DE102016003152A1 - Hit sensor for target - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
- F41J5/00—Target indicating systems; Target-hit or score detecting systems
- F41J5/06—Acoustic hit-indicating systems, i.e. detecting of shock waves
Abstract
Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Treffer bei Zielscheiben oder Klappscheiben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde Treffer bei Zielscheiben, unter Verwendung aller gängigen Geschosskaliber, sicher zu erkennen und dabei dichte Vorbeischüsse oder Steinschlag, wie er entstehen, wenn dicht vor der Zielscheibe in den Boden geschossen wird, sicher ausblenden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, indem ein Filter -F2- die typischen Geräusche herausfiltert, die entstehen, wenn das Geschoss die Zielscheibe durchschlägt, und der Schwellwert ab dem ein Treffer erkennt wird über die Gesamtlautstärke und/oder einem weiteren Filterwert -F3- des auftretenden Geräusches angepasst wird.
Der Aufbau ist in dem Bild 1 dargestellt.
S1 – Sensor für die Signalerfassung
V1 – Verstärker
F1 – Sperrfilter zu Unterdrückung von Resonanzen
F2 – Bandbassfilter zur Erfassung der Durchschlagsgeräusche
F3 – Bandbassfilter zur Erfassung der Referenz
G1 – und G2 – Gleichrichter zur Bildung der Hüllkurven
BW1 – Bewertungsstufe
Z1 – Zeitglied
MP1 – Mikroprozessor als Ersatz der eingerahmten Bauteile
SP1 – Signalprozessor als Ersatz der eingerahmten BauteileMethod and device for detecting hits on targets or folding discs.
The invention has for its object to reliably detect hits on targets, using all current bullet caliber, and thereby dense vorbebeischüsse or rockfall, as it occurs when close shot in front of the target in the ground, safely hide.
According to the invention, this object is achieved by a filter -F2- filters out the typical sounds that occur when the bullet pierces the target, and the threshold from which a hit is detected on the overall volume and / or another filter value -F3- occurring Noise is adjusted.
The structure is shown in Figure 1.
S1 - Sensor for signal acquisition
V1 amplifier
F1 - Blocking filter for suppression of resonances
F2 - Bandbass filter for recording of breakdown sounds
F3 - Bandpass filter to capture the reference
G1 and G2 rectifier to form the envelopes
BW1 rating level
Z1 - timer
MP1 - Microprocessor as replacement of the framed components
SP1 - Signal processor to replace the framed components
Description
Stand der TechnikState of the art
Bekannt sind Treffersensoren für Zielscheiben auf Basis von Beschleunigungssensoren bzw. piezoelektrischen Aufnehmern
Aus der Patentschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Treffersensor zu realisieren der ohne weitere spezifische Einstellungen bezüglich des Kaliebers oder des Materials der Ziel- oder Klappscheibe sicher einen Treffer erkennt und dabei nahe Vorbeischüsse oder Steinschlag, der bei Beschuss des Bodens (Kiesbetts) vor der Zielscheibe entstehen kann, ausblendet. Ein solcher Treffersensor wird benötigt um Klappscheiben bei Schießübungen zu steuern und Treffer zu zählen.It is therefore an object of the invention to realize a hit sensor that detects without further specific settings with respect to the caliber or the material of the target or folding disc sure hits and close Vorbeischüsse or stone chipping, which arise in bombardment of the soil (gravel) in front of the target can, fades out. Such a hit sensor is required to control folding discs during firing exercises and to count hits.
Wenn ein Geschoss, mit einer Geschwindigkeit 300 Metern pro Sekunde und eine Länge von 10 mm, eine Zielscheibe durchschlägt, so dauert dieser Vorgang nur 33,3 Mico-Sekunden. Es entsteht daher beim Durchschlagen der Zielscheibe ein nur sehr kurzzeitiges Geräusch. Ein nachfolgendes länger anhaltendes Scheppern in der Zielscheibe entsteht in ähnlicher Form auch bei nahen Vorbeischüsse und/oder Steinschlag.If a bullet breaks through a target at a speed of 300 meters per second and a length of 10 mm, this process lasts only 33.3 Mico seconds. It therefore arises when penetrating the target only a very short-term noise. A subsequent longer-lasting rattling in the target arises in a similar form even with nearby passing shots and / or rockfall.
Filterschaltungen, auch digitale Filter, haben nun die Eigenschaft, dass Ihre Ein- und Ausschwingzeit, mit Ihrer Güte beziehungsweise mit der Flankensteilheit und somit auch mit zunehmender Frequenzselektion, steigt.Filter circuits, including digital filters, now have the property that your input and release time, with their quality or with the edge steepness and thus with increasing frequency selection increases.
Bevor ein Filter hoher Güte schwingt ist das typische Geräusch, wie es beim Durchschlagen einer Zielscheibe von einem Geschoss entsteht, bereits zu beendet.Before a high-quality filter vibrates, the typical noise produced by a bullet penetrating a target is already over.
Daher kann zur Bewertung und Messung der auftretenden Frequenzen, die beim Durchschlagen der Zielscheibe entstehen, nur Filter mit geringer Güte und somit kurzen Einschwingzeiten verwendet werden. Das hat den Nachteil, dass auch Frequenzen die weit oberhalb und/oder unterhalb der Filterfrequenz liegen, den Filter gedämpft durchlaufen.Therefore, for evaluating and measuring the frequencies that occur when penetrating the target, only low-quality filters and thus short settling times can be used. This has the disadvantage that even frequencies that are far above and / or below the filter frequency, the filter undergo attenuated.
