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Die
Erfindung betrifft ein Temperaturmessgerät, das während der Brandbekämpfung und
zum Auffinden verletzter Personen bei starker Rauchentwicklung und
schlechter Sicht einsetzbar ist, bestehend aus einer mobilen Einrichtung
zur Erfassung von Temperaturen und Mitteln zur Übertragung an einen Benutzer.
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Bei
der Brandbekämpfung
in Gebäuden
tritt im Allgemeinen das Problem auf, dass in einem brennenden Gebäude starke
Rauchentwicklung herrscht. Diese Rauchentwicklung erfordert eine
Atemschutzausrüstung
für die
im Einsatz befindlichen Feuerwehrleute, deren Ziel es unter anderem
ist, so schnell wie möglich
den Brandherd zu ermitteln, um eine Bekämpfung einzuleiten und verletzte
Personen aufzufinden. Auf Grund der starken Sichtbehinderung durch
den Rauch ist dies jedoch nur sehr schwer möglich, da die Feuerwehrleute
sich dabei meistens in einer ihnen unbekannten Ortsumgebung befinden.
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Aus
dem Stand der Technik sind Infrarotsichtgeräte bekannt, die dem Feuerwehrmann
eine grobe Orientierung ermöglichen.
Diese haben aber den Nachteil, dass zur Beobachtung des Displays eine
gewisse Restsicht vorhanden sein muss, wobei diese Displays bedingt
durch die Atemschutzgeräte nur
sehr schwer einsehbar und sehr teuer sind, beispielsweise einfache
Pyrometer, die über
eine Digitalanzeige verfügen,
die bei Rauchentwicklung aber nicht mehr ablesbar ist.
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Aus
der
DE 10 2005
056 796 A1 ist eine mobile Einheit zur Erfassung von Umweltbedingungen, beispielsweise
zur Überwachung
einer Umgebungstemperatur bekannt, die eine Anzeige zur Visualisierung
vorbestimmter Umweltbedingungen, wie der Temperatur oder eines Temperaturbereiches
durch eine veränderliche
Lichtabstrahlung aufweist. In der
DE 100 62 441 C1 wird ein Verfahren zur Überwachung
bezüglich
Brand und Explosion im Bergbau mittels berührungsloser Temperaturmessfühler beschrieben.
Die damit erzielten Temperaturmesswerte werden an entsprechende
Prozessrechner übermittelt,
um kritische Betriebszustände
zur erkennen und entsprechende Maßnahmen einzuleiten, oder bei
einem bestimmten vorgegebenen Temperaturgrenzwert Alarm auszulösen. In
der
EP 0 419 046 A1 wird weiterhin
eine Feuermeldersensorik beschrieben, welche unter anderem mehrere
spektrale Kanäle überwacht,
um die Eindeutigkeit eines echten Feueralarms sicherzustellen. Die
Aufgabe des Systems ist es, durch die Mehrfachmessung Fehlalarme
zu vermeiden. Auch hier wird beim eindeutigen Überschreiten einer von mehreren
Kriterien beschriebenen Temperaturgrenze Alarm ausgelöst. Ein
in der
EP 1 052 606
A2 beschriebenes System, welches mögliche Brandquellen auf beladenen
LKWs detektieren soll, besteht aus einer brückenartigen Konstruktion, unter
der der zu untersuchende LKW durchfahren muss. Dazu sind auf der
Brücke
mehrere Sensoren zur thermischen Beobachtung angebracht, die in
Abhängigkeit
einer vorher eingestellten Schwelle jeweils Alarm auslösen. In
der
EP 0 995 088 B1 wird ein
akustisches Pyrometer zur Messung der durchschnittlichen Temperatur
von Gas auf einer Strecke über
einen Raum mit einer bekannten Erstreckung beschrieben, umfassend
einen Signalgenerator zur Generierung eines akustischen Signals,
einen Detektor zur Erfassung des akustischen Signals und einen Signalprozessor zur
Erfassung und Unterscheidung des akustischen Signals in Abhängigkeit
von Hintergrundgeräuschen
in dem Raum. Eine Einrichtung zur Umschaltung der Anrufsignalisierung
