DE2646160C2

DE2646160C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung schalleitender Medien

Info

Publication number: DE2646160C2
Application number: DE2646160A
Authority: DE
Inventors: Markus Dipl.-Phys. Wil-St.Gallen Köpfli; Alois Ing.(grad.) Herrliberg Zetting
Original assignee: Cerberus AG
Current assignee: Cerberus AG
Priority date: 1975-12-08
Filing date: 1976-10-13
Publication date: 1983-12-22
Also published as: US4225859A; US4142188A; DE2646160A1; JPS5271999A; JPS6016000B2; GB1517628A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung schalleitender Medien auf physikalische Veränderungen, insbesondere zwecks Einbruchschutz, bei welchem frequenzmodulierte Schallschwingungen an das Medium abgegeben und die gegebenenfalls vom veränderten Medium beeinflußten Schwingungen vom Medium abgenommen werden, und bei welchem durch Vergleich sowie infoige Abweichungen der Vergieichrergebnisse voneinander ein Alarmsignal ausgelöst wird.

Ein Verfahren dieser Art ist aus der CH-PS 5 57 068 bekannt. Das bekannte Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die zeitliche Verschiebung der Modulation der abgegebenen Schallschwingungen in den aufgenommenen Schallschwingungen im Vergleich zu den abgegebenen Schallschwingungen festgestellt wird, und daß bei einer vorbestimmten Änderung dieser zeitlichen Ver-Schiebung der Modulation das Alarmsignal ausgelöst wird. Das bekannte Verfahren zeichnet sich ferner dadurch aus, daß die abgegebenen Schallschwingungen frequenzmoduliert werden. Bei der Durchführung des bekannten Verfahrens macht man sich den Umstand zunutze, daß jedes überwachte Medium in einem spezifischen Frequenzbereich dicht beieinanderliegende Resonanzstellen aufweist, die zwar nicht bei Verformung, jedoch bei Beschädigung des Mediums stark verschoben werden, und daß die Gruppenlaufzeit der *o den Schallschwingungen überlagerten Modulationssignale innerhalb und außerhalb der Resonanzstellen nicht einheitlich ist.

An dem bekannten Verfahren ist nachteilig, daß die verwendete Trägerfrequenz relativ genau so eingestellt *⁵ werden muß, daß sie sich in einem Frequenzbereich befindet, in dem Resonanzstellen dicht beieinander liegen. Dies ist in der Praxis häufig schwierig zu erreichen, besonders dann, wenn die Installation der Vorrichtung zur Verfahrfinsdurchführung nicht durch spezieil geschultes Personal erfolgen kann.

Der Erfindung Jiegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung schalleitender Medien anzugeben, welches bei unveränderter Funktionssicherheit, Stör- und FehMarmunanfälligkeit sowie Empfin \- ⁵S lichkeit zur Vorbereitung seimer Dauerdurchführung nur einfache Einstellarbeiten erfordert, die auch von ungeschultem Personal vorgenommen werden können.

Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die Frequenz der abgegebenen Schwingungen periodisch einen bestimmten Frequenzbereich durchlaut'sn läßt (Frequenzdurchlaufperiode), daß der zeitliche Verlauf der Amplitude der abgenommenen Schwingungen und/oder der Phase derselben bezüglich der abgegebenen Schwingungen während einer Auswerteperiode mit dem entsprechenden Verlauf während einer vorausgegangenen Äuswerteperiode verglichen wird, und daß bei einer Abweichung des späteren Verlaufs vom früheren Verlauf Alarm gegeben wird. -

Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, daß jede Einstellung genügt, bei der mindestens eine Resonanzsteile in den ausgewählten Frequenzbereich zu liegen kommt, wobei Amplituden- und Phasenschwankungen durch Reflektionen und deren Interferenzen entfallen.

