DE1913161C3 - Überwachungsanordnung für Leitungen und zum Schutz von Räumen und Objekten - Google Patents

Description

Wenn eine Überwachung einer Alarmschleife oder der Schutz eines Raumes einigermaßen sabotagesicher sein soll, ist bei den bisher bekannten Anlagen meist eine komplizierte und aufwendige elektrische Überwachung der zu schützenden Gegenstände erforderlich. Insbesondere ist es be, derartigen Anlagen störend, daß an die elektrisch überwachten Leitungen, wenn nicht besondere kostspielige Vorkehrungen getroffen sind, geeignete Leitungsüberbmckungen, Meßgeräte oder auch Ersatzschaltungen angeklemmt werden können, wenn sich hierbei die elektrischen Verhältnisse der Überwachungsanordnung nicht ändern, ohne daß im allgemeinen die Überwachungseinrichtung diesen Eingriff registriert.

Um nun eine möglichst sabotagesichere, nicht zu aufwendige Alarmeinrichtung zu schaffen, ist erfindungsgemäß eine Überwachungsanordnung für Leitungen und zum Schutz von Räumen und Objekten derart vorgesehen, daß zur Feststellung von Berührungen und der Anwesenheil von Personen und/oder Gegenständen mittels schalleitcnder Körper Körperschall an die zu überwachenden Objekte und Räume übertragen ist und daß bei einer durch eine Berührung oder Belastung hervorgerufenen Dampfung des schalleitenden Körpers über eine Auswerteeinrichtung alarmgebende Mittel betätigt sind.

Als schalleitendc Körper eignen sich besonders blanke oder isolierte Drähte. Bei einer akustischen Anregung eines solchen schalleitenden Körpers pflanzt sich der Schall mit einer seinen physikalischen Eigenschaften entsprechenden Geschwindigkeit gedämpft fort, wobei die Ausbreitungsgeschwindigkeit von der Dichte, dem Elastizitäts- bzw. Gleitmodul der verwendeten schalleitenden Körper abhängig ist. je nachdem, ob Longitudinal- oder Torsionswellen übertragen werden. Eine für die Behandlung und Vorstellung der Dämpfung geeigente Größe ist die Güte eines Materials, die so definiert ist, daß sie die Anzahl der Schwingungsperioden angibt, nach der die Amplitude der übertrage-

nen Schallwellen auf e-*-abgeklungen ist. Bei Kenntnis der Güte und Schallgeschwindigkeit eines Materials läßt sich dann unter Vernachlässigung von Beugungsund Reflextionseffekten unmittelbar angeben, nach welcher Länge bei einer vorgegebenen Frequenz eine

bestimmte Amplitude vorhanden ist.

Verwendet man zur Übertragung von Körpersehall einen geraden Draht, so ist die Amplitude der am Ende des Drahtes ankommenden Schallwelle nur durch die materialbedingte Dämpfung verringert. Weist der

ao Draht aber scharfe Knicke auf. so wird an diesen Knickstellen ein Teil der Energie reflektiert, und die am Ende ankommende Energie ist erheblich geringer als bei einem gerade geführten Draht. Ebenso ist die am Drahtende ankommende Energie geringer, wenn der

»5 Draht an einer Stelle fest mit einem schallabsorbierenden Medium umgeben ist. da dann an dieser Stelle ein Teii der Schwingungsenergie absorbiert wird. Auch erfährt die Schwingung dann eine starke Dämpfung, wenn beispielsweise ein isolierter Draht schleifenför-

mig mit einem hinreichend kleinen Windungsradius verlegt wird und dann durch die Reibung des Drahtes an seiner Isolation eine starke Dämpfung auftritt. Um also große Übertragungslängen mittels Körperschall zu erreichen, müssen die schalleitenden Materialien mögliehst geradlinig verlegt sein und eine hohe Güte besitzen, wie beispielsweise Berilliumbronze und Stahl.

Die Schalleitfähigkeit von geradlinig oder mäanderförmig verlegten Drähten wird stark durch Ausüben eines Druckes auf den schallfülirenden Draht gedämpft.

