DE3317925A1 - Detektionseinrichtung, insbesondere zur detektion und gegebenenfalls zerstoerung ankommender objekte - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft allgemein eine Detektionseinrichtung, und zwar insbesondere eine Detektionseinrichtung, die einen oder mehrere Ultraviolett- und Infrarotdetektoren aufweist. Diese Detektionseinrichtung ist insbesondere zur Detektion und gegebenenfalls Zerstörung ankommender Objekte vorgesehen.

Es ist eine Anzahl von Feuer- und Explosionsdetektionsanordnungen bekannt, in denen Ultraviolett- und Infrarotdetektoren in Kombination vorgesehen sind. Beispiele solcher Anordnungen sind in den US-Patentschriften 3 665 440, 3 656 016 und 4 270 613 beschrieben und dargestellt. Nachstehend werden für Infrarot und Ultraviolett die üblichen Abkürzungen IR und UV verwendet. Die in der US-PS 3 665 440 beschriebene Einrichtung erzeugt ein Alarmausgangssignal, wenn IR in Abwesenheit von UV festgestellt wird. Die in der US-PS 3 653 016 beschriebene Einrichtung erzeugt ein Alarmausgangssignal, wenn IR und UV zusammen festgestellt werden, jedoch umfaßt diese Einrichtung auch einen Teil des sichtbaren Spektrums in den Detektionsbereichen ihrer Detektoren.

In der US-PS 4 270 613 der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung ist eine besonders brauchbare Detektionsanordnung beschrieben, die eine Ausgangsanzeige bzw. ein Ausgangssignal in Ansprechung auf koinzidente Detektion von UV und IR erzeugt, wobei die Detektionsbänder bzw. -bereiche das sichtbare Spektrum ausschließen.

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Detektionseinrichtung zur Verfügung gestellt, die sowohl für Strahlung als auch für die Nähe der Strahlungsquelle empfind-

lieh ist.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird demgemäß eine Detektionseinrichtung zur Verfügung gestellt, die einen Nahbereichs- bzw. Annäherungsfühler und eine Strahlungsdetektionseinrichtung umfaßt, wie auch eine Logikschaltung zum Erzeugen einer Alarmanzeige bzw. eines Alarmsignals nur in Ansprechung auf eine vorbestimmte Kombination von Ausgangssignalen von dem Nahbereichs- bzw. Annäherungsfühler und der Strahlungsdetektionseinrichtung.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird die gewünschte Nahbereichs- bzw. Annäherungsanzeige bzw. das gewünschte Nahbereichs- bzw. Annäherungssignal durch Ermitteln einer Mehrzahl von Strahlungsbändern bzw. -bereichen in Kombination erzeugt. Die Änderungsrate bzw. -geschwindigkeit von bestimmten Strahlungsbändern bzw. -bereichen aus den Strahlungsbändern bzw. -bereichen wird außerdem festgestellt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Detektionseinrichtung einen UV-Fühler, einen IR-Fühler für das nahe IR und einen IR-Fühler für das ferne IR, eine Einrichtung zum Ermitteln der Änderungsrate bzw. -geschwindigkeit des Ausgangssignals des IR-Fühlers für das nahe IR und des IR-Fühlers für das ferne IR, eine Schwellwerteinrichtung, die das Ausgangssignal der Einrichtung zum Ermitteln der Änderungsrate bzw. -geschwindigkeit erhält und dahingehend operativ ist, daß sie eine Ausgangsanzeige bzw. ein Ausgangssignal in Ansprechung auf das Überschreiten eines vorbestimmten Schwellwerts erzeugt; und eine UND-Bildungs- bzw. -Logikeinrichtung zum Aufnehmen der Ausgangssignale der Schwellwerteinrichtung und des UV-Fühlers zurr.Erzeu-

gung eines Alarmbetätigungssignals.

Die UND-Bildungs- bzw. -Logikeinrichtung kann eine Mehrzahl von UND-Toren umfassen, von denen jedes Signale von einer unterschiedlichen Kombination von Fühlern erhält und ein entsprechendes Ausgangssignal abgibt.

Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Detektionseinrichtung eine Strahlungsdetektionseinrichtung, die einen UV-Detektor und einen IR-Detektor aufweist, deren Ausgänge einer UND-Bildung unterworfen werden, und die Nahbereichs- bzw. Annäherungsdetektionseinrichtung umfaßt einen Nahbereichs- bzw. Annäherungsdetektor sowie einen oder mehrere parallele Niveau- und Neigungsschwellwertanzeige- bzw. -ermittlungseinrichtungen, deren Ausgangssignale einer UND-Bildung zusammen mit den Ausgangssignalen der Strahlungsdetektionseinrichtung unterworfen werden, um ein Alarmbetätigungssignal zu erzeugen.

