EP0202634A2 - Proximity monitoring device with sound wave source - Google Patents

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Publication number
EP0202634A2
EP0202634A2 EP86106746A EP86106746A EP0202634A2 EP 0202634 A2 EP0202634 A2 EP 0202634A2 EP 86106746 A EP86106746 A EP 86106746A EP 86106746 A EP86106746 A EP 86106746A EP 0202634 A2 EP0202634 A2 EP 0202634A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
frequency
counter
sound source
time window
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP86106746A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0202634A3 (en
Inventor
Walter Meier
Kurt Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cerberus AG
Original Assignee
Cerberus AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cerberus AG filed Critical Cerberus AG
Publication of EP0202634A2 publication Critical patent/EP0202634A2/en
Publication of EP0202634A3 publication Critical patent/EP0202634A3/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/16—Actuation by interference with mechanical vibrations in air or other fluid
    • G08B13/1609—Actuation by interference with mechanical vibrations in air or other fluid using active vibration detection systems
    • G08B13/1618—Actuation by interference with mechanical vibrations in air or other fluid using active vibration detection systems using ultrasonic detection means
    • G08B13/1636—Actuation by interference with mechanical vibrations in air or other fluid using active vibration detection systems using ultrasonic detection means using pulse-type detection circuits
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/16—Actuation by interference with mechanical vibrations in air or other fluid
    • G08B13/1609—Actuation by interference with mechanical vibrations in air or other fluid using active vibration detection systems

Definitions

  • the invention relates to a short-range monitoring device with a sound source operated by a driver circuit and with an evaluation circuit which triggers an alarm signal when a body which is relatively solid with respect to the ambient air is moved and / or remains in a monitoring volume.
  • a comparable intrusion detector is described in DE Patent 2,237,613.
  • a sound source is continuously excited with a constant frequency, which corresponds to the room's own resonance frequency.
  • this known detector has the disadvantage that it can only be functionally installed in closed rooms.
  • the cubic meter content of the room to be monitored must be precisely estimated, whereby the openings that the room has in the form of doors, windows, fan openings or cracks must also be taken into account. Only then can you tune to the so-called room resonance frequency.
  • the known detector can only fulfill its monitoring task if its sound source emits this resonance frequency inherent in the room. Its installation is tedious, time consuming and can only be done by specially trained personnel.
  • the known detector If the resonance frequency of the room changes during operation as a result of changes in the volume or the openings in the room, the known detector generates false alarms.
  • Another disadvantage of the known detector is the fact that false alarms are also triggered by laminar or turbulent air currents or by insects flying in the room to be monitored.
  • the object of the invention is to avoid these disadvantages.
  • the invention is not restricted to a closed space. It can easily be used outside of any building.
  • the invention can adapt its monitoring area individually to the desired monitoring process. This is possible not only during installation but also during the operation of the invention.
  • the surveillance area extends to a few meters, so that the invention only applies to the close-up area.
  • FIG. 1 shows a sound source 3, which can be designed, for example, as a normal or capacitor or piezoceramic loudspeaker.
  • An example of a suitable sound source 3 is the type T 25-24 B from Nippon Ceramic and Co.
  • the sound source 3 is connected to the driver and evaluation circuit 1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 connected.
  • a second sound source 3 or more sound sources 3 can be connected to the same circuit, which is shown in dashed lines and will be described in more detail later.
  • the sound source 3 is controlled by a control oscillator 1 (eg National LM 556 C) via an electronic power amplifier 2 (eg National LM 383) in such a way that the sound source 3 emits sound waves into the monitoring volume 13.
  • a control oscillator 1 eg National LM 556 C
  • an electronic power amplifier 2 eg National LM 383
  • the sound waves have a frequency which is in the hearing range or in the infra or ultrasound range.
  • the entire frequency range is approximately between 1 Hz and 100 k H z.
  • the sound waves can be emitted continuously or in pulses, with the wavelength x remaining constant.
  • the continuous radiation produces a so-called continuous tone.
  • Pulse-wise radiation of the sound waves is to be understood as packet-wise radiation, with pauses separating the individual sound wave packets from one another.
  • the sound waves can also be emitted continuously and frequency-modulated, as shown in FIGS. 6 and 7. There is also the possibility of emitting the sound waves in pulses and frequency modulation, as shown in FIG. 8. There the breaks separate the individual packages of the frequency-modulated sound waves.
  • the radiation with constant wavelength is preferably used in cases where a movement of a Ge object 14 in the monitoring volume 13 can be calculated.
  • the frequency-modulated radiation is used in cases in which the object 14 does not move in the monitoring volume 13. Further details are described in connection with FIGS. 6, 7, 8.
  • the control oscillator 1 shown in FIG. 1 (for example type LM 556 C from National) is set up in such a way that the various types of sound waves emitted into the monitoring volume 13 and the desired frequency either by an operator or by a remote control center which several monitoring devices are connected can be set.
  • the various types of sound waves can be set before the monitoring device is put into operation and / or changed during its operating time.
  • the latter can e.g. can be controlled by a predetermined program that is installed in the volume monitoring device (e.g. control oscillator 1) or in the remote control center.
  • the monitoring volume 13 J into which the sound source 3 emits its sound waves is not defined by any walls, for example of a room or building.
  • the monitoring volume 13 can be arranged inside a much larger room, building or outside of the building outdoors.
  • the monitoring device itself defines its monitoring volume 13. This takes place in that the length L of the monitoring volume 13 is determined by the diameter D of the membrane 4 of the sound source 3 and by the wavelength 1 of the sound used waves is set. Furthermore, the most favorable form of the monitoring volume 13 for a specific monitoring process is determined. All of this is described in more detail in connection with FIGS. 2, 3, 4. Therefore, no boundary line for the monitoring volume 13 is drawn in FIG.
  • the object 14 should move in the monitoring volume 13.
  • the object 14 is to be arranged immovably in the monitoring volume 13.
  • the control oscillator 1 is set by the operator or by the control center, for example by means of a program, such that the sound source 3 emits the sound waves with a constant wavelength and either continuously or in pulses into the monitoring volume 13 , whose length L and shape is optimally matched to the desired monitoring process.
  • the object 14 which can be a burglar, tool, vehicle, piece of jewelry, picture, bag, key, piece of furniture or other body of small spatial dimensions made of plastic, wood, paper, textiles, in the surveillance volume 13 moves.
  • the term movement is understood to mean that the object 14 penetrates into the monitoring volume 13, moves within the monitoring volume or emerges from the monitoring volume.
  • the quiescent current 80 flowing through the sound source 3 is changed as shown in FIG. 5. Because of these current changes, a current-proportional alternating voltage is tapped off at the resistor 5 and rectified in the rectifier 6 (eg type LM 324 from National) and is filtered in the low-pass filter 7 (for example type LM 324 from National).
  • the cut-off frequency of the low-pass filter 7 should be at most 1/10 of the sound frequency of the sound source 3, so that there is only a small residual ripple at the following comparator 8, which is smaller than the switching hysteresis voltage of the comparator. This avoids unclear switching states that can cause false alarms in the following modules of the evaluation circuit.
  • the comparator 8 which is commercially available under the name LM 318 (National), two threshold values are specified and stored, which is shown by the two symbols 81, 82 in FIGS. 1 and 5.
  • the upper threshold 81 is, for example, 30% above the quiescent current 80, which flows through the sound source 3 when there is no object in the monitoring volume 13 or the object 14 is not being moved.
  • the lower threshold 82 is, for example, 30% below the same quiescent current 80. Although the value of 30% is very advantageous for both thresholds 81, 82, other values can also be provided. This depends on the respective monitoring task.
  • the first threshold 81 or 82 is exceeded by the current at the comparator 8 (FIG. 5).
  • the comparator generates an output signal on lines 85, which starts a monostable multivibrator 9 (eg type 74C221 from National).
  • the same pulse has no effect on the counter 10 because the counter has not yet been triggered by the multivibrator 9.
  • the multivibrator 9 and the counter 10 (eg type CD 40163 from National) are known and commercially available.
  • the monostable multivibrator 9 brings the counter 10 via line 91 into the ready counting mode.
  • Each subsequent crossing of the upper threshold 81 and the lower threshold 82 by the current i, which flows through the sound source 3, generates counting pulses on lines 85 which are fed into the counting input C of the Counter 10 arrive and increase its counter content by 1.
  • the monostable multivibrator 9 enables the counter 10 to receive the counting pulses of the lines 85 in the counting input C only for a certain time.
  • the specific time which is also referred to as the time window, is defined by the external wiring of the multivibrator 9 and is, for example, between 0.001 seconds and 20 seconds.
  • the multivibrator At the end of the time window, the multivibrator generates an "end" signal on line 91, which blocks the counter 10 from receiving further counting pulses.
  • the counter If the counter reaches a count during the time window, the amount of which was preset as a reference by the specification 11, then it generates on line 101 an output signal for the alarm device 12, which generates an acoustic, electrical or optical alarm.
  • the content of counter 10 is cleared by the "end” signal, so that the counter can begin with the count content zero at the next time window, which is started when threshold 81 or 82 is exceeded for the first time. If the counter 10 does not reach the reference value specified by the specification 11 within the time window, the counting content is deleted by the "end" signal appearing on line 91 after the time window has ended, so that the counter at the next time window, which is exceeded by the first time Threshold 81 or 82 is started, the counting content zero begins.
  • the object 14 does not move in the monitoring volume 13. This is the case if, before the monitoring device according to the invention is switched on, the object 14 has been placed in the monitoring volume 13, for example to prepare criminals Acts like theft or sabotage. It is also conceivable that the object 14 is moved during the operation of the monitoring device on trajectories which correspond to the antinodes and nodes of the sound waves emitted by the sound source 3. As a result, the object 14 cannot be detected with the sound waves of the first example and applies to these sound waves as an immobile body. To detect objects 141 which do not move, the control oscillator 1 is set such that the sound source 3 emits sound waves which are frequency-modulated continuously (FIGS.
  • the modulation frequency is a fraction of the sound wave frequency, for example 0.0001 to 0.1.
  • the oscillator 1 is set by an operator or by a predetermined program in the oscillator or in the control center.
  • the frequency-modulated sound waves sweep over the immovable object 14 in the monitoring volume 13.
  • the impedance in the sound radiation transmitter 3 is changed, so that a current profile according to FIG. 5 is created.
  • An AC voltage is tapped at the resistor 5, which is proportional to the current changes.
  • the signal processing in the rectifier 6, low-pass filter 7, comparator 8 now takes place in the same manner as was described in connection with the first example.
  • the monostable multivibrator 9 generates the time window within which the counter 10 counts the exceeding of the thresholds 81, 82 and generates an output signal for the alarm device 12 via line 101 or not, provided its counting content reaches a reference value which is set in the specification 12 or not.
  • the counter status is reset to zero after each time window.
  • the mode of operation is the same as in example 1.
  • the frequency-modulated sound waves are only switched on for a short time, for example 1 to 5 minutes. In this All objects 14 are detected in the monitoring volume 13 in time.
  • the system then switches to the sound waves without frequency modulation according to Example 1, which the operator or a predetermined program does on the oscillator 1 or in the control center (not shown).
  • Such switchovers can be carried out several times during the operating time of the monitoring device according to the invention.
  • the wavelength can also be changed during the operating time, so that the length L of the monitoring volume can be increased or decreased as required.
  • the geometrical shape of the vicinity of the sound source 3 and thus the shape of the monitoring volume 13 can be determined within certain limits by the choice of the shape of the membrane 4 and by the design or omission of a radiation funnel 16.
  • the geometry of the membrane 4 primarily determines the basic shape of the volume 13, while the geometry of the radiation funnel 16 above all influences the bulge of the lobe-like monitoring volume 13.
  • Rotationally symmetrical volumes are obtained with round circular membranes 4 and rotationally symmetrical radiation funnels 16.
  • Non-rotationally symmetrical volumes are obtained with oval and elliptical membranes 4 and corresponding radiation funnels 16.
  • FIG. 2 shows a rotationally symmetrical, very bulbous monitoring volume 13, which is based on a circular membrane 4 and on a strongly opened radiation funnel 16.
  • FIG. 3 shows an elongated, rotationally symmetrical monitoring volume 13, which originates from a sound source 3 arranged in the focal point of a paraboloid mirror 18. This increases the range.
  • FIG. 4 shows a non-rotationally symmetrical monitoring volume 13, which is based on an elliptical membrane 4 and an elliptical radiation funnel 16.
  • the length L of the monitoring volume 13 can be lengthened or shortened during operation in that the wavelength 1 of the sound wave is changed accordingly by the oscillator 1.
  • FIGS. 2, 3, 4 show a small selection of different monitoring volumes 13. In reality, any number of lengths L and shapes of the monitoring volumes 13 can be implemented using the method specified.
  • the effective values i of the current flowing through the sound source 3 are entered on the ordinate. It can be seen that when an object 14 is moved, the current fluctuations sometimes exceed the two thresholds 81 and 82 provided in the comparator 8 considerably. The farther the object 14 is from the membrane 4, the smaller the current fluctuations become. They do not even exceed thresholds 81, 82. In other words, this means that only the close range of a few meters can be used for monitoring.
  • FIG. 6 shows the graphic representation of the frequency-modulated sound frequencies 31, which are continuously emitted by the sound source 3.
  • the frequency modulation takes place between the maximum frequency fmax and the minimum frequency fmin, which are an equal distance, e.g. 30% of the center frequency fm.
  • the time t is entered on the abscissa and the frequency f on the ordinate.
  • FIG. 7 shows a differently modulated frequency of the sound waves 32, which are continuously emitted by the sound source 3. Otherwise, the conditions correspond to those in FIG. 6.
  • FIGS. 6, 7 are representations of continuously frequency-modulated sound waves
  • FIG. 8 shows the frequency of a frequency-modulated sound 33.
  • the frequency modulation of FIG. 8 takes place exactly as in FIGS. 6, 7 between two limit values fmax and fmin, which are arranged around the center frequency fm with an amount of 30% each.
  • the sound wave 33 is emitted as pulses 34 or packets from the sound source 3, which pulses are separated from one another by pauses 35.
  • the pulses 34 can be larger, equal or smaller than the breaks 35.
  • the duty cycle depends on the respective monitoring problems.
  • each sound source 3 can be individually connected to its driver and evaluation circuit 1 to 12, or each sound source 3 can be connected individually to its driver circuit 1, 2 or more sound sources 3 can be connected together to an evaluation circuit 6 to 12. This can also be the other way round.
  • each sound source 3 may be another entrance security volume 13 and / or sound waves with different frequency and different working method (Examples 1, 2).
  • the criteria can be changed from one sound source to another sound source. This depends on the respective monitoring tasks.

