DE2260352A1

DE2260352A1 - Vorrichtung zur feststellung der beschaedigung von glasscheiben oder aehnlichem

Info

Publication number: DE2260352A1
Application number: DE2260352A
Authority: DE
Inventors: John Murry Owens
Original assignee: Microwave and Electronic Systems Ltd
Current assignee: Microwave and Electronic Systems Ltd
Priority date: 1971-12-10
Filing date: 1972-12-09
Publication date: 1973-06-28
Also published as: FR2162577B1; AU4978572A; JPS4866485A; DE2260352C2; FR2162577A1; ZA728609B; IT975986B; JPS563598B2; GB1402530A

Description

Anmelder; Microwave and Electronic Systems Limited, Newbridge, Lochend Industrial Estate, (Midlothian, Großbritannien)

Feststellung der Beschädigung von Glasscheiben oder_ähnlicJ2etn

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feststellung der Beschädigung von Glasscheiben oder ähnlichem, Ultraschall leitenden Material. Eine besondere Anwendung findet die Erfindung in Sicherungsvorrichtungen, mit denen versuchte Einbrüche durch Glasfenster oder -rtüren entdeckt werden sollen, öder bei denen eine Glasscheibe herausgeschnitten wird, um in den dahinterliegenden Raum zu gelangen.

Mit Sicherungsvorrichtungen sollen zwei Ziele erreicht werden: eines ist die sichere Entdeckung der Bedrohung der Sicherheit dessen, was durch die Vorrichtung geschützt ist; das andere ist die Vermeidung von Fehlalarmen. Unglücklicherweise widersprechen sich diese beiden Ziele, so daß jede praktische Vorrichtung einen Kompromiß zwischen den Zielen darstellt. Daher ist Aufgabe der Erfindung, eine Sicherungsvorrichtung zu schaffen, die Versuche aufspürt, sich durch Glasscheiben einen Zugang zu verschaffen, wodurch ein guter Schutz gegen Drohungen der Sicherheit erreicht werden soll, während gleichzeitig Fehlalarme soweit wie möglich vermieden werden sollen, auf welchen Ursachen sie auch beruhen mögen. Eine Reihe solcher Ur-

Sachen ist weiter unten erläutert·

Insbesondere betrifft die Erfindung den Schutz von Räumlichkeiten, die mit Fenstern, Glastüren und dgl. ausgestattet sind, durch die der Einbruch in die Räumlichkeiten erzwungen werden kann. Der Einbruch durch ein Fenster, bei dem das Glas zerbrochen wird, kann leicht entdeckt werden, da das Zerbrechen im Glas Schwingungen hervorruft und diese Schwingungen gemessen werden können. Mechanisch arbeitende SchwingungsfUhler sind bereits vorgeschlagen worden. Auf der anderen Seite können Schwingungen durch einen Meßwertwandler gefühlt werden und in ein elektrisches Signal umgewandelt werden, das an einem entfernt liegenden Ort Überwacht wird. Eine Überwachungsvorrichtung, die auf alle Schwingungen des Glases anspricht, wäre jedoch in höchstem Maße Fehlalarmen ausgesetzt. Beispielsweise würden Schwingungen des Glases die vom Wind, vom Verkehr oder vom Klopfen des Glases herrühren, einen Alarm auslösen - genauso, wie ein Versuch, das Glas zu zerbrechen oder, was mehr wahrscheinlich ist, das Glas zu schneiden, um einen Teil zu entfernen, der den Zugang ermöglicht -.

Untersuchungen haben gezeigt, daß dann, wenn eine Glasscheibe geschnitten oder eingekerbt wird, oder in große oder kleine Bruchstücke zerschlagen wird, nicht nur Schwingungen mit niedriger Frequenz auftreten (Größenordnung 30 kHz^ sondern es entsteht auch ein kleiner Anteil von hochfrequenten Schwingungen,

309826/0318

die durch das Glas bei Frequenzen größer als 100 kHz hindurchwandern und eine Frequenz bis zu 400 kHz in Glasarten besitzen, die bisher untersucht wurden (einschließlich laminiertes oder

bewettes Glas). Das Abfühlen und Überwachen der hochfrequenten Schwingungen unter Ausschluß der vorerwähnten niederfrequenten ergibt die Grundlage, auf der die im folgenden beschriebende Vorrichtung zur Feststellung von .Glasbeschädigungen beruht. Das Prinzip wird noch erweitert, um die Sicherheit gegen Fehlalarme zu erhöhen.

