DE2161138A1

DE2161138A1 - ARRANGEMENT FOR DETECTING SMALL METAL OBJECTS

Info

Publication number: DE2161138A1
Application number: DE19712161138
Authority: DE
Inventors: H Dipl Ing Dr Tiefenbach
Original assignee: H Tiefenbach & Co Dr
Current assignee: H Tiefenbach & Co Dr
Priority date: 1971-12-09
Filing date: 1971-12-09
Publication date: 1973-06-14

Description

Anordnung zum Aufspüren kleiner Metallgegenstände Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum AufspUren kleiner, einen bestimmten Raum durchquerender Metallgegenstände.Arrangement for Detecting Small Metal Objects The invention relates to an arrangement for detecting small metal objects crossing a certain space.

Dabei wird insbesondere an das AufspUren von Waffen gedacht, die von Personen mitgefilhrt werden, welche den Raum durchqueren. Der genannte Raum kann zum Beispiel der Zugang zu einem Gebäude oder einem anderen Objekt sein, welches gegen Oberfälle geschützt werden soll.Particular attention is paid to the detection of weapons that were used by People who cross the room can be escorted. The said space can for example access to a building or another object, which should be protected against attacks.

Es sind Anordnungen der eingangs genannten Art bekannt, bei denen die Verstimmung eines elektrischen Schwingungskreises zum Aufspilren der Metallgegenstände herangezogen wird, Die Spule des Schwingungskreises umgibt dabei den genannten Raum. Ihre Induktivität und damit die Eigenfrequenz des Schwingungskreises ändern sich, wenn ein Metallgegenstand, insbesondere ein Gegenstand aus Eisen, in den Raum gebracht wird. Mit Hilfe einer solchen norung kann aber allenfalls eine Aussage Uber die Größe, nicht aber tiber die räumliche Lage und die Form des Metallgegenstandes gemacht werden.There are known arrangements of the type mentioned in which detuning an electrical oscillation circuit to track down the metal objects is used, the coil of the oscillation circuit surrounds the space mentioned. Their inductance and thus the natural frequency of the oscillating circuit change, when a metal object, especially an iron object, is brought into the room will. With the help of such a normalization, however, at most a statement can be made about the Size, but not based on the spatial position and shape of the metal object will.

Uz genauere AufachlUsse Uber die Art eines den Raum durchquerenden Metallgegenstandes zu gewinnen, kann man Röntgenstrahlen verwenden, die den Raum durchqueren, wobei in deren Strahlengang geratende Metallgegenstände auf einem Leuchtschirm sichtbar gemacht werden können. Auf diese Weise lassen sich die betreffenden Metallgegenstände ziemlich genau identifizieren. Nachteilig sind bei einer solchen Anordnung jedoch die Nebenwirkungen, zum Beispiel die gesundheitliche Gefährdung der den genannten Raum durchquerenden Menschen oder die ungewollte Schwärzung von Filmmaterial, welches in den Raum gebracht wird Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die für Menschen und Sachen unschädlich ist, aber trotzdem eine hinreichend genaue Identifizierung von den genannten Raum durchquerenden Metallgegenständen ermöglicht Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in bzw. hinter einer den Raum begrenzenden, etwa parallel zur Durchquerungsrichtung verlaufenden Seitenfläche in dieser verteilt eine Vielzahl von Empfängern und auf der diesen gegenüberliegenden Begrenzung des Raumes Sender für elektromagnetische Wellen angeordnet sind, wobei die Abstehlrichtung der Sender auf die Empfänger gerichtet ist und wobei die Empfänger init einer Auswerte- und Signalvorrichtung verbunden sind, die auf eine Schwächung der Empfangssignale anspricht, Durchquert ein Metall gegenstand den Raum, so wird mindestens der Empfang eines der Empfänger ge3chwächt, was dann von der Auswerte- und Signalvorrichtung angezeigt wird. Je nachdem, welcher und wie viele der Empfänger ein abgeschwächtes Signal empfangen und wie rtark diese Abschwächung ist, kann auf die Masse, die räumliche Ausdehnung und die Lage des Metallgegenstandes in dem genannten Raum geschlossen werden.Uz more precise information about the type of one crossing the room To win a metal object, you can use X-rays use, that cross the room, with metal objects getting into their beam path can be made visible on a fluorescent screen. In this way you can identify the metal objects in question fairly accurately. Are disadvantageous with such an arrangement, however, the side effects, for example the health one Endangerment of the people crossing the named room or the unwanted blackening of film material which is brought into the space object of the present invention is to create an arrangement of the type mentioned at the beginning, which is for people and things are harmless, but still a sufficiently precise identification metal objects traversing said space according to the invention this object is achieved in an arrangement of the type mentioned at the outset by that in or behind a space delimiting, approximately parallel to the direction of crossing running side surface in this distributed a large number of receivers and on the opposite boundary of the room transmitter for electromagnetic Waves are arranged, with the direction of repulsion of the transmitter directed towards the receiver and wherein the receiver is connected to an evaluation and signaling device which responds to a weakening of the received signals, traverses a metal object the room, at least the reception of one of the recipients is weakened, which is then displayed by the evaluation and signaling device. Depending on which one and how many of the receivers receive a weakened signal and how strong it is Attenuation can affect the mass, the spatial extent and the location of the Metal object be closed in the said room.

