aufgetragenem Metell.

[0006] Vorzugsweise ist die als Abdeckung vorhandene Folie mit einer das sichtbare Licht absorbierenden Farbe eingefärbt.

[0007] Andererseits ist es vorteilhaft, wenn die als Abdeckung vor­handene Folie mit fein verteilten Pigmentstoffen versetzt ist, sofern diese Pigmentstoffe die Infrarotstrahlung nicht stark absorbieren.

[0008] Nicht zuletzt kann die als Abdeckung vorhandene Folie mit einer Metallbeschichtung versehen sein, deren Dicke so ge­ring ist, daß sichtbares Licht nicht durchgelassen wird, während die Metallschicht für Infrarotstrahlung durchlässig ist.

[0009] Durch die Verwendung von Hochdruckpolyethylen als Folie für die Abdeckung wird erreicht, daß die Abdeckung besonders homogen ist, und zwar sowohl im Hinblick auf die gleichmäßige Dicke über die gesamte Ausdehnung als auch im Hinblick auf die gleichmäßige Farbverteilung bzw. Verteilung der Farb­pigmente in der Folie. Eine Folie aus Hochdruckpolyethylen weist auch eine gegenüber einer Folie aus normalem Poly­ethylen verbesserte Durchlässigkeit für Infrarotstrahlung auf.

[0010] Die einzelnen Werte für die Dicke, die Tiefe der Ein­färbung bzw. die Wahl der löslichen Farbe, für den Füll­grad mit Pigmentfarbstoff und für die Dicke einer vor­handenen Metallschicht hängen sowohl von der angestrebten bzw. zu vermeidenden Intensität der durchgelassenen Strahlung, als auch von der Homogenität der Hochdruck­polyethylenfolie ab.

[0011] Für die Ermittlung dieser Werte gilt das Absorptionsge­setz
I = I_o . e^-µd
mit I = durchgelassene Intentsität, I_o = einfallende Inten­sität, µ = Absorptionskoeffizient des Materials und d = Dicke der Folie.

[0012] Die Werte für die Dicke liegen zwischen 10 µm und 3 mm. Je intensiver die Einfärbung und/oder der Füllgrad der Folie mit Farbpigmenten und/oder die Dicke der vorhandenen Metall­schicht sind, desto geringer ist die Dicke der Folie zu wählen.

[0013] Durch die Erfindung wird erreicht, daß nicht nur die Wirkung der Abdeckfolie als Strahlungsfilter, sondern auch die Empfindlichkeit des Pyrodetektors selbst in vorgegebener Weise eingestellt werden können. Die Wirkung der Abdeckfolie als Strahlungsfilter läßt es zu, den Pyrodetektor auch unter extremen Einstrahlungsbedingungen einzusetzen, während die Empfindlichkeit des Pyrodetektors in erster Linie darauf bezogen ist, wie weit der zu detektierende Körper vom Pyrodetektor entfernt sein kann.

[0014] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren er­läutert.

[0015] Es zeigen

Fig. 1 einen Seitenschnitt des Pyrodetektors längs der Linie I-I in Fig. 2 und

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Pyrodetektor gemäß den Pfeilen A in Fig. 1.

[0016] In den Figuren sind für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet.

[0017] Fig. 1 zeigt den Hohlspiegel 1, in dessen optischer Achse 5 die Sensorelemente 2 und 3 angeordnet sind. Die Elektroden der Sensorelemente, die hier aus Gründen der Übersicht­lichkeit nicht gezeigt sind, sind mit der elektronischen Auswerteeinrichtung 10 verbunden. Diese elektronische Aus­werteeinrichtung ist nicht Gegenstand der vorliegenden Er­findung und außerdem in den oben genannten Patentschriften ausführlich beschrieben.

[0018] Vor dem Hohlraum des Hohlspiegels 1 ist ein Wabengitter 6 angeordnet, über das die als Abdeckung 4 wirkende dünne Folie aus Hochdruckpolyäthylen gespannt ist. Das Wabengitter 6 ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung, seine Wirkungs­weise ist ebenfalls in den genannten Patentschriften er­läutert. Das Wabengitter ist durch Widerhaken 7 am Hohl­spiegel 2 und Widerhaken 8 am Wabengitter 6 mit dem Hohl­spiegel verankert und hält auf diese Weise die als Ab­deckung 4 dienende Folie fest gespannt.

[0019] Die Sensorelemente 2 und 3 befinden sich in Halterungen 11, die in den Hohlraum des Hohlspiegels 2 hineinragen.