Dabei ist berücksichtigt, daß die oben genannten Prinzipien auch auf die Feststellung von Schaden an anderen, ähnlichen Materialien geeignet ist. Demnach handelt es sich um eine Vorrichtung zur Feststellung der Beschädigung von Glasscheiben oder ähnlichen, Ultraschall leitenden Materialien, die durch einen an der Scheibe oder dgl. zu befestigenden Meßwertwandler gekennzeichnet sind, der elektrische Signale erzeugt, die den sich ausbreitenden Schwingungen entsprechen. Weiterhin ist ein auf die Signale ansprechendes Filter vorgesehen, mit dem Signalkomponenten unterhalb 100 kHz unterdrückt werden. Schließlich ist eine Signalausgabe-Vorrichtung vorgesehen, die auf die gefilterten Signale anspricht.

In der vorgenannten Vorrichtung kann das Filter direkt mit dem Meßwertwandler über ein Kabel oder über eine drahtlose Verbindung verbunden werden. Dem Filter kann nach fachmännischem Er-

30'JM 26/0318

messen ein Verstärker vorgeschaltet werden. Mit dem Eingang des Verstärkers kann eine Vielzahl Von Meßwertwandlern gekoppelt werden. Das Filter kann bei Ultraschall-Frequenzen oder in einem anderen Teil des Frequenzspektrums arbeiten, in das die Ultraschall-Frequenzen gewandelt oder Übertragen werden. In der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird die Schwingungscharakteristik, die beim Schneiden oder Kerben von Glas mit einem Glasschneider entsteht, unterschieden von anderen Schwingungsformen, die in dem Glas durch Anklopfen oder allgemeine Schwingungen des Glases als Ganzem erzeugt werden. Das geschieht dadurch, daß nur Schwingungsfrequenzen oberhalb 100 kHz festgestellt werden. Das Filter schneidet also Signale ab, die fUr Schwingungen oder für Schwingungskomponenten im Glas von Frequenzen unterhalb 100 kHz stehen. Vorzugsweise werden Frequenzen mit mehr als 250 kHz Überwacht.

Zur Erläuterung der Erfindung und ihrer besonderen Eigenschaften wird sie anhand der Zeichnung unter Anwendung in einer Sicherungsvorrichtung beschrieben.
Die Figuren der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die Vorrichtung als Blockdiagramm; Fig. 2 eine Ausführungsform eines Teils der Vorrichtung mit

einem Zusatz zur überwachung von unbefugten Manipulationen; Fig. 3 eine weitere Ausführungsform.

309826/0318

In Fig. 1 sind drei Schwingungsfühler 10 α, b und c dargestellt. Die Fühler enthalten je ein Meßwertwandler-Scheibchen .11 ciuj piezQ-elektrischem Material, das die Energie der Übertragenen Druckwellen oder die Schwingungen eines Mediums, mit dem das Scheibchen verbunden ist, in entsprechende elektrische Schwingungen umwandelt, die in eine Leitung 12 eingegeben werden. Das Scheibchen kann aus keramischen piezo-elektrischem Material, bekannt unter dem Namen pzt bestehen. Jedes Scheibchen 11 wird zum Schutz vorzugsweise in Epoxy-Harz eingebettet. Jeder Fühler 10a, b und c ist direkt mit einem Fenster, einer Glasscheibe oder einem anderen Teil aus Glas 14 in den zu schutzenden Räumlichkeiten verbunden (in der Figur nur Fühler 10 a). Der Fühler kann auf dem Glas festgeklebt oder mit einem Klebestreifen befestigt werden. Die Fühler selbst sind sehr klein, etwa in der Größenordnung mit 10 mm Durchmesser; sie können dadurch unauffällig angebracht werden. Jeder Fühler ist mit einer signalverarbeitenden Einheit 30 Über eine Verbindung 20 gekoppelt. Die Verbindung 20 kann einfach aus Kabeln bestehen oder kann beispielsweise auch eine drahtlose Übertragung umfassen. Da^ insbesondere der Hochfrequenz-Anteil des Meßwertwandler-Signals interessiert, sollte als Leitungskabel vorzugsweise ein Twin- oder Koaxial-Kabel mit niedriger Kapazität benutzt werden, das von Streufeldern abgeschirmt ist.