Aus der Monographie von Cremer, Statistische Raumakustik Stuttgart, 1961, Seite 87 bis 89, ist es im Zusammenhang mit der Verhinderung von stehenden Schallwellen für raum- und bauakustische Meßzwecke, die mit dem Verwendungszweck des Erfindungsgegenstandes nur äußerst entfernt etwas zu tun haben, lediglich bekannt Wobbeitöne zu erzeugen.

Zweckmäßige Durchführungsweisen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Patentansprüchen 2 bis 7 gekennzeichnet

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Überwachung schalleiiender Medien unter Verwendung des Verfahrens nach Patentanspruch 1.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung· ist gekennzeichnet durch einen von einer Einrichtung 2ur periodischen stetigen Veränderung der Frequenz gesteuerten, an das überwachte Medium Schallschwingungen abgebenden Schallgeber; durch einen, Schallschwingungen aufnehmenden end in ein elektrisches Signal umwandelnden Schallaufnehmer und eine Auswerteschaltung, welche dazu eingerichtet ist den Amplituden- beziehungsweise Phasenverlauf der aufgenommenen Schallschwingungen bei einer Auswerteperiode mit dem Verlauf bei einer früheren Periode zu vergleichen und bei einem vorbestimmten Unterschied des Amplituden- beziehungsweise Phasenverlaufs der beiden Perioden eine Alarineinrichtung anzusteuern.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Vorrichtung nach der Erfindung sind in den- Patentansprüchen 9 bis 20 gekennzeichnet.

Anhand der F i g. I und 2 wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von zwei Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.

In der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung sind an dem ;.i:halleitenden Medium 1, z. B. einer Glasscheibe oder Tresorwand, ein Schallgeber 2 und ein separater Schallempfänger 3 angebracht. Beide können beispielsweise als handelsübliche piezoelektrische Elemente aufgebaut sein. Der Schallgeber 2 wird von einem Oszillator 4 mit regelbarer Schwingungsfrequenz gesteuert. Die Frequenz dieses Oszillators 4 wird von einem Spannungsgeber 5 gesteuert, welcher beispielsweise als Kippspannungsgenerator mit einer bestimmten Periode ausgebildet ist. Dabei durchläuft die Frequenz des Oszillators 4 stetig einen bestimmten Schwingungsfrequenzbercich und springt am Ende einer D '.rchlaufperiode wieder auf den Anfangswert der Frequenz zurück, worauf sich der Vorgang periodisch wiederholt.

Da Für die spätere Auswertung eine Synchronisation erforderlich ist, ist es zweckmäßig, den Kippspannungsgenerator 5 durch einen Taktgeber 6 über einen Frequenzumsetzer / in einem festen Verhältnis zur Taktfrequenz zu steuern.

Die vom Schwingungsempfänger 3 aufgenommenen Schwingungen werden in ein elektrisches Signal umgesetzt, welches von einem Gleichrichter 8 gleichgerichtet wird. Der dami» verbundene Tiefpaß 9 bildet aus dem gleichgerichteten Signal die Enveloppe, wobei der TrägerFrequenzbereich des Oszillators 4 eliminiert wird, so dal:) am Ausgang des Tiefpasses 9 nur noch das

Resonanzspektrum des übertragenden Mediums 1 erscheint, welches sich periodisch mit jedem Durchlauf wiederholt, solange sich am oder im Medium 1 nichts verändert hat.

Bei der folgenden Auswertung werden die Amplituden- oder Phasenspektren in verschiedenen Durchlaufperioden miteinander verglichen. Dies kann sowohl analog wie auch digital erfolgen, z. B. indem die Resonanzkurve in einen Speicher eingegeben wird und das gespeicherte Signal bei der nächstfolgenden Durchlaufperiode abgerufen und mit dem direkten Signal verglichen wird. Der Speicher kann beispielsweise als Analogspeicher ausgeführt sein.