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Abstract

Ein Volumen-Ueberwachungsgerät enthält mindestens eine von einer Treiberschaltung (1, 2) betriebene Schallquelle (3) und eine Auswerteschaltung (6, 12). Bei Bewegen und/oder Verbleiben eines Gegenstandes (14) in einem Uebewachungs-Volumen (13) erzeugt die Auswerteschaltung einen Alarm. Jede Schallquelle (3) definiert ihr eigenes Ueberwachungs- Volumen (13) nach der Beziehung <IMAGE> wobei : L = Länge der Hauptstrahlungsrichtung des Ueberwachungs- Volumen (13); D = Durchmesser der Membran (4) der Schallquelle (3) λ = Wellenlänge der benutzten Schallwelle bedeuten. Die Treiberschaltung (1, 2) betreibt die Schallquelle (3) kontinuierlich oder impulsweise mit konstanter Wellenlänge oder frequenzmoduliert.A volume monitoring device contains at least one sound source (3) operated by a driver circuit (1, 2) and an evaluation circuit (6, 12). If an object (14) moves and / or remains in a surveillance volume (13), the evaluation circuit generates an alarm. Each sound source (3) defines its own monitoring volume (13) according to the relationship <IMAGE> where: L = length of the main radiation direction of the monitoring volume (13); D = diameter of the membrane (4) of the sound source (3) λ = wavelength of the sound wave used. The driver circuit (1, 2) operates the sound source (3) continuously or in pulses with a constant wavelength or frequency modulated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Nahbereichsüberwachungsgerät mit einer durch eine Treiberschaltung betriebenen Schallquelle und mit einer Auswerteschaltung, die bei Bewegen und/oder Verbleiben eines gegenüber der Umgebungsluft relativ festen Körpers in einem Ueberwachungs-Volumen ein Alarmsignal auslöst.The invention relates to a short-range monitoring device with a sound source operated by a driver circuit and with an evaluation circuit which triggers an alarm signal when a body which is relatively solid with respect to the ambient air is moved and / or remains in a monitoring volume.