Im vorliegenden Beispiel hat. die Vorrichtung drei Schwingungsfühler, die je durch ©ins Leitung 12 und Über eine Eingabeein·»·

heit 22 mit einer signalverarbeitenden Einheit 30 verbunden sind. Im Prinzip sind die Fühler 30 parallel in bezug auf die Einheit 30 geschaltet. In Fällen, wo die Verbindungsleitungen so lang sind, daß bei der Übertragung unerwünscht hohe Signalverluste auftreten, können die Fühler auch mit einer in ihrem Bereich liegenden Eingabeeinheit verbunden werden, die einen Verstärker enthält und die mit der signalverarbeitenden Einheit 30 Über eine Kabel-Leitung verbunden ist. Eine derartige Verbindung ist in Fig. 2 dargestellt und weiter unten beschrieben. Die Fühler von jeweils einer Anzahl lokalisierter Bereiche können mit einer gemeinsamen Eingabeeinheit gekoppelt werden, die den bestimmten Bereich versorgt, und die Leitungen von den Eingabe-Verstärkern können mit den Eingängen von Eingabeeinheiten in der Nähe der verarbeitenden Einheit 30 gekoppelt werden. Auf diese Weise kann die gesamte Einrichtung auf eine große Anzahl von Schwingungsfuhlern ausgedehnt werden, die Über einen großen Bereich verteilt sind.

Am Eingang der signalverarbeitenden Einheit 30 befindet sich ein Hochpaß-Filter, das eine Eingangsschwellen-Frequenz von 100 kHz oder höher hat. Dadurch wird das Frequenzband unterhalb von 100 kHz abgeschnitten. Es kann auch vorteilhaft sein, ein Filter einzusetzen, das eine Schwellenfrequenz von etwa 250 kHz hat und ein zusätzliches Bandpaß-Filter einzusetzen, das eine mittlere Frequenz von 300 kHz hat. 100 kHz bilden jedoch

3 0 9 8 2 6/0318

eine vernünftige Grenze zwischen den hochfrequenten Anteilen, die beim Schneiden, Brechen oder Stückeln von Glas entstehen und den unerwünschten niederfrequenten Schwingungen, die auf anderen Effekten beruhen.

An dieser Stelle wird weiterhin darauf hingewiesen, daß nicht nur herausgefunden wurde, daß das Glasschneiden durch einen Hochfrequenzanteil in den Schwingungen charakterisiert ist, sondern daß die Schwingungen in Stößen (bursts) oder Impulsen auftreten, wobei diese Impulse etwa mit einer Frequenz von 1 kHz auftreten und einen Hochfrequenz-Anteil von über 100 kHz haben. Vorzugsweise soll kein Alarm ausgelöst werden, wenn das Glas splittert. Die genannte Charakteristik erlaubt es, dieses auszuschließen.

Bei einem Versuch, das Glas zu schneiden, enthält das Ausgangssignal des Hochpaß-Filters 32 Hochfrequenz-Impulse des Signals 32 a. Das Signal vom Hochpaß-Filter gelangt durch einen Verstärker 33 an einen Hüllkurven-Detektor 34. Die abgefühlten Impulse werden in einem Impulsverformungskreis 36, einen Schmitt-Trigger, eingegeben. Der Schmitt-Trigger erfüllt zwei Funktionen. Einmal schirmt er gegen niederenergetisches Rauschen im Netzwerk ab, da eine bestimmte Signal-Amplitude gefordert wird, um den Kreis zu

309 B 26 /0318

triggern. Zweitens wird von jedem gemessenen Impuls mit einer Amplitude, die den Schwellenwert Überschreitet, der erforderlich ist, um den Schmitt-Trigger zu triggern, nur ein Impuls mit bestimmter Ausgangs-Amplitude 36 α erzeugt.

