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Die Erfindung beschäftigt sich mit einer Vorrichtung sowie einem Verfahren, die ein Detektieren von Bomben und elektrischen Zündvorrichtungen insbesondere in Paketen, aber auch in normalen Gepäckstücken etc. in einfacher Art und Weise ermöglicht.
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Bekannte Vorrichtungen sind so genannte Inspektionsanlagen, die auf Basis von Röntgenstrahlen Gepäckstücke etc. durchleuchten und gefährliche Substanzen detektieren.
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Ein mehrstufiges, insbesondere zweistufiges Detektionssystem zur Detektion von unzulässigen Reisegepäckgegenständen wird mit der
DE 44 06 956 C2 publiziert.
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Aus der
DE 199 54 662 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Detektieren von unzulässigen Reisegepäckgegenständen in Objekten bekannt, die ein zweistufiges System zur Detektion aufweist. In einer ersten Stufe wird das Objekt bzw. das Reisegepäck auf seine Absorptionscharakteristik hin untersucht. Bei nicht eindeutig identifizierbaren Materialien innerhalb des Reisegepäcks wird in einer zweiten Stufe eine zusätzliche Untersuchung durchgeführt. Diese zweite Stufe zeichnet sich dadurch aus, dass zuvor in der ersten Untersuchungsstufe ermittelte unsichere Orte im Reisegepäck Ziel gerichtet angefahren werden.
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Die
DE 10 2007 042 585 A1 offenbart ein Verfahren zur Erkennung gefährlicher Inhalte von Behältern, wie auch Paketen, insbesondere zur Sprengstofferkennung in Reisegepäckstücken. Auch hier erfolgt ein Splitten der Durchsuchung in wenigstens eine erste und zweite Durchsuchungsstufe. Ein bei der Durchleuchtungskontrolle in der ersten Stufe angefertigtes Bild des verdächtigen Gegenstandes wird in der zweiten Stufe mit Mitteln der Bilderkennung identifiziert und zusammen mit dem gesprochenen Ergebnis der Interpretation des Operators in einem Rechner für spätere Verwendungen abgespeichert. Gegenüber herkömmlichen Verfahren soll dieses dazu führen, dass die am Bildschirm dargestellten Ergebnisse in einem Bilderkennungsverfahren mit früheren Ergebnissen verglichen werden. Das Sprengstoff-Erkennungssystem (EDS) basiert auch hierbei auf Röntgenstrahlen, wobei die erste Stufe Röntgengeräte umfasst und die zweite Stufe Computer-Tomographen aufweist.
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Ein weiteres Gepäcküberprüfungssystem von Gepäck- oder Ladungsstücken zur Überprüfung auf Sprengstoff kann der
DE 60 2004 004 807 T2 (
EP 1 667 908 B1 ) entnommen werden. Um zu vermeiden, dass die Flughäfen teure automatische Sortiersysteme bei einer automatischen Gepäcksortierung installieren müssen, wird vorgeschlagen, die Gepäckstücke im Hinblick auf eine Sprengstoffdetektion innerhalb eines vorgefertigten Gebäudes durchzuführen, d. h., das EDS wird innerhalb des Gebäudes entlang des Terminals eingebunden. Die von den verdächtigen Gepäckstücken erhaltenen Röntgenstrahlbilder werden dabei von einem ausgebildeten Betätigungspersonal überprüft. Hier erfolgt dann auch die Entscheidung, welches der Gepäckstücke in einer höheren Stufe erneut geprüft wird.
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Die
DE 38 54 334 T2 (
EP 0 277 745 B1 ) geht einen anderen Weg, nämlich der elektrischen Detektion auf bestimmte Verbindungen. Vorgeschlagen werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren von Verbindungen, die sowohl Kerne einer ersten Art, die magnetische Kernresonanz (NMR) zeigen, als auch Kerne einer zweiten Art, die Kernquadrupolresonanz (NQR) zeigen, enthalten. Detektiert werden können dabei Kokain, Heroin, TNT, RDX und PETN.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Detektion von insbesondere Sprengfallen, Bomben etc. in Gegenständen, Paketen usw. anzugeben.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgezeigt.
