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Dokumentenidentifikation DE102006023971B4 22.01.2009
Titel Optischer Sensor und Verfahren zum Nachweis von Personen, Tieren oder Gegenständen
Anmelder Pepperl + Fuchs GmbH, 68307 Mannheim, DE
Erfinder Bartsch, Stefan, 12207 Berlin, DE;
Nutz, Karl, 15370 Petershagen, DE
Vertreter Weber & Heim Patentanwälte, 81479 München
DE-Anmeldedatum 22.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006023971
Offenlegungstag 29.11.2007
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 22.01.2009
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.01.2009
IPC-Hauptklasse G01V 8/10  (2006.01)  A,  F,  I,  20070321,  B,  H,  DE
IPC-Nebenklasse F16P 3/08  (2006.01)  A,  L,  I,  20070321,  B,  H,  DE
G05B 9/02  (2006.01)  A,  L,  I,  20070321,  B,  H,  DE
F16P 3/14  (2006.01)  A,  L,  I,  20070321,  B,  H,  DE

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt einen optischen Sensor zum Nachweis von Personen, Tieren oder Gegenständen im Bereich einer sicherheitsmäßig zu überwachenden Einrichtung.

In einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Nachweis von Personen, Tieren oder Gegenständen im Bereich einer sicherheitsmäßig zu überwachenden Einrichtung unter Einsatz eines erfindungsgemäßen Sensors.

Optische Sensoren sind bekannt und weisen unter anderem folgende Komponenten auf: Eine Sendeeinheit zum Senden von elektromagnetischer Strahlung auf eine Referenzfläche in einem Überwachungsbereich der zu überwachenden Einrichtung, eine Detektoreinheit zum Nachweis von elektromagnetischer Strahlung aus dem Überwachungsbereich, eine Intensitätsauswerteeinheit zum Auswerten einer von der Detektoreinheit nachgewiesenen Intensität der elektromagnetischen Strahlung und eine mit der Intensitätsauswerteeinheit und der Sendeeinheit verbundenen Steuer- und Auswerteeinrichtung zum Steuern einer Intensität der in den Überwachungsbereich eingestrahlten Strahlung, zum Verarbeiten der von der Detektoreinheit nachgewiesenen Intensität und zum Ausgeben von Schaltsignalen an die zu überwachende Einrichtung in Abhängigkeit der von der Detektoreinheit nachgewiesenen Intensität. Ein erfindungsgemäßer optischer Sensor nach Anspruch 1 weist ebenfalls die oben genannten Merkmale auf.

Bei einem bekannten Verfahren werden unter anderem folgende Schritte durchgeführt: Elektromagnetische Strahlung einer Sendeeinheit wird auf eine Referenzfläche in einem Überwachungsbereich der zu überwachenden Einrichtung gesendet, aus dem Überwachungsbereich kommende elektrische Strahlung wird mit einer Detektoreinheit nachgewiesen und es wird die Intensität der nachgewiesenen elektromagnetischen Strahlung ausgewertet. Außerdem werden in Abhängigkeit der nachgewiesenen Intensität der zu überwachenden Einrichtung Schaltsignale zugeführt. Ein erfindungsgemäßes Verfahren nach Anspruch 10 weist ebenfalls die oben genannten Schritte auf.

Das Dokument DE 103 41 008 A1 beschreibt eine optoelektronische Vorrichtung mit einem Sender, einem Reflektor, einem Empfänger, mindestens zwei Auswerteeinheiten und einem Vergleicher. Dabei werden mindestens zwei Distanzmessungen durchgeführt, wobei bei der ersten geprüft wird, ob sich der Reflektor vor einem ersten Abstand d3 befindet und bei der zweiten Messung geprüft wird, ob sich der Reflektor hinter einem zweiten Abstand d1 befindet. Zur Kontrolle der Distanzen d1 und d3 wird jeweils eine definierte Messfrequenz f1 und f3 benutzt. Für unterschiedliche Distanzen d1 und d3 müssen unterschiedliche Messfrequenzen f1 und f3 benutzt werden. Ein solcher Umschaltvorgang muss in der Regel durch eine kostspielige Elektronik realisiert werden.

Druckschrift EP 1 367 363 A2 offenbart einen optoelektronischen Sensor mit einem Lichtsender, der gemäß einem Lichtsendesteuersignal HF-moduliert ist, und mit einer Modulationsschaltung zur Erzeugung des Lichtsendesteuersignals und der Frequenz des HF-Steuersignals und mit einer einstellbaren Lichtsendeamplitude. Um eine gleichmäßige Lichtsendeintensität zu erhalten ist die Modulationsschaltung zur Regelung der Lichtsendeamplitude mit einer Regelungsschaltung verbunden. Aufgrund der Phasendifferenz der gesendeten und empfangenen Lichtphase kann die Entfernung zum Objekt bestimmt werden.

Gegenstand der Druckschrift DE 10 2004 056 743 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur berührungslosen Detektion von flächigen Objekten, insbesondere in Bogenform, wie Papier und ähnlichen flächigen Materialien. Hierbei sendet ein Ultraschallsender Wellen auf Mehrfachbögen. Die transmittierten Wellen werden dann von einem Ultraschallempfänger detektiert. Eine nachgeschaltete Auswerteeinheit verstärkt mit Hilfe einer Korrektur-Kennlinie das gemessene Signal, welches dann von einem Mikroprozessor ausgewertet wird.

Die Druckschrift DE 195 37 615 B4 betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines optischen Lichttasters zur Feststellung von in einem Überwachungsbereich vorhandenen Gegenständen. Hierbei werden in bestimmten zeitlichen Abständen Lichtsignale in den Überwachungsbereich gesandt. Die gesendeten Lichtsignale sowie auftretende Störsignale werden empfangen und zur Feststellung der im Überwachungsbereich vorhandenen Gegenstände ausgewertet.

Dokument EP 0 281 085 A2 beschreibt einen Nähesensor zur Benutzung mit einer entfernten Oberfläche mit einer Strahlungsquelle, einem ersten Strahlungsdetektor und einem zweiten Strahlungsdetektor. Hierbei ist der eine Strahlungsdetektor optisch weiter entfernt von der Oberfläche als der andere Strahlungsdetektor. Durch einen Vergleich der beiden Detektorsignale kann die Distanz zur entfernten Oberfläche ermittelt werden.