Außerdem ist vorzugsweise eine Einrichtung zum Ermitteln der Position von ankommenden Objekten und zum Zerstören derselben durch Explosivstoffe oder elektromagnetische Strahlung vorgesehen.

Es sei darauf hingewiesen, daß unter dem Begriff Geschoß nicht nur ein Geschoß allgemein, sondern auch ein Fernlenkgeschoß, eine Rakete, eine Lenkwaffe, ein unbemannter Flugkörper o. dgl. verstanden werden kann.

Die Erfindung sei nachfolgend zu ihrem vollständigeren Verständnis anhand einiger in den Fig. 1 bis 8 der Zeichnung im Prinzip dargestellter, besonders bevorzugter Ausführung s formen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 ein allgemeines Logikdiagramm einer Geschoßdetektionsschaltung, die gemäß der Erfindung aufgebaut und wirksam ist;

Fig. 2 eine Blockschaltbilddarstellung einer Geschoßdetektionsschaltung, die gemäß der Erfindung aufgebaut und wirksam ist;

Fig. 3 eine nähere Einzelheiten aufweisende Darstellung einer bevorzugten Schaltung nach Fig. 2;

Fig. 4 eine Logikdiagrammdarstellung einer alternativen Ausführungsform eines Geschoßdetektors, der gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgebaut und wirksam ist;

Fig. 5 eine Blockschaltbilddarstellung der Einrichtung der Fig. 4;

Fig. 6 eine teilweise im Blockschaltbild, teilweise

schematisch gezeichnete Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung nach den Fig. 4 und 5;

Fig. 7 eine Blockschaltbilddarstellung einer Detektionsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ; und

Fig. 8 eine Darstellung einer; Betätigungsschaltung, die in der Anordnung nach Fig. 7 verwendet werden

kann.

Es sei nun auf Fig. 1 Bezug genommen, in der in Form eines Logikdiagramms die Betriebsweise einer Geschoßdetektionsschaltung veranschaulicht ist, welche gemäß einer

Ausführungsform der Erfindung aufgebaut und operativ ist. Der Betrieb der Detektionsschaltung erfolgt in einer fortlaufenden Strahlungsdetektionsabfragebetriebsart 10. Nur dann, wenn Strahlung, die vorbestiirante Charakteristika hat, festgestellt wird, erfolgt eine Abfrage hinsichtlich der Nahbereichs- und/oder Annäherungsdetektion 12. Nur dann, wenn Nahbereichs- und/oder Annäherungskriterien nachfolgend auf Strahlungsdetektion erfüllt sind, wird eine Alarmanzeige bzw. ein Alarmsignal bei 14 abgegeben.

Es sei nun auf Fig. 2 Bezug genommen, in der eine Geschoßdetektionseinrichtung dargestellt ist, welche die oben in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Funktionen ausführt. Ein Nahbereichs- und/oder Annäherungsdetektor 16 liefert ein Ausgangssignal an einen Verstärker 18. Das Ausgangssignal des Verstärkers 18 wird längs zweier paralleler Signalwege weitergegeben, wovon der erste zu einem Neigungsdetektor 20, insbesondere einem Flankengleichrichter, und der zweite zu einem Niveaudetektor 22 führt. Die Ausgangssignale des Neigungsdetektors 20 und des Niveaudetektors 22 werden gesondert einer Logikschaltung 24 zugeführt.