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Der Erfindung liegt die Tatsache zugrunde, dass Bomben, Sprengfallen etc. Zünder aufweisen, die meistens durch einen elektrischen Zündkreis ausgelöst werden. Der elektrische Zündkreis besteht dabei aus wenigstens einer Batterie, Verbindungsdrähten, einem Timer und dem Zünder.
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Dieses berücksichtigend wird nunmehr ein zu untersuchender Behälter beispielsweise durch eine Transporteinrichtung (Förderband) in einen HF-Resonator (Raum), GTEM Zelle (zur Reduktion der notwendigen Sendeleistung) oder reflexionsarme Kammer gebracht. – Das Verfahren kann somit nicht nur in einem HF-Raum oder einer GTEM Zelle sondern auch in einer Absorberkammer und sogar im Freifeldaufbau implementiert werden. – Im HF-Resonator sind mindestens ein Sende – und Empfangsantennenpaar je Raumrichtung bzw. Ebene untergebracht. Diese Sende- und Empfangsantenne sind zueinander orthogonal angeordnet.
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Damit der Raum als Resonator fungieren kann, sollten die Ein- und Ausschleusungen mit einer Klappe verschließbar sein. Alternative Varianten sind Gummiklappen etc., die jedoch so ausgeführt sein müssen, dass sie leitend sind um ein Resonanzgebilde zu bilden.
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Untersucht werden kann das Objekt auf das Vorhandensein hinsichtlich von Drähten und Bauelementen sowie auf den Sprengstoff allgemein. Beide Vorgehensweisen werden jedoch bevorzugt kombiniert. Das Objekt kann aus verschiedenen Raumrichtungen betrachtet werden. Als ausreichend haben sich zwei Raumrichtungen gezeigt, da davon ausgegangen werden kann, dass insbesondere Drähte nicht nur in einer Ebene verlaufen. Wird das Objekt nach dem Ausschleusen oder innerhalb des Raumes in seiner Raumlage verändert, ist die Anordnung in einer Ebene ausreichend. So beschreibt die
DE 101 39 672 A1 eine Möglichkeit, die Transportrichtung eines zu überprüfenden Objektes um einen Winkel in derselben Ebene zu verdrehen. Andere Möglichkeiten sind das Drehen per Hand oder maschinell außerhalb des Resonators bzw. der Vorrichtung.
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Ein Strahler strahlt über die Sendeantenne in einem definierten Frequenzband HF-Leistung ab. – Befinden sich im Behältnis leitfähige Verbindungen, wie beispielsweise Drähte etc., werden diese angeregt und strahlen nun selber ab. Im Allgemeinen verhalten sich die Drähte als Dipolstrahler und strahlen in den gesamten Raumbereich ab. In der ersten Empfangsantenne wird das durch die Dipolstrahler erzeugte elektrische Feld gemessen. Die Auswertung ist dann dadurch möglich, dass bei orthogonalen Anordnungen der Antennen das elektrische Feld ohne Dipol nahezu 0 ist, mit Dipolen jedoch ein Feld vorhanden und dieses messbar ist. – Befinden sich im Behältnis elektrische Baugruppen mit nichtlinearen Bauelementen (Dioden, Transistoren etc.) werden in den Baugruppen durch die HF-Strahlen Harmonische erzeugt und abgestrahlt. In einer Empfangsantenne werden die Harmonischen detektiert und es kann festgestellt, ob bzw. dass sich eine elektrische Baugruppe im Behältnis befindet.