zwischen Akustikalarm und Vibrationsalarm ist aus der
DE 102 59 576 A1 bekannt,
wobei ein Sensor auch auf eine Kombination von Temperatur und Luftfeuchte
anspricht.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Temperaturmessgerät
insbesondere für
Feuerwehrleute zu schaffen, das dem mit einem Atemschutz ausgestatteten
Feuerwehrmann zusätzlich
ein einfaches Hilfsmittel zur Verfügung stellt, um einen Brandherd
in Gebäuden
bei starker Rauchentwicklung und schlechter Sicht schnell und sicher
zu finden, bzw. sich selbst vor der Annäherung an einen Brandherd bei
zu hohen Temperaturen zu schützen
sowie Verletzte aufzuspüren,
wobei das Temperaturmessgerät einfach
aufgebaut und zu handhaben sowie preiswert herstellbar ist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe schlägt
die Erfindung ein Temperaturmessgerät für Feuerwehrleute während der
Brandbekämpfung
vor, bestehend aus mindestens einem Temperatursensor, der ein der
zu messenden Temperatur eines Brandherdes proportionales Ausgangssignal
an eine Elektronikeinheit übermittelt,
wobei die Elektronikeinheit das Ausgangssignal entweder an einen
mit ihr verbundenen Lautsprecher und/oder direkt an angekoppelte
Kopfhörer übermittelt,
die das Ausgangssignal in ein akustisches Signal für einen
Benutzers umwandeln.
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Der
Temperatursensor ist vorzugsweise als Strahlungspyrometer ausgebildet,
um zu gewährleisten,
dass die Temperatur berührungslos
und aus sicherer Entfernung gemessen wird und verfügt über eine
im infraroten Bereich wirkende Abbildungsoptik, so dass dessen Ausgangssignal
bei der Ausrichtung auf eine Strahlungsquelle eine Richtungsabhängigkeit
aufweist. Der Erfassungskegel des Temperatursensors ist dabei wahlweise
je nach Bedarf als breiter oder schmaler Erfassungskegel dimensioniert.
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Mit
dem Temperaturmessgerät
wird damit erfindungsgemäß beim Ausrichten
auf eine Brandquelle bei starker Rauchentwicklung und schlechter
Sicht ein der Temperatur proportionales akustisches Signal erhalten,
das von einem Benutzer wahrgenommen wird und zur Ortung der Temperatur
in einer räumlichen
Richtung zur Verfügung
steht, wobei die räumliche
Richtung durch die Eigenschaften des Erfassungskegels des Temperatursensors
definiert ist. Damit kann dann im Brandfall trotz nicht vorhandener Sicht
mit dem erfindungsgemäßen Temperaturmessgerät die Temperaturquelle
mit der höchsten
Temperatur und damit der Brandherd aufgespürt werden. Die Erfindung dient
dazu, die Temperaturen in den Sinnesbereich des menschlichen Gehöres zu transformieren
und parallel dazu auch ein mechanisches Fühlen durch einen zusätzlich an
dem Temperaturmessgerät
angeordneten Taststock als einen Ersatz für das räumliche Sehen bereitzustellen.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, dass das temperaturproportionale Signal des Temperatursensors
in ein äquivalentes
frequenzproportionales Signal umgesetzt wird, wobei ein der gemessenen
Temperatur in der Tonhöhe
entsprechendes akustisches Signal entsteht. Beim Ausrichten des
Temperaturmessgerätes
auf einen Brandherd mit niedriger Temperatur wird dabei ein tiefer
Ton und bei Ausrichtung auf einen Brandherd mit hoher Temperatur
ein höherer
Ton hörbar.
Als Variation ist eine Grundtonhöhe
vorgegeben, welche der Zimmertemperatur entspricht, wobei ein Temperaturgradient
einstellbar ist, der das Verhältnis
von Frequenzänderung
zu Temperaturänderung
festlegt, um eine gut wahrnehmbare Frequenz mit einer zu erwartenden
Höchsttemperatur
in Einklang zu bringen.