In der Schaltung nach Fig. 1 wird dieses Verfahren jedoch in digitaler Weise durchgeführt, indem zunächst is das Ausgangssignal des Tiefpasses 9 einem Schwellenwertbildner 10 zugeführt wird, welcher die Kurve in ein Rechtecksignal umsetzt, welches einerseits direkt dem Eingang eines Exklusiv-Oder-Tor ;s Il zugeführt wird.

einem als Schwellenwertdetektor und Impulsformer wirkenden Schmitt-Trigger zugeführt. Dabei wird die Hysterese-Wirkung, d. h. die leicht unterschiedlichen Schwellenwerte bei Überschreitung und Rückstellung dazu ausgenutzt, um kleine zufällige Schwankungen zu eliminieren.

Das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers wird auf zwei Pfaden weiterverarbeitet, und zwar zunächst über die aus zwei Schieberegistern 16 und 17 und zwei Umschaltern 18 und 19 bestehende Vergleichsschaltung. Durch die Verwendung von zwei Schieberegistern ist es möglich, anstatt ein Signal mit dem jeweils unmittelbar folgenden wie im ersten Beispiel zu vergleichen, ein Signal über eine bestimmte Zeit festzuhalten, um kurzzeitige Störungen zu überbrücken. Beide Schieberegister 16 und 17 werden gleichzeitig durch den Taktgeber 6 weitergeschaltet. Die Umschalter 18 und 19 befinden sich jeweils in der entgegengesetzten Position und werden durch den Ausgang des Frequenzteiles 7 am

ir_-4~ : i_An n~

ben wird, dessen Weiterschaltung durch den Taktgeber 6 gesteuert wird. Da die Periode des Kippgenerators 5 in einem festen Verhältnis zum Taktabstand des Taktgebers 6 steht, erscheint am Ausgang des Schieberegisters stets ein um genau eine Periode verschobenes Signa!, welches dem anderen Eingang des Exklusiv-Oder-Tores Il zugeführt wird. Am Ausgang des Tores 11 tritt daher nur dann ein Signal auf. wenn sich zwischen den Resonanzkurven bei einem Frequenzdurchlauf Unterschiede zum vorhergehenden Durchlauf gezeigt haben. Dabei ist zu bemerken, daß das Schieberegister Il auch so gesteuert werden kann, daß das direkte Signal mit dem zweitletzten, drittletzten, usw. Durchlauf verglichen wird. Statt eines Schwellenwertschalters 10 kann auch ein Analog-Digital-Wandler vorgesehen sein.

Das Ausgangssignal der Torschaltung 11 steuert eine /AC-Flip-Flop-Schaltung 13. die ebenfalls vom Taktgeber 6 getaktet wird. Am Ausgang des Flip-Flop 13 treten daher in diesem Takt Ausgangsimpulse auf. soweit sich die verglichenen Signale unterscheiden, wobei gleichzeitig die durch die Digitalisierung entstehenden Schaltfehler eliminiert werden. Diese Ausgangsimpulse werden nun einem Zähler 14 zugeführt, welcher mit dem Ausgang des Umsetzers 7 so verbunden ist. daß er nach jeweils einem Frequenzdurchlauf zurückstellt. Der Zähler 14 ist so eingerichtet, daß er ein Ausgangssignal an eine Alarmeinrichtung 15 abgibt wenn die Anzahl der in einer Durchlaufperiode gezählten Impulse eine vorgegebene Zahl itübersteigt

Bei der in diesem Ausführungsbeispiel dargestellten Schaltung können iämtliche Bauteile als handelsübliche, integrierte Schaltungen ausgeführt sein.

F i g. 2 zeigt das Schaltbild einer weiter verbesserten Überwachungsvorrichtung. Dabei sind die zum ersten Ausführungsbeispiel analogen Bauelemente mit gleichen Ziffern bezeichnet.