In der Druckschrift DE 198 47 548 A1 werden ein Näherungssensor und ein Verfahren zur Personenerkennung beschrieben. Der Näherungssensor umfasst ein Mikrowellenmodul sowie ein den Nahbereich des Näherungssensors überwachendes Optomodul. Darüber hinaus ist eine Steuervorrichtung zur Auswertung der vom Mikrowellenmodul und vom Optomodul erzeugten Ausgangssignale vorgesehen. Bei dem Verfahren zur Personenerkennung wird ein Differenzsignal aus dem ausgestrahlten und dem reflektierten Mikrowellensignal erzeugt, einzelne Perioden des Differenzsignals werden bestimmt und eine unregelmäßige Bewegung wird festgestellt, wenn der Betrag der Differenz zweier Perioden einen vorgegebenen Wert überschreitet.

Optische Anwesenheitssensoren, die das Prinzip einer Intensitätsmessung anwenden, sind preiswert in der Herstellung aber unsicher und mehrdeutig im Detektionsverhalten. Ein Sensor dieses Typs sendet Licht aus und empfängt beispielsweise das vom Boden reflektierte Licht. Detektionskriterium ist meist eine plötzliche Veränderung der empfangenen Lichtmenge. Langsame Signalveränderungen werden häufig eingelernt, um unempfindlich gegen Verschmutzung, Alters- und Temperaturdriften zu werden. Wenn dieser Sensor im gewählten Beispiel einen hellen Boden sieht und plötzlich ein dunkleres Objekt im Detektionsbereich erscheint, könnte die geringere Lichtreflexion dieses dunklen Objekts durch eine geringere Entfernung zum Sensor gerade so ausgeglichen werden, dass dieses Objekt nicht detektiert werden kann. Dieses Beispiel zeigt, dass dieser Sensortyp eine Sicherheitslücke aufweist. Eine besondere Stärke dieses Sensortyps besteht jedoch darin, dass in unserem Beispiel auch extrem flache Objekte erkannt werden können, wenn sich deren Reflexionsvermögen vom Boden nur ausreichend unterscheidet.

Optische Anwesenheitssensoren für mittlere Entfernungen verwenden dagegen häufig das Prinzip einer Phasenvergleichsmessung und sie können bei niedrigen Sendefrequenzen einen großen Messbereich überdecken, wobei in dieser Betriebsart Messgenauigkeit und Herstellkosten gering sind. Bei höheren Anforderungen an die Messgenauigkeit werden zunächst bei niedrigen Sendefrequenzen Übersichtsmessungen durchgeführt und anschließend werden die Frequenzen schrittweise erhöht. Durch dieses Verfahren kann man bei hohen Frequenzen eine hohe Messgenauigkeit innerhalb eines kleinen Messintervalls erzielen. In welchem Messintervall man sich dabei befindet, wird durch die jeweils vorhergehende Übersichtsmessung mit niedrigerer Frequenz bestimmt. Nach diesem Verfahren arbeitende Sensoren sind jedoch vergleichsweise teuer, da die gesamte Signalerzeugung und Signalauswertung für einen umschaltbaren oder hohen Frequenzbereich ausgelegt werden muss.

Für große Entfernungen können auch optische Anwesenheitssensoren verwendet werden, die nach dem Lichtlaufzeitverfahren arbeiten. Diese Sensoren sind besonders aufwändig und deshalb mit besonders hohen Kosten verbunden. Die optimale Leistungsfähigkeit dieses Sensortyps liegt im Bereich von etwa 4 m bis zu mehreren km.

Für kleinere Entfernungen werden auch Triangulationssensoren eingesetzt. Dieser Sensortyp besteht aus einer Sender- und aus einer Empfängeroptik, wobei die Basisbreite, also der Abstand zwischen Sender- und Empfängeroptik besonders groß sein soll. Die Geräteabmessungen vergrößern sich damit mit der Einsatzreichweite.

Wenn ein Lichtstrahl aus der Senderoptik auf ein diffus reflektierendes Detektionsobjekt fällt, wird ein Teil des reflektierten Lichts von einer Empfangslinse der Empfängeroptik eingesammelt und auf ein positionsempfindliches Empfangselement abgebildet. Eine wechselnde Entfernung zwischen Sensor und Detektionsobjekt führt zu einer ebenfalls geänderten Abbildungsposition auf dem ortsempfindlichen Empfangselement, woraus sich die Entfernung zum Detektionsobjekt errechnen lässt.

Aufgabe der Erfindung ist, einen optischen Sensor zum Nachweis von Personen, Tieren oder Gegenständen zu schaffen, der besonders zuverlässig arbeitet und dabei in der Herstellung kostengünstig ist. Weiterhin soll ein Verfahren zum Nachweis von Personen, Tieren oder Gegenständen angegeben werden, welches unaufwändig durchzuführen und gleichzeitig zuverlässig ist.

Diese Aufgabe wird in einem ersten Aspekt durch den optischen Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

In einem zweiten Aspekt wird diese Aufgabe durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele des optischen Sensors und vorteilhafte Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Bei einem optischen Sensor der oben genannten Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zum hochfrequenten Modulieren der Intensität der in den Überwachungsbereich eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung mit einer Modulationsfrequenz ein mit der Sendeeinheit verbundener HF-Generator vorhanden ist, dass zum frequenzselektiven Verstärken eines Detektorsigsignals ein schmalbandiger Verstärker vorhanden ist, dass ein mit der Steuer- und Auswerteeinheit verbundener Phasenvergleicher vorhanden ist zum Bestimmen einer relativen Phasenlage des Detektorsignals im Vergleich zu einer Phase eines Modulationssignals des HF-Generators und dass die Steuer- und Auswerteeinheit sowohl bei Änderung der von der Detektoreinheit nachgewiesenen Intensität als auch bei Änderung der relativen Phasenlage des Detektorsignals Schaltsignale an die zu überwachende Einrichtung übermittelt.