Dadurch ist eine hinreichend g.ute Identifizierung des Metallgegenstandes möglich.This enables a sufficiently good identification of the metal object possible.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß Sender und Empfänger mit relativ niedrigen Frequenzen, vorzugsweise im Tonfrequenzbereich, arbeiten Dies bedingt einen geringen konstruktiven Aufwand für Sender und Empfänger und schließt Störungen des Funkverkehrs ause Es können dabei weniger Sender als Empfänger vorhanden sein.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that transmitter and receiver with relatively low frequencies, preferably in the audio frequency range, work This requires little construction effort for the transmitter and receiver and excludes radio traffic interference. Fewer transmitters than Recipient.

Bezüglich der Ausbildung von Sendern und Empfängern ist vorgesehen, daß die Sendeantenne bzw. Empfangsantenne jedes Senders bzw. Empfängers im wesentlichen aus einem spulenumwickelten, stabförmigen ferromagnetischen Kern besteht, der vorteilhaft ein Ferritstab istc Auf diese Weise erhält man auch bei niedrigen Frequenzen eine gute Richtwirkung der Antennen, Die Auswerte- und Signalvorrichtung ist im einfachsten Falle so ausgebildet, daß sie bei einer vorbestimmten Schwächung der Summe der Empfangssignale aller Empfänger anspricht Dies reicht aus, um cinen Metallgegenstand aufzuspüren, der eine bestimmte Größe überschreitet Zur genaueren Identifiziert des Metallgegenstandes, zum Beispiel nach räumlicher Lage oder räumlicher Ausdehnung ist vorgesehen, daß die Auswerte- und Signalvorrichtung bei einer vorbestimmten Schwächung des Empfangssignals mindestens eines Empfängers und/oder bei Schwächung der Empfangssignale einer vorbestimmten Anzahl von Empfängern anspricht. Eine besonderes genaue Identifizierung des Metallgegenstandes, insbesondere nach seiner räumlichen Lage in dem überwachten Raum, wird erreicht, wenn die Anzei.gew und Signalvorrichtung die räumliche Lage derjenigen Empfänger anzeigt, deren Empfangssignal geschwächt ist@ Die von der Signalvorrichtung abgegebenen Signale können optisch oder akustisch sein.With regard to the training of senders and receivers, it is planned to that the transmitting antenna or receiving antenna of each transmitter or receiver is essentially consists of a coil-wound, rod-shaped ferromagnetic core, which is advantageous a ferrite rod is a. This way you get one even at low frequencies good directivity of the antennas, the evaluation and signaling device is in its simplest form Trap designed so that at a predetermined weakening of the sum of the received signals all recipient addresses This is sufficient to track down a metal object, that exceeds a certain size For more precise identification of the metal object, For example, according to spatial location or spatial extent, it is provided that the evaluation and signaling device in the event of a predetermined weakening of the received signal at least one receiver and / or, if the received signals are weakened, a predetermined one Addresses the number of recipients. A particularly precise identification of the metal object, in particular according to its spatial location in the monitored area, is achieved when the Anzei.gew and signal device indicates the spatial position of those receivers whose received signal is weakened @ The signals emitted by the signaling device can be optical or be acoustic.