[0020] Der Pyrodetektor ist in einem Gehäuse 9 untergebracht, das zusammen mit der konstruktiven Gesamtgestaltung als Ab­schirmung dient.

[0021] Eine bevorzugte Anordnung der Sensorelemente auf einer eine permanente gleichgerichtete Polarisation aufweisenden Kunst­stoffolie, insbesondere aus Polyvinylidendifluorid (PVDF), ist in der prioritätsgleichen deutschen Patentanmeldung P ...........,. (VPA 85 P 8055) beschrieben.

[0022] Eine besonders bevorzugte kompakte Ausführungsform des gesamten Pyrodetektors ist in der prioritätsgleichen deutschen Patentanmeldung P .............,. (VPA 85 P 8056) beschrieben.

Bezugszeichenliste

[0023] 

1 Hohlspiegel

2 erstes Sensorelement

3 weiteres Sensorelement

4 strahlungsdurchlässige Abdeckung

5 optische Achse

6 Wabengitter

7 Widerhaken am Hohlspiegel

8 Widerhaken am Wabengitter

9 Gehäuse

10 elektronische Auswerteeinrichtung

11 Halterung für die Sensorelemente

Ansprüche

1. Pyrodetektor zur Detektion eines in seinen Detektions­bereich eintretenden Körpers, der eine von seiner Um­gebung abweichende Temperatur besitzt, enthaltend einen Hohlspiegel (1) zur Fokussierung der von diesem Körper ausgehenden Wärmestrahlung, ein erstes im Fokus des Hohl­spiegels (1) angebrachtes Sensorelement (2), wenigstens ein weiteres Sensorelement (3) zur Kompensation von Umgebungs­einflüssen, wobei für das erste und die weiteren Sensor­elemente (2, 3) eine Folie aus ein und demselben elektrisch nicht leitenden Material mit permanenter Orientierungs­polarisatation und mit darauf befindlichen Elektroden vor­gesehen und diese Anordnung in einer Halterung (11) be­fistigt ist, enthaltend ferner eine für die einfallende Strahlung durchlässige Abdeckung (4) des Spiegelhohlraumes und eine elektronische Auswerteeinrichtung (10), wobei die Folie mit den Sensorelementen (2, 3) in dem Hohlspiegel (1) so angeordnet ist, daß ein Strahlungseinfall der im Hohl­spiegel (1) reflektierten Strahlung auf beiden Oberflächen­seiten der Folie vorliegt, wobei der Hohlspiegel (1) ein parabolischer Spiegel ist, der so bemessen ist, daß sein Fokus in der inneren Hälfte des Hohlspiegels (1) liegt, wobei ferner die Folie mit den Sensorelementen (2, 3) in der optischen Achse (5) des Hohlspiegels (1) liegt, so daß das erste Sensorelement (2) im wesentlichen nur von einer solchen Strahlung des in größerer Entfernung befindlichen zu detektierenden Körpers getroffen wird, die im Hohlspiegel (1) reflektiert worden ist, und wobei als Abdeckung (4) eine dünne Folie aus Polyethylen verwendet ist, die über ein als Stütze wirkendes, vor dem Spiegelhohlraum angeordnetes Wabengitter (6) gespannt ist, dadurch gekenn­zeichnet, daß die als Abdeckung (4) vorhandene Folie aus Hochdruckpolyehtylen besteht und für ihre Wirkung als Strahlungsfilter und/oder zur Festlegung der Empfindlichkeit des Pyrodetektors wenigstens eines der Merkmale aufweist:

a) gleichmäßige Dicke zwischen 10 µm und 3 mm,

b) Einfärbung mittels im Polyethylen löslicher Farbe,

c) Füllung mit Farbpigmenten, insbesondere mit schwarzen Pigmenten,

d) Vorhandensein einer Beschichtung aus chemisch und/oder galvanisch aufgetragenem Metall.

2. Pyrodetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Abdeckung (4) vorhandene Folie mit einer das sichtbare Licht absorbierenden Farbe eingefärbt ist.

3. Pyrodetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Abdeckung (4) vorhandene Folie mit Infrarotstrahlung nur unwesentlich absorbierenden feinverteilten Pigmenten versetzt ist.

4. Pyrodetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Abdeckung (4) vorhandene Folie mit einer Metallbeschichtung versehen ist, deren Dicke so gering ist, daß sichtbares Licht nicht durch­gelassen wird, während die Metallschicht für Infrarot­strahlung durchlässig ist.

Zeichnung