Bei einem Verfahren der oben genannten Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Intensität der in den Überwachungsbereich eingestrahlten Strahlung mit einer hochfrequenten Modulationsfrequenz moduliert wird, dass ein Detektorsignal der Detektoreinheit schmalbandig verstärkt wird, dass eine relative Phasenlage des Detektorsignals im Vergleich zu einer Phase eines Modulationssignals des HF-Generators mit einem Phasenvergleicher bestimmt wird und dass sowohl bei Änderung der nachgewiesenen Intensität als auch bei Änderung der relativen Phasenlage des Detektorsignals Schaltsignale an die zu überwachende Einrichtung übermittelt werden.

Als ein Kerngedanke der Erfindung kann angesehen werden, zusätzlich und ergänzend zu einer Bestimmung oder Auswertung der Intensität von aus dem Überwachungsbereich kommender elektromagnetischer Strahlung außerdem eine relative Phasenlage der nachgewiesenen Intensität, also des Detektorsignals, zu bestimmen. Hierzu wird dem in den Überwachungsbereich eingestrahlten Licht eine hochfrequente Modulationsfrequenz aufgeprägt und ein Ausgangssignal des Detektors wird frequenzselektiv, nämlich nur in einem schmalen Bereich um die Modulationsfrequenz, verstärkt. Damit zusammenhängend besteht ein weiterer Kerngedanke der Erfindung darin, dass die Steuer- und Auswerteeinheit Steuer- und Schaltsignale für die zu überwachende Einrichtung auf Grundlage sowohl der Intensitätsinformation als auch basierend auf der Information über die relative Phasenlage bereitstellt.

Ein weiterer Kerngedanke der Erfindung besteht schließlich darin, dass für die Generierung der Steuer- oder Schaltsignale für die zu überwachende Einrichtung nur Änderungen von Intensität oder Phasenlage berücksichtigt werden. Hieraus ergibt sich eine besonders hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit des Nachweises, da sich die herangezogenen Informationen über Intensität und Phasenlage wechselseitig ergänzen.

Beispielsweise verursacht ein sehr flacher Gegenstand, der nur eine mit der Vorrichtung nicht nachweisbare Phasenverschiebung bewirkt, jedenfalls eine Änderung der Reflektivität im Vergleich zur Referenzfläche und deshalb der rückgestreuten Intensität. Andererseits kann eine Mehrdeutigkeit einer Intensitätsinformation bei zusätzlicher Berücksichtigung der relativen Phasenlage ausgeschaltet werden.

Ein erster wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Sensors und des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass die Bestimmung von Intensität und relativer Phasenlage auf vergleichsweise einfachem Niveau gehalten werden kann, da diese beiden Methoden sich ergänzende Informationen liefern. Bereits mit sehr kostengünstigen Komponenten kann deshalb eine hohe Zuverlässigkeit des Nachweises erreicht werden.

Diese wichtigen Vorteile werden gerade durch die Kombination von Intensitäts- und Phasenauswertung erreicht.

Im Unterschied zu zahlreichen Verbesserungsvorschlägen einzelner Methoden im Stand der Technik besteht die Kernidee der vorliegenden Erfindung gerade in der Kombination zweier als solcher bekannter Methoden, wobei sich die Stärken dieser Methoden addieren und jeweilige Schwächen kompensiert und ausgeglichen werden.

Ein weiterer wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass aufwändige Stabilisierungsmaßnahmen zum Ausschalten etwa von Temperaturdriften entfallen können und besonders hochwertige Komponenten zum Vermeiden beispielsweise von Alterungsdriften oder zur Erzielung einer besonders hohen Genauigkeit nicht notwendig sind.

Dies wird dadurch erreicht, dass für die Auswertung nur Änderungen berücksichtigt werden. Insbesondere werden mit der vorliegenden Erfindung im Grundsatz keine absoluten Entfernungen bestimmt.

Vorteilhaft ist außerdem, dass sich der Phasenvergleich mit der hier erforderlichen Genauigkeit sehr kostengünstig, nämlich weitgehend mit Standardkomponenten realisieren lässt. Insbesondere kann ein aufwändiges Umschalten von Frequenzbereichen entfallen.

Auch ist kein großer Abstand zwischen Sender und Empfänger nötig, so dass der Sensor insgesamt sehr kompakt aufgebaut werden kann. Hierdurch eröffnen sich neue und vielfältige Einsatzmöglichkeiten.

Neu an der vorliegenden Erfindung sind die Arbeitsweise des Verfahrens und des Kombi-Geräts in Hintergrundauswertung, die dynamische Betriebsart, wonach Absolutentfernungen im Wesentlichen bedeutungslos sind, und die zur Steigerung der Empfindlichkeit getroffenen Maßnahmen im Hinblick auf das Sendekonzept und die entsprechend auf der Nachweisseite getroffenen Vorkehrungen. Nachteile des Stands der Technik, beispielsweise die geringe bei Phasenvergleichsverfahren erzielte Empfindlichkeit können mit dem erfindungsgemäßen Anwesenheitssensor vermieden werden. Da hierbei im Stand der Technik sonst übliche und erforderliche Mischer wegfallen können und viele Schaltungskomponenten des erfindungsgemäßen Sensors nicht langzeitstabil zu sein brauchen, ist der erfindungsgemäße Sensor sehr preiswert herzustellen.

Aufgrund der beiden erfindungsgemäß durchgeführten Auswertungen nach Intensität und Phase, kann der erfindungsgemäße Sensor sehr zuverlässig und dabei einfach getestet werden und eignet sich somit hervorragend auch zum Einsatz in sicherheitsrelevanten Bereichen, wobei vergleichsweise große und genau definierte Überwachungsfelder möglich sind.

Der erfindungsgemäße Sensor und das erfindungsgemäße Verfahren können grundsätzlich bei allen Anwendungen eingesetzt werden, wo es auf den zuverlässigen Nachweis von Personen, Tieren und Gegenständen ankommt und dies kostengünstig verwirklicht werden soll. Beispielsweise können automatische Türen oder Tore, insbesondere Dreh- und Karusselltüren, überwacht werden.

