DE2402975A1

DE2402975A1 - Anzeiger fuer elektromagnetische strahlung

Info

Publication number: DE2402975A1
Application number: DE2402975A
Authority: DE
Inventors: Bernard Lanoe; Elisabeth De Metz
Original assignee: Etat Francais
Current assignee: Etat Francais
Priority date: 1973-02-16
Filing date: 1974-01-22
Publication date: 1974-08-22
Also published as: GB1450647A; FR2218569A1; US3927375A; FR2218569B1

Description

L'Etat Francais represents par Ie Delegue Ministeriel

pour L-Armenient 14 rue Saint Dominique

Paris, Frankreich

Anzeiger für elektromagnetische Strahlung

Die Erfindung betrifft einen Anzeiger bzw. einen Melder für elektromagnetische Gefahr, der in Form einer einzelnen Plakette verwendet wird.

Die Gefahren von elektromagnetischen Strahlungen bilden in Frankreich und im Ausland , insbesondere in den Vereinigten Staaten und in der UdSSR, seit langem den Gegenstand zahlreicher Untersuchungen. So kann hier zweckdienlich auf einen Aufsatz von R.JoIy, G.Plurien, J. Drouet und B. Servantie, der unter dem Titel "Effets biologiques et physio-pathologiques eventuels des rayonnements electromagnetiques U.H.F. des aeriens-

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radars" in der Zeitschrift des Corps de Sante des Armees im Juni 1969, Band X, Nr.3, Seiten 239 bis 259, erschienen ist, sowie auf einen früheren amerikanischen Aufsat2 "Some Technical Aspects of Microwave Radiation Hazards" von W.W. Mumford, der in der Zeitschrift "Proceedings of the IRE", Februar 1961, Seiten 427 bis 447, erschienen ist, hingewiesen werden. Tjie demgemäß durchgeführten Untersuchungen haben zu der Festlegung von Bestrahlungsnxveaus geführt, die nicht überschritten werden dürfen, beispielsweise 10 mW/cm in Frankreich für eine Bestrahlung, die eine Stunde oder langer andauert.

Es sind bereits Densiometer für elektromagnetische Strahlungen bekannt, wie beispielsweise das in der US-PS 3 182 262 beschriebene, die eine Antenne aufweisen, welche einen in einer Widerstandsbrücke angeordneten Thermistor speist. Densiometer dieser Art sind auch in dem oben genannten amerikanischen Aufsatz genannt, insbesondere auf Seite 443, zweite Spalte. Sie erfordern eine beträchtliche Abschirmung, um die direkten Einflüsse der hohen Felder auf die anderen elektronischen Schaltungen des Geräts zu vermeiden. Sie sind demzufolge unhandlich, in der Größenordnung von ■

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400 cm (iOcmx8cmx5 cm), und verhältnismäßig schwer, in der Größenordnung von 5OO g. Außerdem sind sie verhältnismäßig teuer.

Diese Densiometer können folglich nicht jeder Person einzeln beigegeben werden, die sich Strahlungen auszusetzen hat, sei es im Zuge von Materialuntersuchungen oder in Zonen, wie etwa Flugplätzen, die mit mehreren Radars oder Arten von Radars versehen sind. Nun können Störungen im Verlauf der Untersuchungen von neuen Werkstoffen unerwartete Konzentrationen von Strahlu^gslei-

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stungen schaffen. Bezüglich der Zonen von der Art eines Flugplatzes ist es zwar ohne weiteres möglich, mit einem Densiometer eine Karte der Strahlungsdichten in-!der Zone zu erstellen, diese Karte ist jedoch nur solange von Wert, wie sich die Positionen der Strahlungsquellen oder die Positionen der von Metallmassen gebildeten Reflektoren nicht ändern.

Durch die Erfindung soll ein Strahlungsanzeiger nach Art eines Taschendetektors geschaffen werden, der einzeln getragen werden kann und der die Person, die ihn trägt, alarmiert, sobald sie eine Zone betritt, in welcher ein Strahlungsniveau, welches sicherheits-

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halber unter 10 mW/cm gewählt ist, überschritten ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung, wird, genauer gesagt, ein Anzeiger für elektromagnetische Gefahr geschaffen, der eine einfache elektronische" Schaltung aufweist, der die Abmessungen einer Karte nach Art einer Plakette bzw. eines Abzeichens hat, die bzw. das leicht in die Tasche geschoben oder an der Kleidung angesteckt werden kann, und dessen Kosten so gering sind, daß er einen von einer einzelnen Person zu tragenden Detektor bilden kann, der durch eine Leuchteinrichtung Alarm gibt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein Anzeiger für elektromagnetische Strahlung geschaffen, welcher mit Spannungsmessung arbeitet und mit einer Alarmeinrichtung und mit einem Spannungsdetektor versehen ist, dessen Eingang mit einer Empfangsantenne und dessen Ausgang mit einem Verstärker-Schwellwertschalter verbunden ist, dessen Ausgang eine Elektrolumineszenzdiode speist, die passend polarisiert ist.