Wiederum ist am überwachten Medium 1 ein Schwingungssender 2 und ein Schwingungsempfänger 3 angebracht Der Sender 2 wird von einem Oszillator 4 gespiesen. dessen Frequenz von einem Taktgeber 6 über einen Frequenzumsetzer 7 und einen Integrator zur Formung der Steuerspannung 5 derart gesteuert daß die Schwingungsfrequenz des Oszillators 4 einen bestimmten Bereich stetig hin und her überstreicht

Das Ausgangssignal des Aufnehmers 3 wird wiederum über einen Gleichrichter 8 und einen Tiefpaß 9, an dessen Ausgang das Spektrum des Mediums 1 erscheint.

uC jCucr t criCuC in utC entgegengesetzte

C.«II

geschaltet und zwar so. daß jeweils das Signal in das eine Schieberegister eingelesen wird, während es aus dem anderen abgenommen wird. Das abgenommene Signal wird wieder einem Exklusiv-Oder-Tor 11 zugeführt, dessen anderer Eingang das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 10 direkt erhält. Am Ausgang des Exklusiv-Oder-Tores U erscheint daher nur dann ein Signal, wenn das direkte Signal vom zweitvorletzten verschieden ist. Der nachgeschaltete //f-Flip-Flop dient wiederum zur Unterdrückung der Schaltfehler bei der Digitalisierung.

Zur weiteren Verbesserung de." Fehlalarmsicherheit und zur Unterdrückung kurzzeitiger Störungen sind in diesem /weiten Beispiel zwei Zähler 20 und 22 zur Verarbeitung des Ausgangssignales des Flip-Flop 13 hintcreinandcrgeschaltet. Der erste Zähler 20 wird über ein Verzögerungsglied 21. dessen Zeitkonstante genau der Frpqiien/neriode des Integrators 5 entspricht, vom Ausgang des Spannungsteilers 7 angesteuert, so daß seine Anzeige jeweils nach der Frequenzperiode gelöscht wird. Nur wenn dieser Zähler 20 während einer Periode mehr als ACi Impulse registriert hat. gibt er ein Ausgangssignal an den zweiten Zähler 22 weiter. Dieser zweite Zähler 22 wird nun über einen weiteren Frequenzteiler 23 so getriggert, daß seine Rückstellzeit ein Vielfaches der Rückstellzeit des ersten Zählers 20 beträgt Erst wenn der zweite Zähler 22 vom ersten Zähler 20 innerhalb dieser längeren Rückstellzeit eine bestimmte Anzahl von Impulsen ACj erhalten hat wird ein Signal an die erste oder interne Alarmeinrichtung 24 weitergegeben und über ein Oder-Tor 26 der externen Alarmeinrichtung 25 zugeführt. Damit wird zunächst erreicht, daß kurz dauernde Störungen, deren Dauer die Rückstellzeit des zweiten Zählers 22 nicht wesentlich überschreitet nicht zu einem Alarm führen, sondern nur langer andauernde Veränderungen.

Um jedoch auch schnell erfolgende Beschädigungen oder Zerstörungen des geschützten Mediums, z. B. das plötzliche Zerschlagen einer Glasscheibe, registrieren zu können, ist eine Blockiereinrichtung für die Umschalter 18 und 19 vorgesehen, welche über einen weiteren, vom Ausgang des ersten Zählers 20 angesteuerten //C-Flip-Flop 28 erfolgt Sobald am Ausgang des Zählers 20 ein Signal erscheint, wird die Flip-FIop-Schaltung 28 gesperrt, so daß die periodische Umschaltung der Schalter 18 und 19 nicht mehr stattfinden kann und der momentane Wert des Ausgangssignales des Schmitt-Triggers 10 in der Folge

fortlaufend mil einem der beiden Schieberegister 16 oder 17 verglichen wird. Hält nun die Veränderung im Medium, d. h. das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 10 langer an als die Rückstellzeit des zweiten Zählers 22, sp wird durch die interne Alarmeinrichtung 24 ein in der Sicucrlcitung des Flip-Flop 28 angeordneter, steuerbarer Schalter 29 geöffnet, so daß die Vorrichtung wieder betriebsbereit ist. Inzwischen ist jedoch bereits das externe Alarmgerät 25 betätigt worden.