Ein vergleichbarer Intrusionsdetektor ist im DE-Patent 2 237 613 beschrieben. Hierbei wird eine Schallquelle kontinuierlich mit einer konstanten Frequenz erregt, welche der raumeigenen Resonanzfrequenz entspricht. Bei diesem bekannten Detektor besteht jedoch der Nachteil, dass er nur in geschlossenen Räumen funktionsfähig installiert werden kann. Ferner muss der Kubikmeterinhalt des zu überwachenden Raumes genau abgeschätzt werden, wobei auch die Oeffnungen, welche der Raum in Form von Türen, Fenstern, Ventilatoröffnungen oder Ritzen aufweist, berücksichtigt werden müssen. Erst hiernach kann auf die sogenannte raumeigene Resonanzfrequenz abgestimmt werden. Der bekannte Detektor kann seine Ueberwachungsaufgabe nur dann erfüllen, wenn seine Schallquelle diese raumeigene Resonanzfrequenz abstrahlt. Seine Installation ist mühevoll, zeitraubend und kann nur durch speziell ausgebildetes Personal erfolgen. Wenn während des Betriebes die raumeigene Resonanzfrequenz sich ändert in Folge von Veränderungen des Volumens oder der Oeffnungen im Raum, erzeugt der bekannte Detektor Falschalarme. Ein weiterer Nachteil des bekannten Detektors ist darin zu sehen, dass Falschalarme auch durch laminare oder turbulente Luftströmungen oder durch in dem zu überwachenden Raum fliegende Insekten ausgelöst werden.A comparable intrusion detector is described in DE Patent 2,237,613. Here, a sound source is continuously excited with a constant frequency, which corresponds to the room's own resonance frequency. However, this known detector has the disadvantage that it can only be functionally installed in closed rooms. Furthermore, the cubic meter content of the room to be monitored must be precisely estimated, whereby the openings that the room has in the form of doors, windows, fan openings or cracks must also be taken into account. Only then can you tune to the so-called room resonance frequency. The known detector can only fulfill its monitoring task if its sound source emits this resonance frequency inherent in the room. Its installation is tedious, time consuming and can only be done by specially trained personnel. If the resonance frequency of the room changes during operation as a result of changes in the volume or the openings in the room, the known detector generates false alarms. Another disadvantage of the known detector is the fact that false alarms are also triggered by laminar or turbulent air currents or by insects flying in the room to be monitored.

Die Erfindung hat die Aufgabe, diese Nachteile zu vermeiden. Die Erfindung ist nicht an einen geschlossenen Raum gebunden. Sie kann ohne weiteres auch ausserhalb eines jeden Gebäudes verwendet werden. Die Erfindung kann seinen Ueberwachungsbereich individuell an den gewünschten Ueberwachungsvorgang anpassen. Dies ist nicht nur bei der Installation sondern auch während des Betriebes der Erfindung möglich. Der Ueberwachungsbereich erstreckt sich auf einige Meter, sodass die Erfindung nur für den Nahbereich gilt.The object of the invention is to avoid these disadvantages. The invention is not restricted to a closed space. It can easily be used outside of any building. The invention can adapt its monitoring area individually to the desired monitoring process. This is possible not only during installation but also during the operation of the invention. The surveillance area extends to a few meters, so that the invention only applies to the close-up area.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.The object of the invention is achieved by the features of patent claim 1.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • Figur 1 ein Ausführungsbeispiel des Ueberwachungs- gerätes einschliesslich der elektronischen Auswerteschaltung;
  • Figuren 2, 3, 4 verschiedene Formen und Abmessungen von Ueberwachungs-Volumina;
  • Figur 5 eine graphische Darstellung der Aenderung des durch die Schallquelle fliessenden Stromes, wenn ein unerwünschter Körper in dem zu überwachenden Volumen sich aufhält;
  • Figuren 6, 7 verschiedene Formen der kontinuierlichen, periodischen Frequenzmodulation, mit welcher die von der Schallquelle abgestrahlten Schallwellen beaufschlagt werden;
  • Figur 8 eine Darstellung der von der Strahlungsquelle abgestrahlten Frequenzen mit impulsweiser Frequenzmodulation.
Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings. Show it:
  • Figure 1 shows an embodiment of the monitoring device including the electronic evaluation circuit;
  • Figures 2, 3, 4 different shapes and dimensions of monitoring volumes;
  • FIG. 5 shows a graphic representation of the change in the current flowing through the sound source when there is an undesired body in the volume to be monitored;
  • Figures 6, 7 different forms of continuous, periodic frequency modulation with which the sound waves emitted by the sound source are applied;
  • FIG. 8 shows the frequencies emitted by the radiation source with pulse-wise frequency modulation.

Die Figur 1 zeigt eine Schallquelle 3, die z.B. als normaler oder Kondensator- oder piezokeramischer Lautsprecher ausgebildet sein kann. Ein Beispiel für eine geeignete Schallquelle 3 ist der Typ T 25-24 B der Firma Nippon Ceramic und Co. Die Schallquelle 3 ist an die Treiber- und Auswerteschaltung 1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 angeschlossen. Eine zweite Schallquelle 3 oder mehrere Schallquellen 3 können an die gleiche Schaltung angeschlossen werden, was gestrichelt gezeichnet ist und später noch näher beschrieben wird. Die Schallquelle 3 wird von einem Steueroszillator 1 (z.B. National LM 556 C) über einen elektronischen Leistungsverstärker 2 (z.B. National LM 383) so angesteuert, dass die Schallquelle 3 Schallwellen in das Ueberwachungs-Volumen 13 abgibt. Die Schallwellen haben eine Frequenz, welche im Hörbereich oder im Infra- bzw. Ultraschall-Bereich liegen. Der gesamte Frequenzbereich liegt ungefähr zwischen 1 Hz und 100 kHz. Die Schallwellen können kontinuierlich oder impulsweise abgestrahlt werden, wobei die Wellenlänge x konstant bleibt. Die kontinuierliche Abstrahlung erzeugt einen sogenannten Dauerton. Unter impulsweiser Abstrahlung der Schallwellen soll eine paketweise Abstrahlung verstanden werden, wobei Pausen die einzelnen Schallwellen-Pakete voneinander trennen. Die Schallwellen können auch kontinuierlich und frequenzmoduliert abgestrahlt werden, wie die Figuren 6 und 7 zeigen. Es besteht auch die Möglichkeit, die Schallwellen impulsweise und frequenzmoduliert abzustrahlen, wie die Figur 8 zeigt. Dort trennen die Pausen die einzelnen Pakete der frequenzmodulierten Schallwellen. Die Abstrahlung mit konstanter Wellenlänge (kontinuierlich oder impulsweise) wird bevorzugt in den Fällen angewendet, in denen mit einer Bewegung eines Gegenstandes 14 im Ueberwachungs-Volumen 13 gerechnet werden kann. Die frequenzmodulierte Abstrahlung (kontinuierlich oder impulsweise) wird in den Fällen angewendet, in denen der Gegenstand 14 im Ueberwachungs-Volumen 13 keine Bewegung macht. Näheres hierzu wird im Zusammenhang mit den Figuren 6, 7, 8 beschrieben.FIG. 1 shows a sound source 3, which can be designed, for example, as a normal or capacitor or piezoceramic loudspeaker. An example of a suitable sound source 3 is the type T 25-24 B from Nippon Ceramic and Co. The sound source 3 is connected to the driver and evaluation circuit 1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 connected. A second sound source 3 or more sound sources 3 can be connected to the same circuit, which is shown in dashed lines and will be described in more detail later. The sound source 3 is controlled by a control oscillator 1 (eg National LM 556 C) via an electronic power amplifier 2 (eg National LM 383) in such a way that the sound source 3 emits sound waves into the monitoring volume 13. The sound waves have a frequency which is in the hearing range or in the infra or ultrasound range. The entire frequency range is approximately between 1 Hz and 100 k H z. The sound waves can be emitted continuously or in pulses, with the wavelength x remaining constant. The continuous radiation produces a so-called continuous tone. Pulse-wise radiation of the sound waves is to be understood as packet-wise radiation, with pauses separating the individual sound wave packets from one another. The sound waves can also be emitted continuously and frequency-modulated, as shown in FIGS. 6 and 7. There is also the possibility of emitting the sound waves in pulses and frequency modulation, as shown in FIG. 8. There the breaks separate the individual packages of the frequency-modulated sound waves. The radiation with constant wavelength (continuous or pulsed) is preferably used in cases where a movement of a Ge object 14 in the monitoring volume 13 can be calculated. The frequency-modulated radiation (continuous or pulse-wise) is used in cases in which the object 14 does not move in the monitoring volume 13. Further details are described in connection with FIGS. 6, 7, 8.