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Besonders
vorteilhaft ist vorgesehen, dass in der Nähe des Brandherdes eine Anpassung
der Empfindlichkeit vorgenommen wird, indem der Temperaturgradient
manuell einstellbar ist, wobei die manuelle Einstellung der Frequenzänderung
zur Temperaturänderung
insbesondere mittels eines am Temperaturmessgerät vorgesehenen Dreh- oder Schiebereglers
vorgesehen ist.
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Es
können
auch entsprechende Kennlinien vorgegeben werden, die gezielt auf
den Bereich der Körpertemperatur
eingestellt sind, wenn vorher bekannt ist, welche Temperaturen bzw.
Temperaturgradienten zu erwarten sind. Mit derartigen Kennlinien kann
gezielt auf die physiologischen Eigenschaften des menschlichen Gehörs Bezug
genommen werden, indem dieser Bereich der Körpertemperatur mit einer überproportional
höheren
Frequenz oder Lautstärke
dargestellt wird, um die höchste
bzw. wirksamste Detektierbarkeit zu erreichen, beispielsweise zum
Auffinden von verletzten Personen.
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Eine
weitere vorteilhafte Variante wird darin gesehen, dass das temperaturproportionale
Signal des Temperatursensors in eine akustische Amplitude umgesetzt
wird und damit die Lautstärke
eines definierten Tones oder Geräusches
mit höherer
Temperatur ebenfalls zunimmt, wobei insbesondere mittels eines Prozessors
ein synthetisches Geräusch
eines prasselnden Feuers so nachbildbar ist, dass für eine mit
dem Temperaturmessgerät
gemessene Temperatur ein Temperaturgradient für das Verhältnis von Lautstärkeänderung
zur Temperaturänderung
einstellbar ist.
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Eine
weitere Variante besteht darin, dass über den Lautsprecher oder die
Kopfhörer
eine Sprachausgabe erfolgt, welche die gemessene Temperatur in Worten
ausspricht. Das hat den Vorteil, dass sich der Feuerwehrmann schon
frühzeitig
bei der Brandbekämpfung
ein Überblick
auf die absolute Lage des Brandherdes und die dort vorherrschenden Temperaturen
verschaffen kann.
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Vorteilhaft
ist, dass sich bei allen Varianten das Geräusch bei Bedarf auch abschalten
lässt.
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Eine
weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel
besteht darin, dass das Temperaturmessgerät vorzugsweise mit zwei Temperatursensoren
ausgestattet ist, welche entweder in einem definierten Abstand zueinander
oder insbesondere V-förmig angeordnet
sind und damit horizontal unterschiedliche Wirkungsrichtungen besitzen,
wobei bei Verwendung der Kopfhörer
vorzugsweise der linke Temperatursensor das Signal für das linke
Ohr und der rechte Temperatursensor das Signal für das rechte Ohr liefert. Bei
nicht bewegtem Kopf kann durch die Laufzeitunterschiede auf die
Richtung der Schallquelle geschlossen werden. Somit ist es für den Feuerwehrmann
auch bei nicht bewegtem Kopf besonders einfach, die Richtung zum
Brandherd ausfindig zu machen.
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Alternativ
kann das mit zwei Temperatursensoren ausgestattete Temperaturmessgerät auch um 90° gedreht
gehalten werden, wobei der links angeordnete Temperatursensor nach
unten und der rechts angeordnete Temperatursensor nach oben zeigt,
so dass zusätzlich
die Höhe
des Brandherdes im Raum ermittelt wird.
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Weitere
Variante bestehen darin, dass die beiden Temperatursensoren direkt
an den Kopfhörern
oder am Helm eines Benutzers angebracht sind, so dass eine Kopfdrehung
ebenfalls direkt die Richtungsdetektion ermöglicht, oder die beiden Temperatursensoren
sind an einem tragbaren mobilen Temperaturmessgerät in einem
Abstand zueinander angeordnet, wobei durch Drehung des Temperaturmessgerätes richtungsabhängig ein
Temperaturgradient erfassbar ist.
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Ein
weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel
besteht darin, dass das Temperaturmessgerät zur Abtastung der Umgebung
einen mechanischen Taststock aufweist, wobei der mechanische Taststock
eine Teleskopverlängerung
aufweist, welche sich im ausgezogenen Zustand einrasten lässt. Weiterhin
ist an der Tastspitze des Taststockes ein zusätzlicher Temperatursensor für Kontaktmessungen angeordnet.