Zur S-ilbstüberwachung der Funktion und zur Meldung unbefugter Eingriffe, d. h. zum Sabotageschutz, wird das Ausgangssignal des Schmi'.t-Triggers 10 auf dem zweiten Auswertekanal einer monostabilen Schaltung 27 zugeführt, deren Rückstellzeit größer ist als der Impulsabstand des Taktgebers 6. Falls also das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers stets den gleichen Wert behält, d. h. wenn keine Amplituden- oder Phasenschwankungen im Medium 1 festgestellt werden, so gibt die monostabile Schaltung 27 ein Signal ab. das je fiüch verwendeter Lo¹¹Ik direkt oder üb?r einen Inverter 30 dem anderen Eingang des Oder-Tores 26 zugeführt wird. Damit wird erreicht, daß bei jeder Unterbrechung der Signalkette oder bei falscher Wahl des Frequenzbereiches ebenfalls ein Signal an die Alarmeinrichtung 25 gegeben wird.

Es sei bemerkt, daß anstelle der beschriebenen Amplitudenauswertung auch eine Phasenauswertung benützt werden kann. Dabei ist der Gleichrichter 8 lediglich durch einen Phasendetektor, z. B. einen PLL zu ersetzen. Weiter wird darauf hingewiesen, daß mit dem beschriebenen Verfahren auch mehrere hintereinander geschasste Medien. z.B. mehrere Glasscheiben überwacht werden können, wobei der Empfänger des einen Mediums jeweils über einen Verstärker mit dem Sender des folgenden Mediums verbunden wird. Es ist auch möglich, verschiedenartige Medien mit einer Vorrichtung /u überwachen. /.. B. indem eine Glasscheibe in Serie mit einer Tresorwand geschaltet wird.

In einem praktischen Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Schutz einer Schaufensterscheibe ergab sich eine funktionssichere und fehlalarmunanfällige Vorrichtung, wenn die Schwingungsfrequenz des Oszillators 4 im Bereich zwischen 120 und 18OkHz stetig variiert wurde. Dabei betrug die Periode der Frequenzänderung etwa eine Viertel-Sekunde und die Taktfrequenz des Taktgebers 6 lag in der Größenordnung von etwa 150 Hz. Es zeigte sich, daß bereits Schieberegister mit einer Kapazität von 64 bit ausreichen, obwohl in den meisten Fällen eine bessere Auflösung empfehlenswert ist. Die Rücksteilzeit des Zählers 20 wurde genau gleich der Frequenzperiode, d. h. ca. eine 'Λ Sekunde gewählt, während die Rückstellzeit des Zählers 22 im praktisch realisierten Ausführungsbeispiel etwa 15 Sekunden betrug. Es erwies sich, daß eine mit diesen Daten aufgebaute Vorrichtung zum Schutz von Schaufensterscheiben aller üblichen Größen geeignet war. Es wurde stets eine genügende Anzahl von Amplituden- oder Phasenspitzen zur Auswertung erfaßt, so daß ein sicheres Funktionieren gewährleistet war, ohne daß Änderungen vorgenommen werden mußten, z. B. die Frequenz auf das spezielle Objekt oder Material eingestellt werden mußte.

Bei den beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden getrennte Schallgeber 2 und Schallaufnehmer 3 verwendet. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht jedoch darauf, daß in dem überwachten schalleitenden Medium stehende Wellen erzeugt werden, deren Amplituden- bzw. Phasenänderung mit der Anregungs-

frequenz festgestellt wird. Zu diesem Zweck kann der Schallaufnehmer 3 im Prinzip an jeder beliebigen Stelle des Mediums angebracht sein, beispielsweise auch unmittelbar zu dem Schallgeber 2 benachbart. Wie bereits erwähnt, kann der Schwingungsgeber auch gleichzeitig als Schwingungsaufnehmer dienen.