Ein Strahlungsdetektor 26 oder irgendeine gewünschte Kombination von Strahlungsdetektoren liefert ein Ausgangssignal an eine Strahlungssignalverarbeitungsschaltung 28, die ein Ausgangssignal an die Logikschaltung 24 abgibt. In Ansprechung auf den Empfang von geeigneten Eingangssignalen von dem Neigungsdetektor 20, dem Niveaudetektor 22 und der Strahlungssignalverarbeitungsschaltung 28 wird die Logikschaltung 24 dahingehend operativ, daß sie eine Ausgangsanzeige bzw. ein Ausgangssignal über die Detektion eines Geschosses, das vorbestimmte Charakteristika hat, abgibt.
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Es sei nun auf Fig. 3 Bezug genommen, in der eine teilweise schematische Teilblockschaltbilddarstellung der Schaltung der Fig. 2 gezeigt ist. Hieraus ist ersichtlich, daß der Nahbereichs- bzw. Annäherungssensor 16 ein Ausgangssignal an den Verstärker 18 abgibt, und daß dieses Ausgangssignal dann, nachdem es vom Verstärker 18 verstärkt worden ist, parallel auf einen Niveaudetektor 22 und eine Reihenkombination bzw. Schaltung aus einer Neigungsdetektorschaltung 21, beispielsweise einer Flankengleichrichterschaltung, und einem Niveaudetektor 23, gegeben wird. Die Detektoren 22 und 23 geben beide ein Ausgangssignal an ein UND-Tor 30, das außerdem ein Eingangssignal von einem UND-Tor 32 erhält. Das UND-Tor 32 erhält ein erstes Eingangssignal von einer IR-Detektoranordnung, die ein Detektorelement 34 und einen Verstärker-Niveaudetektor 36 umfaßt. Das zweite Eingangssignal für das UND-Tor 32 wird von einem Zähler 38 abgegeben, dem Detektorimpulse von einem UV-Detektor 40 zugeführt werden, der seinerseits mittels einer Spannungsquelle 42 mit einer Spannung versorgt wird.

Es sei nun auf Fig. 4 Bezug genommen, die eine Logikdiagrammdarstellung einer alternativen Ausführungsform eines Geschoßdetektors zeigt, der gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgebaut und wirksam ist. Hier sind drei Arten von UND-Detektionsabfragen vorgesehen, mit denen abgefragt wird, ob eine Detektion im nahen IR (im ungefähren Bereich von etwa 0,95 μπι) , im fernen IR (im ungefähren Bereich von etwa 4 μπι) und im UV vorliegt.

Diese Abfragen sind jeweils durch die Bezugszeichen 50, 52 und 54 angedeutet. Eine gleichzeitige Detektion von Strahlung in allen drei Bereichen ist bei 56 angedeutet, während die übrigen drei Kombinationen von Detektionen in den verschiedenen Bereichen bei 58 (Detektion im nahen IR und im fernen IR), bei 60 (Detektion im UV und im

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nahen IR), und bei 62 (Detektion im UV und im fernen IR) angedeutet sind.

Der Aufbau der Schaltung, deren Betriebsweise in Fig. 4 in groben Zügen dargestellt ist, ist in Blockschaltbildform in Fig. 5 gezeigt. Ein UV-Fühler 70 gibt ein Ausgangssignal an einen Zähler 72, von dem aus Eingangssignale an drei UND-Tore 74, 76 und 78 abgegeben werden. Ein IR-Sensor 80 für das nahe IR gibt ein Ausgangssignal an einen Verstärker 82, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Neigungsdetektors 84, insbesondere eines Flankengleichrichters, verbunden ist, und der seinerseits sein Ausgangssignal auf den Eingang eines Niveaudetektors 86 gibt. Das Ausgangssignal des Niveaudetektors 86 wird parallel mit den UND-Toren 74 und 78 sowie einem UND-Tor 88 zugeführt. Ein IR-Fühler 90 für das ferne IR liefert ein Ausgangssignal an einen Verstärker 92, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Neigungsdetektors 94, insbesondere eines Flankengleichrichters, verbunden ist, der seinerseits sein Ausgangssignal auf den Eingang eines Niveaudetektors 96 gibt. Das Ausgangssignal des Niveaudetektors 96 wird parallel den UND-Toren 76, 78 und 88 zugeführt. Das UND-Tor 74 liefert eine Ausgangsanzeige bzw. ein Ausgangssignal, die bzw. das einer gleichzeitigen Detektion im UV und im nahen IR entspricht; das UND-Tor 76 liefert eine Ausgangsanzeige bzw. ein Ausgangssignal, die bzw. das einer gleichzeitigen Detektion im UV und im fernen IR entspricht; das UND-Tor 78 liefert eine Ausgangsanzeige bzw. ein Ausgangssignal, die bzw.

das einer gleichzeitigen Detektion im UV, im nahen IR und im fernen IR entspricht, und das UND-Tor 88 liefert eine Ausgangsanzeige bzw. ein Ausgangssignal, die bzw. das einer gleichzeitigen Detektion im nahen IR und im fernen IR entspricht. Der IR-Fühler 90 für das ferne IR kann typischer- bzw. vorzugsweise ein Bleisolenoid-

detektor sein, wie es beispielsweise das Modell 5036 ist, das von der Firma IR Inc. in den USA hergestellt wird. Der IR-Fühler 80 für das nahe IR kann typischer- bzw. vorzugsweise das Modell 51337 sein, das von der Firma Hamamatsu in Japan hergestellt wird. Alternativ können Thermodraht- bzw. -fadendetektoren verwendet werden, wie sie von der Firma Honeywell hergestellt werden.

