DE19650660A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Identifizieren eines Inhaltsstoffs in einem verschlossenen Behältnis - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Identifizieren eines Inhaltsstoffs in einem verschlossenen BehältnisInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Identifizieren
eines Inhaltsstoffs in einem verschlossenen Behältnis,
wobei das Behältnis insbesondere ein Munitionskörper sein
kann, der daraufhin zu überprüfen ist, ob es sich um
Übungsmunition oder um scharfe Munition handelt. Die Er
findung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Durchfüh
ren des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In vielen Ländern, besonders auch in den neuen Bundeslän
dern, bestehen Probleme in Bezug auf Fundmunition auf frü
heren Truppenübungsplätzen bzw. Übungsgebieten. Solche
Fundmunition besteht durchschnittlich zu 75% aus Übungs
munition und lediglich zu 25% aus scharfer Munition. Es
wird für die nächsten 10 Jahre allein in Deutschland ein
Anfall von Fundmunition von mehreren Tonnen täglich erwar
tet. Hierbei besteht das Hauptproblem darin, festzustel
len, ob es sich bei gefundenen Munitionskörpern um scharfe
Munition oder lediglich um Übungsmunition handelt.
Gegenwärtig werden die Fundmunitionskörper röntgentech
nisch untersucht, um scharfe Munition auszusondern, was
allerdings mit einem erheblichen Zeit- und Kostenaufwand
verbunden ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und
eine Vorrichtung anzugeben, womit die Unterscheidung von
Übungs- und scharfer Munition in vereinfachter Weise mög
lich ist.
Diese Aufgabe wird in verfahrensmäßiger Hinsicht durch
Anspruch 1 und in vorrichtungsmäßiger Hinsicht durch An
spruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin
dung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Ausgehend von der Tatsache, daß Übungsmunition mit Sand,
Zement, Wachs oder ähnlichen Stoffen gefüllt wird, um den
jeweiligen Geschossen die ballistischen Eigenschaften
scharfer Munition zu verleihen, haben die Erfinder er
kannt, daß aufgrund des von Sprengstoff verschiedenen
Füllmaterials eine Identifizierung des Inhaltsstoffs auf
akustischer Basis möglich ist. Die Erfindung wird nachfol
gend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf eine Zeichnung weiter erläutert, wobei
Fig. 1 in schematischer Weise das erfindungsgemäße Verfah
ren in Anwendung auf einen Munitionskörper erläutert,
Fig. 2 eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsge
mäßen Verfahrens in Anwendung auf einen Munitionskörper
zeigt, und
Fig. 3a und 3b je ein gemessenes Frequenzspektrum für un
terschiedliche Inhaltsstoffe zeigt.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsfor
men des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung
beziehen sich beispielhaft auf die Anwendung auf Muni
tionskörper, wobei darauf verwiesen sei, daß die Erfindung
eine breite Anwendung zuläßt, nicht nur auf dem Munitions
körpersektor. Immer dort, wo bei geschlossenen Behältnis
sen eine begrenzte Anzahl mehr oder weniger homogener In
haltsstoffe in Frage kommt und ein Öffnen der Behälter
ganz gleich aus welchem Grunde nicht erwünscht oder mög
lich ist, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren und
eine entsprechende Vorrichtung zum Identifizieren eines
bestimmten Inhaltsstoffs oder zumindest für die Feststel
lung, daß ein bestimmter Inhaltsstoff nicht vorliegt.
Zunächst sei auf Fig. 1 Bezug genommen, in der in schema
tischer Weise das erfindungsgemäße Verfahren sowie eine
erste Ausführungsform einer entsprechenden Vorrichtung
erläutert sind. Das zu untersuchende Behältnis ist ein
Munitionskörper 1, der rein äußerlich nicht als
Übungs- oder scharfe Munition zu klassifizieren ist, da sich Ab
messungen und Gewicht der Übungsmunition nicht von denen
scharfer Munition unterscheiden.