Mit der vorliegenden Erfindung wird insbesondere ein kleiner und testbarer Anwesenheitssensor bereitgestellt, welcher im Allgemeinen feststehend montiert ist und sich insbesondere für die Überwachung von Schließkanten bei Automatik- insbesondere Karusselltüren eignet. Der erfindungsgemäße Sensor weist einen leicht veränderbaren Detektionsbereich auf und kann beispielsweise sowohl eine flach auf dem Boden liegende Hand als auch jedes andere Detektionsobjekt mit beliebigem Reflexionsgrad sicher erkennen. Neben den genannten Haupteinsatzbereichen können der erfindungsgemäße Sensor und das erfindungsgemäße Verfahren auch in allen anderen Sicherheits- und Komfortanwendungen eingesetzt werden, bei denen der Sensor bei freiem Detektionsfeld auf eine feststehende Referenzfläche sieht. Hierzu gehören auch zahlreiche Anwendungen im industriellen Bereich.

Einsatzmöglichkeiten ergeben sich beispielsweise für Entfernungsmesssensoren in der Automatisierungstechnik, im Bereich von Lichtgittern, für Aufzüge und allgemein für Sicherheits-Anwendungen.

Ein besonders schmalbandiger Verstärker wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erzielt, bei dem der HF-Generator mindestens einen Quarz aufweist und der Verstärker mindestens einen schmalbandigen Bandpass mit zwei zu dem Quarz des HF-Generators baugleichen Quarzen aufweist. Bevorzugt weist der Verstärker im Bereich des Eingangs, also nach den ersten Verstärkerstufen, einen ersten solchen Bandpass und kurz vor dem Ausgang, also kurz vor dem Phasenvergleicher, einen zweiten Bandpass auf.

Bei einer solchen Anordnung können Driften und Alterungserscheinungen der Filter im frequenzselektiven Verstärker weitestgehend kompensiert werden. Erforderlich ist hierfür, dass der Bandpass im Verstärkungszweig aus zwei Quarzen besteht, die genau baugleich mit dem Quarz des HF-Generators sind.

Eine weitere Erhöhung der Nachweisgenauigkeit und -sicherheit kann erzielt werden, wenn unerwünschte Kopplungen zwischen Lichtquelle und Detektor unterdrückt werden. Dies kann besonders wirkungsvoll erfolgen, wenn die Sendeeinheit und/oder die Detektoreinheit jeweils in einem getrennten, abgeschirmten Gehäuse untergebracht sind. Bei diesen Gehäusen, die auch als dichte Abschirmkästen bezeichnet werden können, sind bevorzugt die für die optischen Bauelemente notwendigen Öffnungen durch vor diesen Öffnungen angebrachte Metallgitter elektrisch abgedichtet. Diese Metallgitter sind mit den im Allgemeinen geerdeten Abschirmkästen leitend verbunden.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nur bei raschen Änderungen von Intensität und/oder relativer Phasenlage der nachgewiesenen elektromagnetischen Strahlung ein Schaltsignal an die zu überwachende Einrichtung abgegeben. Insbesondere werden typischerweise bei Änderungen von Intensität und/oder relativer Phasenlage der nachgewiesenen elektromagnetischen Strahlung auf einer Millisekunden- oder Sekundenskala Schaltsignale an die zu überwachende Einrichtung abgegeben. Diese Verfahrensvariante eignet sich besonders zum Einsatz bei automatischen Türen, wo die fraglichen Änderungen realistisch in den genannten zeitlichen Größenordnungen auftreten, beispielsweise wenn eine Person in den überwachten Bereich einer Drehtür eintritt. Die jeweils relevanten Zeitkonstanten für die Auswertung werden im Hinblick auf die konkrete Überwachungsaufgabe angepasst.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sensors ist im Bereich der Referenzfläche ein Reflektor angeordnet. Auf diese Weise kann die Einsatzreichweite des erfindungsgemäßen Sensors deutlich gesteigert werden.

Bevorzugt kann außerdem die Intensität der nachgewiesenen elektromagnetischen Strahlung zum Steuern der Sendeeinheit verwendet werden. Insbesondere wird die Helligkeit der Licht- oder Strahlungsquelle oder des Senders so angepasst, dass der Verstärker nicht übersteuert wird. Auf diese Weise kann sowohl eine zuverlässige Intensitäts- als auch eine genaue Bestimmung der relativen Phasenlage, jedenfalls soweit dies die eingesetzten Komponenten zulassen, erreicht werden. Alternativ kann, um eine Übersteuerung des Verstärkers und die damit einhergehenden Schwierigkeiten bei Intensitäts- und Phasenauswertung zu vermeiden, auch die Verstärkung des frequenzselektiven Verstärkers gezielt angepasst werden.

Ein weiterer im Hinblick auf die Sicherheitserfordernisse bedeutsamer Vorteil der Erfindung ist, dass der Sensor besonders unaufwändig und dabei zuverlässig getestet werden kann.

Beispielsweise kann die Intensitätsauswertung getestet werden durch gezieltes Ändern der Intensität der in den Überwachungsbereich eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung und durch Messen der Intensität der von der Detektoreinheit nachgewiesenen elektromagnetischen Strahlung. Nur wenn die im Detektor gemessene Intensitätsänderung mit der auf Seite der Lichtquelle veranlassten Änderung der Strahlungsintensität richtig korreliert, liegt eine einwandfreie Funktion des Sensors vor.

In vergleichbarer Weise kann die Messung der relativen Phasenlage getestet werden durch gezieltes Ändern der Phasenlage eines dem Phasenvergleicher von dem HF-Generator zugeführten Modulationssignals. Das Generator- oder Modulationssignal wird also auf dem Weg zum Phasenvergleicher kurzzeitig um einen ausreichenden Betrag verzögert. Diese Verzögerung muss ein korrekt arbeitender Phasenvergleicher wie eine Längenveränderung zwischen Sensor und Reflexionsfläche beziehungsweise zwischen Sensor und einem im Überwachungsbereich befindlichen Detektionsobjekt anzeigen.

In vorrichtungsmäßiger Hinsicht ist es deshalb zweckmäßig, wenn zum Funktionstest der Messung der relativen Phasenlage ein steuerbarer Phasenschieber zwischen HF-Generator und Phasenvergleicher angeordnet ist.