Der in Figur 1 gezeigte Steueroszillator 1 (z.B. Typ LM 556 C der Firma National), ist so eingerichtet, dass die verschiedenen Typen der in das Ueberwachungs-Volumen 13 abgestrahlten Schallwellen sowie die gewünschte Frequenz entweder durch eine Bedienungsperson oder durch eine entfernte Zentrale, an welche mehrere Uebewachungsgeräte angeschlossen sind, eingestellt werden. Die verschiedenen Typen der Schallwellen können vor der Inbetriebnahme des Ueberwachungsgerätes eingestellt und/oder während seiner Betriebszeit geändert werden. Letzteres kann z.B. durch ein vorgegebenes Programm gesteuert werden, das im Volumen-Ueberwachungsgerät (z.B. Steueroszillator 1) oder in der entfernten Zentrale installiert ist. Der Leistungsverstärker 2, der z.B. unter der Bezeichnung LM 383 (Firma National) im Handel erhältlich ist, verstärkt die Ausgangsimpulse des Steueroszillators 1 so, dass eine oder mehrere Schallquellen 3 betrieben werden können, wie es in der Figur 1 angedeutet ist.The control oscillator 1 shown in FIG. 1 (for example type LM 556 C from National) is set up in such a way that the various types of sound waves emitted into the monitoring volume 13 and the desired frequency either by an operator or by a remote control center which several monitoring devices are connected can be set. The various types of sound waves can be set before the monitoring device is put into operation and / or changed during its operating time. The latter can e.g. can be controlled by a predetermined program that is installed in the volume monitoring device (e.g. control oscillator 1) or in the remote control center. The power amplifier 2, which e.g. is commercially available under the name LM 383 (National), amplifies the output pulses of the control oscillator 1 so that one or more sound sources 3 can be operated, as indicated in FIG. 1.

Das Ueberwachungs-Volumen 13Jin das die Schallquelle 3 ihre Schallwellen abstrahlt, ist durch keine Wände z.B. eines Raumes oder Gebäudes definiert. Das Ueberwachungs-Volumen 13 kann innerhalb eines viel grösseren Raumes, Gebäudes oder ausserhalb des Gebäudes im Freien angeordnet sein. Das Ueberwachungsgerät definiert sein Ueberwachungs-Volumen 13 selbst. Dies erfolgt dadurch, dass die Länge L des Ueberwachungs- Volumen 13 durch den Durchmesser D der Membran 4 der Schallquelle 3 und durch die Wellenlänge 1 der verwendeten Schallwellen festgelegt wird. Ferner wird die für einen bestimmten Ueberwachungsvorgang günstigste Form des Ueberwachungs-Volumens 13 festgelegt. Dies alles wird im Zusammenhang mit den Figuren 2, 3, 4 näher beschrieben. Daher ist in der Figur 1 keine Begrenzungslinie für das Ueberwachungs-Volumen 13 gezeichnet.The monitoring volume 13 J into which the sound source 3 emits its sound waves is not defined by any walls, for example of a room or building. The monitoring volume 13 can be arranged inside a much larger room, building or outside of the building outdoors. The monitoring device itself defines its monitoring volume 13. This takes place in that the length L of the monitoring volume 13 is determined by the diameter D of the membrane 4 of the sound source 3 and by the wavelength 1 of the sound used waves is set. Furthermore, the most favorable form of the monitoring volume 13 for a specific monitoring process is determined. All of this is described in more detail in connection with FIGS. 2, 3, 4. Therefore, no boundary line for the monitoring volume 13 is drawn in FIG.

Die Wirkungsweise der Auswerteschaltung 6 bis 12 der Figur 1 wird im folgenden anhand von zwei Beispielen erklärt. Im ersten Beispiel soll sich der Gegenstand 14 im Ueberwachungs- Volumen 13 bewegen. Im zweiten Beispiel soll der Gegenstand 14 unbeweglich im Ueberwachungs-Volumen 13 angeordnet sein.The operation of the evaluation circuit 6 to 12 of Figure 1 is explained below using two examples. In the first example, the object 14 should move in the monitoring volume 13. In the second example, the object 14 is to be arranged immovably in the monitoring volume 13.