Das Auflösungsvermgen der erfindungsgemäßen Anordnung bezUglich der Konturen eines aufzuspürenden Metallgegenstandes ist um so besser, je größer die Anzahl der verwendeten Empfänger ist und te höher die verwendete Frequenz ist, Allerdings steigt in beiden Fällen mit der Verbesserung des Auflösungsvermögens auch der technische Aufwand, so daß man das Auflösungsvermögen nur so hoch wählen wird, wie es unbedingt erforderlich- ist0 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen: Fig. t schematisch und teilweise perspektivisch eine Anordnung zum Aufspüren von Metallgegenständen gemäß der Erfindung Fig. 2 einen Sender bzw. Empfänger, wie er in der Anordnung nach Fi.go j verwendet werden kann0 In Fig. 1 ist mit 1 ein etwa türgroßer Rahmen bezeichnet der von Personen durchschritten werden kann0 Der Rahmen 1 besteht aus dielektrischem Material und umschließt eine Durchgangsöffnung 2. Auf der in der Zeichnung linken Seite des Rahmens sind auf der der Durchgangsöffnung 2 abgewandten Seite gemäß dem vorliegenden eibpiei neun untereinander gleiche Sender 3 angeordnet, die elektromagnetische Wellen durch den Rahmen 1 hindurch in die Durchgangsöffnung 2 abstrahlen können. Die Sender 3, die gleichmäßig auf der die Durchgangsöffnung 2 begrenzenden Seitenfläche des Rahmens 1 verteilt sind, sind an eine gemeinsame Energieversorgung 4 angeschlossen.The resolving power of the arrangement according to the invention with respect to the The larger the contours of a metal object to be detected, the better The number of receivers used is higher and the frequency used is higher, however In both cases, as the resolution improves, so does the technical one Effort, so that one will choose the resolution only as high as it is absolutely necessary required- is0 An embodiment of the invention is based on the following described in the drawing. They show: FIG. T schematically and partially in perspective an arrangement for detecting metal objects according to the invention FIG. 2 a Transmitter or receiver, as it can be used in the arrangement according to Fi.go j0 In Fig. 1, 1 denotes an approximately door-sized frame that people walked through 0 The frame 1 consists of dielectric material and encloses a Through hole 2. On the left side of the frame in the drawing are open facing away from the through opening 2 Page according to the present eibpiei nine mutually identical transmitters 3 arranged, the electromagnetic waves can radiate through the frame 1 into the through opening 2. The transmitters 3, the uniformly on the side surface of the through opening 2 delimiting Frame 1 are distributed, are connected to a common power supply 4.

Auf der dem Sender 3 gegentiberliegenden Seite des Rahmens 1 sind auf dessen der Durchgangsöffnung 2 abgewandten Seite eine Vielzahl von Empfängern 5 angeordnet, die zum Empfang der von den Sendern 3 ausgestrahlten elektromagnetischen Wellen eingerichtet sind. Die Empfänger 5 sind übereinander und nebeneinander in gleichmäßigen Abständen angeordnet und zwar derart, daß sie auf der entsprechenden Seitenfläche des Rahmens 1 etwa gleichmäßig verteilt sind, alle im Abstrahlbereich der Sender 3 liegen und etwa gleiche Anteile der Sendeleistung empfangene Die Empfänger 5 sind mit einer gemeinsamen Auswerteschaltung 6 verbunden, an die sie je nach Intetsität des empfangenen Sendesignals ein mehr oder weniger starkes Empfangssignal abgeben. Solange sich in der Durchgangsöffnung 2 keine Metallgegenstände befinden, sind die Empfangssignale aller Empfänger 5 annähernd gleich große Wird jedoch ein Metallgegenstand in die Durchgangsöffnung 2 gebracht, so wird das Empfangssignal eines oder mehrerer Empfänger 5 geschwächt, da ein Teil der Sendeenergie in dem Metallgegenstand durch Wirbelstrom- oder Ummagnetisierungsverluste in Wärmeenergie umgewandelt wird oder weil der Metallgegenstand eine Abschirmung für die elektromagnetischen Wellen darstellt.On the opposite side of the frame 1 from the transmitter 3 on its side facing away from the through opening 2, a plurality of receivers 5 arranged to receive the emitted by the transmitter 3 electromagnetic Waves are set up. The receivers 5 are on top of each other and next to each other in evenly spaced in such a way that they are on the corresponding Side surface of the frame 1 are distributed approximately evenly, all in the radiation area the transmitter 3 are and approximately equal shares of the transmission power received by the receiver 5 are connected to a common evaluation circuit 6, to which they depending on Intetsität of the received transmitted signal emit a more or less strong received signal. As long as there are no metal objects in the through opening 2, they are Received signals of all receivers 5 approximately the same size, however, becomes a metal object brought into the through opening 2, the received signal is one or more Receiver 5 weakened because part of the transmission energy passes through the metal object Eddy current or magnetic reversal losses are converted into thermal energy or because the metal object is a shield for the electromagnetic waves.