Der Munitionskörper 1 weist neben einer Geschoßspitze 2
ein Gehäuse bzw. eine Wandung 3 sowie einen Inhaltsstoff 4
auf. An einander gegenüberliegenden Stellen der Munitions
wandung 3 sind einerseits ein Schallgeber 5 und anderer
seits ein Schallaufnehmer 6 angebracht. Der Schallaufneh
mer ist mit einem Rechner verbunden, der seinerseits an
eine Auswerteeinrichtung angeschlossen ist, wobei diese
auch in den Rechner integriert sein kann, z. B. in der Form
einer entsprechenden Software. Der Schallgeber 5 erzeugt
entweder selbsttätig ein bestimmtes Signal oder erhält ein
elektrisches bzw. digitales Eingangssignal und erzeugt
dann ein entsprechendes Schallsignal.
Der Munitionskörper 1, d. h. insbesondere der aus Wandung
und Inhaltsstoff bestehende Teil, bildet als Festkörper
ein schwingungsfähiges System mit bestimmten Resonanzfre
quenzen, die von den Eigenschaften der Wandung und des
Inhaltsstoffs abhängen. Bei Anregung des Munitionskörpers
mit einem bestimmten Schallsignal treten daher sowohl Re
sonanz- als auch Absorptionseffekte auf, die sich meßtech
nisch erfassen lassen und einen Rückschluß auf den In
haltsstoff des Behältnisses zulassen.
Die Art und Weise der Schwingungsanregung und Schwingungs
erfassung richtet sich hierbei nach den Gegebenheiten des
Einzelfalls, wobei die Anregung mit einem Signal fester
Frequenz, mehrerer ausgewählter Frequenzen oder aber auch
in Form eines Impulses (Dirac-Stoß) erfolgen kann. Die
Erfassung der resultierenden Schwingungen (durchgelassene
bzw. transmittierte Schwingungen und/oder Resonanzschwin
gungen) kann während der gesamten Anregungszeit erfolgen
oder auch auf eine Abklingzeit nach Beendigung der Anre
gung beschränkt sein.
In Fig. 1 ist die Anregung in Form eines impulsförmigen
Eingangssignals dargestellt, was in vielen Fällen beson
ders zweckmäßig ist, da ein angenäherter Dirac-Impuls
(möglichst große Flankensteilheit, möglichst kurze Dauer)
einer schlagartigen Anregung mit sämtlichen Frequenzen
gleichzeitig entspricht.
Zur Auswertung des von dem Schallaufnehmer 6 gemessenen
Signals wird dieses vorzugsweise mittels Fast-Fourier-Transformation
frequenzanalysiert und so zu einem Fre
quenzspektrum verarbeitet. Ein derartiges Frequenzspektrum
enthält zahlreiche Informationen über die akustischen Ei
genschaften des Munitionskörpers und ist insoweit auch
charakteristisch für den jeweiligen Inhaltsstoff. Durch
Vergleich mit einer vorab aufgenommenen Anzahl Fre
quenzspektren von Munitionskörpern mit bekannten, in Frage
kommenden Inhaltsstoffen kann daher mit großer Sicherheit
auf den vorliegenden, unbekannten Inhaltsstoff geschlossen
werden.
In quantitativer Weise kann dieser Vergleich z. B. durch
eine Integration der einander überlappenden Teile zweier
zu vergleichender Frequenzspektren oder auch durch Ver
gleich charakteristischer Peaks erfolgen. Dabei kann es
zweckmäßig sein, zur Ausschaltung zufälliger Fehler einen
Mittelwert mehrerer Messungen zu bilden.
Bei einer Automatisierung des vorstehend beschriebenen
Verfahrens kann vorgesehen sein, daß nach einer ersten
Klassifizierung eines Munitionskörpers als "scharf" weite
re Kontrollmessungen vorgenommen werden, gegebenenfalls an
unterschiedlichen Stellen der Wandung oder auch mit be
stimmten Frequenzen, um das gefundene Ergebnis zu erhär
ten. Entsprechendes kann selbstverständlich auch im Falle
der Klassifizierung als Übungsmunition vorgesehen sein.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungs
gemäßen Vorrichtung, bei der der Schallgeber 5 durch ein
z. B. aus Metall oder Kunststoff bestehendes Pendel 8 er
setzt ist, das an einem Drehpunkt 9 neben dem zu untersu
chenden Munitionskörper 1 drehbar aufgehängt ist. Das Pen
del wird um einen bestimmten Winkelbetrag ausgelenkt und
freigegeben, wonach es mit einer definierten Energie auf
die Wandung des Munitionskörpers 1 aufprallt. Bei diesem
Vorgang wird mit guter Näherung ein Dirac-Impuls ausge
löst, dessen Auswirkungen (Transmission und Resonanz) von
dem Schallaufnehmer 6 registriert werden. Ein Rechner 7
erlaubt eine Auswertung, wie sie in Bezug auf Fig. 1 be
schrieben ist.
