[发明专利]传感器噪声抑制

说明书

技术领域

本公开涉及传感器中、具体地是在无源红外（PIR）传感器中的噪声抑制。

背景技术

在当前照明应用中，能源效率是越来越重要的主题。降低照明系统的能量消耗的一种可能方式是当空间中不存在人或物体时，关闭或调暗其一个或多个光源，并相反地当空间中存在人或物体时打开（多个）灯。为做到这一点，必须检测相关空间中的人或物体的存在。当前正在使用不同类型的存在传感器。

有对传感器驱动的光控制系统的强烈需要，因为它们具有减少其（多个）光源的能量消耗的优点，并从而提高了成本节省和（多个）光源的寿命。

现在使用PIR传感器进行照明控制非常常见。PIR传感器的密度从一个房间中的单个传感器增长到在每个被布置成将光发射到房间中的照明器中具有一个传感器。因此，建筑物中存在的PIR传感器的数量正在增加。在使用如此之多PIR传感器的情况下，误报率正在增加。误报是当房间中不存在占有者时触发照明器的（多个）光源去开启的传感器输出。

PIR传感器的误触发将打开照明和/或消耗能量的其他设备，这既昂贵又对环境不利。

误报的原因之一是PIR传感器的噪声，其经常被称为“爆米花噪声”。

仍未完全地理解爆米花噪声现象。PIR传感器可以在组件结构内部积聚（build up）一些静态能量。该电荷可以在系统的电子设备中积聚，或由于晶格不规则性而在陶瓷热电材料中积聚。如果设备保持静止，则该能量可以突然释放，导致PIR传感器输出信号中的尖峰信号（spike）。这在图1中图示（其中y轴表示ADC步长，x轴表示采样时间为13ms的ADC采样）。这种零星的固有噪声就是我们在本文中所指的“爆米花噪声”。

已知的方法尝试滤除该爆米花噪声。图2图示了现有技术的无源红外传感器系统200，其中直流（DC）电压源202将DC电压供应给PIR传感器204。PIR传感器204的输出通常为毫伏量级，并因此在由滤波器208滤波之前被供应给放大器206。滤波器208通常是带通滤波器，并且使频率特性基于尝试滤除爆米花噪声。滤波器208滤除DC含量和存在于高于例如4Hz的那些频率处的噪声。

发明内容

本公开的发明人已经发现，由于没有很好地理解爆米花噪声现象，并且爆米花噪声的形状会稍有不同，所以爆米花噪声的滤波特别困难，且因此爆米花噪声经常余留。假定从“正常”操作（当占有者存在于房间中时的检测）观察到的PIR传感器输出信号与需要被滤除的噪声类似，则这种尝试滤波尤其成问题。

发明人已经发现，可以通过避免其中PIR传感器处于可能发生零星噪声的完全静态的场景来抑制爆米花噪声。

根据本公开的一个方面，提供了一种无源红外传感器系统，包括：供应直流（DC）电压的DC电压源；被供应以DC电压的无源红外传感器，所述无源红外传感器包括至少一个传感器元件；供应交流（AC）电压的AC电压源，所述AC电压源被布置成：诱发交流电流经所述至少一个传感器元件；放大器，被布置成对从无源红外传感器输出的输出信号进行放大以生成放大的输出信号；以及滤波器，被布置成对放大的输出信号进行滤波以提供无源红外传感器系统的输出，其中滤波器被配置成对AC电压的频率进滤波。

在一个实施例中，所述DC电压源和AC电压源串联连接，使得所述无源红外传感器被附加地供应有AC电压。

在其他实施例中，所述AC电压源将AC电压供应给连接到所述AC电压源的加热元件，以改变所述加热元件的温度以诱发所述交流电。

无源红外传感器可以包括所述加热元件。备选地，加热元件可以在无源红外传感器外部。

加热元件可以是电阻器。滤波器可以是带通滤波器。

至少一个传感器元件可以由热电材料制成。

无源红外传感器可以包括用相反极化（opposite polarization）串联连接的两个感测元件。备选地，无源红外传感器可以包括用相反极化串联连接的第一对感测元件，以及用相反极化串联连接的第二对感测元件，其中所述第一对感测元件与第二对感测元件相反极化地串联连接。

根据本公开的另一方面，提供了一种照明器，包括：根据本文描述的任一实施例的无源红外传感器系统；被布置成接收所述无源红外传感器系统的输出的检测器；以及与检测器连接的至少一个光源；其中所述检测器被配置成基于所述无源红外传感器系统的输出来检测所述至少一个传感器元件的感测区域中的运动，并基于检测到的运动来控制所述至少一个光源。