Wenn sich bewegende Gegenstände 14 überwacht werden sollen, dann wird der Steueroszillator 1 von der Bedienungsperson oder von der Zentrale, z.B. durch ein Programm, so eingestellt, dass die Schallquelle 3 die Schallwellen mit konstanter Wellenlänge und entweder kontinuierlich oder impulsweise in das Ueberwachungs-Volumen 13, dessen Länge L und Form optimal auf den gewünschten Ueberwachungsvorgang abgestimmt ist, abstrahlt. Es sei nun angenommen, dass der Gegenstand 14, der ein Einbrecher, Werkzeug, ein Fahrzeug, Schmuckstück, Bild, Tasche, Schlüssel, Möbelstück oder andere Körper kleiner räumlicher Abmessungen aus Kunststoff, Holz, Papier, Textilien sein kann, im Ueberwachungs-Volumen 13 sich bewegt. Unter dem Begriff der Bewegung soll verstanden werden, dass der Gegenstand 14 in das Ueberwachungs-Volumen 13 eindringt, innerhalb des Ueberwachungs-Volumen sich bewegt oder aus dem Ueberwachungs-Volumen austritt. Infolge der Bewegung des Gegenstandes 14 wird der durch die Schallquelle 3 fliessende Ruhestrom 80 so geändert, wie in der Figur 5 dargestellt ist. Wegen dieser Stromänderungen wird am Widerstand 5 eine stromproportionale Wechselspannung abgegriffen, die im Gleichrichter 6 (z.B. Typ LM 324 der Firma National) gleichgerichtet und im Tiefpassfilter 7 (z.B. Typ LM 324 der Firma National) gefiltert wird. Die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 7 soll höchstens 1/10 der Schallfrequenz der Schallquelle 3 betragen, so dass am nachfolgenden Komparator 8 nur eine kleine Restwelligkeit vorhanden ist, welche kleiner ist als die Schalthysterese-Spannung des Komparators. Hierdurch werden unklare Schaltzustände vermieden, die in den folgenden Baugruppen der Auswerteschaltung Falschalarme hervorrufen können. Im Komparator 8, der unter der Bezeichnung LM 318 (Firma National) im Handel erhältlich ist, sind zwei Schwellenwerte vorgegeben und gespeichert, was durch die beiden Symbole 81, 82 in den Figuren 1 und 5 gezeichnet ist. Die obere Schwelle 81 liegt z.B 30% oberhalb des Ruhestromes 80, welcher durch die Schallquelle 3 fliesst, wenn im Ueberwachungsvolumen 13 kein Gegenstand vorhanden ist oder der Gegenstand 14 nicht bewegt wird. Die untere Schwelle 82 liegt z.B. 30% unterhalb desselben Ruhestromes 80. Wenn auch der Wert von 30% für beide Schwellen 81, 82 sehr vorteilhaft ist, können auch andere Werte vorgesehen werden. Dies richtet sich nach der jeweiligen Ueberwachungsaufgabe. Wenn der Gegenstand 14 seine Bewegung beginnt, wird am Komparator 8 die erste Schwelle 81 oder 82 durch den Strom überschritten (Figur 5). Der Komparator erzeugt hierdurch ein Ausgangssignal auf den Leitungen 85, welches einen monostabilen Multivibrator 9 (z.B. Typ 74C221 der Firma National) startet. Der gleiche Impuls hat für den Zähler 10 keine Wirkung, weil der Zähler durch den Multivibrator 9 noch nicht betriebsbereit getriggert wurde. Der Multivibrator 9 und der Zähler 10 (z.B. Typ CD 40163 der Firma National) sind bekannt und im Handel erhältlich. Der monostabile Multivibrator 9 bringt den Zähler 10 über Leitung 91 in den betriebsbereiten Zählmodus. Jedes nun folgende Ueberschreiten der oberen Schwelle 81 und der unteren Schwelle 82 durch den Strom i, der die Schallquelle 3 durchfliesst, erzeugt auf Leitungen 85 Zählimpulse, welche in den Zähleingang C des Zählers 10 gelangen und seinen Zählerinhalt um 1 erhöhen. Diese Zählimpulse auf Leitungen 85 haben auf den monostabilen Multivibrator 9 keine Wirkung. Der monostabile Multivibrator 9 befähigt den Zähler 10, die Zählimpulse der Leitungen 85 nur für eine bestimmte Zeit im Zähleingang C zu empfangen. Die bestimmte Zeit, welche auch als Zeitfenster bezeichnet wird, wird durch die äussere Beschaltung des Multivibrators 9 definiert und beträgt z.B. zwischen 0,001 Sekunde und 20 Sekunden. Am Ende des Zeitfensters erzeugt der Multivibrator auf Leitung 91 ein "Ende"-Signal, das den Zähler 10 für den Empfang weiterer Zählimpulse sperrt. Wenn der Zähler während des Zeitfensters einen Zählinhalt erreicht, dessen Betrag durch die Vorgabe 11 als Referenz voreingestellt wurde, dann erzeugt er auf Leitung 101 ein Ausgangssignal für den Alarmgeber 12, der einen akustischen, elektrischen oder optischen Alarm erzeugt. Am Ende des Zeitfensters wird der Inhalt des Zählers 10 durch das "Ende"-Signal gelöscht, sodass der Zähler beim nächsten Zeitfenster, das durch das erste Ueberschreiten der Schwelle 81 oder 82 gestartet wird, mit dem Zählinhalt Null beginnen kann. Wenn der Zähler 10 innerhalb des Zeitfensters den durch die Vorgabe 11 vorgegebenen Referenzwert nicht erreicht, wird der Zählinhalt durch das nach Beendigung des Zeitfensters auf Leitung 91 erscheinende "Ende"-Signal gelöscht, sodass der Zähler beim nächstfolgenden Zeitfenster, welches durch das erste Ueberschreiten der Schwelle 81 oder 82 gestartet wird, mit dem Zählinhalt Null beginnt.If moving objects 14 are to be monitored, the control oscillator 1 is set by the operator or by the control center, for example by means of a program, such that the sound source 3 emits the sound waves with a constant wavelength and either continuously or in pulses into the monitoring volume 13 , whose length L and shape is optimally matched to the desired monitoring process. It is now assumed that the object 14, which can be a burglar, tool, vehicle, piece of jewelry, picture, bag, key, piece of furniture or other body of small spatial dimensions made of plastic, wood, paper, textiles, in the surveillance volume 13 moves. The term movement is understood to mean that the object 14 penetrates into the monitoring volume 13, moves within the monitoring volume or emerges from the monitoring volume. As a result of the movement of the object 14, the quiescent current 80 flowing through the sound source 3 is changed as shown in FIG. 5. Because of these current changes, a current-proportional alternating voltage is tapped off at the resistor 5 and rectified in the rectifier 6 (eg type LM 324 from National) and is filtered in the low-pass filter 7 (for example type LM 324 from National). The cut-off frequency of the low-pass filter 7 should be at most 1/10 of the sound frequency of the sound source 3, so that there is only a small residual ripple at the following comparator 8, which is smaller than the switching hysteresis voltage of the comparator. This avoids unclear switching states that can cause false alarms in the following modules of the evaluation circuit. In the comparator 8, which is commercially available under the name LM 318 (National), two threshold values are specified and stored, which is shown by the two symbols 81, 82 in FIGS. 1 and 5. The upper threshold 81 is, for example, 30% above the quiescent current 80, which flows through the sound source 3 when there is no object in the monitoring volume 13 or the object 14 is not being moved. The lower threshold 82 is, for example, 30% below the same quiescent current 80. Although the value of 30% is very advantageous for both thresholds 81, 82, other values can also be provided. This depends on the respective monitoring task. When the object 14 begins its movement, the first threshold 81 or 82 is exceeded by the current at the comparator 8 (FIG. 5). In this way, the comparator generates an output signal on lines 85, which starts a monostable multivibrator 9 (eg type 74C221 from National). The same pulse has no effect on the counter 10 because the counter has not yet been triggered by the multivibrator 9. The multivibrator 9 and the counter 10 (eg type CD 40163 from National) are known and commercially available. The monostable multivibrator 9 brings the counter 10 via line 91 into the ready counting mode. Each subsequent crossing of the upper threshold 81 and the lower threshold 82 by the current i, which flows through the sound source 3, generates counting pulses on lines 85 which are fed into the counting input C of the Counter 10 arrive and increase its counter content by 1. These counting pulses on lines 85 have no effect on the monostable multivibrator 9. The monostable multivibrator 9 enables the counter 10 to receive the counting pulses of the lines 85 in the counting input C only for a certain time. The specific time, which is also referred to as the time window, is defined by the external wiring of the multivibrator 9 and is, for example, between 0.001 seconds and 20 seconds. At the end of the time window, the multivibrator generates an "end" signal on line 91, which blocks the counter 10 from receiving further counting pulses. If the counter reaches a count during the time window, the amount of which was preset as a reference by the specification 11, then it generates on line 101 an output signal for the alarm device 12, which generates an acoustic, electrical or optical alarm. At the end of the time window, the content of counter 10 is cleared by the "end" signal, so that the counter can begin with the count content zero at the next time window, which is started when threshold 81 or 82 is exceeded for the first time. If the counter 10 does not reach the reference value specified by the specification 11 within the time window, the counting content is deleted by the "end" signal appearing on line 91 after the time window has ended, so that the counter at the next time window, which is exceeded by the first time Threshold 81 or 82 is started, the counting content zero begins.

