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Die Erfindung betrifft eine Strahlungsdetektionseinrichtung mit einem Strahlungsdetektorelement und mit einer Eicheinrichtung für das Strahlungsdetektorelement, welche ein Eichstrahlung emittierendes Strahlungsemitterelement und eine Umschalteinrichtung zum Umschalten zwischen Strahlungsdetektions- und Eichbetrieb umfaßt.
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In den älteren israelischen Patentanmeldungen 54 137, 54 138 und 54 139 der Patentinhaberin ist eine Feuer- und Explosionsunterdrückungseinrichtung beschrieben, in der die kombinierten Ausgangssignale von Ultraviolett- und Infrarotdetektorelementen verwendet werden. Es ist bekannt, daß Infrarotdetektorelemente üblicherweise auf einem vorbestimmten und festgelegten Strahlungsniveauschwellwert für ihr Ansprechen geeicht werden. Diese festgelegte Eichung beinhaltet dort Schwierigkeiten, wo sich der Strahlungsuntergrund ändert, da sich die Ansprechung des Infrarotdetektorelements auf ein vorbestimmtes Strahlungssignal als Funktion des Untergrunds ändert.
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Weiterhin kann davon ausgegangen werden, daß das Vorhandensein von unechter Untergrund-Ultraviolettstrahlung zu Fehlalarmen führen kann. Es ist daher wünschenswert, solche Fehlalarme bei nachgewiesenem kontinuierlichem Vorhandensein von Ultraviolettstrahlung zu verhindern.
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Aus der GB-PS 9 02 115 ist eine Strahlungsdetektionseinrichtung der eingangs genannten Art bekannt, die offensichtlich für wissenschaftliche Zwecke bestimmt ist, da sie zum Messen von geringen Strahlungsmengen dient. Das Strahlungsdetektorelement ist in dem Ausführungsbeispiel, das in der einzigen Figur der GB-PS 9 02 115 veranschaulicht ist, ein Photomultiplierer, und die Umschalteinrichtung besteht aus zwei miteinander gekoppelten mechanischen Umschaltern, die jeweils von Hand umgeschaltet werden müssen. Eine solche Strahlungsdetektionseinrichtung und die damit verbundene Eicheinrichtung sind für Feuer- und Explosionsunterdrückungseinrichtungen nicht geeignet, da Feuer- und Explosionsunterdrückungseinrichtungen, die beispielsweise in Panzerfahrzeugen zum automatischen Auslösen von Löschmittelabgabevorrichtungen verwendet werden, eine viel zu hohe Fehlansprechwahrscheinlichkeit hätten, wenn sie nur gelegentlich durch kurzzeitige Umschaltung von Detektionsbetrieb auf Eichbetrieb geeicht werden würden. Es ist jedoch sehr wichtig, daß die Wahrscheinlichkeit einer Fehldetektion eines Feuers oder einer Explosion so klein wie irgend möglich gemacht wird, da andernfalls eine unnötige Auslösung einer an die Strahlungsdetektionseinrichtung angeschlossenen automatischen Löschmittelabgabevorrichtung bewirkt werden würde.
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Selbst wenn man, was in der GB-PS 9 02 115 keineswegs beschrieben ist, die Umschalter dieser bekannten Strahlungsdetektionseinrichtung mittels elektronischer Schalter periodisch umschalten würde, wäre ein solcher Betrieb der Strahlungsdetektionseinrichtung und der damit verbundenen Eicheinrichtung für eine Feuer- und Explosionsunterdrückungseinrichtung höchst unvorteilhaft, weil eine solche Feuer- und Explosionsunterdrückungseinrichtung äußerst schnell, nämlich innerhalb von Millisekunden, auf ein Feuer oder eine Explosion, beispielsweise das Einschlagen einer Granate in einem mit der Feuer- und Explosionsunterdrückungseinrichtung ausgerüsteten Panzerfahrzeug, reagieren muß, damit eine wirksame Feuer- und Explosionsunterdrückung überhaupt stattfinden kann. Da der durch das Schließen der Umschalter eingeschaltete Eichbetrieb der Strahlungsdetektions- und Eicheinrichtung nach der GB-PS 9 02 115 ein Totzeitintervall für die Strahlungsdetektion bedeutet, während dessen Dauer im Falle einer Feuer- und Explosionsunterdrückungseinrichtung kein Feuer und keine Explosion detektiert werden kann, müßte das Betätigen der Umschalter mit einer außerordentlich hohen Umschaltrate durchgeführt werden, was unter anderem technisch sehr aufwendig wäre.