In der Auswerte@@haltung 6 wird die Schwächung des bzw. der Empfangssignale festgestellt und daraufhin ein Signal an eine Anzeigevorrichtung 7 abgegeben, Die Anzeigevorrichtung 7 besteht im einfachsten Fall aus einer Anzeigeleuchte, die aufleuchtet, wenn sich ein Metallgegenstand in der Durchgangsöffnung 2 befindet0 Anstelle der Anzeigeleuchte kann auch eine akustische Signalvorrichtung verwendet werden.In the evaluation @@ attitude 6, the weakening of the received signal or signals detected and then output a signal to a display device 7, The In the simplest case, display device 7 consists of an indicator light that lights up, when there is a metal object in the through hole 2 instead of the Indicator light can also be used as an audible signaling device.

Auch können durch die Auswerteschaltung 6 weitere Maßnahmen, wie awa Bespiel das Schließen von Türen, ausgelöst werden.The evaluation circuit 6 can also take further measures, such as awa For example, the closing of doors is triggered.

Die Auswerteschaltung 6 kann auch so ausgebildet sein, daß sie, je nachdem welche Empfänger 5 ihr ein geschwächtes Empfangssignal zuführen, verschiedenartige Ausgangssignale an die Anzeigevorrichtung 7 abgibt Die Anzeigevorrichtung 7 kann dann zum Beispiel anzeigen, in welcher H6he und Tiefe sich der Metallgegenstand in der Durchgangsöffnung 2 befindet undRoder welche ungefähre Größe er hat Dazu reicht es, wenn die Anzeigevorrichtung 7 mit mehreren Anzeigeleuchten ausgestattet ist, die einzeln oder gruppenweise aufleuchten, je nachdem, welcher der Empfänger 5 ein durch den Metallgegenstand geschwäches Sendesignal empfängt, Im Beispiel gemäß Fig. 1 ist jedem Empfänger 5 eine Anzeigeleuchte zugeordnet, wobei die Anzeigeleuchten in der Anzeigevorrichtung 7 räumlich entsprechend den Empfängern 5 angeordnet sind.The evaluation circuit 6 can also be designed so that they, depending after which receivers 5 feed it a weakened received signal, different Output signals to the display device 7 The display device 7 can then show, for example, the height and depth of the metal object is located in the through opening 2 undRoder what approximate size it is it is sufficient if the display device 7 is equipped with several indicator lights which light up individually or in groups, depending on which of the recipients 5 receives a transmission signal weakened by the metal object, in the example according to FIG 1 is assigned to each receiver 5 an indicator light, the indicator lights are spatially arranged in the display device 7 in accordance with the receivers 5.

Um zu vermeiden, daß bereits geringe Schwächungen der Empfangssignale, wie sie zum Beispiel durch äußere Störfelder oder dielektrische Materialien verursacht werden können, zu einer Signalabgabe an die Anzeigevorrichtung 7 führen, können in der Auswerteschaltung 6 geeignete Schwellwertschaltungen vorgesehen sein, die erst auf Signal abschwächunger besti@@ter Au@@@es ansprechen.In order to avoid that even slight weakening of the received signals, such as those caused by external interference fields or dielectric materials can lead to a signal output to the display device 7, can in the evaluation circuit 6 suitable threshold circuits can be provided which only on signal attenuation besti @@ ter Au @@@ address it.

In Fig. 2 ist mit 31 das Gehäuse eines in der Anordnung gemäß Fig. 1 verwendeten Sendere für elektromagnetische Wellen bezeichnet. Das Gehäuse 31 ist zylinderförmig ausgebildet. Im Inneren des Gehäuses 31 befindet sich konzentrisch zu diesem ein @erritstab 32, der von einer Spulenanordnung 33 umgeben ist Die Spulenanordnung 33 enthält die Induktivität des Senderschwingungskreises sowie die Rückkopplungs induktivität. Ferritstab 32 und Spulenanordnung 33 sind in einer Vergußmasse 34 eingebettet. Im Gehäuse 31 sind weiterhin oberhalb des Ferritstabes 32 die übrigen elektrischen Bauelemente des Senders untergebracht Mit 35 ist eine Anschlußvorrichtung zum Anschluß einer Leitung für die elektrische EnergieversoLgung des Senders bezeichnet. Die Anschlußvorrichtung 36 ragt im oberen Bereich des Gehäuses 31 in der Nähe eines Flansches 36 aus dem Gehäuse 31 heraus.In Fig. 2, 31 is the housing of one in the arrangement according to FIG. 1 used transmitter for electromagnetic waves. The housing 31 is formed cylindrically. Inside the housing 31 is located concentrically to this a @erritstab 32, which is surrounded by a coil arrangement 33. The coil arrangement 33 contains the inductance of the transmitter oscillation circuit and the feedback inductance. Ferrite rod 32 and coil arrangement 33 are in a potting compound 34 embedded. In the housing 31 the rest are still above the ferrite rod 32 electrical components of the transmitter housed With 35 is a connection device for connecting a line for the electrical power supply of the transmitter. The connecting device 36 protrudes in the upper region of the housing 31 in the vicinity of a Flange 36 out of the housing 31.