Im zweiten Beispiel sei angenommen, dass der Gegenstand 14 im Ueberwachungs-Volumen 13 keine Bewegung macht. Dies ist dann der Fall, wenn vor dem Einschalten des erfindungsgemässen Ueberwachungs-Gerätes der Gegenstand 14 in das Ueberwachungs- Volumen 13 gelegt wurde, z.B. zur Vorbereitung von kriminellen Handlungen wie Diebstahl oder Sabotage. Es ist auch denkbar, dass der Gegenstand 14 während des Betriebes des Ueberwachungs-Gerätes auf Trajektorien bewegt wird, welche den Schwingungsbäuchen und Schwingungsknoten der von der Schallquelle 3 abgestrahlten Schallwellen entsprechen. Hierdurch ist der Gegenstand 14 mit den Schallwellen des ersten Beispiels nicht erfassbar und gilt für diese Schallwellen als unbeweglicher Körper. Zur Erfassung von Gegenständen 141die keine Bewegung ausführen, wird der Steueroszillator 1 so eingestellt, dass die Schallquelle 3 kontinuierlich (Figuren 6, 7) oder impulsartig (Figur 8) Schallwellen abstrahlt, die frequenzmoduliert sind. Die Modulationsfrequenz beträgt einen Bruchteil der Schallwellenfrequenz, z.B. 0,0001 bis 0,1. Wie schon erwähnt, wird der Oszillator 1 durch eine Bedienungsperson oder durch ein vorbestimmtes Programm im Oszillator oder in der Zentrale eingestellt. Die frequenzmodulierten Schallwellen überstreichen den unbeweglichen Gegenstand 14 im Ueberwachungs-Volumen 13. Hierdurch wird die Impedanz in der Schallstrahlungssender 3 geändert, sodass ein Stromverlauf gemäss Figur 5 entsteht. Am Widerstand 5 wird eine Wechselspannung abgegriffen, die proportional zu den Stromänderungen ist. Nun erfolgt die Signalverarbeitung im Gleichrichter 6, Tiefpassfilter 7, Komparator 8 in gleicher Weise wie im Zusammenhang mit dem ersten Beispiel beschrieben wurde. Der monostabile Multivibrator 9 erzeugt das Zeitfenster, innerhalb dessen der Zähler 10 die Ueberschreitungen der Schwellen 81, 82 zählt und über Leitung 101 ein Ausgangssignal für den Alarmgeber 12 erzeugt oder nicht, sofern sein Zählinhalt einen Referenzwert, der in der Vorgabe 12 eingestellt wird, erreicht oder nicht. Der Zählerstand wird nach jedem Zeitfenster auf Null gesetzt. Die Wirkungsweise ist gleich derjenigen im Beispiel 1. Die frequenzmodulierten Schallwellen werden nur eine kurze Zeit, z.B. l bis 5 Minuten eingeschaltet. In dieser Zeit sind sämtliche Gegenstände 14 im Ueberwachungs-Volumen 13 detektiert. Danach wird auf die Schallwellen ohne Frequenzmodulation gemäss Beispiel 1 umgeschaltet, was die Bedienungsperson oder ein vorbestimmtes Programm am Oszillator 1 oder in der nicht dargestellten Zentrale bewerkstelligen. Solche Umschaltungen können mehrmals während der Betriebszeit des erfindungsgemässen Ueberwachungsgerätes vorgenommen werden. Die Wellenlänge kann auch während der Betriebszeit geändert werden, so dass die Länge L des Ueberwachungs-Volumens je nach Bedarf vergrössert oder verkleinert werden kann.In the second example it is assumed that the object 14 does not move in the monitoring volume 13. This is the case if, before the monitoring device according to the invention is switched on, the object 14 has been placed in the monitoring volume 13, for example to prepare criminals Acts like theft or sabotage. It is also conceivable that the object 14 is moved during the operation of the monitoring device on trajectories which correspond to the antinodes and nodes of the sound waves emitted by the sound source 3. As a result, the object 14 cannot be detected with the sound waves of the first example and applies to these sound waves as an immobile body. To detect objects 141 which do not move, the control oscillator 1 is set such that the sound source 3 emits sound waves which are frequency-modulated continuously (FIGS. 6, 7) or in a pulse-like manner (FIG. 8). The modulation frequency is a fraction of the sound wave frequency, for example 0.0001 to 0.1. As already mentioned, the oscillator 1 is set by an operator or by a predetermined program in the oscillator or in the control center. The frequency-modulated sound waves sweep over the immovable object 14 in the monitoring volume 13. As a result, the impedance in the sound radiation transmitter 3 is changed, so that a current profile according to FIG. 5 is created. An AC voltage is tapped at the resistor 5, which is proportional to the current changes. The signal processing in the rectifier 6, low-pass filter 7, comparator 8 now takes place in the same manner as was described in connection with the first example. The monostable multivibrator 9 generates the time window within which the counter 10 counts the exceeding of the thresholds 81, 82 and generates an output signal for the alarm device 12 via line 101 or not, provided its counting content reaches a reference value which is set in the specification 12 or not. The counter status is reset to zero after each time window. The mode of operation is the same as in example 1. The frequency-modulated sound waves are only switched on for a short time, for example 1 to 5 minutes. In this All objects 14 are detected in the monitoring volume 13 in time. The system then switches to the sound waves without frequency modulation according to Example 1, which the operator or a predetermined program does on the oscillator 1 or in the control center (not shown). Such switchovers can be carried out several times during the operating time of the monitoring device according to the invention. The wavelength can also be changed during the operating time, so that the length L of the monitoring volume can be increased or decreased as required.

Die geometrische Form des Nahbereiches der Schallquelle 3 und somit die Gestalt des Ueberwachungs-Volumens 13 kann durch die Wahl der Form der Membran 4 und durch die Ausgestaltung oder Weglassung eines Abstrahltrichters 16 im gewissen Grenzen bestimmt werden. Dabei bestimmt die Geometrie der Membran 4 in erster Linie die prinzipielle Form des Volumens 13, während die Geometrie des Abstrahltrichters 16 vor allem auf die Bauchigkeit des keulenartigen Ueberwachungs-Volumens 13 Einfluss nimmt. Rotationssymmetrische Volumina erhält man mit runden kreisförmigen Membranen 4 und rotationssymmetrischen Abstrahltrichtern 16. Nicht-rotationssymmetrische Volumina erhält man mit ovalen und elliptischen Membranen 4 und entsprechenden Abstrahltrichtern 16.The geometrical shape of the vicinity of the sound source 3 and thus the shape of the monitoring volume 13 can be determined within certain limits by the choice of the shape of the membrane 4 and by the design or omission of a radiation funnel 16. The geometry of the membrane 4 primarily determines the basic shape of the volume 13, while the geometry of the radiation funnel 16 above all influences the bulge of the lobe-like monitoring volume 13. Rotationally symmetrical volumes are obtained with round circular membranes 4 and rotationally symmetrical radiation funnels 16. Non-rotationally symmetrical volumes are obtained with oval and elliptical membranes 4 and corresponding radiation funnels 16.

In der Figur 2 ist ein rotationssymmetrisches, sehr bauchiges Ueberwachungs-Volumen 13 dargestellt, welches auf einer kreisförmigen Membran 4 und auf einem stark geöffneten Abstrahlstrichter 16 basiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel soll die Membrane 4 einen Durchmesser D = 40 cm haben. Bei einer verwendeten Frequenz von 66 kHz entsprechend einer Wellenlänge A = 0,5 cm beträgt die Länge L des Ueberwachungs-Volumens 13 nach der Beziehung

Figure imgb0001
FIG. 2 shows a rotationally symmetrical, very bulbous monitoring volume 13, which is based on a circular membrane 4 and on a strongly opened radiation funnel 16. In this embodiment, the membrane 4 should have a diameter D = 40 cm. With a frequency of 66 kHz used, corresponding to a wavelength A = 0.5 cm, the length L of the monitoring volume is 13 after the relationship
Figure imgb0001

Die Figur 3 zeigt ein langgestrecktes, rotationssymmetrisches Ueberwachungs-Volumen 13, welches von einer im Brennpunkt eines Paraboloidsspiegels 18 angeordneten Schallquelle 3 herrührt. Hierdurch wird die Reichweite vergrössert.FIG. 3 shows an elongated, rotationally symmetrical monitoring volume 13, which originates from a sound source 3 arranged in the focal point of a paraboloid mirror 18. This increases the range.

Die Figur 4 zeigt ein nicht-rotationssymmetrisches Ueberwachungs-Volumen 13, welches auf einer elliptischen Membran 4 und einem elliptischen Abstrahltrichter 16 basiert. In diesem Beispiel soll die Membran 4 den Durchmesser D = 20 cm haben. Die Strahlungsquelle 3 wird mit einer Frequenz f = 16,5 kHz, entsprechend einer Wellenlänge A = 2 cm beaufschlagt. Nach der Beziehung

Figure imgb0002
beträgt die Länge der Ueberwachungs-Volumens 13 50 cm.FIG. 4 shows a non-rotationally symmetrical monitoring volume 13, which is based on an elliptical membrane 4 and an elliptical radiation funnel 16. In this example, the membrane 4 should have a diameter of D = 20 cm. The radiation source 3 is subjected to a frequency f = 16.5 kHz, corresponding to a wavelength A = 2 cm. After the relationship
Figure imgb0002
 the length of the monitoring volume 13 is 50 cm.