In F i g. 3 ist die Schaltung eines solchen Ausführungsbeispieles dargestellt, bei welchem anstelle getrennter Schallgeber und Schallempfänger am Medium 1, z. B. einer Glasscheibe, nur ein einziger elektroakustischer Wandler 31 angebracht ist. Dieser kann z. B. ein piezoelektrisches Element enthalten, welches wohl Schallschwingungen abzugeben vermag, als auch zur Aufnahme solcher Schwingungen dienen kann. Da in diesem Fall jedoch die abgestrahlten Schallschwingungen um ein Vielfaches intensiver sind als die aufgenommenen Schwingungen ist es notwendig, beide Schwingungen voneinander zu trennen. Dies erfolgt in dem Beispiel dadurch, daß die an das Medium 1 nhgegpbenen Schwingungen nicht dauernd abgestrahlt werden, sondern nur während kurzer Zeitperioden 5, und daß in den Zwischenpausen R zwischen den Sendezeiten Sdie Schwingungen vom gleichen Wandler aufgenommen werden. Dabei kann die Sendezeit 5 jeweils eine Frequenzdurchlaufperiode umfassen, während die Empfangszeit R wenigstens eine Periode umfassen sollte, bevorzugt jedoch um ein Vielfaches größer ist, um das gesamte Resonanzspektrum aufzunehmen. Dabei macht man sich die Tatsache zunutze, daß bei einem Frequenzdurchlauf das Signal erst nach einer bestimmten Phasenlaufzeit wieder zum Wandler zurückkommt. Es hat sich nun gezeigt, daß es möglich ist, die Frequenzdurchlaufperiode 5 so kurz zu wählen, daß das zurückkommende Resonanzspektrum relativ vollständig in den Zwischenpausen aufgenommen werden kann. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel erfolgte ein Frequenzdurchlauf 5, zwischen 120 und 18OkHz, während größenordnungsmäßig 10 msec. Die Empfangsperiode R lag in der Größenordnung von

to einer halben Sekunde.

Um abgegebene und empfangene Schallschwingungen voneinander zu trennen, ist der elektroakustische Wandler 31 über einen Umschalter 32, z. B. ein Flip-Flop, mit dem Oszillator 4 mit regelbarer Schwingungsfrequenz verbunden. Die Frequenz dieses Oszillators 4 wird ebenso wie nach dem Beispiel nach Fig. 1 von einem Spannungsgeber 5 so gesteuert, daß seine Frequenz stetig einen bestimmten Schwingungsfrequenzbereich durchläuft und am Ende einer Durch- laufperiode wieder zum Ausgangswert der Frequenz zurückgeht, worauf sich der Vorgang periodisch wiederholt. Abweichend von F i g. 1 ist im Beispiel nach F i g. 3 ein weiterer Frequenzumsetzer 33 vorgesehen, welcher ebenfalls vom Taktgeber 6 gesteuert wird.

Dieser Umsetzer 33 steuert in vorgegebenen Zeitabständen eine monostabile Flip-Flop-Schaltung 34, weiche bei jedem Impuls den Umschalter 32 in die andere Schaltstellung schaltet. Dabei werden die Schaltzeiten des Umsetzers 31 so gewählt, daß der Umschalter 32 den elektroakustischen Wandler 31 während genau einer Frequenzdurchlaufperiode mit dem Oszillator 4 verbindet und anschließend während genau einem ganzzahligen Vielfachen einer Frequenzdurchlaufperiode mit der Auswerteschaltung, welche genau analog wie in F i g. 1 aufgebaut ist. Das Schieberegister 12 der Auswerteschaltung wird vom Taktgeber 6 nun so gesteuert, daß seine Schaltperiode genau der Summe der Sendezeit 5 und der Empfangs-

zeit R entspricht. Da während der Sendezeil jedoch die Empfängerschaltung durch den Umschalter 32 abgetrennt ist. wird bei dieser Auswertung nur das während der Empfangszeit R eintreffende Signal mit dem im Schieberegister 12 während eines der vorhergehenden Durchlaufe gespeicherten Signal verglichen. Die Alarmgabe kann dahei in genau gleicher Weise erfolgen wie si nach dem vorangegangenen Beispiel, da bei der

p4 Auswertung dai Sendesignal eliminiert wurde.

j'J Es sei bemerkt, daß statt der Auswerteschaltung nach

J Fig. I in diesem Beispiel auch eine kompliziertere

'·' Auswertcschaluing. wie sie beispielsweise in Fig. 2

:: dargestellt ist. verwendet werden kann. Es zeigte sich

H jedoch, daß bei der Überwachung einer Schaufenster-

,', scheibe bereits ein Schieberegister mit einer Kapazität

' von b4 bit ausreicht, um Veränderungen, z. B. das

iii Bohren eines Loches oder das Abbrechen einer Ecke.