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Des Weiteren besteht durch die Auswertung der elektrischen Feldstärkeverhältnisse zwischen dem Sender und einem zusätzlichen Empfänger die Möglichkeit, die relative Dielektrizitätskonstante εr sowie die relative Permeabilitäskonstante μr zu bestimmen. Dabei kann εr durch die messbare Frequenzverstimmung und μr durch das Absorptionsverhalten – hervorgerufen durch das im Resonator befindlichen Objektes – ermittelt werden. Dadurch können weitere Rückschlüsse auf den Inhalt des Objektes gezogen werden, da insbesondere Sprengstoffe deutlich höhere Konstanten (ca. 20) haben als handelsübliche Materialien (ca. 3 bis 6).
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Werden beide Möglichkeiten vereint, kann eine bessere bzw. genauere Aussage über den Inhalt des Objektes getroffen werden. So kann davon ausgegangen werden, dass, wenn zwar Drähte und Elektronikbauteile detektiert werden, die Konstanten jedoch atypisch für Sprengstoffe sind, das Objekt zwar ein technisches Gerät enthält, jedoch aufgrund des Fehlens von Sprengstoff keine Gefahr darstellt. Entsprechend kann, wenn die Werte der ermittelten Konstanten sich denen der Sprengstoffe nähern und auch Drähte und elektronische Bauelemente im Objekt enthalten sind, dieses als gefährlich eingestuft werden.
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Vorgeschlagen werden somit eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Detektion von Bomben, Sprengfallen und dergleichen, insbesondere in geschlossenen Objekten, wie Behälter, Pakete, Gepäckstücke etc., wobei wenigsten eine Sendeantenne und mindestens eine Empfangsantenne, die in einer Ebene zueinander orthogonal angeordnet sind, und wodurch Drähte, elektrische Baugruppen etc. im Objekt detektiert werden können. In Weiterführung umfasst die Vorrichtung eine weitere Empfangsantenne zur Ermittlung der elektrischen Feldstärkeverhältnisse zwischen der Sendeantenne und der Empfängerantenne zur Bestimmung der relativen Dielektrizitätskonstante (εr) sowie der relativen Permeabilitäskonstante (μr) des Objektes. Diese Information dient zur Verbesserung der Detektion.
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Der Vorteil dieser berührungslosen Detektion besteht unter anderem darin, dass die Grundbestandteile einer Bombe etc., wie Drähte, elektrische Baugruppen etc. in geschlossenen Behältern bei geringen Betriebskosten, verschleißfrei und bei einer hohen Durchsatzrate schnell in sehr kurzer Zeit mit geringem Aufwand vollautomatisch detektierbar sind und dass zwischen Elektroniken und Drähten unterschieden werden kann. Es wird möglich, spezielle Baugruppen, wie EEDs zu identifizieren, und Baugruppen, die für derartige Anwendungen nicht geeignet sind, als unbedeutend auszuschließen. Das reduziert eine mögliche Falschalarmrate. Damit kann entschieden werden, ob das Behältnis anschließend in einem aufwendigeren Verfahren – wie mittels Röntgenstrahlung – weiter untersucht werden muss oder als harmlos eingestuft werden kann. Aus dem Verhältnis des empfangenen zum gesendeten Signal in definierter Umgebung kann das εr und das μr des Behälters und seines Inhaltes bestimmt werden.
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Ebenfalls von Vorteil ist die einfache Nachrüstbarkeit der Vorrichtung. Sie kann anstelle der bekannten Röntgenprüfgeräte in der ersten Untersuchungsstufe eingebunden werden bei geringerem Platzbedarf. Dies ist aufgrund fehlender Röntgenstrahlen gesundheitsunschädlicher. Der Serviceaufwand ist geringer und kann auch in ungeschützter Art und Räumen erfolgen, im Gegensatz zur Reparatur und Wartung bei herkömmlichen Röntgenprüfgeräten.