Wenn man bei einem erfindungsgemäßen Sensor zur Steigerung der Genauigkeit der Phasenvergleichsmessung mit höheren Frequenzen arbeitet, kann die Signalauswertung dadurch vereinfacht werden, dass man den eigentlichen Phasenvergleich bei niedrigeren Frequenzen durchführt, indem man die Generatorfrequenz und das Empfangssignal mit jeweils einem Mischer auf eine niedrigere Frequenz heruntersetzt.

Wenn aufgrund der Überwachungsaufgabenstellung klar ist, dass die nachzuweisenden Objekte eine gewisse Mindesthöhe haben, die zur Bereitstellung jedenfalls einer gewissen, aus der Phasenvergleichsmessung abzuleitenden Entfernungsinformation ausreicht, kann die Intensitätsbestimmung sehr einfach gehalten werden. Im Extremfall kann auf die Bestimmung oder Messung der Intensität ganz verzichtet werden.

Wenn es auf eine erhöhte Genauigkeit der Entfernungsmessung ankommt, können eventuelle Driften und Alterungserscheinungen der Komponenten Empfänger, Verstärker und Phasenvergleicher Ungenauigkeiten hervorrufen. Diese können ausgeschaltet oder kompensiert werden, wenn ein direkt auf die Detektoreinheit strahlender Hilfssender eingesetzt wird, der mit demselben HF-Generator wie die Sendeeinheit moduliert wird, der Hilfssender abwechselnd zu der Sendeeinheit betrieben wird und zur Kompensierung von Driften der Detektoreinheit, des Verstärkers und/oder des Phasenvergleichers, die mit dem Hilfssender und der Sendeeinheit gewonnenen Messergebnisse voneinander subtrahiert werden.

In vorrichtungsmäßiger Hinsicht ist dann zweckmäßig ein Hilfssender vorhanden zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung direkt auf die Detektoreinheit, wobei dieser Hilfssender mit demselben HF-Generator wie die Sendeeinheit moduliert wird. Die Messung der Entfernung zur Referenzfläche oder zum Detektionsobjekt lässt sich dann mit erhöhter Genauigkeit messen, indem der Hilfssender immer abwechselnd mit der bereits vorhandenen Sendeeinheit aus demselben HF-Generator betrieben wird. Man misst dann in einem ersten Schritt mit dem Phasenvergleicher und dem Hilfssender eine reine Signallaufzeit durch die Schaltungen des Sensors. In einem zweiten Schritt wird an Stelle des Hilfssenders die Sendeeinheit eingeschaltet, wobei zweimal die Signallaufzeit vom Sensor zu einer Reflexionsfläche beziehungsweise einem nachzuweisenden Objekt sowie die Signallaufzeit durch die Schaltungen des Sensors ermittelt wird. Eine Subtraktion der Messergebnisse aus dem ersten und dem zweiten Schritt ergibt dann einen Messwert, der die doppelte Entfernung zum Reflexionsobjekt repräsentiert.

Bei dieser Signalauswertungsvariante kompensieren sich entsprechend die Drift- und Alterungserscheinungen der Komponenten Empfänger, Verstärker und Phasenvergleicher.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung erläutert. Hierin zeigt:

1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen optischen Sensors.

1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors 100, anhand dessen auch das erfindungsgemäße Verfahren erläutert wird.

Als wesentliche Komponenten weist der erfindungsgemäße Sensor 100 eine Sendeeinheit 20, einen HF-Generator 26, eine Detektoreinheit 40, einen schmalbandigen Verstärker 46, eine Intensitätsauswerteeinheit 44, einen Phasenvergleicher 48 und eine Steuer- und Auswerteeinheit 50 auf.

Die Sendeeinheit 20 besteht im gezeigten Beispiel aus einer Lichtquelle 21 und einer durch eine schematisch dargestellte Linse repräsentierten Sendeoptik 22. Alternativ könnte eine Sendeoptik auch aus Spiegeln, beispielsweise Hohlspiegeln, oder einer Kombination aus Linsen und Spiegeln aufgebaut sein. Die Sendeeinheit 20 ist in einem durch eine gestrichelte Linie schematisch angedeuteten abgeschirmten Gehäuse 25 untergebracht. Eine Austrittsöffnung für von der Sendeeinheit 20 ausgesandte, elektromagnetische Strahlung kann beispielsweise mit Hilfe eines feinen Drahtgitters abgedeckt und somit gegenüber hochfrequenten Ausstrahlungen abgeschirmt sein.

Über einen Treiberbaustein 23 und eine Senderlichtregelung 27 ist die Sendeeinheit 20 mit dem HF-Generator 26 verbunden.

Von der Strahlungsquelle 21 abgestrahlte elektromagnetische Strahlung 24, beispielsweise Infrarot- oder sichtbares Licht, wird mit Hilfe der Sendeoptik 22 auf eine Referenzfläche 32 in einem Überwachungsbereich 30 einer zu überwachenden Einrichtung 10 geleitet. Bei der zu überwachenden Einrichtung 10 soll es sich im gezeigten Beispiel um eine automatische Tür 10 handeln, die mit dem Überwachungsbereich 30 schematisch dargestellt ist.

Bei der Referenzfläche 32 kann es sich beispielsweise um einen Fußboden im Bereich der zu überwachenden automatischen Tür 10 handeln.

Aus dem Überwachungsbereich 30 kommende elektromagnetische Strahlung 34 gelangt auf die Detektoreinheit 40 und wird dort von einer Detektoroptik 42, die hier ebenfalls durch eine schematisch dargestellte Linse repräsentiert ist, auf einen Detektor 41 geleitet. Die Detektoroptik kann, wie auch die Sedeoptik, in einer alternativen Variante aus Spiegeln, beispielsweise Hohlspiegeln, oder aus einer Kombination von Linsen und Spiegeln aufgebaut sein. Bei der aus dem Überwachungsbereich 30 kommenden elektromagnetischen Strahlung 34 kann es sich sowohl um direkt von der Referenzfläche 32 reflektierte oder gestreute Strahlung aber auch um solche Strahlung handeln, die von einem im Überwachungsbereich 30 befindlichen Objekt, beispielsweise einer Person, reflektiert oder gestreut wurde. Detektoroptik 42 und Detektor 41, die im gezeigten Beispiel die Detektoreinheit 40 bilden, sind, wie die Sendeeinheit 20, in einem separaten abgeschirmten Gehäuse 45 untergebracht.

