EP0286897A1 - Method and device for monitoring closed spaces - Google Patents

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EP0286897A1
EP0286897A1 EP88104957A EP88104957A EP0286897A1 EP 0286897 A1 EP0286897 A1 EP 0286897A1 EP 88104957 A EP88104957 A EP 88104957A EP 88104957 A EP88104957 A EP 88104957A EP 0286897 A1 EP0286897 A1 EP 0286897A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
room
volume
changes
alarm device
frequency
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.)
Withdrawn
Application number
EP88104957A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Ryser
Sigfrid Straessler
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 EP0286897A1 publication Critical patent/EP0286897A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • 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
    • G08B13/1654—Actuation by interference with mechanical vibrations in air or other fluid using passive vibration detection systems
    • G08B13/1681—Actuation by interference with mechanical vibrations in air or other fluid using passive vibration detection systems using infrasonic detecting means, e.g. a microphone operating below the audible frequency range

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring closed rooms against unauthorized opening and penetration according to the preamble of claim 1, and a device for carrying out the method according to claim 1.
  • the method according to the invention can be used for monitoring any closed rooms which have a closed, relatively tight envelope with respect to the outside world, e.g. of exhibition showcases, museum showcases, safes, window displays, cars or closed boats. Since windows with double glazing also represent a space that is closed off from the outside world, such windows can also be protected using this method.
  • an anti-theft device for vehicles with a vibration detector US-A-3 ⁇ 721 ⁇ 956)
  • a protective curtain for windows as an anti-theft device for cars CH-A-453 ⁇ 961
  • an anti-theft alarm device for car radios DE -A1-35 ⁇ 13 ⁇ 114 with a spring contact or a system for securing car radios with a memory for a code word, whereby the commissioning of the device after removal is made impossible without entering the code word.
  • DE-C1-35 ⁇ 29 ⁇ 402 proposes a method for monitoring the state of rooms in which the natural frequency of a motor vehicle body, which is in the audio frequency or ultrasound range, and the harmonics which form when the body is impacted are used.
  • the change in the harmonic spectrum caused by breaking a window or opening a door is measured and used to trigger an alarm.
  • a disadvantage of this method is that the character The harmonic spectrum also changes when it rains, snows or hails on the car.
  • Methods for securing rooms have also become known which use the characteristic changes in air pressure which occur when doors and windows are opened to trigger an alarm.
  • a sound sensor in the manner of a barometer serves as a sensor.
  • a pyrodetector is used, i.e. the temperature changes caused by the infrasonic waves are recorded. Both methods are passive systems. In order to detect slow changes in air pressure, they have to be set very sensitively. This increases their tendency to false alarms considerably.
  • the invention has for its object to provide a method and a device for monitoring rooms, which does not have the disadvantages of the methods of the prior art, and in particular to provide such a method that is safe against interference and false alarms and a low circuit - And apparatus expenditure, and has a low power consumption.
  • the volume of a room that has a shell that is sealed to the outside world is changed periodically in a defined manner as a function of time.
  • the resulting pressure fluctuations are detected by a sensor and processed by means of an evaluation circuit.
  • the evaluation circuit preferably comprises a microprocessor which controls the periodic volume changes and the pressure detected by the sensor evaluates and stores fluctuations.
  • a violation of the outer shell causes a change in the pressure fluctuations in the room, which causes a corresponding change in the output signal of the sensor.
  • Switching elements are provided in the evaluation circuit, which register the changes in the pressure fluctuations and compare them with the pressure fluctuations in the normal state. Further switching elements are also provided which trigger an alarm in the event of deviations in the pressure fluctuations downwards or upwards.
  • the invention is explained with reference to the embodiment shown in the drawing.
  • the figure shows a circuit diagram of an example of a monitoring system that can be used in the method according to the invention.
  • the volume V of a space 1 delimited by an envelope 2 is changed periodically by moving the membrane 4 of a loudspeaker 3 in motion.
  • the frequency of the vibrations is selected depending on the size of the room to be monitored and its relative tightness to the outside world.
  • the working frequency f must be chosen so that the relationship is satisfied.
  • S is the minimum area of the intrusion opening to be detected
  • c is the speed of sound in the medium.
  • the upper limit is the area of perception of human hearing. In theory there is no lower limit. In practice, however, there is a limit in that the commercially available inexpensive microphones in the range of less than 5 Hz are no longer sufficiently sensitive to receive easily amplifiable signals. A preferred frequency range of approximately 5 Hz to approximately 15 Hz is thus obtained.
  • the excitation signal for the loudspeaker is supplied by a microprocessor 8, converted into an analog signal by a digital / analog converter 7 and, after amplification in a first amplifier 9, the loudspeaker 3 fed.
  • the microprocessor 8 can be programmed in a simple manner in such a way that when it is installed in the system, it is too tight guarding room or each time the system is armed within the preferred range, scans the wavelengths and then operates the system at the wavelength that is optimal for the room size.
  • the loudspeaker 3 is then preferably operated at this frequency with a sinusoidal signal of constant amplitude.
  • the signal at the output of the digital / analog converter 7 can be used, for example, to control the AF amplifier of a car hi-fi stereo system if the existing speakers are suitably installed, i.e. either form part of the shell 2 or are closed systems to the rear.
  • the invention is therefore particularly suitable for protecting the closed interior of vehicles by using existing, standard equipment.
  • p 0 is the pressure that prevails in the closed space 1 with the casing 2 undamaged.
  • the pressure variation ⁇ p which has the same change over time as the vibrations of the loudspeaker membrane 4, is detected with a microphone 5, which has a sufficient sensitivity in the frequency range between 5 Hz and 15 Hz.
  • the pressure variation can also be detected with any other commercially available sensor that is able to measure pressure changes in the frequency range mentioned.
  • the signal picked up by the microphone 5 is amplified in a second amplifier 6, converted into a digital signal in an analog / digital converter 11 and fed to the microprocessor 8, in which it is evaluated using a suitable correlation method.
  • This correlation method has the task of realizing a narrow-band filter that only evaluates the vibrations that are emitted by the loudspeaker 3. Doing this from the start eliminates interference from noise outside the area used.
  • ⁇ p (t) kpV (t) / V, where ⁇ p (t) is the change in pressure detected by the microphone as a function of time, V (t) the volume change induced by the loudspeaker as a function of time, k the adiabatic constant, P 0 the pressure in the closed space 1 and V is the volume of the enclosed space mean.
  • the volume V is increased. With a rapid increase in volume, e.g. when opening a door or breaking a window, this results in a rapid decrease in the detected signal ⁇ p (t). However, if the volume of the room 1 to be monitored is slowly increased, e.g. by carefully opening a sliding door of an exhibition showcase, the signal can experience a sharp increase if the Helmoltz resonance conditions are met.
  • the amplified and digitized signals of the sensor 5 are compared in the microprocessor 8 with the signals stored for the normal state.
  • the microprocessor 8 is programmed so that an alarm relay 10 is activated when the detected and correlated signal ⁇ p (t) deviates upwards or downwards from the stored values by a predetermined value.