Bei dieser Ausführungsform
ist das Temperaturmessgerätes
zwischen den beiden Temperatursensor für eine berührungslose Temperaturmessung
und dem Temperatursensor für
die Kontaktmessung eine Umschaltung vorgesehen ist.
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Eine
bevorzugte Weiterbildung wird darin gesehen, dass das Temperaturmessgerät eine Kommunikationseinrichtung
zum Weiterleiten von gemessenen Temperaturdaten an eine Meldezentrale
oder eine direkte Sendeeinrichtung aufweist. Beim Einsatz von mehreren
Temperaturmessgeräten
weisen diese individuelle Codierungen zur Unterscheidung auf. Dadurch
kann beispielsweise beim Einsatz von mehreren Feuerwehrleuten mit
je einem individuellen Temperaturmessgerät ermittelt werden, welcher
Feuerwehrmann sich in eine jeweils vorgegebene Richtung in einem
Gebäude
bewegt. Dadurch kann sofort auf die dort vorhandene Temperatur geschlossen werden,
beispielsweise wenn sich ein Feuerwehrmann im Gebäude nach
oben in Richtung der höheren
Stockwerke bewegt und ein anderer in Richtung Keller oder in verschiedene
Richtungen. In beiden Fällen
kann über
den Temperaturunterschied schon auf die Lage des Brandherdes geschlossen
werden.
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Unter
Umständen
bevorzugte Varianten werden darin gesehen, dass das Temperaturmessgerät mit einem
tragbaren Rechner gekoppelt ist, der über Anbindungsmöglichkeiten
zu wireless- oder ad hoc Netzwerken verfügt. Das hat den Vorteil, dass
die Temperaturdaten unmittelbar an eine Brandeinsatzzentrale für weitere
Maßnahmen
zur Verfügung
stehen.
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Das
Temperaturmessgerät
kann auch mit einer sogenannten Mikrochipdisplay-Brille (HMD) gekoppelt
werden, die innerhalb oder außerhalb
in einer Atemschutzmaske untergebracht ist, indem die mit dem Temperaturmessgerät ermittelte
Temperatur eingeblendet wird, als Absolutwert in Form einer digitalen
Temperaturanzeige oder als Marke auf der Balkenskala und die Überschreitung
von vorgegebenen Grenzwerten angezeigt werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von schematisch in Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines Temperaturmessgerätes
mit einem Temperatursensor;
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines Temperaturmessgerätes
mit zwei Temperatursensoren;
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3 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines Temperaturmessgerätes
mit einem mechanischen Teleskoptaststock.
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Die 1 bis 3 zeigen
Ausführungsbeispiele
für ein
Temperaturmessgerät
für Feuerwehrleute
während
der Brandbekämpfung
bei starker Rauchentwicklung und schlechter Sicht. Das Temperaturmessgerät enthält bevorzugt
ein Strahlungspyrometer, um zu gewährleisten, dass die Temperatur berührungslos,
aus sicherer Entfernung und mit einer im infraroten wirkenden Abbildungsoptik
richtungsabhängig
detektiert werden kann. Das Temperaturmessgerät besteht aus mindestens einem
Temperatursensor 1, der ein der Temperatur proportionales Ausgangssignal
zur Verfügung
stellt. Eine von einem Feuer an einem Brandherd 2 ausgehende
und durch einen je nach Bedarf dimensionierten schmalen oder breiten
Erfassungskegel 3 des Temperatursensors 1 erhaltene
Strahlung wird von dem Temperatursensor 1 empfangen und
ein der Temperatur proportionales Ausgangssignal des Temperatursensors 1 einer Elektronikeinheit 4 zuführt, die
einen Lautsprecher 5 oder alternativ über ein Verbindungskabel 6 ein
Kopfhörerpaar 7 oder
sonstige akustischen Wandler ansteuert, die die gemessene Temperatur
in ein akustisches Signal umsetzen, welches direkt proportional zur
Temperatur ist.