Die Ausgangsimpulse vom Schmitt-Trigger 36 gelangen auf einen Aufladekreis 38 oder auch auf einen einfacheren Integrierkreis mit einem Speicherkondensator 39, auf dem das eingespeicherte oder integrierte Signal aufgebaut wird. Vorzugsweise ist der Kreis 38 von der Art einer Dioden- oder Dioden-Transistor-Speicherschaltung, mit der eine bestimmte Ladungsmenge auf den Kondensator 39 bei jedem Impuls des Schmitt-Triggers aufgebracht wird. Die Spannung Über den Kondensator wird durch einen Ladungsmengendetektor 42 Überwacht, der bei Feststellung einer vorgewählten Spannungshöhe Über dem Kondensator 39 ein Relais 44 betätigt, das wiederum ein Alarmsignal auslöst.

Wenn der vorstehend beschriebene Schaltkreis arbeiten soll, muß dann, wenn eine ausreichende Spannung Über dem Kondensator 39 erhalten werden soll, um den Ladungsmengendetektor 42 anzeigen zu lassen, eine Anzahl von Hochfrequenz-Stößen durch den Hochpaß-Filter 32 gelangt sein, um entsprechende Impulse vom Schmitt-Trigger 36 zu erhalten. Im praktischen Gebrauch ist die Einheit 30 so eingestellt, daß etwa zwanzig Impulse vom Schmitt-Trigger erforderlich sind, um die gewünschte Spannungshöhe zu erreichen, wobei angenommen wird, daß diese Impulse mit einer

309826/0318

Frequenz von ungefähr 1 kHz auftreten, wie bereits oben erwähnt, und daß die Endladungszeit des Kondensators konstant ist, wie weiter unten erläutert wird. Demnach ist die Reaktionszeit etwa 20

tine wichtige Einzelheit des Schaltkreises ist, daß ein Widerstand 40 über dem Kondensator 39 geschaltet ist, so daß eine konstante Entladungszeit des Kondensators erhalten wird und die Kombination aus Widerstand und Kondensator als Integrationsoder Mittlerungskreis dient. Falls jeder Spannungsverlust vom Kondensator ausgeschlossen wäre, so würden aufeinanderfolgende Impulse in größeren Zeitintervallen schließlich eine ausreichende Spannung auf den Kondensator aufbauen, die das Relais 44 betätigen wUrde. Beispielsweise haben viele Schwingungsformen vorwiegend einen Gehalt an niederen Frequenzen, können aber auch hohe Frequenzen enthalten. Eine andauernde Vibration des Glases oder auch andauerndes Beklopfen mit irgendwelchen Gegenständen auf dem Glas würden demnach ein Alarmsignal auslösen. Dieser Hochfrequenz-Anteil wird insbesondere dann erhalten, wenn das Beklopfen des Glases dieses zum Zerspringen bringt. Jedoch ist das Zerspringen nur von einigen wenigen Hochfrequenz-Signalstößen begleitet. Der Widerstand 40 hat einen Wert, so daß sich eine konstante Entladungszeit für den Kondensator von etwa 100 <fr\4£C. ergibt. Jedes Beklopfen oder periodische Vibrieren des Glases würde eine Impulsfrequenz erzeugen, die sehr viel

- ίο -

niedriger als die 1 kHz liegt, bei der die Hochfrequenz-Stöße während des Schneidens von Glas auftreten. Der Widerstand 40 läßt daher die durch jedes einzelne Klopfen auftretende Ladung im wesentlichen abfließen, bevor die nächste Ladungsmenge vom folgenden Klopfton ankommt. Hierdurch kann keine in Betracht kommende Spannung Über dem Kondensator 39 aufgebaut werden. Auch das Splittern von Glas als Ergebnis eines Klopfstoßes erzeugt nicht genUgend viel Hochfrequenz-Stöße, um den Alarm auszulösen.

Wenn auch die vorliegende Einrichtung nicht das Splittern von Glas feststellen soll, so ist jedoch bei Anwendungen, die die Sicherheit betreffen, notwendig, festzustellen, daß Glas plötzlich in Scherben geht. Untersuchungen haben ergeben, daß diese Art der Zerstörung von einem oder höchstens wenigen Stößen eines Hochfrequenz-Signales begleitet ist, das eine hohe Amplitude hat. Die signalverarbeitende Einheit 30, wie sie bisher beschrieben wurde, kann Stoßintensitäten nicht unterscheiden, solange sie nur eine Amplituden-Höhe haben, um den Schmitt-Trigger 36 auszulösen. Aus diesem Grunde haben einige wenige Stöße, die bei dem Zerbrechen von Glas entstehen, nicht notwendigerweise die Eigenschaft, den Kondensator 30 soweit aufzuladen, daß ein Alarm ausgelöst wird.