Zur Vermeidung störender Resonanzen des Untergrunds ist
der Munitionskörper 1 auf einer dämpfenden Unterlage 10
angeordnet.
Zweckmäßigerweise sind im Speicher des Rechners 7 Daten
von Bezugsschwingungen abgelegt, die für zu erwartende
Inhaltsstoffe von Munitionskörpern typisch sind. Dies kön
nen z. B. Frequenzspektren (frequenzabhängige Intensitäts-
bzw. Amplitudenverläufe der erfaßten Signale) sein. Diese
vorab aufgenommenen Bezugsschwingungsdaten können gefil
tert werden, um in immer gleicher Weise wiederkehrende
Einflüsse beispielsweise der Wandung der Munitionskörper
vom weiteren Vergleich auszuschließen, wobei dann die ge
messenen Daten in entsprechender Weise zu filtern sind.
Weiter kann es zweckmäßig sein, den Vergleich auf Bereiche
des Spektrums zu beschränken, die sich bei scharfen Muni
tionskörpern als charakteristisch herausgestellt haben.
Fig. 3a und 3b zeigen erläuterungshalber je ein aufgenom
menes Frequenzspektrum, und zwar für den Inhaltsstoff und
(Fig. 3a) und Wasser (Fig. 3b). Während manche Peaks auf
grund ihrer gleichen Frequenzlage auf behälterspezifische
Einflüsse hindeuten, ermöglichen die Frequenzverläufe als
Ganzes eine deutliche Unterscheidung bzw. die Identifizie
rung der Inhaltsstoffe.
Bei automatisierter Durchführung des Verfahrens kann eine
Transporteinrichtung, beispielsweise in Form eines Förder
bandes, vorgesehen sein, die die zu untersuchenden Muni
tionskörper nacheinander einer Prüfstation zuführt. An der
Prüfstation werden eine Anregungs- und eine Erfassungsein
richtung an den jeweiligen Munitionskörper herangeführt
und die Messung(en) vorgenommen. Als scharf erkannte Muni
tionskörper werden zweckmäßigerweise einem von den übrigen
Munitionskörpern getrennten Förderweg zugeleitet, um in
geeigneter Weise entsorgt zu werden.
Die in der vorangehenden Beschreibung, in der Zeichnung
sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung
können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen
für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiede
nen Ausführungsformen wesentlich sein.
1
Munitionskörper
2
Geschoßspitze
3
Wandung
4
Inhaltsstoff
5
Schallgeber
6
Schallaufnehmer
7
Rechner
8
Pendel
9
Drehpunkt
10
gedämpfte Unterlage.
Claims (30)
1. Verfahren zum Identifizieren eines Inhaltsstoffes in
einem verschlossenen Behältnis, wobei
- a) das Behältnis einer Schwingungsanregung ausgesetzt wird,
- b) transmittierte Schwingungen und/oder Resonanzschwin gungen als resultierende Schwingungen erfaßt werden,
- c) die resultierenden Schwingungen mit Bezugsschwingun gen, die zuvor anhand von Behältnissen mit bekannten Inhaltsstoffen mit den Schritten a) und b) aufgenom men worden sind, verglichen werden, um den Inhalts stoff des Behältnisses zu identifizieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Behältnis mit Schall bis 30 kHz angeregt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Behältnis näherungsweise mit einem Dirac-Impuls ange
regt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Schwingungsanregung unmit
telbar auf eine Wandung (3) des Behältnisses einwirkt.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die resultierenden Schwingungen
an der Wandung des Behältnisses erfaßt werden.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die resultierenden Schwingungen
zwecks Erhalt eines frequenzabhängigen Amplitudenverlaufs
fouriertransformiert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Fast-Fourier-Transformation vorgenommen wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß der Vergleich in Schritt c) an
hand von Lage und Amplitude charakteristischer Peaks des
Amplitudenverlaufs erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß ein quantitativer Vergleich des
gemessenen Amplitudenverlaufs mit einem Bezugs-Amplituden
verlauf vorgenommen wird.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß Mittelwerte mehrerer resultie
render Schwingungen oder der Transformationen gebildet und
für den Vergleich verwendet werden.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß ein Alarmsignal erzeugt wird,
wenn ein quantitativer Vergleich der resultierenden
Schwingungen mit Bezugsschwingungen eine Überschreitung
eines einstellbaren Schwellenwerts ergibt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schwellenwert eine oder mehrere Integralwerte der
frequenzabhängigen Amplitudenverläufe beinhaltet.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das Behältnis ein Munitionskör
per ist.