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In der GB-PS 14 36 564 ist ebenfalls eine Strahlungsdetektionseinrichtung mit einem Strahlungsdetektorelement und mit einer Eicheinrichtung für das Strahlungsdetektorelement beschrieben, wobei die Eicheinrichtung ein Eichstrahlung emittierendes Strahlungsemitterelement und eine Umschalteinrichtung zum Umschalten zwischen Strahlungsdetektions- und Eichbetrieb umfaßt. Hier besteht die Umschalteinrichtung aus einem im Strahlungsweg des Strahlungsemitterelements angeordneten Schieber aus strahlungsundurchlässigem Material, der zwischen einer ersten Stellung, in welcher der Strahlungsweg gesperrt ist, und einer zweiten Stellung, in welcher eine in dem Schieber vorgesehene Öffnung in den Strahlungsweg gebracht ist, verschoben werden kann. Ein solcher Schieber, der ebenfalls von Hand umgeschaltet werden muß, ist noch schwieriger und langsamer umschaltbar als die Umschalter in der Strahlungsdetektions- und Eicheinrichtung nach der GB-PS 9 02 115, so daß die Strahlungsdetektions- und Eicheinrichtung nach der GB-PS 14 36 564 aus den oben dargelegten Gründen ebenfalls nicht für eine Feuer- und Explosionsunterdrückungseinrichtung geeignet ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strahlungsdetektionseinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie zur Verwendung in einer Feuer- und Explosionsunterdrückungseinrichtung derart geeignet ist, daß diese Feuer- und Explosionsunterdrückungseinrichtung bei sich änderndem Strahlungsuntergrund optimal anspricht, ohne daß die Wahrscheinlichkeit von Fehlalarmen erhöht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Strahlungsdetektionseinrichtung zur Verwendung in einer Feuer- und Explosionsunterdrückungseinrichtung eine Detektorelementkombination aufweist, die ein Infrarotdetektorelement und ein Ultraviolettdetektorelement umfaßt, welche an eine Einrichtung zum Kombinieren der Ausgangssignale des Infrarotdetektorelements und des Ultraviolettdetektorelements angeschlossen sind, wobei das zu eichende Strahlungsdetektorelement das Infrarotdetektorelement ist und die Umschalteinrichtung einen Zeitgeber umfaßt, der ein Ausgangssignal für das als Infrarotemitterelement ausgebildete Strahlungsemitterelement liefert, das in starrer Abstandsbeziehung mit dem Infrarotdetektorelement vorgesehen ist, wobei der Zeitgeber ein Eingangssignal erhält, welches die Eichung bei einer nicht kontinuierlichen Detektion von Ultraviolettstrahlung durch das Ultraviolettdetektorelement beendet und die Eichung bei Beendigung des Empfangs von nichtkontinuierlicher Ultraviolettstrahlung durch das Ultraviolettstrahlungsdetektorelement wieder einleitet.
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Auf diese Weise wird das Infrarotdetektorelement laufend geeicht, ohne daß die erforderliche Ansprechschnelligkeit der Detektorelementkombination zur Detektion eines Feuers oder einer Explosion beeinträchtigt wird, so daß ein Feuer- und Explosionsalarm optimal ausgelöst und die Feuer- und Explosionsunterdrückungseinrichtung mit hoher Wirksamkeit betätigt werden kann.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Mit der Erfindung wird somit eine Strahlungsdetektionseinrichtung zur Verfügung gestellt, deren Ansprechen auf einen gegebenen, vorbestimmten Strahlungseinfall bei einem Vorhandensein einer sich ändernden Untergrundstrahlung im wesentlichen konstant und damit unabhängig von Änderungen im Niveau der Untergrundstrahlung ist, die vom Detektorelement nachgewiesen wird. Beim Nachweis von kontinuierlichem Vorhandensein von UV-Strahlung kann das kombinierte Ausgangssignal der Strahlungsdetektionseinrichtung gesperrt bzw. außer Funktion gesetzt werden.
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Die Erfindung wird nachstehend zum besseren Verständnis anhand eines in den Fig. 1 bis 3 der Zeichnung im Prinzip dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert; es zeigt
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Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Strahlungsdetektionseinrichtung;
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Fig. 2 eine in nähere Einzelheiten gehende schematische Darstellung der Schaltung der Strahlungsdetektionseinrichtung der Fig. 1 und
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Fig. 3 ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Strahlungsdetektionseinrichtung nach den Fig. 1 und 2 veranschaulicht.