Beim Schneiden oder Einkerben von Glas hat der Hochfrequenz-

3 0 9026/0318

- τι -

Anteil eine kleine Amplitude« Wenn Glas in Scherben geht,' erreicht der Hochfrequenz-Anteil eine Amplitude, die einige hundert Mal größer ist. Daher ist das Zerbrechen dadurch festzustellen, daß die Amplitude des Hochfrequenz-Signals gemessen wird. Hierfür wird der Ausgang des Filters 32 weiterhin mit einem Verstärker 53 gekoppelt, der im Vergleich zum Verstärker 33 mit' einer geringen Verstärkung arbeitet. Das Ausgangssignal des Verstärkers 53 gelangt an einen einstellbaren Amplituden-Meßkreis, der im Prinzip ein Schaltkreis sein kann, der amplituden-diskriminierend ist, beispielsweise ein Detektor mit einem nachgeschalteten Schmitt-Trigger 56, der so eingestellt ist, daß er nur bei vergleichsweise großen Amplituden anspricht, die einem Signal entsprechen, das bei dem Zerbrechen von Glas auftritt. Die Amplitude dieses Signales übertrifft wesentlich diejenigen, die erforderlich sind, den Schmitt-Trigger 33 durch die entsprechenden Hb'hlkurven-Signale auszulösen. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Schmitt-Trigger 56 so angeordnet, daß er eine genügende Ladungsmenge direkt in den Kondensator 39 eines Ladekreises 38 eingibt, so daß der Ladungsanzeige-Detektor 42 unmittelbar das Alarm-Relais 44 betätigt. Natürlich kann der zweite Kanal, der die Einheiten 53, 54 und 56 enthält, so gekoppelt werden, daß er das Relais 44 direkt betätigt.

Es kann angenommen werden, daß der beschriebene Schaltkreis eine ausreichende Sicherung gegen Fehlalarme bildet. Da der

309 8 26/0318

Schaltkreis auf einer Analyse der Signale basiert, die beim Schneiden und plötzlichen Zerbrechen von Glas entstehen und so ausgestattet ist, daß er auf die besonderen Eigenschaften dieser Signale anspricht, bildet der Schaltkreis in hohem Maße einen Schutz gegen gewaltsames Eindringen.

Der Schaltkreis der Einheiten 53, 54, 56, der auf die gefilterten Signale mit vergleichsweise hoher Amplitude anspricht, die das Zerbrechen anzeigen, kann noch anders ausgeführt werden. Der Verstärker 53 kann weggelassen werden und der Detektor kann mit dem Ausgang des Verstärkers 33 unter entsprechender Einstellung der Signalhöhe in bezug auf den Detektor 54 gekoppelt werden. Tatsächlich kann jede beliebige Form eines Schwellenwert-Kreises benutzt werden, um Signale mit hoher Amplitude zu messen, vorausgesetzt, daß er eine ausreichende Ladung auf den Kondensator liefern kann, so daß die Spannung auf dem Kondensator verlässlich Über der Höhe liegt, bei der der Kreis 42 arbeitet.

In einer weiteren Ausfuhrungsform des Schaltkreises gemäß Fig. 1 kann der Höhlkurven-Detektor 34 fortgelassen werden, so daß die Signale vom Verstärker 33 direkt in den Schmitt-Trigger 36 eingehen, der dann so gestaltet ist, daß er bei hoher Geschwindigkeit arbeitet, so daß er auf einzelne Zyklen des gefilterten Signals anspricht und einen konstanten Impuls ent-

309826/0318

sprechend jedem einzelnen Zyklus erzeugt, der den Schwellenwert Überschreitet. In diesem Falle kombiniert der Schmitt-Trigger die Funktionen eines Detektors und eines Impuls-Generators·

Es ist beschrieben worden, daß eine Anzahl von SchwingungsfUhlern im Betrieb parallel auf eine einzige signalverarbeitende Einheit 30 geschaltet werden kann. In gleicher Weise kann eine Anzahl signalverarbeitender Einheiten 30 Über ein ODER-Gatter (nicht dargestellt) mit den Relais-Ausgangssignalen geschaltet werden, so daß eine gemeinsame Alarmeinheit geschaffen ist.