In den Ausführungsbeispielen der Figuren 2, 3, 4 kann die Länge L des Ueberwachungs-Volumens 13 während des Betriebes dadurch verlängert oder verkürzt werden, dass die Wellenlänge 1 der Schallwelle durch den Oszillator 1 entsprechend geändert wird. Die Figuren 2, 3, 4 zeigen eine kleine Auswahl von verschiedenen Ueberwachungs-Volumina 13. In Wirklichkeit können beliebig viele Längen L und Formen der Ueberwachungs-Volumina 13 mit der angegebenen Methode verwirklicht werden.In the exemplary embodiments in FIGS. 2, 3, 4, the length L of the monitoring volume 13 can be lengthened or shortened during operation in that the wavelength 1 of the sound wave is changed accordingly by the oscillator 1. FIGS. 2, 3, 4 show a small selection of different monitoring volumes 13. In reality, any number of lengths L and shapes of the monitoring volumes 13 can be implemented using the method specified.

Die grafische Darstellung der Figur 5 zeigt den Effektivwert des durch die Schallquelle 3 fliessenden Stroms, der bei nicht vorhandenem Gegenstand 14 stets einen konstanten Wert 80 hat, sowie die Stromschwankungen, wenn der Gegenstand 14 gemäss Beispiel 1 bewegt wird. Auf der Abszisse ist der Abstand d zwischen der Membran 4 und dem Gegenstand 14 eingetragen.5 shows the effective value of the current flowing through the sound source 3, which always has a constant value 80 when the object 14 is not present, and the current fluctuations when the object 14 is moved according to Example 1. The distance d between the membrane 4 and the object 14 is entered on the abscissa.

Die Effektivwerte i des durch die Schallquelle 3 fliessenden Stromes sind auf der Ordinate eingetragen. Man sieht, dass bei Bewegung eines Gegenstandes 14 die Stromschwankungen die beiden Schwellen 81 und 82, die im Komparator 8 vorgesehen sind, teilweise beträchtlich überschreiten. Je entfernter der Gegenstand 14 von der Membran 4 ist, desto kleiner werden die Stromschwankungen. Sie überschreiten nicht einmal die Schwellen 81, 82. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass nur der Nahbereich von einigen Metern für die Ueberwachung in Frage kommt.The effective values i of the current flowing through the sound source 3 are entered on the ordinate. It can be seen that when an object 14 is moved, the current fluctuations sometimes exceed the two thresholds 81 and 82 provided in the comparator 8 considerably. The farther the object 14 is from the membrane 4, the smaller the current fluctuations become. They do not even exceed thresholds 81, 82. In other words, this means that only the close range of a few meters can be used for monitoring.

Figur 6 zeigt die grafische Darstellung der frequenzmodulierten Schallfrequenzen 31, welche kontinuierlich von der Schallquelle 3 abgestrahlt werden. Die Frequenzmodulation erfolgt zwischen der maximalen Frequenz fmax und der minimalen Frequenz fmin, die einen gleichen Abstand, z.B. 30%, von der Mittenfrequenz fm haben. Die Zeit t ist auf der Abszisse und die Frequenz f auf der Ordinate eingetragen.FIG. 6 shows the graphic representation of the frequency-modulated sound frequencies 31, which are continuously emitted by the sound source 3. The frequency modulation takes place between the maximum frequency fmax and the minimum frequency fmin, which are an equal distance, e.g. 30% of the center frequency fm. The time t is entered on the abscissa and the frequency f on the ordinate.

Die Figur 7 zeigt eine anders modulierte Frequenz der Schallwellen 32, welche kontinuierlich von der Schallquelle 3 abgestrahlt werden. Ansonsten entsprechen die Bedingungen denjenigen der Figur 6.FIG. 7 shows a differently modulated frequency of the sound waves 32, which are continuously emitted by the sound source 3. Otherwise, the conditions correspond to those in FIG. 6.

Ausser den beiden Frequenzdarstellungen 31, 32 der Figuren 6, 7 können weitere frequenzmodulierte Formen von Schallwellen mittels des Oszillators 1 erzeugt werden. Während die Figuren 6, 7 Darstellungen von kontinuierlich frequenzmodulierten Schallwellen sind, ist in der Figur 8 die Frequenz eines impulsweise frequenzmoduliertenSchalles 33 dargestellt.In addition to the two frequency representations 31, 32 of FIGS. 6, 7, further frequency-modulated forms of sound waves can be generated by means of the oscillator 1. While FIGS. 6, 7 are representations of continuously frequency-modulated sound waves, FIG. 8 shows the frequency of a frequency-modulated sound 33.

Die Frequenzmodulation der Figur 8 erfolgt genau wie in den Figuren 6, 7 zwischen zwei Grenzwerten fmax und fmin, die um die Mittenfrequenz fm mit einem Betrag von je 30% angeordnet sind. Die Schallwelle 33 wird als Impulse 34 bzw. Pakete von der Schallquelle 3 abgestrahlt, welche Impulse durch Pausen 35 voneinander getrennt sind. Die Impulse 34 können grösser, gleich oder kleiner als die Pausen 35 sein. Das Tastverhältnis (Duty-Factor) richtet sich nach den jeweiligen Ueberwachungsproblemen.The frequency modulation of FIG. 8 takes place exactly as in FIGS. 6, 7 between two limit values fmax and fmin, which are arranged around the center frequency fm with an amount of 30% each. The sound wave 33 is emitted as pulses 34 or packets from the sound source 3, which pulses are separated from one another by pauses 35. The pulses 34 can be larger, equal or smaller than the breaks 35. The duty cycle depends on the respective monitoring problems.

Abschliessend wird noch einmal auf Figur 1 hingewiesen, in der zwei Schallquellen 3 an einer Treiber- und Auswerteschaltung 1 bis 12 gezeichnet sind. Grundsätzlich können mehrere Schallquellen 3 an der gleichen Treiber- und Auswerteschaltung 1 bis 12 angeschlossen werden. Bei einer grösseren Anzahl von Schallquellen 3 kann jede individuell an ihre Treiber-und Auswerteschaltung 1 bis 12 angeschlossen werden, oder jede Schallquelle 3 kann individuell an ihre Treiberschaltung 1, 2 oder mehrere Schallquellen 3 können gemeinsam an einer Auswerteschaltung 6 bis 12 angeschlossen werden. Dies kann auch umgekehrt sein. Wenn mehrere Schallquellen 3 in einem Array vorgesehen sind, kann jede Schallquelle 3 ein anderes Ueberwachungs-Volumen 13 und/oder Schallwellen mit unterschiedlicher Frequenz und unterschiedlicher Arbeitsmethode (Beispiele 1, 2) aufweisen. Während der Betriebszeiten des oder der Ueberwachungsgeräte können die Kriterien von einer Schallquelle zur anderen Schallquelle geändert werden. Dies hängt von den jeweiligen Ueberwachungsaufgaben ab.Finally, reference is made once again to FIG. 1, in which two sound sources 3 are drawn on a driver and evaluation circuit 1 to 12. In principle, several sound sources 3 can be connected to the same driver and evaluation circuit 1 to 12. With a larger number of sound sources 3, each can be individually connected to its driver and evaluation circuit 1 to 12, or each sound source 3 can be connected individually to its driver circuit 1, 2 or more sound sources 3 can be connected together to an evaluation circuit 6 to 12. This can also be the other way round. When multiple sound sources are provided in an A rray 3, each sound source 3 may be another entrance security volume 13 and / or sound waves with different frequency and different working method (Examples 1, 2). During the operating times of the monitoring device or devices, the criteria can be changed from one sound source to another sound source. This depends on the respective monitoring tasks.