Durch die vorgenannte Problematik können beliebige Frequenzen, die mit großer Amplitude auftreten, eine Treffererkennung auslösen, da sie mit einer noch ausreichenden Amplitude den Filter durchlaufen. Aus praktischen Gründen muss der Treffersensor unten an der Halterung der Zielscheibe angebracht werden. Ein dichter Vorbeischuss am Fuß der Zielscheibe (dicht beim Sensor) wird daher leicht als Treffer erkannt, weil die Schwingungen, die beim Vorbeischuss entstehen, den Sensor mit einen hohen Amplitudenwert erreichen. Das gilt besonders für Steinschläge, da durch Steinschlag Signale mit sehr hohen Amplituden ausgelöst werden. Ein Treffer im Kopfbereich wird hingegen oftmals nicht erkannt, obwohl die Typischen Signale beim durchschlagen zwar entstehen, jedoch durch den großen Abstand zum Sensor nur stark gedämpft den Sensor erreichen und dadurch den Schwellwert nicht überschreiten.As a result of the aforementioned problem, arbitrary frequencies which occur with high amplitude can trigger a hit detection since they pass through the filter with a still sufficient amplitude. For convenience, the hit sensor must be attached to the bottom of the target's mount. A dense pass by at the foot of the target (close to the sensor) is therefore easily recognized as a hit, because the Vibrations that occur during the pass by, reach the sensor with a high amplitude value. This is especially true for rockfalls, as by rockfall signals with very high amplitudes are triggered. A hit in the head area, however, is often not recognized, although the typical signals occur while penetrating, but only greatly attenuated reach the sensor due to the large distance to the sensor and thus do not exceed the threshold.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem gelöst, indem die Referenzschwelle nicht auf einen festen Wert liegt, sondern bei jedem Schussereignis abhängig von der Gesamtlautstärke oder eines geeigneten Frequenzbereichs angepasst wird.According to the invention, this problem is solved by the reference threshold is not set to a fixed value, but is adjusted at each shot event depending on the overall volume or a suitable frequency range.
Der grundsätzliche Aufbau ist im Bild 1 dargestellt.The basic structure is shown in Figure 1.
An der Halterung der Zielscheibe wird zur Signalerfassung ein Sensor -S1- angebracht. Dieser Sensor kann ein Körperschallmikrofon, ein Beschleunigungssensor oder ein Piezo sein. Die Amplitude des erfassten Signals (Schallereignis) wird zuerst mit dem Verstärker -V1- verstärkt. Danach folgt als erstes ein Filter -F1- der Signale, die durch starke Eigenresonanzen des mechanischen Aufbaus entstehen, herausfiltert. Eigenresonanzen können sowohl beim Treffer als auch beim Vorbeischuss so starke Schwingungen erzeugen, dass sie bei der Auswertung störenden Einfluss nehmen können. Durch das herausfiltern diese Eigenresonanzen wird daher der Signalabstand, zwischen Treffer und dichten Vorbeischuss, deutlich verbessert. Danach sind zwei weitere Filter geschaltet. Der Filter -F2- ist dabei auf die Typischen Geräusche, die beim durchschlagen der Zielscheibe entstehen, abgestimmt. Der Filter -F3- ist ein Breitbandiger Filter, der dazu dient, die Gesamtlautstärke des Schallereignisses zu erfassen. In den nachfolgenden Gleichrichtern -G1- und -G2- wird die Hüllkurve der Ausgangsignale der Filter -F2- und -F3- gebildet. Die Hüllkurven werden in einer Bewertungsstufe -BW1- verglichen. Wenn das Signal aus Filter -F2- einen prozentualen Betrag von dem Signal aus dem Filter -F3- erreicht, so wird ein Treffer selektiert. Ein nachfolgendes Zeitglied -Z1- erzeugt dann einen Impuls von festgelegter Länge. Die Bewertungsstufe -BW1- und das Zeitglied -Z1- können auch durch einen Mikroprozessor -MP1- realisiert werden. Die gesamte Schaltung, mit Ausnahme des Sensors zur Signalerfassung und des ersten Verstärkers -V1-, kann auch durch einen schnellen Signalprozessor -SP1- realisiert werden.A sensor -S1- is attached to the holder of the target for signal detection. This sensor can be a structure-borne sound microphone, an acceleration sensor or a piezo. The amplitude of the detected signal (sound event) is first amplified by the amplifier -V1-. This is followed, first, by a filter -F1- of the signals which are produced by strong natural resonances of the mechanical structure. Natural resonances can produce such strong vibrations both when hit and when passing by that they can interfere with the evaluation. By filtering out these natural resonances, therefore, the signal distance, between hits and dense passby, is significantly improved. Then two more filters are switched. The filter -F2- is tuned to the typical noises that occur when penetrating the target. The filter -F3- is a broadband filter designed to capture the overall volume of the sound event. In the following rectifiers -G1- and -G2- the envelope of the output signals of the filters -F2- and -F3- is formed. The envelopes are compared in a rating level -BW1-. When the signal from filter -F2- reaches a percentage of the signal from filter -F3-, a hit is selected. A subsequent timer -Z1- then generates a pulse of fixed length. The evaluation stage -BW1- and the timer -Z1- can also be realized by a microprocessor -MP1-. The entire circuit, with the exception of the sensor for signal detection and the first amplifier -V1-, can also be realized by a fast signal processor -SP1-.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 3122287 [0001] DE 3122287 [0001]
- DE 2057414 A [0001] DE 2057414 A [0001]
- US 6367800 B1 [0001] US 6367800 B1 [0001]
- US 32123 E [0001] US 32123 E [0001]
- DE 102008059189 B4 [0002] DE 102008059189 B4 [0002]
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2016
- 2016-03-16 DE DE102016003152.2A patent/DE102016003152A1/en not_active Withdrawn
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