In den Fällen, in denen die Verbindung 20 zwischen den einzelnen Heßwertwandlern und der signalverarbeitenden Einheit 30 ein oder mehrere Verbindungskabel umfaßt, können Versuche, die Signale von den piezo-elektrischen Meßfühlern zu beeinflussen oder zu unterbrechen, indem die Kabel beispielsweise zerschnitten werden, leicht aufgespürt werden, indem mit der Einheit 30 zusammen ein Unterbrecher-Uberwacher 50 mit den Kabeln verbunden ist. Dieser Uberwacher 50 erzeugt auf den Kabeln ein von den anderen Signalen unterscheidbares Signal. Bei Unterbrechung oder Störung dieses besonderen Signals durch Durchschneiden oder Stören des Kabels wird ein Alarm ausgelöst* Die Uberwacher-Einheit 50 kann auf allen Kabelleitungen eine Vorspannung erzeugen, die Über oder um die Eingabeeinheiten herum

828/0318

Übertragen wird. Eine Veränderung der gewählten Vorfpannung läßt entweder eine getrennte Alarmanlage 51 ansprechen oder setzt das Haupt-Alarmrelais 44 in Betrieb.

In Fig. 2 ist eine Eingabeeinheit 60 dargestellt, die von der signalverarbeitenden Einheit 30 entfernt liegt. Diese vereinigt eine Vielzahl von SchwingungsfUhler-Eingangssignalen al zu einer einzigen Kabel-Leitung 62 durch einen Verstärker. Eine Überwache r~Ei η he it 63, die als UND-Gatter wirkt, erzeugt und Überwacht eine bestimmte Vorspannung auf jedem Schwingungsfühler-Eingang 61 und beaufschlagt mit der gleichen Vorspannung das Kabel 62, jedoch nur dann, wenn die gewählte Vorspannung an allen Eingängen 61 liegt. Die Vorspannung auf dem Kabel 62 oder auf anderen ähnlichen Kabeln kann in der signalverarbeitentden Einheit 30 durch eine darin enthaltene Uberwachervorrichtung gemessen werden.

Insgesamt zeigt demnach das beschriebene System folgende Einzelheiten:

Die piezo-elektrischen Meßwertwandler sind direkt mit dem Glas verbunden, wodurch sie leicht auf den Hochfrequenz-Anteil der Ultraschall-Wellen ansprechen können, die sich in der Glasmasse ausbreiten, wenn dieses* gebrochen oder gekerbt wird. Es ist bekannt, daß Ultraschall-Wellen proportional zu ihrer Frequenz in freier Luft gedämpft werden, so daß eine direkte Koppelung mit dem Glas ermöglicht, den vergleichsweise geringen An-

309826/0318

teil an hoher Frequenz zu fühlen. Die Vorrichtung ist so konstruiert, daß sie nur auf den charakteristischen Hochfrequenz-Anteil anspricht, der auf ein Brechen, Schneiden oder Kerben oder Splittern von Glas hindeutet. Das Schneiden, jedoch nicht das Splittern, hat weiterhin die Charakteristik, daß ein Hochfrequenz-Anteil, der normalerweise in Stoßen (bursts) auftritt, während des Schneidens andauert. Hiervon wird Gebrauch gemacht, um das Schneiden vom Splittern zu unterscheiden, indem zunächst eine Anzahl von Stößen gefühlt wird, bevor ein Alarm ausgelöst wird. Hierdurch wird vermieden, daß ein einzelner Hochfrequenz-Impuls, der auf beliebigen Ursachen, beispielsweise auf dem Beklopfen des Glases, beruhen kann, einen Alarm auslöst. Da die Meßwertwandler direkt mit dem Glas gekoppelt sind, sprechen sie auf jeden Versuch an, das Glas zu schneiden oder zu kerben, auf welcher Seite dies auch geschieht. Die Fühler selbst sind klein, preiswert und relativ unauffällig. Die FUHer sind auch relativ unempfindlich gegen Ultraschall-Schwingungen, die anderswo erzeugt werden.

Es ist bereits angedeutet worden, daß die Verbindung 20 auch eine drahtlose Verbindung sein kann. Es ist auch möglich^ neben dem im Epoxy-Harz eingebetteten Meßwertwandler-Scheibchen in der gleichen Einbettung einen kleinen Rqdio-Sender einzubauen, der durch das Ausgangssignal des Meßwertwandlers moduliert wird.