Dar Flansch 36 dient zur Befestigung des Senders an einer Befestigungsplatte 37.Dar flange 36 is used to attach the transmitter to a mounting plate 37.

Die gemäß Fig. 1 terwendeten Fmfänger sind wie die Sender untereinander- gleich Der räumliche Aufbau eines jeden Empfängers ist mit dem des Senders gemäß Fig. 2 weitgehend identisch. Anstelle der in Fig. 2 nicht dargestellten elektrischen Bauteile des Senders sind jedoch im Gehäuse 31 entsprechendeEmpfängerbauteile enthalten.The receivers used according to Fig. 1 are like the transmitters with one another. equal The spatial structure of each receiver corresponds to that of the transmitter Fig. 2 largely identical. Instead of the electrical not shown in FIG However, components of the transmitter are contained in housing 31 corresponding to receiver components.

Sender 3 und Empfänger 5 arbeiten im Tonfrequenzbereich und sind daher genehmigungsfrei, Die Reichweite der Sender 3 ist gering, reicht aber zur Überbrückung der Durchgangs-Öffnung 2 Öliig aus Die Empfänger sind auf die Sendefrequenz abgestimmt Patentansprüche:Transmitter 3 and receiver 5 work in the audio frequency range and are therefore No approval required, the range of the transmitter 3 is short, but is sufficient to bridge the gap of the passage opening 2 Oily off The receivers are tuned to the transmission frequency Patent claims:

Claims

Claims 1. Arrangement for Aufspürch k @ one, a certain Me crossing the room @@@@@ g @@@@@@@@@. d u r e k e k e nn n n z e i n e t that dzw. behind a space (2) delimiting, approximately parallel to the direction of crossing running S @ itenfläche (1) in this distributed a multitude of receivers (S) and on the boundary of the room (2) opposite these transmitters (3) for electromagnetic Waves are arranged, the radiation direction of the transmitter (3) on the receiver (5) is directed and wherein the receiver (5) with an evaluation and signaling device (6, 7) are connected, which responds to a weakening of the received signals.

2. Arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t that the sender @ (3) and receiver (5) work with relatively low frequencies.

3. Arrangement according to claim 2, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t that the transmitter (@) and receiver (5) work in the audio frequency range

4. Arrangement according to claim 2 or 3, d u r c h ek e n n z e i c h n e t that meh @ recipient (5) are available as a transmitter (3).

5. Arrangement according to one or more of claims 1-4, d a d It is noted that the transmitting antenna of each transmitter (3) is essentially from a coil-wound, sta @ -shaped ferromagnetic core (32) exists

6. Arrangement according to one or more of claims 1-4, d a d u r e c h g e k e n n n n n e i c h n e t that the receiving antenna of each receiver (5) essentially of a coil-wound, rod-shaped ferromagnetic core (37) exists.

7. Arrangement according to claim 5 or 6, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t that the core (32) is a ferrite rod (32),

8. Arrangement after a or more of claims 1 -d a d u r c h g e n n n z e i c h n e t that the Evaluation and Signalvorrihtung (6, 7) with a predetermined weakening of the sum the received signals of all receivers (5) respond.

9. Arrangement according to one or more of claims 1 -d a d u r c h g e k e n n n n e i c h n e t that the evaluating and signaling device (8, 7) at a predetermined weakening of the received signal of at least one receiver (5) and. he at the weakening of the received signals of a predetermined number of receivers (5) responds.

10. The arrangement according to claim 9) d a d u r e h g e k e n nz e i c h n e t that the evaluation and signaling device (6, 7) the spatial position of those Receiver (5) shows whose reception signal is weakened

11 Arrangement not one of claims 8-10, d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the signal device (7) emits optical signals.

12. Arrangement according to one of claims 8-10, d a d u r c h g e k It is noted that the signaling device (7) emits acoustic signals L. e e r e i t e