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In
einer ersten Variante wird das temperaturproportionale Signal des
Temperatursensors 1 in ein äquivalentes frequenzproportionales
Signal so umgesetzt, dass bei Ausrichtung des Temperaturmessgerätes auf
den Brandherd 2 mit niedriger Temperatur ein tiefer Ton
und bei Ausrichtung auf den Brandherd 2 mit hoher Temperatur
ein höherer
Ton hörbar wird.
Dabei kann eine Grundtonhöhe
vorgegeben werden, welche sich bei Zimmertemperatur einstellt. Ebenso
kann ein Temperaturgradient vorgegeben werden, der angibt, welche
Frequenzänderung
welcher Temperaturänderung
entspricht. So lässt
sich z.B. festlegen, dass eine höchste
noch gut wahrnehmbare Frequenz mit der höchsten zu erwartenden Temperatur
in Einklang gebracht wird. Ebenso kann in der Nähe des Brandherdes 2 auch
eine Anpassung der Empfindlichkeit vorgenommen werden, indem der
Temperaturgradient manuell eingestellt wird. Es können natürlich auch
entsprechende Kennlinien eingeprägt
werden, wenn vorher bekannt ist, welche Temperaturen bzw. Temperaturgradienten
zu erwarten sind. Mit derartigen Kennlinien kann gezielt auf die
physiologischen Eigenschaften des menschlichen Gehörs und damit
eines typischen Benutzers Bezug genommen werden, um die höchste bzw.
wirksamste Detektierbarkeit zu erreichen, indem eine Temperaturkontraststeigerung
den Bereich der Körpertemperatur
betreffend eingestellt wird. Wenn es um die Aufspürung von
verletzten Personen geht, kann beispielsweise eine spezielle Kennlinie
eingestellt werden, welche gezielt den Bereich der Körpertemperatur
von 37° besonders
stark betont. Mit dieser Einstellung kann dann das Temperaturmessgerät gezielt
zum Auffinden von verletzten Personen eingesetzt werden. Die manuelle
Einstellung der Empfindlichkeit des Temperaturmessgerätes kann
durch einen einfachen Drehregler erfolgen. Es besteht damit die
Möglichkeit,
beliebig auf kleine oder auf große Temperaturgradienten zu
reagieren. Da im Brandfall der Feuerwehrmann mit Handschuhen ausgestattet ist,
ist zur manuellen Einstellung der Empfindlichkeit des Temperaturmessgerätes auch
ein Schieberegler vorgesehen.
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In
einer weiteren Variante wird das temperaturproportionale Signal
des Infrarotsensors 1 in eine akustische Amplitude umgesetzt,
so dass die Lautstärke
eines definierten Tones oder Geräusches
mit höherer
Temperatur zunimmt. Dazu kann z.B. mit einem Prozessor ein synthetisches
Geräusch
eines prasselnden Feuers nachgebildet werden. Die Lautstärke dieses
Geräusches
nimmt dann zu, wenn das Temperaturmessgerät auf eine Stelle mit entsprechend
höherer
Temperatur ausgerichtet wird. Vorteilhaft ist dabei die Anwendung
einer logarithmische Kennlinie. Außerdem kann angegeben werden,
welche Lautstärkeänderung
bei vorgegebener Temperaturänderung
erfolgen soll.
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Eine
weitere Variante besteht darin, dass eine Sprachausgabe erfolgt,
welche die aktuell gemessene Temperatur in Worten ausspricht. Das
hat den Vorteil, dass sich der Feuerwehrmann schon frühzeitig
bei der Brandbekämpfung
ein Überblick
auf die absolute Lage des Brandes also die absolut vorherrschenden
Temperaturen verschaffen kann. Bei allen Varianten lässt sich
das Geräusch
bei Bedarf auch abschalten.