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Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, die ein Blockschaltbild einer Strahlungsdetektionseinrichtung ist, welche eine Eingangsstufe 10 hat, die mit ihrem Eingang an eine Stromversorgung angeschlossen ist und an ihrem Ausgang eine stabilisierte Spannung von 12 V an eine Spannungserhöhungseinheit 12, die typischerweise einen Transformator und Oszillator umfaßt, sowie an eine IR-Eingangsstufe 14 liefert.
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Ein Ultraviolettdetektorelement 16 erhält eine hohe Spannung (ungefähr 500 V Gleichspannung) von der Spannungserhöhungseinheit 12 zugeführt. Das Ultraviolettdetektorelement 16 liefert solange Ausgangsimpulse, solange UV-Strahlung dort vorhanden ist. Ein Zähler 18 erhält die Ausgangsimpulse des Ultraviolettdetektorelements 16 zugeführt und liefert ein Ausgangssignal an einen ersten und zweiten Univibrator 20 und 22 bzw. eine erste und zweite monostabile Multivibratorschaltung, wenn er eine vorbestimmte Anzahl von Ausgangsimpulsen von dem Ultraviolettdetektorelement 16 erhält, bevor der Zähler 18 mittels einer Zeitgebungsschaltung 38 zurückgestellt wird. Diese Anzahl von Ausgangsimpulsen entspricht einem vorbestimmten Schwellwert, der für den Empfang der UV-Strahlung eingestellt worden ist.
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Der Univibrator 20 bleibt GESETZT, wenn das Ausgangssignal des Zählers 18 dort anliegt und für eine Zeit t 1 danach. Die Zeit t 1 kann beispielsweise 5 Sekunden betragen. Wenn infolgedessen das Ausgangssignal des Zählers 18 mit einer Frequenz von weniger 1/t 1 erscheint, bleibt der Univibrator 20 GESETZT und zeigt das kontinuierliche Vorhandensein von UV-Strahlung an.
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Das Ausgangssignal des Univibrators 20 wird der auf die Eichstufe bzw. auf das Eichstadium rücksetzenden Schaltung 24, der einen Eichstop bewirkenden Schaltung 26 und der Schaltung 28 zugeführt. Die Schaltung 28 steuert den Durchgang zu der als UND-Tor ausgebildeten Einrichtung 34 zum Kombinieren der Ausgangssignale des Infrarotdetektorelements 32 und des Ultraviolettdetektorelements 16 . Die Schaltung 24 arbeitet in Ansprechung auf ein RÜCKSETZEN des Univibrators 20 dahingehend, daß sie ein Ausgangssignal an die Eichsteuerschaltung 30 liefert, wodurch eine Eichung des Infrarotdetektorelements 32 bewirkt wird. Diese Eichung hört infolgedessen bei Beendigung des Empfangs von UV-Strahlung auf.
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Die Schaltung 26 arbeitet in der Weise, daß sie ein Signal an die Eichsteuerschaltung 30 liefert, damit die Eichung des Infrarotdetektorelements 32 sofort bei der Rückkehr des Univibrators 20 in einen SETZ-Zustand beendet wird. Die Schaltung 28 arbeitet dahingehend, daß sie das Ausgangssignal der als UND-Tor ausgebildeten Einrichtung 34 sperrt, und zwar mit Beginn einer vorbestimmten Zeit t 3, üblicher- bzw. vorzugsweise 60 Sekunden, nachfolgend auf das SETZEN des Univibrators 20.
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Das Ausgangssignal des Univibrators 22 ist ein Impuls von der Dauer t 2, typischer- bzw. vorzugsweise von einer Dauer von 100 ms, welcher der Einrichtung 34 zugeführt wird.