Ein als Detektorsignal bezeichnetes Ausgangssignal der Detektoreinheit 40 wird einem mit der Detektoreinheit 40 verbundenen schmalbandigen Verstärker 46 zugeführt. Die Schmalbandigkeit des Verstärkers 46 wird im Wesentlichen durch mindestens einen aus zwei Quarzen aufgebauten Bandpass erzielt, wobei diese beiden Quarze mit einem im HF-Generator 26 eingesetzten Quarz baugleich sind. Es kann deshalb von praktisch identischen Eigenschaften der eingesetzten Quarze, insbesondere praktisch identischen Temperatur- und Alterungsdriften, dieser Komponenten ausgegangen werden. Ein Ausgang 47 des Verstärkers 46 ist sowohl mit dem Eingang einer als Intensitätsauswerte einheit 44 arbeitenden Gleichrichterstufe als auch mit einem Eingang &phgr;1 des Phasenvergleichers 48 verbunden. Über einen steuerbaren Phasenschieber 52 ist außerdem der HF-Generator 26 mit einem zweiten Eingang &phgr;2 des Phasenvergleichers 48 verbunden.

Der Ausgang 43 des Phasenvergleichers 48 ist mit einem ersten, in der Steuer- und Auswerteeinheit 50 integrierten Analog-Digital-Wandler AD1 und ein Ausgang der Intensitätsauswerteeinheit 44 ist mit einem zweiten, in der Steuer- und Auswerteeinheit 50 integrierten Analog-Digital-Wandler AD2 verbunden.

Außerdem ist der schmalbandige Verstärker 46 über eine Steuerleitung 49 mit einem Steuerausgang P2 der Steuer- und Auswerteeinheit 50 zum Zweck der Verstärkungsregelung verbunden. Ein weiterer Steuerausgang P1 der Steuer- und Auswerteeinheit 50 ist mit der Senderlichtregelung 27 verbunden.

Schaltsignale 56 werden von der Steuer- und Auswerteeinheit über einen Ausgang OUT an die zu überwachende Einrichtung 10 abgegeben. Schließlich weist die Steuer- und Auswerteeinheit 50 einen Eingang IN auf, über den Signale 60 zur Auslösung eines Sensorselbsttests eingegeben werden können.

Der erfindungsgemäße optische Sensor 100 arbeitet wie folgt. Zunächst wird im HF-Generator 26 ein Modulationssignal mit einer Sendefrequenz erzeugt. Dieses Modulationssignal steuert über den Treiberbaustein 23 die Strahlungsquelle 21, wobei es sich um eine Leuchtdiode, aber auch um einen Laser handeln kann. Die Strahlungsquelle 21 strahlt demgemäß amplitudenmoduliertes Licht über die Sendeoptik 22 auf die Referenzfläche 32 im Überwachungsbereich 30 der automatischen Tür 10. Wenn sich die im Überwachungsbereich 30 nachzuweisenden Objekte in ihrem Abstand zum Sensor 100 oder in ihrem Reflexionsverhalten gegenüber der Referenzfläche 32 sehr unterschiedlich verhalten, ist die im gezeigten Beispiel außerdem zwischen HF-Generator 26 und Treiberbaustein 23 angeordnete Senderlichtregelung 27 von Vorteil, die manuell oder auch mit Hilfe der Steuer- und Auswerteeinheit 50 gesteuert werden kann.

Die Detektoroptik 42 sammelt die aus dem Überwachungsbereich 30 zurückreflektierte oder zurückgestreute elektromagnetische Strahlung 34 und bildet diese auf dem Detektor 41 ab. Der Detektor 41, bei dem es sich beispielsweise um eine Photodiode handeln kann, wandelt die amplitudenmodulierte elektromagnetische Strahlung, insbesondere das amplitudenmodulierte Licht, in ein elektrisches Signal, welches vom schmalbandigen Verstärker 46 verstärkt wird, um. Das verstärkte Signal, also das Ausgangssignal des Verstärkers 46, welches auch als Detektorsignal bezeichnet wird, wird nun in zwei verschiedenen Auswerteeinheiten gleichzeitig ausgewertet. Im ersten Auswertezweig wird zunächst das Ausgangssignal des Verstärkers 46 über die Gleichrichterstufe 44 in ein zur Amplitude proportionales Signal umgewandelt, das im Anschluss dem Analog-Digital-Wandler AD2 der Steuer- und Auswerteeinheit 50 zugeführt und dort ausgewertet wird.

Im zweiten Auswertezweig wird das Ausgangssignal des Verstärkers dem ersten Eingang &phgr;1 des Phasenvergleichers 48 zugeführt und dort mit der Phase des Modulationssignals des HF-Generators 26, welches auf den zweiten Eingang &phgr;2 des Phasenvergleichers 48 geführt ist, verglichen. Das Ausgangssignal des Phasenvergleichers wird dem Analog-Digital-Wandler AD1 der Steuer- und Auswerteeinheit 50 zugeführt und dort ausgewertet.

Hierbei ist es bedeutungslos, ob die beiden beschriebenen Analog-Digital-Wandler eigenständige Baugruppen sind oder, wie im gezeigten Beispiel, in die Steuer- und Auswerteeinheit 50 integriert sind. Die beschriebene Schaltungsanordnung kann man auch dahingehend modifizieren, dass man nur einen Analog-Digital-Wandler einsetzt, der über einen oder mehrere Analogschalter in schneller Folge abwechselnd auf die beiden auszuwertenden Signale, also das Ausgangssignal der Gleichrichterstufe 44 oder das Ausgangssignal des Phasenvergleichers 48, geschaltet wird.

Eine Besonderheit der dargestellten Schaltungsanordnung besteht auch darin, dass man die Signalauswertungen im Hinblick auf Vergleich der Phasen sowie die Messung der Intensität oder Amplitude in der Originalfrequenz des HF-Generators 26 durchführt. Die Signale des HF-Generators 26 und die Ausgangssignale der Gleichrichterstufe 44 und des Phasenvergleichers 48 werden demgemäß nicht auf eine niedrigere Frequenz heruntergemischt, wodurch sich erhebliche Vereinfachungen des Schaltungsaufbaus ergeben.