10

sicher nachweisen zu können. Es wurde stets eine genügende Anzahl von Schaltstellungen des Schieberegisters gefunden, die sich bei einer solchen Änderung an der Glasscheibe geändert hatten, so daß ein sicheres Funktionieren schon bei kleinsten Beschädigungen gewährleistet war. Selbstverständlich kann jedoch eine bessere Auflösung gewählt werden, wenn eine erhöhte Sicherheit erforderlich ist und die erhöhten Kosten zumutbar sind. Bei dem Beispiel nach Fig.4 wird dies dadurch erreicht, daß statt eines Schieberegisters ein Analogspeicher 40 verwendet wird, dessen Ausgangssi°nal über einen Differenzverstärker 41. einen Multiplikator 44, einen Tiefpaß 45 und einen Impulsformer 46 weiter verarbeitet wird. Im Alarmfall tritt ein Differenzsignal auf. das über den Impulsformer 46 in der beschriebenen Art und Weise mittels eines Zählers 14 zur Alarmgabe benützt wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Überwachung schalleitender Medien auf physikalische Veränderungen, insbesondere zwecks Einbruchschutz, bei welchem frequenzmodulierte Schallschwingungen an das Medium abgegeben und die gegebenenfalls vom veränderten Medium beeinflußten Schwingungen vom Medium abgenommen werden, und bei welchem durch Vergleich sowie infolge Abweichungen der Vergleichsergebnisse voneinander ein Alarmsignal ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Frequenz der abgegebenen Schwingungen periodisch einen bestimmten Frequenzbereich durchlaufen läßt (Frequenzdurchlaufperiode), daß der zeitliche Verlauf der Amplitude der abgenommenen Schwingungen und/oder der Phase derselben bezüglich der abgegebenen Sch-vingungen während einer Auswerteperiode mit üzm entsprechenden Verlauf während einer vorausgegangenen Auswerteperiode verglichen wird, und daß bei einer Abweichung des späteren Verlaufs vom früheren Verlauf Alarm gegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteperiode gleich der Frequenzdurchlaufperiode ist.

3. Verfahren nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß der Amplituden- bzw. Phasenverlauf der aufgenommenen Schallschwingungen während einer Periode mit der unmittelbar vorangegangenen M Periode verglichen wird.

4. Verfahre.!, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Amplitudei bzw. Phasenverlauf der aufgenommenen Schallschwingungen während einer Periode mit der vorletzten ""eriode verglichen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteperiode größer ist als die Frequenzdurchlaufperiode.

6. Verfahren nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteperiode ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenzdurchlaufperiode ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß periodisch abwechselnd während einer Frequenzdurchlaufperiode Schallschwingungen abgegeben werden, während welcher Zeit die Aufnahme von Schallschwingungen abgeschaltet wird, und während der restlichen Auswerteperiode Schallschwingungen vom Medium aufgenommen werden, während welcher Zeit die Abgabe von Schallschwingungen an das Medium unterbrochen wird.