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Das Infrarotdetektorelement 32 ist fest mit einem als Eichelement vorgesehenen Infrarotemitterelement 36, wie beispielsweise mit einem Glüh- bzw. Heizfaden, das bzw. der ein Standardfeuer bzw. eine Standardflamme repräsentiert und zusammen mit dem Infrarotdetektorelement 32 in einem Epoxyharz eingeschlossen sein kann, das eine Strahlungsverbindung zwischen beiden ermöglicht, verbunden. Diese Kombination ermöglicht es, das Infrarotdetektorelement 32 unter jeder Betriebsbedingung bei jedem Hintergrund auf das Standardfeuer bzw. die Standardflamme zu eichen, so daß man gleichförmige genaue Ergebnisse erzielt. Der Betrieb des Infrarotemitterelements 36 wird durch die Eichsteuerschaltung 30 gesteuert, die auch ein Ausgangssignal an die IR- Eingangsstufe 14 liefert. Das Ausgangssignal des Infrarotdetektorelements 32 wird über die IR-Eingangsstufe 14 auf die Einrichtung 34 gegeben. Die Eichsteuerschaltung 30 verhindert, daß das Ausgangssignal des Infrarotdetektorelements 32 die Einrichtung 34 während der Eichung erreicht.
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Die Einrichtung 34 arbeitet in der Weise, daß sie ein Detektorausgangssignal an eine Anwendungsschaltung (nicht gezeigt) während des gleichzeitigen Auftretens von Ausgangssignalen von der IR-Eingangsstufe 14 und von dem Univibrator 22 liefert, das hierdurch die gleichzeitige Detektion von UV- und IR-Strahlung, die nicht zu der kontinuierlich vorhandenen UV-Strahlung gehören, anzeigt, wobei die Einrichtung 34 dieses Detektorausgangssignal nur dann liefert, wenn sie nicht durch die Schaltung 28 gesperrt ist, wodurch kontinuierliches Vorhandensein von UV-Strahlung von einer unechten Quelle angezeigt wird.
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Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, die eine schematische bevorzugte Ausführungsform der in Blockschaltbildform in Fig. 1 veranschaulichten Schaltung ist. Soweit es angemessen ist, sind die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet worden.
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Die Eingangsstufe 10 umfaßt ein Paar Dioden D 1 und D 2 sowie Kondensatoren C 1, C 2, C 3 und C 4, die mit einem Spannungsregler verbunden sind, wie dargestellt. Die Spannungserhöhungseinheit 12 umfaßt ein Paar Transistoren Q 1 und Q 2, deren Basen mittels Dioden D 3 und D 4 miteinander verbunden sind; Kondensatoren C 5 und C 6 sowie Widerstände R 1 und R 2 sind, wie dargestellt, an den Eingang eines Transformators 13 angeschaltet, über dessen Ausgang ein Kondensator C 7 und ein Gleichrichter geschaltet ist, wobei der Gleichrichter Dioden D 5 und D 6 und Kondensatoren C 8 und C 9 umfaßt und über einen Widerstand R 4 und einen mit Masse verbundenen Kondensator C 10 mit dem Ultraviolettdetektorelement 16 verbunden ist.
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Das Ausgangssignal des Ultraviolettdetektorelements 16 wird dem Zähler 18 und der damit verbundenen Schaltung zugeführt, wobei letztere Diode D 7, D 8 und D 9, Widerstände R 5, R 6 und R 7, einen Kondensator C 11 und ein Paar Inverter 15 und 17 umfaßt.
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Das Ausgangssignal des Zählers 18 wird dem Univibrator 20 zugeführt, der eine Diode D 16, einen Kondensator C 15, einen Widerstand R 15 und einen Inverter 19 umfaßt, wobei das Ausgangssignal des letzteren den Schaltungen 24, 26 und 28 zugeführt wird. Die Schaltung 24 umfaßt einen Kondensator C 18, einen Widerstand R 20 und ein Paar Inverter 21 und 41, einen Widerstand R 29, einen Widerstand R 30 und einen Transistor Q 4, die in der dargestellten Weise geschaltet sind. Die Schaltung 26 umfaßt einen Widerstand R 22 und einen Transistor Q 5, und die Schaltung 28 umfaßt eine Diode D 18, einen Kondensator C 19, einen Widerstand R 21, einen Inverter 23 und eine Diode D 20.
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Dem Univibrator 22 wird ebenfalls das Ausgangssignal des Zählers 18 zugeführt, die Schaltung des Univibrators 22 umfaßt eine Diode D 17, einen Kondensator C 16, eine Diode D 19 und einen Widerstand R 16, und sie liefert ein Ausgangssignal an die Einrichtung 34. Die Einrichtung 34 umfaßt eine Diode D 21, eine Zener-Diode D 22 und eine lichtemittierende Diode LED, sowie Widerstandspaare R 23 -R 24 und R 25-R 26, die je einen Spannungsteiler für jeweilige positive und negative Eingänge eines Operationsverstärkers 27 bilden, an bzw. mit dessen Ausgang die vorerwähnten Dioden D 21 bis D 22 angeschaltet bzw. verbunden sind.