Claims (11)

1. Nahbereichsüberwachungsgerät mit mindestens einer durch eine Treiberschaltung (1, 2) betriebenen Schallquelle (1) und mit einer Auswerteschaltung (6 - 12), die bei Bewegen und/oder Verbleiben eines gegenüber der Umgebungsluft relativ festen Gegenstandes (14) in einem Ueberwachungs-Volumen (13) ein Alarmsignal auslöst, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Länge (L) des Ueberwachungs-Volumens (13) in Hauptstrahlungsrichtung durch den Durchmesser (D) der Membran (4) der Schallquelle (3) und durch die gewählte Wellenlänge (1) der Strahlung annähernd nach der Beziehung
Figure imgb0003
bestimmt wird und dass die Treiberschaltung (1, 2) die Schallquelle (3) kontinuierlich oder impulsweise mit konstanter Wellenlänge oder frequenzmoduliert betreibt.1. Short-range surveillance device with at least one sound source (1) operated by a driver circuit (1, 2) and with an evaluation circuit (6 - 12), which, when moving and / or remaining an object (14) that is relatively solid with respect to the ambient air, in a monitoring Volume (13) triggers an alarm signal, characterized in that the length (L) of the monitoring volume (13) in the main radiation direction by the diameter (D) of the membrane (4) of the sound source (3) and by the selected wavelength ( 1) the radiation approximately according to the relationship
Figure imgb0003
 is determined and that the driver circuit (1, 2) operates the sound source (3) continuously or in pulses with a constant wavelength or frequency-modulated. 2. Gerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Auswerteschaltung einen Zähler (10) und einen mit dem Zähler (10) verbundenen Stromkreis (9) zur Erzeugung eines Zeitfensters enthält, welches Zeitfenster durch eine erste durch die Bewegung des Gegenstandes (14) im Ueberwachungs-Volumen (13) bedingte Schwankung des Effektivwert-Stromes der Schallquelle (3) gestartet wird, wobei die durch das weitere Bewegen des Gegenstandes (14) in dem Ueberwachungsvolumen (13) bedingten Schwankungen des Effektivwert-Stromes im Zähler (10) gezählt werden und bei Erreichen eines bestimmten einstellbaren Zählerstandes (11) innerhalb des laufenden-Zeitfensters einen Alarm auslösen.2. Device according to claim 1, characterized in that the evaluation circuit contains a counter (10) and a circuit (9) connected to the counter (10) for generating a time window, which time window by a first by the movement of the object ( 14) in the monitoring volume (13) caused fluctuation of the RMS current of the sound source (3) is started, the fluctuations of the RMS current in the counter (10.) Caused by the further movement of the object (14) in the monitoring volume (13) ) are counted and when a certain one is reached adjustable counter reading (11) trigger an alarm within the current time window. 3. Gerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn-zeichnet, dass die Auswerteschaltung einen Zähler (10). und einen mit dem Zähler verbundenen Stromkreis (9) zur Erzeugung eines Zeitfensters enthält, welches Zeitfenster durch eine erste infolge eines im Ueberwachungs-Volumen (13) ruhenden oder sich bewegenden Gegenstand (14) verursachte Schwankung des Effektivwert-Stromes der Schallquelle (3) gestartet wird, wobei die durch die kontinuierlich oder impulsweise frequenzmodulierte Strahlung bedingten weiteren Schwankungen des Effektivwert-Stromes im Zähler (10) gezählt werden und bei Erreichen eines bestimmten einstellbaren Zählerstandes (11) innerhalb des laufenden Zeitfensters einen Alarm auslösen.3. Device according to claim 1, characterized in that the evaluation circuit has a counter (10). and a circuit (9) connected to the counter for generating a time window, which starts the time window due to a first fluctuation in the effective value current of the sound source (3) caused by an object (14) resting or moving in the monitoring volume (13) the further fluctuations in the effective value current caused by the continuously or pulse-wise frequency-modulated radiation are counted in the counter (10) and trigger an alarm within the current time window when a certain adjustable counter reading (11) is reached. 4. Gerät nach einem der Patentansprüche 2 und 3, da-durch gekennzeichnet, dass der Zähler (10) am Ende des Zeitfensters mit dem Ende-Signal auf Leitung 91 des Stromkreises (9) zur Erzeugung des Zeitfensters auf Null gesetzt wird.4. Device according to one of claims 2 and 3, characterized in that the counter (10) at the end of the time window with the end signal on line 91 of the circuit (9) is set to zero to generate the time window. 5. Gerät nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, da-durch gekennzeichnet, dass der Stromkreis (9) zur Erzeugung des Zeitfensters als monostabiler Multivibrator ausgebildet ist, der den Zähler (10) nur während des laufenden Zeitfensters in den Zählmode bringt.5. Device according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the circuit (9) for generating the time window is designed as a monostable multivibrator which brings the counter (10) into the counting mode only during the current time window. 6. Gerät nach einem der Patentansprüche 2 bis 5, da-durch gekennzeichnet, dass der Zähler (10) auf Leitung (101) ein Alarmausgangssignal erzeugt und damit eine Alarmgabevorrichtung (12) ansteuert, wenn der Zählerstand innerhalb des laufenden Zeitfensters den vorbestimmten Referenzwert (11) erreicht hat.6. Device according to one of the claims 2 to 5, characterized in that the counter (10) on line (101) generates an alarm output signal and thus controls an alarm device (12) if the counter reading within the current time window has reached the predetermined reference value (11). 7. Gerät nach einem der Patentansprüche 2, 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Schallquelle (3) fliessende Strom (i) über dem Strommesswiderstand (5) eine stromproportionale Messspannung erzeugt, welche im Gleichrichter (6) gleichgerichtet und im nachfolgenden Tiefpassfilter (7) gefiltert wird, wobei die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters (7) maximal 10% der ausgesandten Schallfrequenz beträgt.7. Apparatus according to one of the claims 2, 3 or 6, characterized in that the current flowing through the source of sound (3) Power (i) above the S trommesswiderstand (5) generates a current proportional measurement voltage, which is rectified in the rectifier (6) and in downstream low-pass filter (7) is filtered, the limit frequency of the low-pass filter (7) being a maximum of 10% of the emitted sound frequency. 8. Gerät nach Patentansprüchen 5 und 7, dadurch ge-kennzeichnet, dass eine Komparatorschaltung (8) ein logisches Ausgangssignal auf der Leitung (85) an den monostabilen Multivibrator (9) und Zähler (10) gibt, wenn die gleichgerichtete und gefilterte Strommessspannung den Ruhewert des durch die Schallquelle (3) fliessenden Stromes (i) um eine vorbestimmte Schwelle (81) überschreitet, welches logische Ausgangssignal (85) wieder auf seinen Ruhewert zurückkehrt, wenn die gleichgerichtete und gefilterte Strommessspannung eine weitere Schwelle (82) überschreitet.8. Device according to claims 5 and 7, characterized in that a comparator circuit (8) gives a logic output signal on line (85) to the monostable multivibrator (9) and counter (10) when the rectified and filtered current measurement voltage The rest value of the current (i) flowing through the sound source (3) exceeds a predetermined threshold (81), which logic output signal (85) returns to its rest value when the rectified and filtered current measurement voltage exceeds a further threshold (82). 9. Gerät nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, da- durch gekennzeichnet, dass die Treiberschaltung aus einem Steueroszillator (1) und einem elektronischen Leistungsverstärker (2) besteht, der durch den Steueroszillator kontinuierlich oder impulsweise mit einer Frequenz angesteuert wird, welche der Resonanzfrequenz der Schallquelle (3) entspricht.9. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the driver circuit consists of a control oscillator (1) and an electronic power amplifier (2) which is controlled by the control oscillator continuously or in pulses at a frequency which is the resonance frequency corresponds to the sound source (3). 10. Gerät nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, da- durch gekennzeichnet, dass die Treiberschaltung aus einem Steueroszillator (1) und einem elektronischen Leistungsverstärker (2) besteht, der durch den Steueroszillator kontinuierlich oder impulsweise derart angesteuert wird, dass die durch die Schallquelle (3) ausgesandte Schallfrequenz frequenzmoduliert ist, wobei die minimale Frequenz (fmin) mindestens 30% unterhalb und die maximale Frequenz (fmax) mindestens 30% oberhalb der Mittenfrequenz (fm) liegt.10. Device according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the driver circuit consists of a control oscillator (1) and an elec tronic power amplifier (2), which is controlled by the control oscillator continuously or in pulses such that the sound frequency emitted by the sound source (3) is frequency modulated, the minimum frequency (fmin) at least 30% below and the maximum frequency (fmax) at least 30% above the center frequency (fm). 11. Gerät nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, da- durch gekennzeichnet, dass eine bestimmte Anzahl von Schallquellen (3) nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sind, wobei die Form des Ueberwachungs-Volumens (13) für jede Schallquelle (3) gleich oder unterschiedlich sein kann.11. Device according to one of the claims 1 to 10, characterized in that a certain number of sound sources (3) are arranged side by side and / or one above the other, the shape of the monitoring volume (13) being the same for each sound source (3) or can be different.
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