309026/0318

Wird ein entsprechender Empfänger in der Nähe der Meßwertwandler aufgestellt, so wird nur eine geringe Energie benötigt* Ein einfacher Sender könnte ohne weiteres innerhalb derselben Bettung eingebaut werden. In der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und in den zugehörigen Modifikationen wird das zu verarbeitende Signal auf zwei Kanäle aufgeteilt. Ein Kanal spricht auf die Signale mit geringer Amplitude an, die ein Schneiden oder Kerben von Glas anzeigen (Elemente 33, 34 und 36). Per andere Kanal nimmt die Signale mit sehr viel größerer Amplitude auf, die durch das Zerbrechen von Glas ausgelöst werden (Elemente 53, 54 und 56). Fig. 3 zeigt eine andere AusfUhrungsform der signalverarbeitenden Einheit 30, die in der Einrichtung der Fig. 1 verwendet werden kann und die den preislichen Vorteil hat, daß sie nur einen signalverarbeitenden Kanal benötigt.

In Fig. 3 enthält die signalverarbeitende Einheit 130 ein Filter 32, einen Verstärker 33 und einen HUllkurven-Oetektor 34 wie in der Einheit 30. Die Signal-Schwellenwerte sind so gewählt, daß der Detektor 34 Signale liefert, die sowohl die Stöße mit niedriger Amplitude enthalten, die repräsentativ sind fUr das Schneiden von Glas, aber auch Signale mit großer Amplitude, die vom Zerbrechen herrühren. Die gefühlten Signale gehen durch einen Schwellenwert-Filter 136, der in jedem Falle aus einem Gatter mit niedrigem Schwellenwert besteht, durch das alle Signale ohne wesentliche Änderung ihrer Amplitude hindurch· gehen, vorausgesetzt, die Amplitude Überschreitet einen relativ

309826/0318

geringen Schwellenwert. Dies ist vorgesehen, um das Rauschen auszuschließen, wie bereits in Beziehung zur Fig. 1 beschrieben. Die amplituden-diskriminierten Signale laufen dann zu einem Integrierkreis 138, der einen Kondensator 135 und einen Entladungs-Widerstand 140 enthält. Die Spannungshöhe am Kondensator 133 wird durch einen Ladungsanzeige-Detektor 42 gemessen (wie bereits beschrieben) und löst das Relais 44 aus, wenn die Spannung eine vorgewählte Höhe Überschreitet.

Die Eingangssignale auf den Integrator 138 können also sowohl Impuls-Stöße 136 A enthalten, die auf dem Schneiden von Glas beruhen, und/oder Impulse 136 B mit großer Amplitude, die auf dem Zerbrechen des Glases beruhen. Der Integrator lädt proportional zu Energie der Impulse, d.h. entsprechend der Fläche unterhalb der Kurven 136 A und 136 B, so daß ein einzelner starker Impuls 136 B den gleichen Effekt hat vie viele kleine Impulse 136 A. Durch Einstellung der elektrischen Größen kann auch in diesem Schaltkreis mit dem einfacheren einzelnen Kanal sowohl das Ker-, ben oder Schneiden als auch das Zerbrechen einer Glasscheibe verlässlich aufgespürt werden.

In der vorliegenden Ein-Kanal-Einheit kann es wünschenswert sein, die Konstante der Entladungszeit des Kondensators nach 139 zu verringern, auch wenn dieser Wert nicht kritisch ist. Es sind auch Werte unterhalb von 100 mate brauchbar. Eine Zeitkonstante von

309826/0318

20 Miocc ist bereits erfolgreich benutzt worden und kann wahrscheinlich bis auf 10 vu«c erniedrigt werden*

3 0 9 8 2 67 0 3 1 8

Claims

Patentansprüche t

Vorrichtung zur Feststellung der Beschädigung von Glasscheiben oder,, ähnlichem, Ultraschall leitendem Material, gekennzeichnet durch einen an der Scheibe oder dgl. zu befestigenden Meßwertwandler (11), der elektrische Signale erzeugt, die den sich ausbreitenden Schwingungen entsprechen, ein auf die Signale ansprechendes Filter (36), mit dem Signalkomponenten unterhalb 100 kHz unterdruckt werden, und mit einer Signalausgabe-Vorrichtung (30), die auf die gefilterten Signale anspricht·
2.

Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Speicherkapazität (39),

einen Ladekreis (38), der auf die gefilterten Signale anspricht und in Abhängigkeit solcher Signale die Speicherkapazität auflädt,

Entladevorrichtungen (40), die mit der Speicherkapazität verbunden sind und einen Entladungskreis mit wählbarer Zeitkonstante ergeben,

einen Spannungsmesser (42), der mit der Kapazität verbunden ist, die angelegte Spannung mißt und bei Überschreiten einer bestimmten Höhe ein Ausgängssignal abgibt. 3.
Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen HUiI-

309826/0318

kurven-Detektor (34) als Bestandteil des Ladekreises der Kapazität.
4.

Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des HUllkurven-Detektors mit der Speicherkapazität (39) verbunden ist, so daß die Kapazität proportional zur Intensität der festgestellten Signale geladen wird. 5.

Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des HUllkurven-Detektors mit einem Schwellenwert-Filterkreis (33, 34, 36) verbunden ist, der auf die festgestellten Signale insoweit anspricht, als sie einen vorgegebenen Schwellenwert Überschreiten, so daß amplitudenkonstante Impulse entstehen, die der Hüllkurve der festgestellten Signale oberhalb des festgelegten Schwellenwertes entsprechen, und daß das zugehörige Filter (36) mit der Speicherkapazität (39) verbunden ist und diese mit den amplitudenkonstanten Impulsen lädt.
6.

Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen weiteren Schwellenwert-Filterkreis (53,54,56), der auf gefilterte Signale anspricht, die eine wesentlich größere Amplitude haben, als der Schwellenwert gemäß Anspruch 5, wodurch ein Ausgahgssignal erzeugt wird, das einem gefilterten Signal mit einer Amplitude entspricht, die das Niveau des ersten Schwellenwertes

309826/0318

wesentlich Überschreitet,
7.

Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet^, daß die Kapazität des Kondensators und die Zeitkonstante des zugehörigen Entladekreises so bestimmt sind, daß etwa zwanzig amplitudenkonstante Impulse bei der Frequenz von 1 kHz benötigt werden, damit die Spannung des Kondensators den vorbestimmten Schwellenwert Überschreitet, auf den der Schwellenwert-Filterkreis anspricht.
8.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 ■= 6_e gekennzeichnet durch eine Zeitkonstante des Entladokseises von zehire bis eiirshundtrt Millisekunden«
©

Vorrichtung nach ©in©m der Ansprüche 1-8, gekennzeichnet durch ein piezo-elektrisches Element (11) als Meßwertwandler (10).
10.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, gekennzeichnet durch eine Leitung (12), durch die der Heßwertwandler (10) mit dem Filter (32) verbunden ist/ und Vorrichtungen (50), die mit der Leitung verbunden sind und die ein zusätzliches, von den elektrischen Signalen des Meßwertwandlers verschiedenes Signal auf die Leitung aufbringen, und Vorrichtungen, die mit der Leitung verbunden sind und mit denen die Unterbrechung des zusätzlichen

309826/0318

Signals feststellbar ist.
Π.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 9, gekennzeichnet durch drahtlose Übertragung der Signale zwischen dem Meßwertwandler (10) und dem Filter (32).
12.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter einen Schwellenwert besitzt, dementsprechend alle Signalanteile, die Schwingungen des Meßwertwandler-Signals unterhalb 250 kHz entsprechen, ausgefiltert werden. 13.

Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein Filter mit einer Bandpaß-Charakteristik, deren Hittelwert etwa bei 300 kHz liegt.
14.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, gekennzeichnet durch eine Vielzahl weiterer Meßwertwandler (10 a,b,c) der beschriebenen Art und Sammelvorrichtungen zur Zusammenfassung der Schwingungssignale der Wandler, wobei das Ausgangssignal der Sammelvorrichtung auf das Filter gegeben wird. 15.

Sicherungsvorrichtung, mit der die Beschädigung einer oder mehrerer Glasscheiben feststellbar ist, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 14, bei der die Meßwertwandler (10) mit dem zu Überwachenden Glas verbunden werden.

309826/0318

Lee rse ιτβ