Die Steuer- und Auswerteeinheit 50 wertet die beiden den Analog-Digital-Wandlern AD1, AD2 zugeführten Intensitäts- und Phasensignale so aus, dass der Absolutwert für eine Detektion von geringer Bedeutung ist. Als Detektionskriterium werden demgemäß im Wesentlichen nur plötzliche oder rasche Signalveränderungen herangezogen. Durch diese dynamische Auswertung der Signale können Schaltungsbaugruppen, die bei alternativen Sensoren die Temperaturunabhängigkeit, die Alterungsbeständigkeit und die absolute Messgenauigkeit sicherstellen sollen, entfallen. Auch hierdurch sind bedeutende Kosteneinsparungen möglich.

Ein detektiertes Objekt, beispielsweise eine Person, wird über den Signalausgang OUT gemeldet. Bei sicherheitsrelevanten Anwendungen kann der Steuer- und Auswerteeinheit 50 über den Eingang IN ein Signal für einen Geräteselbsttest zugeführt werden.

Über die Steuerausgänge P1 und P2 werden im gezeigten Beispiel die Senderlichtregelung 27 beziehungsweise der Verstärker 46 so gesteuert, dass der Verstärker 46 durch das vom Detektor 41 gelieferte Ausgangssignal nicht übersteuert wird.

Im Allgemeinen werden im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie vorstehend beschrieben, nur vergleichsweise rasche Signaländerungen im Hinblick auf Intensität oder Phase zur Detektion berücksichtigt. Für bestimmte Anwendungen, bei denen es auf eine zeitlich unbegrenzte Detektion von Objekten ankommt, können auch langsame oder lang andauernde Signalveränderungen vom Sensor als Detektionssignal gewertet werden. Die abgespeicherten Signale der Referenzfläche werden dann im Sensor dauerhaft abgespeichert, wobei dieser Vorgang in vorteilhafter Weise durch ein extern zugeführtes Teach-Signal oder durch einen Teach-Taster am Sensor ausgelöst werden kann.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Anwesenheitssensor bereitgestellt, der als wesentliche Komponenten zunächst einen Generator aufweist, der über einen Sendertreiber mindestens eine Sendeeinheit oder eine Senderbaugruppe ansteuert. Diese Senderbaugruppe besteht insbesondere aus einem HF-modulierbaren Lichtsender und einer lichtbündelnden Optikbaugruppe, die auch als Senderoptik bezeichnet werden kann und die ihr Licht auf eine externe Referenzfläche abbildet.

Von dieser externen Referenzfläche zurückreflektiertes Licht wird von mindestens einer Detektoreinheit, die auch als Empfängerbaugruppe bezeichnet werden kann, und aus einer lichtsammelnden Optik und einem lichtempfindlichen Empfangselement oder Detektor besteht, nachgewiesen. Ein Empfangs- oder Detektionssignal des Detektors wird sodann von einem frequenzselektiven Verstärker verstärkt und anschließend von einer ersten Auswerteeinheit bezüglich der Signalamplitude und gleichzeitig von einer zweiten Auswerteeinheit bezüglich einer Phasenverschiebung zwischen einem vom HF-Generator bereitgestellten Modulationssignal und dem verstärkten Detektorsignal ausgewertet.

Beide Ergebnisse werden kontinuierlich aktualisiert und im Sensor wenigstens zeitweise abgespeichert. Diese Analyseergebnisse repräsentieren einen Reflexionsgrad der externen Referenzfläche und einen Abstand zwischen dieser Referenzfläche und dem Sensor. Detektionskriterium für den erfindungsgemäßen Sensor kann entweder eine plötzliche Veränderung der empfangenen Signalamplitude oder eine plötzliche Veränderung der zuvor gemessenen Phasenverschiebung oder auch die Veränderung beider Werte sein. Die Auswertung wird dabei bevorzugt so durchgeführt, dass langsame Änderungen, die durch Alterung, Verschmutzung oder Temperaturveränderungen hervorgerufen werden, nicht zu einem Schaltsignal an die zu überwachende Einrichtung führen, da diese langsamen Veränderungen vom erfindungsgemäßen Sensor so interpretiert werden als ob sie weiterhin von der freien Referenzfläche kommen. Ein besonderes Merkmal dieses nach dem Prinzip einer Hintergrundauswertung arbeitenden Sensortyps besteht auch darin, dass die absoluten Entfernung- und Reflexionswerte von möglichen Detektionsobjekten und von der hier notwendigen Referenzfläche für die Funktionalität des erfindungsgemäßen Sensors bedeutungslos sind.

Der anhand der Figur beschriebene erfindungsgemäße Sensor eignet sich besonders für den Einsatz im Tür- und Torbereich als Anwesenheitssensor, da ein Sensor in diesem Anwendungsfall in einem Höhenbereich von 1,8 bis 5 m montiert wird. Die meisten Detektionsfälle würden durch die Auswertung der Intensitätsänderung abgedeckt werden. Wenn ein im Vergleich zum Boden, also der Referenzfläche, dunkleres Detektionsobjekt so dicht vor dem Sensor in den Senderstrahl eintaucht, dass das dunklere Detektionsobjekt genauso viel Licht wie der Boden in die Detektoroptik reflektiert oder streut, kommt in vorteilhafter Weise das erfindungsgemäß vorgesehene Detektionsverfahren für eine sichere Erkennung des Objekts zum Tragen. Dieses Verfahren beinhaltet erfindungsgemäß eine Entfernungsmessung über einen dynamischen Phasenvergleich, also eine Auswertung von Änderungen der relativen Phasenlage des Detektorsignals im Vergleich zu einem Modulationssignal. Da diese Entfernungsmessung nur für bestimmte Sonderfälle benötigt wird, wird an sie nur eine geringe Genauigkeitsanforderung gestellt, so dass man hierzu mit kostengünstigen Komponenten auskommt. Um die derzeit gültigen Sicherheitsnormen zu erfüllen, reicht für die Entfernungsmessung beispielsweise eine Genauigkeit von etwa 5 cm aus.