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Eine
zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in 2 dargestellt. Das Temperaturmessgerät ist mit
zwei Temperatursensoren 1, 8 ausgestattet, welche
entweder in einem vorgegebenen Abstand zueinander oder in der dargestellten
Ausführungsform
vorzugsweise V-förmig
zueinander angeordnet sind und damit horizontal unterschiedliche Wirkungsrichtungen
besitzen. Bei diesem Ausführungsbeispiel
kann bei Verwendung des Kopfhörerpaares 7 beispielsweise
der linke Temperatursensor 1 das Signal für das linke
Ohr und der rechte Temperatursensor 8 das Signal für das rechte
Ohr liefern. Bei Verwendung des lautstärkeproportionalen Modus kann
damit eine unmittelbare Richtungsbestimmung erfolgen, und so der
Ort des heißesten
Brandherdes 2 ermittelt werden. Die Ortung kann durch Drehen des
Kopfes erfolgen, aber auch bei nicht bewegtem Kopf kann, wie beim
Stereohören
bekannt, durch die Laufzeitunterschiede auf die Richtung der Schallquelle
geschlossen werden. Somit ist es für den Feuerwehrmann auch bei
nicht bewegtem Kopf möglich, die
Richtung eines Brandherdes ausfindig zu machen.
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Eine
weitere nicht näher
dargestellte Variante besteht darin, dass die beiden Temperatursensoren
direkt am Helm des Feuerwehrmannes mit den Kopfhörern 7 gekoppelt angebracht
sind, so dass eine Kopfdrehung ebenfalls direkt die Richtungsdetektion
ermöglicht,
oder dass die beiden Temperatursensoren an einem tragbaren mobilen
Temperaturmessgerät
angeordnet sind und das gesamte Temperaturmessgerät gedreht
wird.
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Das
Temperaturmessgerät
mit zwei Temperatursensoren 1, 8 kann auch um
90° gedreht
gehalten werden, so dass der links angeordnete Temperatursensor 1 nach
unten und der rechts angeordnete Temperatursensor 8 nach
oben zeigt. Bei dieser Ausrichtung kann zusätzlich die Höhe des Brandherdes 2 im
Raum ermittelt werden.
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Weiterhin
kann das Temperaturmessgerät zusätzlich mit
einem Trackingsystem ausgestattet werden, welches seine Position
und die Tastrichtung des Temperaturmessgerätes erfasst und diese per Funk
einer Leitstelle zugeführt.
Ebenso kann die vom Temperaturmessgerät ermittelte Temperatur per Funk
der Leitstelle mitgeteilt werden. Das hat den Vorteil, dass beim
Einsatz von mehreren Feuerwehrleuten mit einer derartigen Ausstattung
die Position des Brandherdes schneller gefunden werden kann, da
eine relative Auswertung der einzelnen Temperatursensoren 1, 8 zueinander
und die Ausrichtung und Position der Temperaturmessgeräte einen
Rückschluss
auf die Richtung zum Brandherd zulassen, bzw. dieser damit leichter
ermittelt wird.
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Entsprechend 3 ist
am Temperaturmessgerät
ein mechanischer Taststock 9 angeordnet. Das hat den Vorteil,
dass zusätzlich
zur Temperaturmessung auch die Umgebung mechanisch abgetastet werden
kann, um sich zu orientieren. Der mechanische Taststock 9 weist
noch eine Teleskopverlängerung 10 auf,
welche sich im ausgezogenen Zustand einrasten lässt. Desweiteren ist an der
Tastspitze des Taststockes 9 eine Kugel 11 vorgesehen, welche
zusätzlich
einen Temperatursensor 12 für Kontaktmessungen aufweist,
um z.B. die Temperatur eines Türgriffes
gezielt zu messen. Hauptsächlich
ist der mechanische Taststock 9 dazu einsetzbar, das Temperaturbild,
welches die akustische Ausgabe des Temperaturmessgerätes ermittelt,
durch das mit dem mechanischen Taststock ertastbare räumliche
Bild der Umgebung zu ergänzen,
wobei zwischen den einzelnen Temperatursensoren 1, 8 für eine berührungslose
Temperaturmessung und dem Temperatursensor 12 für die Kontaktmessung
eine Umschaltung vorgesehen ist.
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- 1
- Temperatursensor
- 2
- Brandherd
- 3
- Erfassungskegel
des Temperatursensors
- 4
- Elektronikeinheit
- 5
- Lautsprecher
- 6
- Verbindungskabel
- 7
- Kopfhörer
- 8
- zweiter
Temperatursensor
- 9
- mechanischer
Taststock
- 10
- Teleskopverlängerung
- 11
- Kugel
- 12
- Temperatursensor