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Anhand eines einfachen Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt die einzige Figur den Aufbau eines derartigen Detektionssystems 10 in einer ersten Ebene. Mit 2 ist ein zu untersuchendes Objekt gekennzeichnet, dass beispielsweise mittels einer Fördereinrichtung 3 der Detektionseinrichtung 10 zugeführt wird. Die Detektionseinrichtung 10 ist bevorzugt als geschützter HF-Raum 11 auszuführen.
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Die Detektionseinrichtung 10 umfasst wenigstens eine Sendeantenne 4 und mindestens eine Empfangsantenne 5 und bildet ein erstes Antennenpaar 6. Um metallische Verbindungen bzw. elektrische Baugruppen im Raum zu detektieren, die senkrecht zur Ausbreitung des ersten Antennenpaares 6 angeordnet sind, wird ein weiteres Antennenpaar, bestehend aus Sende- und Empfangsantenne in der zweiten Ebene orthogonal zum ersten Antennenpaar 6 ausgerichtet (nicht weiter dargestellt).
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Durch eine mechanische als auch elektronische Steuerung der Antennen 4, 5 (7) wird sichergestellt, dass die Antennen in geeigneter Weise zur Maximierung der Detektion ausgerichtet werden können.
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Die allgemeine Funktionsweise kann wie folgt beschreiben werden:
Der Sender bzw. die Sendeantenne 4 strahlt in einer definierten Bandbreite schmalbandig ab. Jeder Sender bzw. jede Sendeantenne sollte dabei auf einer anderen Bandbreite senden. Die Frequenz wird in definierten Schritten variiert. Durch die Eigenschaften des Objekts 2 wird die HF-Strahlung vom Objekt 2 abgestrahlt. Ferner werden durch die elektrischen Baugruppen mit nichtlinearen Elementen Harmonische angeregt. Diese werden in der Empfangsantenne 5, die orthogonal zum Sender 4 angeordnet ist, detektiert. Das Verfahren ist derart kurz, dass es im Durchlauf des Objektes 2 durch die Detektionseinrichtung 10 stattfinden kann, ohne dass der Zustand der Resonation verlassen wird.
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Eine nicht näher dargestellte Auswerteeinheit bestimmt aus der Beziehung der Signale im Empfänger 5 und des dazugehörigen Sendesignals, ob sich metallische Verbindungen und/oder elektrische Baugruppe im Objekt 2 befinden.
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In einer bevorzugten Ergänzung oder alternativ kann auch die Ermittlung über das Vorhandensein von Sprengstoff direkt vorgesehen werden.
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Dazu weist in einer besonderen Ausführung die Detektionseinrichtung 10 eine weitere Empfangsantenne 7 zum Empfangen von Signalen zur Bestimmung von εr und μr Strahlen auf. Die Empfangsantenne 7 kann dabei so auf die Sendantenne 4 ausgerichtet werden, dass sie mit dieser ein zweites Antennenpaar 8 bildet. Alternativ kann eine weitere Sendeantenne eingebunden sein (nicht näher dargestellt). Durch die Auswertung der gemessenen elektrischen Feldstärkeverhältnisse zwischen Sender 4 und dem zusätzlichen Empfänger 7 besteht die Möglichkeit, die relative Dielektrizitätskonstante εr sowie die relative Permeabilitäskonstante μr zu bestimmen (zu errechnen). Anhand dieser ermittelten Konstanten können (weitere) Rückschlüsse auf den Inhalt des Objektes 2 gezogen werden, da Sprengstoffe deutlich höhere Konstanten als handelsübliche Materialien haben.
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Die Größe dieses HF-Raumes 11 sowie die Anzahl der Sender bzw. Antennen können der Größe der zu untersuchenden Objekte 2 angepasst sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4406956 C2 [0003]
- DE 19954662 A1 [0004]
- DE 102007042585 A1 [0005]
- DE 602004004807 T2 [0006]
- EP 1667908 B1 [0006]
- DE 3854334 T2 [0007]
- EP 0277745 B1 [0007]
- DE 10139672 A1 [0013]