Die Fig. 6 ist eine teilweise schematische, Teilblock-Schaltbilddarstellung der Schaltung der Fig. 5. Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß der UV-Fühler 70 einen konventionellen Aufbau hat und eine Hochspannungsstromversorgungsquelle sowie eine Photoröhre oder einen für UV empfindlichen Phototransistor umfaßt, während der Aufbau des übrigen Teils der Schaltung, soweit die erfindungsgemäßen Merkmale nicht betroffen sind, von konventioneller Ausgestaltung ist.

Es sei nun auf Fig. 7 Bezug genommen, die eine Schutzeinrichtung veranschaulicht, welche gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut und wirksam und in der die oben beschriebene Detektionseinrichtung vorgesehen ist. Die Schutzanordnung ist so angeordnet, daß sie einen geschützten Bereich 80 von einer oder mehreren Seiten her schützt. Eine Detektionsanordnung der oben beschriebenen Art oder eine Mehrzahl solcher Detektionsanordnungen ist bzw. sind so angeordnet, daß damit ankommende Objekte detektiert werden, die von der angedeuteten Richtung her kommen. Eine Detektion durch die Detektionsanordnung oder -anordnungen erzeugt ein Betriebs- bzw. Betätigungssignal, das an eine Objektzerstörungseinrichtung 82 abgegeben wird, die dahingehend operativ ist, daß sie das ankommende Objekt zerstört, vernichtet oder in sonstiger Weise unschädlich macht. Die Zerstörungsvorrichtung 82 kann jedes geeignete Zerstörungs- bzw. Vernichtungsmittel

bzw. jede geeignete Zerstörungs- bzw. Vernichtungseinrichtung umfassen, wie beispielsweise Explosivstoffe, -mittel und/oder -einrichtungen, elektromagnetische Strahlung bzw. eine oder mehrere Einrichtungen, die elektromagnetische Strahlung erzeugen, und optisches Auftreffen bzw. optischen Beschüß bzw. eine oder mehrere Einrichtungen, mit denen ein optisches Auftreffen oder ein optischer Beschüß durchführbar ist, und zwar unter Verwendung eines Laserstrahleinrichtung oder einer ähnlichen Einrichtung, mit welcher das optische Auftreffen bzw. der optische Beschüß durchgeführt wird.

Eine Treiber- bzw. Ansteuerschaltung für eine typische bzw. bevorzugte Zerstörungseinrichtung ist in Fig. 8 veranschaulicht. Das Detektionssignal, welches vom Ausgang der Detektionsanordnung herkommt, wird einer Treiber- bzw. Ansteuerschaltung 84 zugeführt, die typischer- bzw. vorzugsweise ein Paar Transistoren umfaßt, welche in einer Darlington-Anordnung geschaltet sind. Das Ausgangssignal bzw. die Ausgangsgröße der Treiber- bzw. Ansteuerschaltung 84 wird einer konventionellen Betätigungsschaltung für Explosivstoffe bzw. -vorrichtungen oder für die Magnetfelderzeugung zugeführt. Das Ausgangssignal bzw. die Ausgangsgröße der Treiber- bzw.

Ansteuerschaltung 84 kann auch durch irgendeine geeignete Drahteinrichtung bzw. durch eine oder mehrere Leitungen oder durch eine drahtlose Einrichtung übertragen werden .

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern sie läßt sich im Rahmen des Gegenstandes der Erfindung, wie er in den Ansprüchen angegeben ist, sowie im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens, wie er den gesamten Unterlagen zu entnehmen ist, in vielfältiger Weise abwandeln und ausführen.