Anspruch[de]
Optischer Sensor zum Nachweis von Personen, Tieren oder Gegenständen im Bereich einer sicherheitsmäßig zu überwachenden Einrichtung

mit einer Sendeeinheit (20) zum Senden von elektromagnetischer Strahlung (24) auf eine Referenzfläche (32) in einem Überwachungsbereich (30) der zu überwachenden Einrichtung (10),

mit einer Detektoreinheit (40) zum Nachweis von elektromagnetischer Strahlung (34) aus dem Überwachungsbereich (30),

mit einer Intensitätsauswerteeinheit (44) zum Auswerten einer von der Detektoreinheit (40) nachgewiesenen Intensität der elektromagnetischen Strahlung (34) und

mit einer mit der Intensitätsauswerteeinheit (44) und der Sendeeinheit (20) verbundenen Steuer- und Auswerteeinrichtung (50) zum Steuern einer Intensität der in den Überwachungsbereich (30) eingestrahlten Strahlung (24), zum Verarbeiten der von der Detektoreinheit (40) nachgewiesenen Intensität und zum Ausgeben von Schaltsignalen (56) an die zu überwachende Einrichtung (10) in Abhängigkeit der von der Detektoreinheit (40) nachgewiesenen Intensität,

wobei zum hochfrequenten Modulieren der Intensität der in den Überwachungsbereich (30) eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung (24) ein mit der Sendeeinheit (20) verbundener HF-Generator (26) vorhanden ist,

wobei zum frequenzselektiven Verstärken eines Detektorsignals ein schmalbandiger Verstärker (46) vorhanden ist, wobei ein mit der Steuer- und Auswerteeinheit (50) verbundener Phasenvergleicher (48) vorhanden ist zum Bestimmen einer relativen Phasenlage des Detektorsignals im Vergleich zu einer Phase eines Modulationssignals des HF-Generators (26) und

wobei die Steuer- und Auswerteeinheit (50) sowohl bei Änderung der von der Detektoreinheit (40) nachgewiesenen Intensität als auch bei Änderung der relativen Phasenlage des Detektorsignals Schaltsignale (56) an die zu überwachende Einrichtung (10) übermittelt.
Optischer Sensor nach Anspruch 1, welcher für den Einsatz im Bereich von automatischen Türen eingerichtet ist Optischer Sensor nach Anspruch 1 oder 2, welcher für die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 10 bis 15 eingerichtet ist. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der HF-Generator (26) mindestens einen Quarz aufweist und dass der Verstärker (46) mindestens einen schmalbandigen Bandpass mit zwei zu dem Quarz des HF-Generators (26) baugleichen Quarzen aufweist. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Funktionstest der Messung der relativen Phasenlage ein steuerbarer Phasenschieber (52) zwischen HF-Generator (26) und Phasenvergleicher (48) angeordnet ist. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Referenzfläche (32) ein Reflektor angeordnet ist. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (20) und/oder die Detektoreinheit (40) jeweils in einem getrennten abgeschirmten Gehäuse (25, 45) untergebracht sind. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zu überwachende Einrichtung (10) eine automatische Tür (10), ein automatisches Tor, eine Dreh- oder eine Karusselltür ist. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass ein Hilfssender vorhanden ist zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung direkt auf die Detektoreinheit (40) und

dass der Hilfssender mit demselben HF-Generator (26) wie die Sendeinheit (20) moduliert wird.
Verfahren zum Nachweis von Personen, Tieren oder Gegenständen im Bereich einer sicherheitsmäßig zu überwachenden Einrichtung unter Einsatz eines Sensors (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

bei dem elektromagnetische Strahlung (24) von einer Sendeeinheit (20) auf eine Referenzfläche (32) in einem Überwachungsbereich (30) der zu überwachenden Einrichtung (10) gesendet wird,

bei dem aus dem Überwachungsbereich (30) kommende elektromagnetische Strahlung (34) mit einer Detektoreinheit (40) nachgewiesen wird,

bei dem eine Intensität der nachgewiesenen elektromagnetischen Strahlung (34) ausgewertet wird,

bei dem der zu überwachenden Einrichtung (10) in Abhängigkeit der nachgewiesenen Intensität der elektromagnetischen Strahlung (34) Schaltsignale zugeführt werden,

wobei die Intensität der in den Überwachungsbereich (30) eingestrahlten Strahlung (24) mit einem HF-Generator (26) hochfrequent moduliert wird,

wobei ein Detektorsignal der Detektoreinheit (40) schmalbandig verstärkt wird,

wobei eine relative Phasenlage des Detektorsignals im Vergleich zu einer Phase eines Modulationssignals des HF-Generators (26) mit einem Phasenvergleicher (48) bestimmt wird und

wobei sowohl bei Änderung der nachgewiesenen Intensität als auch bei Änderung der relativen Phasenlage des Detektorsignals Schaltsignale (56) an die zu überwachende Einrichtung (10) übermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren im Bereich von automatischen Türen eingesetzt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität der nachgewiesenen elektromagnetischen Strahlung (34) zum Steuern der Sendeeinheit (20) verwendet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensitätsmessung getestet wird durch gezieltes Ändern der Intensität der in den Überwachungsbereich (30) eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung (24) und Messen der Intensität der von der Detektoreinheit (40) nachgewiesenen elektromagnetischen Strahlung (34). Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der relativen Phasenlage getestet wird durch gezieltes Ändern der Phasenlage eines einem Phasenvergleicher (48) von einem HF-Generator (26) zugeführten Signals. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14,

dadurch gekennzeichnet,

dass ein direkt auf die Detektoreinheit (40) strahlender Hilfssender eingesetzt wird, der mit demselben HF-Generator (26) wie die Sendeeinheit (20) moduliert wird,

dass der Hilfssender abwechselnd zu der Sendeeinheit (20) betrieben wird und

dass zur Kompensierung von Driften der Detektoreinheit (40), des Verstärkers (46) und/oder des Phasenvergleichers (48) die mit dem Hilfssender und der Sendeeinheit (20) gewonnenen Messergebnisses voneinander subtrahiert werden.






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