14. Vorrichtung zum Identifizieren eines Inhaltsstoffes in
einem verschlossenen Behältnis, zum Ausführen des Verfah
rens nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit
- a) einer Anregungseinrichtung (5, 8) zum Anregen des Behältnisses (1) mit einer Schwingung,
- b) einer Erfassungseinrichtung (6) zum Erfassen von transmittierten Schwingungen und/oder Resonanzschwin gungen als resultierende Schwingungen,
- c) einer Vergleichseinrichtung (7) zum Vergleichen der resultierenden Schwingungen mit Bezugsschwingungen, die zuvor an Behältnis sen mit bekannten Inhaltsstof fen ermittelt worden sind, um den Inhaltsstoff des Behältnisses zu identifizieren.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anregungseinrichtung (5, 8) unmittelbar auf eine
Wandung (3) des Behältnisses (1) einwirkt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Anregungseinrichtung ein Schallgeber (5)
ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, da
durch gekennzeichnet, daß die Anregungseinrichtung nähe
rungsweise Dirac-Impulse erzeugt.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, da
durch gekennzeichnet, daß die Anregungseinrichtung ein
Pendel (8) ist, das auf die Wandung des Behältnisses auf
trifft.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, da
durch gekennzeichnet, daß die Anregung mit definierter
Energie erfolgt.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, da
durch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung ein
Schallaufnehmer (6) ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, da
durch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung unmit
telbar an der Wandung des Behältnisses angebracht ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, da
durch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung und
die Anregungseinrichtung an einander gegenüberliegenden
Punkten des Behältnisses angebracht sind.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, da
durch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung eine
Fast-Fourier-Transformation durchführt.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 23, da
durch gekennzeichnet, daß das Behältnis auf einer dämpf
enden Unterlage (10) angeordnet ist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 24, ge
kennzeichnet durch eine Transporteinrichtung zum Aufnehmen
jeweils eines zu untersuchenden Behältnisses, Transportie
ren des Behältnisses zu der Anregungs- und Erfassungsein
richtung und Abgeben des untersuchten Behältnisses.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 25, da
durch gekennzeichnet, daß die Anregungs- und/oder Erfas
sungseinrichtung beweglich gehalten ist und jeweils in
Zusammenwirken mit einem zu untersuchenden Behältnis ge
bracht wird.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 26, da
durch gekennzeichnet, daß in der Vergleichseinrichtung
eine Anzahl Bezugsschwingungen in transformierter oder
nicht transformierter Form gespeichert sind.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 27, da
durch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung einen
Rechner (7) beinhaltet, der Zugriff auf einen Speicher
hat, in dem Bezugsschwingungsdaten abgelegt sind.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 28, da
durch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung ein
Signal erzeugt, wenn ein quantitativer Vergleich der er
faßten, resultierenden Schwingungen mit Bezugsschwingungen
eine Überschreitung eines einstellbaren Schwellenwerts
ergibt.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schwellenwert einen oder mehrere Integralwerte der
Bezugsschwingungen beinhaltet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996150660 DE19650660A1 (de) | 1996-12-06 | 1996-12-06 | Verfahren und Vorrichtung zum Identifizieren eines Inhaltsstoffs in einem verschlossenen Behältnis |
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Publications (1)
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ID=7813841
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DE1996150660 Withdrawn DE19650660A1 (de) | 1996-12-06 | 1996-12-06 | Verfahren und Vorrichtung zum Identifizieren eines Inhaltsstoffs in einem verschlossenen Behältnis |
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DE (1) | DE19650660A1 (de) |
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- 1996-12-06 DE DE1996150660 patent/DE19650660A1/de not_active Withdrawn
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