Gemäß noch einem weiteren Merkmal der Erfindung Ist der Spannungsdetektor ein Brückengleichrichter, die Empfangs-

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antenne ist eins Dipolantenne, die Enden der einen Diagonalen des Brückengleichrichters sind jeweils mit einem der beiden Elemente des Dipols verbunden und von den beiden Enden der weiteren Diagonalen ist das eine mit Masse und das andere mit dem Eingang des Schwellwertverstärkers verbunden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Schwellwertverstärker ein Transistor in Emitterschaltung, dessen Emitter-Kollektor-Strecke mit der Elektrolumineszenzdiode und mit einer Gleichspannungsguelle in Reihe geschaltet ist und dessen Basis über ein als Spannungsteiler geschaltetes Potentiometer nicht mit Masse, sondern mit dem Ende der weiteren Diagonale des Brückengleichrichters verbunden ist.

Es ist anzumerken, daß man im allgemeinen die Methode der Spannungsmessung bei der Abschätzung der Dickten in dem Fall der kontinuierlichen Strahlung beibehält. Tatsächlich ist bei der Anwendung auf gepulste Strahlung zu befürchten, daß die Dioden des Brückengleichrichters durch den Scheitelwert des Impulses zerstört werden. Dieses Risiko, das für Densioraeter gilt, ist bei dem Gefahrdetektor nach der Erfindung bei normalem Gebrauch nicht vorhanden. Der Detektor muß nämlich

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bei Niveaus unter 10 mW/cm arbeiten, d.h. unter dem Niveau, bei dem die Gefahr einer Zerstörung der Dioden besteht, und zwar auch bei Impulsbetrieb.

Gemäß noch einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Bauteile, einschließlich der Antennenelemente, der elektronischen Schaltung des Detektors bzw. Anzeigers vollständig auf eine Druckschaltungsplatte montiert oder aufgedruckt, die etwa 10 cm lang und einige Zentimeter breit ist und die zusätzlich zu den normalen Löchern für die Schaltungsverbindungen mit einem Loch

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in welchem die die Gleichspannungsquelle bildende Batterie untergebracht ist, und mit einem weiteren Loch versehen ist, in welchem die Elektrolumineszenzdiode sitzt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Bauteile des Brückengleichrichters und des Verstärkers und das Potentiometer auf der Rückseite der Druckschaltungsplatte montiert, während die Vorderseite die gedruckten Schaltungsverbindungen trägt, mit einem steifen Blatt oder einem Überzug bedeckt ist, in welches bzw. welchen ein Loch gebohrt ist, um das Licht der Elektrolumineszenzdiode durchzulassen, und mit den normalen Angaben einer Plakette bedruckt ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügte. Zeichnung-Es zeigen:

Fig. 1 die elektrische Schaltung des An

zeigers nach der Erfindung,

Fig. 2 die Vorderseite eines Anzeigers nach

der Erfindung, und

Fig. 3 einen Schnitt des Anzeigers in Fig. 2

längs der Linie III-III.

Fig. 1 zeigt eine aus zwei Wellenkollektoren 1 und 2 gebildete Dipolantenne, die eine gewisse Energiemenge des sie umgebenden elektromagnetischen Feldes auffängt. Die Kollektoren 1 und 2 können auf einfache Weise hergestellt werden, und zwar in Form von auf eine Druckschaltungskarte aufgedruckten Kupferflächen oder in Form von Drähten mit bestimmter Dicke, die auf einen Teil des Umfangs

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der Platte aufgedruckt sind. In Fig. ί haben die Flächen der Kollektoren 1 und 2 eine dreieckige Form und sind in bezug auf die Enden a und b der einen Diagonalen eines aus vier Dioden 3 gebildeten Brückengleichrichters symmetrisch angeordnet. Die Flächen 1 und 2 sind durch gedruckte Leiter mit den Enden a bzw. b verbunden.