Es ist deswegen bei einem körperschallüberwachten Draht bzw. Leitung unmöglich, diesen zu berühren, ihn abzuisolieren oder zu Meßzwecken Meßinstrumente anzuklemmen, ohne daß ein Alarm ausgelöst wird. Verwendet man zur Übertragung des Körperschalls einen isolierten Draht, so wird durch einen daraufliegenden Körper eine so starke Dämpfung durch die Reibung der Isolation an dem Draht bewirkt, daß diese Dämpfung ohne weiteres zur Alarmauslösung verwendbar ist. Eine ähnliche Wirkung erreicht man auch mit nicht isolierten Drähten; hier besteht jedoch dann z. B. eine starke Abhängigkeit der Dämpfung von der Bodenbeschaffenheit, in der der Draht verlegt ist.

Bei der Übertragung von Körperschall mittels schall· leitender Körper läßt sich ein sehr gutes Nutz-Störverhältnis erreichen. Bei einer Belastung eines Drahtes durch nur eine Person wird bereits eine Dämpfungsänderung von etwa 3N verursacht. Es läßt sich aiso hierdurch eine belegte Fläche sehr gut überwachen. Eine Flächen- ode.· Objektüberwachung mittels Körperschall ist daher nicht im entferntesten so störanfällig wie beispielsweise eine Überwachung mittels einer Kapazitätsänderung eines Koaxialkabels. Bei einer Kabellänge von beispielsweise 100 m bei einer Kapazität von 100 pF pro m ändert sich bei einer Belastung des Kabcls ebenfalls durch eine Person die Grundkapazität nur um etwa 10~⁵ so daß Störungen diese Nutzänderung sehr leicht überdecken können. Auch pneumatische Verfahren sind wegen der für Schlauchlängen von etwa

LL

K)Om benötigten Schlauch-Durchmesser von etwa 10 mm unbrauchbar.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Auswertung der Schalldämpfung am zweckmäßigsten über eine akustische Rückkopplung eines Verstärkers erfolgt. Hierbei kann der isolierte oder blanke Draht selbst als akustische Rückkopplungsstrecke verwendet werden. Auch können bei Verwendung einer sich selbständig, träge einsteilenden Rückkopplung Dämpfungsänderungen, dl·.* durch eine ■\:terung des Materials bedingt sind, schon vorsorglich durch eine geeignete Schaltung kompensiert werden.

Nähere Einzeihe.ten der Erfindung gehen aus den in den Zeichnungen dargestelten Ausführungsbeispielen hervor. Es zeigt

F i g· I tine schematische Darstellung einer Überwachung von Hin- und Rückleitung einer Schleife,

F i g. 2 eine schematische Darstellung ei>.er Überwachung von einer Leitung einer Schleife.

|^; i g. 3 eine schematische Darstellung einer Überwa- ao cluing einer größeren Fläche und

F i g. ■* eine schematische Darstellung eines Anwe-■,enheitsdetektors.

In einer zentralen Stelle 1 ist eine Sende- und F.mpiangseinrichtung 2 angeordnet, von der zwei Ultra- as Schailwandler 6. 7 gespeist werden. An diese beiden I ■Itra-Schallwandk-rfi. 7 ist eine Hin- und Rückleitung 8 ,,,!gekoppelt. An die I im- und Rückleitung ist zusätzlich IK)Ch /π¹ dektrischen Überwachung der Leitung ein Relais 4 angeschlossen, das von einer Glcichspannungsquelle 5 versorgt wird. In einem Alarmgeber IO ist unter anderem ein Ruhekontakt 12 angeordnet, dessen Kontakte elektrisch über ein Isolierstück Ii getrennt sind. Da von der Überwachung mittels Körperschall keinerlei elektrische Spannungen auf dem Draht vorbanden sind, kann .nan über diesen Ruhekontakt 12 zu-,.•it/lich einen I Iberwachtingssirom schicken, durch den das Schleifenrelais 4 in der zentralen Stelle gehalten wird. Hei einer elektrischen oder mechanischen Unterbrechung der Alarmschleife gibt die elektrische bzw. Jie akustische Scheifenüberw acluing Alarm. Bei einer elektrischen Auslösung des ΛΙ. 'ins wird dieser mittels eines nicht näher dargestellten Kontaktes des Schlcitcnrelais 4 .!"gezeigt, während bei einer akustischen Alarmauslösung ein von eier Auswerfeinrichtung 2 erregies, in der I igur nur schcmatis.ch dargestelltes Relais 5 mit '-.'inen Kontakten ebenfalls die Alarmeinrichtimg betätig:

I¹IH eine mögliche akustische Kopplung übet die l);,;htisolatio!i zwischen der Hin- und RüekUutung 8 und ■■. en akustischen Nebenschluß auszuschließen, Juricn die beiden Leitungen 8 nicht dicht nebeneinander verlegt ν erden. Wurde n.r'dich ein akustischer Nei'enschliii.i auftreten, so ware ν in Abtrennen der Leitung h 'Her diese;) Nebenschluß möglich, ohne daß auf akustischen) Weg ein Alarm ausgelöst wird. Die durch die Materialeigen.M. halten des verwendeten Drahtes maximal mögliche Entfernung zwischen dem Alarmge- !-..·: ,tu: '. : /ι.·::'^: .i'ei, Stell .-'d -Jure'¹ '■ Vcru; dl'":- ,·■■!,- '· ' ' R;;ck!ei· :■·.. auf dl. ^:i.iil·. n·;; . .·„,

1 ü: ":.' ' 'l[icri!l:lli; ,¹W ]'- ,C¹ '''" /C" ' ' . !'.'Il '

;:·,ι! de- /ί til-,'-wachendcn \ic!dcs;e!ic verg'-ö ¹I"-! ' ? :' ■.;'■ e IeIi¹¹Pg l-¹ verwendet. F.iii ¹ i. ■'· '■ ■ . finde; sich in der zentralen ^L

-elle Schallwandler 15 gezeigt, der von einem Sender 16 gespeist isL Die zu überwachende Leitung 14 ist auch hier wieder mit einem Alarmruhekontakt 12 verbunden, von dem ein Pol an Masse liegt. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird also nur eine Leitung überwacht und die immer zwischen dem Geber und der zentralen Stelle vorhandene Erdleitung als Rückleitung benützt. Bei jeder mechanischen Beeinträchtigung der Leitung 14 wird durch die Auswcrteeinrichtung 13 ein auch in F i g. 2 nur schematisch dargestelltes Relais 3 betätigt. durch das dann der in der Figur nicht dargestellte Alarmgeber in der zentralen Stelle betätigt wird.

Eine weitere Möglichkeit, die in den Figuren nicht dargestellt ist. besteht darin, zwei Leitungen von einer zentralen Stelle zum Geber zu führen und nur eine oder aber auch beide akustisch parallel zu überwachen. Ohne Gefahr eines akustischen Nebenschlusses können dann diese beiden Leitungen nebeneinander verlegt sein.

Zur Überwachung von größeren Flächen kann man den isolierten oder blanken Draht in Mäanderform '. erlegen und beispielsweise am Boden befestigen. :it einem Teppich überdecken oder sogar in den Teppich einziehen und dann bei einer Belastung des Drahtes beispielsweise durch eine Person, die hierdurch hervorgerufene Dämpfungsänderung zur Alarmauslösung verwenden. In F i g. 3 ist ein in Mäanderlorm, in einer Malle 26 verlegter Draht 24 dargestellt. Bei Einziehen eines Drahtes \r. der in F i g. 3 dargestellten Weise lassen sich Matten, i.äufer oder Teppiche in Meterware Herstellen, die dann nach der gewünschten Lange abgeschnitten werden kann. Dies ist in F i g. 3 durch eine strichpunktierte Linie 27 angedeutet. Durch eine ebenfalls in der Matte 26 eingezogene Rückleitung 23 lassen sich dann durch eine Verbindung zwischen dem Ende des mäanderformig verlegten Drahtes mid i.i^r Rücklei lung zwei liltra-Schallwandler 21 und 22 mit dem Anfang bzw. Finde des Drahtes verbeulen. Die Ultra-Schallw andler sind mit einer Sende und Ausweiteeinrichtung 27 verbunden. Bei Auslosung eines Alarms durch eine über den vorgesehenen Betrag hinausgehende Dämpfung wird auch hier wieder in der I mpiapi:ssielle 20 ein Alarmrelais 23 angeschaltet.