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Die Eichsteuerschaltung 30 umfaßt einen Zeitgeber 29, der Eingangssignale von den Schaltungen 24 und 26 erhält und ein Ausgangssignal über eine Diode D 11 und einen veränderbaren Widerstand R 12 an das Infrarotemitterelement 36 liefert, das als IR-Eichelement dient und, wie oben erwähnt, in festgelegter Nähe und vorbestimmter Strahlungsverbindung zu dem Infrarotdetektorelement 32 angeordnet ist.
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Widerstände R 9 und R 10 sowie Kondensatoren C 12 und C 13 sind mit dem Zeitgeber 29 verbunden, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Das Infrarotemitterelement 36 ist über einen an Masse gelegten Widerstand R 13 und eine Diode D 13 mit der Verbindungsstelle des Widerstands R 14 und der Diode D 14 verbunden. Diese Verbindungsstelle ist außerdem über eine Diode D 12 und einen Widerstand R 11 mit der Basis des Transistors Q 3 verbunden.
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Das Ausgangssignal des Infrarotdetektorelements 32 wird der IR-Eingangsstufe 14 zugeführt, die eine Diode D 10, einen Widerstand R 8 und einen Kondensator C 20 umfaßt, welche zwischen Masse und den positiven Eingang eines Operationsverstärkers 33 geschaltet sind. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 33 wird über einen Widerstand R 14 und eine Diode D 14 dem IR-Eingang der Einrichtung 34 zugeführt, und zwar am positiven Eingang des Operationsverstärkers 27.
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Der negative Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 33 ist mit einem Kondensator C 14 verbunden, der durch den aus dem Verstärker 35 und dem Transistor Q 3 gebildeten Spannungsfolger auf eine Bezugsspannung geladen wird. Die Steuerung des Transistors Q 3 erfolgt durch die Eichsteuerschaltung 30. Ein Operationsverstärker 37 lädt den Kondensator C 14 ebenfalls, jedoch nur dann, wenn der Detektor erregt wird, wodurch eine hohe Bezugsspannung geliefert wird, damit eine Fehlanzeige des Nachweises von IR-Strahlung verhindert wird, bis die Spannung stabilisiert worden ist. Die Widerstände R 17, R 18 und R 19 sowie der Kondensator C 17 sind mit dem Operationsverstärker 37 verbunden, wie dargestellt.
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Es sei nun auf Fig. 3 Bezug genommen, in der diagrammartig ein Fließschaltbild gezeigt ist, das die Betriebsweise der Schaltung der Fig. 1 und 2 veranschaulicht. Beim Erregen bzw. Anschalten der Schaltung wird das Infrarotdetektorelement automatisch und sofort geeicht. Die Eichung wird in der Zeit T 4 (typischer- bzw. vorzugsweise 40 s) wiederholt. Wenn keine Detektion durch das Ultraviolettdetektorelement erfolgt, dann wird die Eichung des Infrarotdetektorelements beendet. Wenn das Infrarotdetektorelement dann das Vorhandensein von IR-Strahlung nachweist, wird ein UV- und IR- Nachweis- bzw. Detektionssignal an das UND-Tor abgegeben, das ein Operationssignal liefert.
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Unabhängig davon, ob das Infrarotdetektorelement ein Nachweissignal liefert, prüft die Schaltung, ob die UV-Detektion über die letzten 5 s hinweg kontinuierlich gewesen ist. Wenn das nicht der Fall war, wird das Infrarotdetektorelement geeicht, nachdem der UV-Nachweis einmal beendet worden ist. Wenn das UV-Signal über die letzten 5 s (t 1) hinweg kontinuierlich gewesen ist, prüft die Schaltung, ob t 3 (typischer- bzw. vorzugsweise 70 s) seit dem Auftreten eines UV-Nachweissignals vergangen ist. Wenn das der Fall ist, wird der Betrieb der Detektorkombination durch das UND-Tor hindurch gesperrt und bleibt so, bis das UV-Nachweissignal endet, woraufhin erneut eine IR-Eichung stattfindet. Wenn das UV-Nachweissignal 70 s nicht vorhanden gewesen ist, wird der Detektor nicht gesperrt und das Nachweissignal, das eine kombinierte UV- und IR-Detektion anzeigt, kann durch das UND-Tor zu der Anwendungsschaltung durchgehen.