Das Ende c der weiteren Diagonale des Brückengleichrichters ist mit Masse verbunden, während das gegenüberliegende Ende d mit dem Eingang eines Filters verbunden ist, der aus einem Widerstand 4 und einem Kondensator 5 besteht, welch letzterer im praktischen Fall eine einfache Streukapazität sein kann. Im Betrieb richtet die aus den Dioden 3 bestehende Brücke die durch 1 und 2 zwischen a und b angelegte Spannung gleich. Die Ausgangsspannung an den Klemmen c und d wird durch 4 und 5 derart geglättet, daß an dem Punkt e eine Gleichspannung auftritt, die zu dem aufgefangenen Energieniveau proportional ist. Die Gleichspannung an e wird über das Potentiometer 6 an die Basis eines Transistors 7 in Emitterschaltung angelegt. Der npn-Transistor 7 arbeitet als elektronischer Schalter, dessen Betriebsschwellwert durch die Stellung des Schleifers des Potentiometers 6 festgelegt ist.

Der Kollektor 7 ist mit einem Anschluß einer Elektrolumineszenzdiode 8 verbunden, dessen anderer Anschluß mit dem Pluspol einer Batterie 9 verbunden ist, deren Minuspol mit an Masse liegt. Sobald der Transistor 7 leitet, sendet die Diode 8 ein rotes Licht aus. Zusammenfassend läßt sich sagen,i sobald das Strahlungsniveau, in welchem sich die Antenne befindet, so groß ist, daß die Spannung bei e ausreicht, um den Transistor 7 zu triggern, leuchtet die Diode 8 auf. Es ist folglich zu erkennen,

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daß die Einstellung des Potentiometers 6 es ermöglicht, daß Alarm- bzw. Gefahrnineau der Vorrichtung festzulegen- Andererseits liefert die Batterie 9 keinen Strom, solange der Schwellwert nicht überschritten wird, was ihr eine lange Lebensdauer sichert.

Fig. 2 zeigt die Plakette bzw. das Abzeichen, welches mittels einer Druckschaltungsplatte verwirklicht ist, die die Schaltung von Fig. 1 trägt und deren Vorderseite mit dünnem Karton bedeckt ist.

Wie dargestellt, ist der obere Teil der Plakette, die den in der Atomindustrie verwendeten Plaketten ähnelt, den Identitäts- und Identifizierungsangaben vorbehalten. Der untere Teil kann Instruktionen für den Fall des Aufleuchtens der Diode 8 tragen. Die Diode 8 ist durch ein Loch sichtbar, welches hoch genug in die Platte gebohrt ist, um auch dann sichtbar zu bleiben, wenn die Plakette in eine Tasche eingesteckt ist.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt der in Fig. 2 dargestellten Platte längs der Linie III-III. Die Vorderseite der Platte ist nach rechts gedreht und mit einem Kartonbelag bzw. mit Pappe 10 bedeckt dargestellt. Der Schnitt macht ein Loch 11 sichtbar, in welchem sich die Batterie 9 befindet, bei welcher es sich um eine Miniaturzelle handeln kann, die ohne weiteres im Handel erhältlich ist. Eine Kontaktplatte 12, die an die Druckschaltungsplatte angelötet ist, verschließt das Loch 11, in welchem die Batterie 9 durch einen federnden Leiter 13 festgehalten ist, der zum Auswechseln der Batterie lediglich angehoben werden muß. Die Kontaktplatte 12 sichert außerdem die Verbindung des Gehäuses der Batterie 9 mit Masse. Der Schnitt läßt außerdem den Transistor 7 erkennen, wodurch man eine Vorstellung von der Gesamtdicke der Plakette erhält.

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Schließlich ist ein weiteres Loch 14 sowohl in der Druckschaltungsplatte wie auch in dem Karton 10 zum Aufnehmen der Elektrolumineszenzdiode 8 vorgesehen. Die Ränder des Loches 14 können geschwärzt sein, um das Licht der Diode sichtbarer zu machen.

Bei Experimenten mit einem Modell, das mit der Vorrichtung nach der Erfindung übereinstimmt und das mit im Handel gängigen Bauteilen hergestellt worden ist, hat man folgende Resultate erzielt: In einem Frequenzband von mehr als einer Oktave (0,85 bis 2,2 GHz) ändert sich die zum Auslösen des Leuchtvorgangs erforderliche Leistungsdichte um - 2,5 dB. Folglich wird die Vorrichtung, die beispielsweise auf eine Leistungsdichte von 1 mW/cm eingestellt ist, bei minimal 0,54 und maximal 1,77 aufleuchten. Diese Genauigkeit ist ausreichend, um sämtliche gefährlichen Bestrahlungen zu vermeiden. Die Auslöseschwelle des Signals ist gegenüber Temperaturänderungen in den Grenzen der normalen Arbeitsbedingungen des Personals praktisch unempfindlich. Der durchgelassene Frequenzbereich des Modells hängt offensichtlich von dem der Antenne ab, deren Form nach technischen Regeln abgeändert oder angepaßt werden kann.