Mi; dem bisher untersuchten Drahtmaterial und Kol.üionsmaterial sowie bei Verwendung günstiger Schallgeber ilassen sich auf diese Weise in Mäanderform verlegte Drähte bis /u einer Gesamtlänge von !00 m verwenden. Das bedeutet aber, daß bei einer Breite von einem Meter und einem Abstand vun 10cm Mächen bis /11 lOqm iibc-wachl werden können. Bei Verlegung eines solchen Drahtes in Mäanderform im-■ ■.•r Teppichen läßt sich also eine ! ' κ ^:,en ' ^jberwaehung fur Raumschutz durchführe;). '■'■■ euere Anwendungsmogiiehkeiten bestehen in überwachten I i.ßmatten fur "Iiir.iffner bzw .ogar als Amw '"setiln iisdetektorei' l;ir Parkhäuser.

in ί g. 4 ist schließlich ·ιο· h emc V erw ei'Jun>:smög-'ichf.cii als Aiiwesenheitsdeiektor dargestellt. Wenn die

Vli: S !'ill. L: I 111 ΠΚ1Π .1

¹I bisll'.'i'

■ hr::' .:sbeisj>ie! i

.'iner bewegliche
..... ς,.,.,j_li:.rs,,_r >

Π Γ. I M I

/,di^;

"! geiuer-

■■ ",nessi"' Ui^: :iie ei neo¹ " .n'k -,. .Au, h in .ic-.eni \ usgi'legte Dralr ,;P /wc nc-tclie 50 ^; cliüdiichcn 1 •Ι.,.ρ:·,·!! ..:. ¹Iv-,- >i,s -

der mit einer Auswerfeinrichtung 33 verbunden sind. Durch diese Ausweiteeinrichtung kann ebenfalls wieder ein Relais 34 betätigt werden, durch das beispielsweise ein Zähler weitergeschaltet werden kann.

Weitere Verwendungsmöglichkeiten, die in den Figuren nicht näher dargestellt sind, bestehen beispielsweise in einer Objektsicherung durch berührungsempfindliche Drähte, die in Gitterform verlegt sind. Der Vorteil gegenüber den vorhandenen Verfahren besteht dann darin, daß bei einem sehr niedrigen Geräte-Aufwand eine recht sichere Schutzeinrichtung geschaffen ist.

Durch die Verwendung von kombinierten Verfahren, nämlich zur Übertragung von elektrischem Strom als Kontakt-Kaumschutz und zur Übertragung von Körperschall als Berührungsschutz, kann man beide Alarmkontakte über ein UND-Gatter verknüpfen und erhält damit eine sehr störungssichere Strecke. Auch durch eine Kombination einer Übertragung mittels Körperschall und beispielsweise eines bekannten kapazitiven Verfahrens lassen sich störsichere Raumschulzanlagen realisieren.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Überwachungsanordnung für Leitungen und zum Schutz von Räumen und Objekten, dadurch gekennzeichnet, daß zur Feststellung von Berührungen und der Anwesenheit von Personen und/oder Gegenständen mittels schalleitender Körper (8, 14, 24, 35) Körperschall an die zu überwachenden Objekte und Räume übertragen ist und daß bei einer durch eine Berührung oder Belastung hervorgerufenen Dämpfung des schalleitenden Körpers über eine Auswerteeinrichtung (2, 12, 27, 33) alarmgebende Mittel (3,23.34) betätigt sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS als schalleitende Körper (8, 14, 24, 35) geradlinig geführte oder mäanderförmig angeordnete Drähte verwendet sind.

3. Anordnung nach Anspruch I und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die als schalleitende Körper (8, 14. 24, 35) verwendeten Drähte mit einem Isolierstoff umgeben sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung der zu schützenden, schalleitenden Körper (8, 14, 24, 35) elektoakustische Wandler über die schalleitenden Drähte (8. 14. 24.35) rückgekoppelt sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Übertragung von Körperschall über dieselben schalleitenden Körper (8, 14. 24. *5) zur Überwachung dieser leitenden Korper selbst Ruhestrom übertragen ist und daß beide im Alarmfall ausgelösten Schaltmittel (3, 4) über ein Und-Gatter verknüpft sind.