8. Vorrichtung zur Überwachung schalleitender Medien unter Verwendung des Verfahrens nach Anspruch I. gekennzeichnet durch einen von einer Einrichtung (4, 5) zur periodischen stetigen Veränderung der Frequenz gesteuerten, an das überwachte Medium (I) Schallschwingungen abgebenden Schallgeber (2, 31). durch einen. Schallschwingungen aufnehmenden und in ein elektrisches Signal umwandelnden Schallaufnehmer (3, 31) und eine Auswerteschaltung, welche dazu eingerichtet ist, den Amplituden- bzw. Phascnverlauf der aufgenommenen Schallschwingungen bei einer Aliswerteperiode mit dem Verlauf bei einer früheren Periode zu vergleichen und bei einem vorbestimmten Unterschied des Amplituden- bzw. Phasenverlaufs der beiden Periodfn eine Alarmcinrichtung anzusteuern.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Analogspeicher zur Speicherung des Amplituden- bzw. Phasenverlaufs während einer Auswerteperiode.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch wenigstens ein Schieberegister (12,16,17) zur Speicherung des Amplituden- bzw. Phasenverlaufs während einer Auswerteperiode.

1.1. Vorrichtung nach Ansprüche, 9 eder 10, gekennzeichnet durch ein Exklusiv-Oder-Tor (11), deren einer Eingang mit dem Ausgang des einen Schieberegisters (12, 16) verbunden ist und deren anderer Eingang von einem aus dem Amplitudenbzw. Phasenverlauf gebildeten Signal direkt oder über ein weiteres Schieberegister (17) angesteuert wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9. 10 oder 11, gekennzeichnet durch einen Umsetzer (10) zur Umwandlung des Amplituden- bzw. Phasenverfaufs in ein digitales Signal.

13: Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Zähler (14, 20), dessen Eingang das digitalisierte Signal des Exklusiv-Oder-Tores (11) zugeführt wird, und welcher eingerichtet ist, ein Ausgangssignal an eine Alarmeinrichtung (15) abzugeben, wenn die Zahl der eintreffenden Impulse innerhalb einer vorgegebenen Rückstellzeit eine bestimmte Zahl (k, k 1) überschreitet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Zählers (20) ein weiterer Zähler (22) mit längerer Rückstellzeit angeschlossen ist, welcher eine Alarmeinrichtung (24) ansteuert, wenn die Zahl der vom ersten Zähler (20) abgegebenen Ausgangssignalc innerhalb der Rückstellzeit des zweiten Zählers (24) eine weitere vorgegebene Zahl überschreitet.

15. Vorrichtung nach Anspruch II. gekennzeichnet durch zwei Schieberegister (16, 17) und wenigstens einem Umschalter (13) zum wcchselweisen Anschluß der Schieberegister mit der Auswerteperiode.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15. gekennzeichnet durch je einen den beiden Schieberegistern vor- bzw. nachgeschalteten Umschalter (18, 19). welche so angesteuert sind, daß stets gleichzeitig der Eingang eines der Schieberegister und der Ausgang des anderen Schieberegisters eingeschaltet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (28) zur Blockierung der Umschalter (18, 19) vorgesehen ist. welche vom Ausgang des ersten Zählers (20) angesteuert wird.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8—17, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (27) zur Ansteuerung der Alarmeinrichtung (25). wenn das vom Aufnehmer abgebenene Signal keine Amplituden- bzw. Phasenschwankungen aufweist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8— 18. gekennzeichnet durch einen elektroakusiischen Wandler (31). welcher gleichzeitig als Schallgeber dient, durch einen Umschalter (32). welcher periodisch abwechselnd während einer vorbestimmten Zeitdauer (S), einen Oszillator (4) mit stetig veränderlicher Frequenz mit dem clcktroakustischen Wandler (31) verbindet und während einer vorbestimmten Zeit (R) die Auswerteschaltung mit dem elektroakustischen Wandler (31) verbinde! und den Oszillator (4) abschaltet, wobei die Schaltpcrio-

de (S und R) des Umschalters (32) gleich der Auswerteperiode ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet daß sowohl die Einrichtung (4, 5) zum periodischen Frequenzdurchlauf als auch eine oder mehrere Speichereinrichtungen (12,16,17) der Auswerteschaltung und der· Umschalter (32) für den elektroakustischen Wandler (31), gegebenenfalls über geeignete Frequenzumsetzer vom gleichen Taktgeber (6) gesteuert werden. ι ο