Claims (13)

9 * a PATENTANWÄLTE UND ZUGELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER · DR.-I N G. AN N EKÄTE WEISERT DIPL-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE RMGARDSTRASSE 15 · D-8OOO MÜNCHEN 71 · TELEFON 089/797077-797078 · TELEX Ο5-212156 kpat d TELEGRAMM KRAUSPATENT 36 9 3 JS/BR SPECTRONIX LTD. Tel Aviv/Israel Detektionseinrichtung, insbesondere zur Detektion und gegebenenfalls Zerstörung ankommender Objekte PATENTANSPRÜCHE

1. Detektionseinrichtung, insbesondere zur Detektion und gegebenenfalls Zerstörung ankommender Objekte, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes umfaßt: eine Nahbereichs- bzw. Annäherungsfühleinrichtung (16 bis 22; 80 bis 86, 90 bis 96); eine Strahlungsdetektionseinrichtung (26, 28; 32 bis 42; 70, 72); und eine Einrichtung (30; 74 bis 78, 88) zum Erzeugen einer Alarmanzeige bzw. eines Alarmsignals in Ansprechung auf Ausgangssignale von der Nahbereichs- bzw. Annäherungsfühleinrichtung (16 bis 22; 80 bis 86, 90 bis 96) und der Strahlungsdetektionseinrichtung (26, 28; 32 bis 42; 70, 72).

2. Detektionseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nahbe-

reichs- bzw. Annäherungsfühleinrichtung (80 bis 86, 90 bis 96) eine Fühleinrichtung zur gleichzeitigen Strahlungsdetektion in einer Mehrzahl von unterschiedlichen Bereichen umfaßt.
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3. Detektionseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von unterschiedlichen Bereichen das nahe Infrarot und das ferne Infrarot umfaßt.

4. Detektionseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsdetektionseinrichtung (26, 28; 32 bis 42; 70, 72) einen Infrarot- und/oder Ultraviolett-Detektor (26; 40; 70) umfaßt.

5. Detektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nahbereichs- bzw. Annäherungsfühleinrichtung (16 bis 22; 80 bis 86, 90 bis 96) außerdem eine Einrichtung (20; 84, 94) zum Ermitteln der Rate bzw. Geschwindigkeit der Änderung in der Strahlungsdetektion in wenigstens einem Bereich umfaßt.

6. Detektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nahbereichs- bzw. Annäherungsfühleinrichtung (80 bis 86, 90 bis 96) einen Infrarotfühler (80) für das nahe Infrarot, einen Infrarotfühler (90) für das ferne Infrarot, eine Einrichtung (84, 94) zum Ermitteln der Rate bzw. Geschwindigkeit der Änderung des Ausgangssignals der Infrarotfühleinrichtung (80) für das nahe Infrarot und der Infrarotfühleinrichtung (90) für das ferne Infrarot umfaßt; daß eine Schwellwerteinrichtung (86, 96) zum Aufnehmen der Ausgangssignale der Rate bzw. Geschwindigkeit

der Änderung des Ausgangssignals der Fühleinrichtung (84, 94) und zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das dem Überschreiten eines vorbestimmten Schwellwerts entspricht, vorgesehen ist; und daß die Detektionseinrichtung eine UND-Einrichtung (74 bis 78, 88) bzw. eine UND-Bildungseinrichtung (74 bis 78, 88) zum Aufnehmen der Ausgangssignale von der Schwellwerteinrichtung (86, 96) und von der Strahlungsdetektionseinrichtung (70, 72) zum Erzeugen eines Alarmbetätigungssignals aufweist.

7. Detektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nahbereichs- bzw. Annäherungsfühleinrichtung (16 bis 22) einen oder mehrere parallele Niveauanzeigeeinrichtungen (22) und Neigungsschwellwerteinrichtungen (20) bzw. wenigstens eine Neigungseinrichtung (20) und wenigstens eine dazu parallele Niveauschwellwerteinrichtung (22) umfaßt.

8. Detektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine mittels der Detektionseinrichtung (86) betätigte Zerstörungseinrichtung (82) zum Zerstören, Vernichten oder in sonstiger Weise Unschädlichmachen eines ankommenden Objekts aufweist, so daß die Detektionseinrichtung (86) mittels der Zerstörungseinrichtüng (82) zu einer Einrichtung für die Detektion und Zerstörung von ankommenden Objekten vervollständigt ist.

9. Detektionseinrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch mehrere Fühleinrichtungen (86) zum Erzeugen einer Ausgangsanzeige bzw. eines Ausgangssignals über den Ort des ankommenden Objekts.

10. Detektionseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstörungseinrichtung (82) eine Explosivschranke bzw. -barriere umfaßt oder ist.

11. Detektionseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstörungseinrichtung (82) eine Exploxivschranke bzw. -barriere umfaßt oder ist.

12. Detektionseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstörungseinrichtung (82) eine elektromagnetische Energie erzeugende Einrichtung umfaßt oder ist.

13. Detektionseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstörungseinrichtung (82) eine elektromagnetische Energie erzeugende Einrichtung umfaßt oder ist.