Im Laufe der Versuche hat es sich außerdem gezeigt, daß sich, wenn das Modell bewegt wird, was häufig der Fall ist, wenn es von einer Person getragen wird, die Leuchthelligkeit der Elektrolumineszenzdiode ändert , was ein Blinken hervorruft, das sehr gut die Aufmerksamkeit auf sich lenkt.

Es ist noch zu bemerken, daß das richtige Funktionieren einer Vorrichtung, die von einer Person getragen wird, leicht dadurch kontrolliert werden kann, daß die Vorrichtung vor eine Vergleichsquelle oder, noch einfacher, an eine Stelle in der betreffenden Zone, wie etwa einem

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Flugplatz, gebracht wird/ wo die Leistungsdichte einem bekannten Eichniveau entspricht.

Der die Vorderseite der Druckschaltungsplatte bedeckende Karton 10 kann durch jeden anderen geeigneten Oberzug, wie etwa eine Kunststoffolie, ein Farbanstrich usw., ersetzt werden.

Die durch die Elektrolumineszenzdiode gebildete Leuchtanzeigeeinrichtung kann einer geeigneten akustischen Meldeeinrichtung zugeordnet sein.

Obwohl die Grundsätze der Erfindung oben in Beziehung auf ein besonderes Ausführungsbeispiel beschrieben worden sind, versteht es sich, daß die Beschreibung lediglich als Beispiel dient und den Rahmen der Erfindung nicht beschränkt.

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Claims

Patenta nsprüche:

1./ Anzeiger für elektromagnetische Strahlung, welcher mit Spannungsmessung arbeitet und mit einer Alarmeinrichtung versehen ist, gekennzeichnet durch einen Spannungsdetektor, dessen Eingang mit einer Empfangsantenne und dessen Ausgang mit einem Verstärker-Schwellwertschalter verbunden ist, dessen Ausgang eine elektrolumineszierende Diode speist, die passend polarisiert ist und die Alarmeinrichtung bildet.

2. Anzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsdetektor ein Brückengleichrichter ist, daß die Empfangsantenne eine Dipolantenne ist, daß die Enden der einen Diagonalen des Brückengleichrichters jeweils mit einem der beiden Elemente des Dipols verbunden sind und daß von den beiden Enden der weiteren Diagonalen das eine mit Masse und das andere mit dem Eingang des Schwellwertverstärkers verbunden ist.

3. Anzeiger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertverstärker ein Transistor in Emitterschaltung ist, dessen Emitter-Kollektor-Strecke mit der elektrolumineszierenden Diode und mit einer Gleichspannungsquelle in Reihe geschaltet ist und dessen Basis mit dem Eingang des Schwellwertverstärkers verbunden ist.

4. Anzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dessen Bauteile, einschließlich der Antennenelemente, der elektronischen Schaltung vollständig auf eine Platte mit gedruckter Schaltung montiert oder aufgedruckt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte zusätzlich zu den normalen Löchern für die Schaltungsverbindungen mit einem

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Sackloch, in welchem die die Gleichspannungsquelle bildende Batterie sitzt, und mit einem weiteren Loch versehen ist, in welchem die elektrolumineszierende Diode sitzt.

5. Anzeiger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die" Rückseite der Druckschaltungsplatte die elektronischen Bauteile trägt, während die Vorderseite die gedruckten Schaltungsverbindungen trägt und mit einer Folie oder einem Überzug bedeckt ist, in welche bzw. in welchen ein Loch gebohrt ist, damit das Licht der elektroluminesζierenden Diode hindurchgehen kann, und daß die überzogene Vorderseite Idenditäts- und Betriebsangaben trägt.

6. Detektor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckschaltungsplatte die normalen Abmessungen einer Plakette hat, die angeheftet oder in eine Tasche geschoben werden kann, und daß die Diode so hoch auf der Druckschaltungsplatte angebracht ist, daß sie unter allen Umständen sichtbar ist.

7. Anzeiger nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Idenditätsangaben oberhalb der elektrolumineszierenden Diode angeordnet sind und daß die Betriebsangaben in dem gesamten unteren Eereich der Vorderseite der Druckschaltungsplatte gelegen sind.

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