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Abstract

In this method (1), the volume (V) of a space (1) having an enclosure (2) which is tight to the outside world is defined as a periodic function of time. The pressure variations which thereby result are detected by a sensor (5) and processed by means of an evaluation circuit. Any infraction of the outer enclosure (2) causes a change in the pressure variations in the space (1) which are compared with the pressure variations in the normal state; in the event of a deviation an alarm is triggered. The method is particularly suitable for monitoring of exhibition display cases, museum display cases, safes, shop window displays, cars, closed boats, double-glazed windows etc. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung von ge­schlossenen Räumen gegen unerlaubtes Öffnen und Eindringen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Patentanspruch 1.The invention relates to a method for monitoring closed rooms against unauthorized opening and penetration according to the preamble of claim 1, and a device for carrying out the method according to claim 1.

Das erfindungsgemässe Verfahren kann zur Überwachung von beliebi­gen geschlossenen Räumen angewendet werden, welche eine geschlosse­ne, relativ dichte Hülle gegenüber der Aussenwelt aufweisen, z.B. von Ausstellungsvitrinen, Museumsvitrinen, Tresoren, Schaufenster­auslagen, Autos oder geschlossenen Booten. Da Fenster mit Doppel­verglasung ebenfalls einen gegenüber der Aussenwelt abgeschlossenen Raum darstellen, können solche Fenster auch nach diesem Verfahren geschützt werden.The method according to the invention can be used for monitoring any closed rooms which have a closed, relatively tight envelope with respect to the outside world, e.g. of exhibition showcases, museum showcases, safes, window displays, cars or closed boats. Since windows with double glazing also represent a space that is closed off from the outside world, such windows can also be protected using this method.

Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens gegenüber den be­kannten Verfahren des Standes der Technik werden im folgenden an Hand der Überwachung von Autos gegen Diebstahl beschrieben, es ist jedoch klar, dass die Erfindung nicht auf ein Verfahren zur Überwa­chung solcher Fahrzeuge eingeschränkt ist, sondern allgemein für die Überwachung geschlossener Räume geeignet ist.The advantages of the method according to the invention compared to the known methods of the prior art are described below with reference to the monitoring of cars against theft, but it is clear that the invention is not restricted to a method for monitoring such vehicles, but generally for monitoring closed rooms is suitable.

Es besteht seit langem das Bedürfnis, Fahrzeuge gegen Diebstahl zu sichern. Man begnügte sich anfangs damit, die Türen der Fahrzeu­ge zu verschliessen und die Zündung mit einem Schloss zu blok­kieren. Später ging man dazu über, das Zündschloss mit einem Schloss zur Blockierung der Lenkung zu kombinieren. Da diese Si­cherungen z.T. leicht auszuschalten waren und nicht geeignet waren, im Wagen befindliche Gepäckstücke und Zubehörteile, wie Autoradios, zu schützen, wurden Geräte entwickelt, die bei dem Versuch, unbefugt Zugang zu dem Fahrzeug zu erlangen, ein laut hörbares oder gut sichtbares Alarmsignal abgaben.There has long been a need to secure vehicles against theft. Initially, they were content to lock the doors of the vehicles and block the ignition with a lock. It was later decided to combine the ignition lock with a lock to block the steering. Since some of these fuses were easy to switch off and were not suitable for protecting luggage and accessories in the car, such as car radios, devices were developed which, when attempting to gain unauthorized access to the vehicle, emitted a loudly audible or clearly visible alarm signal .

Aus der Vielzahl der vorgeschlagenen Vorrichtungen seien als Bei­spiele nur die folgenden genannt: Ein Diebstahlschutz für Fahrzeuge mit Erschütterungsmelder (US-A-3ʹ721ʹ956), ein Schutzvorhang für Fenster als Diebstahlschutz für Autos (CH-A-453ʹ961), eine Dieb­stahlwarneinrichtung für Autoradios (DE-A1-35ʹ13ʹ114) mit einem Federkontakt oder ein System zur Sicherung von Autoradios mit einem Speicher für ein Codewort, wobei die Inbetriebnahme des Gerätes nach einem Ausbau ohne Eingabe des Codewortes unmöglich gemacht wird.From the multitude of proposed devices, only the following may be mentioned as examples: an anti-theft device for vehicles with a vibration detector (US-A-3ʹ721ʹ956), a protective curtain for windows as an anti-theft device for cars (CH-A-453ʹ961), an anti-theft alarm device for car radios (DE -A1-35ʹ13ʹ114) with a spring contact or a system for securing car radios with a memory for a code word, whereby the commissioning of the device after removal is made impossible without entering the code word.

All diese Vorrichtungen haben entweder den Nachteil, dass sie nur bestimmte Teile des Fahrzeugs schützen, z.B. das Autoradio, also Gegenstände, die frei im Wagen liegen, nicht schützen oder dass sie zu Fehlalarmen neigen, z.B. spricht der Erschütterungsmelder auch bei einer zufälligen Bewegung des Fahrzeugs, z.B. durch harmlose Passanten, an.All of these devices either have the disadvantage that they only protect certain parts of the vehicle, e.g. do not protect the car radio, i.e. objects that are lying freely in the car or that they are prone to false alarms, e.g. does the vibration detector speak even if the vehicle moves accidentally, e.g. by harmless passers-by.

Es wurde versucht, diese Nachteile dadurch zu überwinden, dass man Alarmanlagen entwickelte, die erst ein Alarmsignal abgeben, wenn zwei auf unterschiedliche Kriterien ansprechende Detektoren gleichzeitig eine Änderung einer physikalischen Grösse signalisie­ren (DE-GM-80ʹ11ʹ305), wobei der höhere Stromverbrauch dadurch ver­mieden wird, dass der zweite Änderungsmelder erst eingeschaltet wird, wenn der erste Änderungsmelder eine Änderung der ersten phy­sikalischen Grösse feststellt (DE-C1-34ʹ10ʹ888). Der apparative und schaltungstechnische Aufwand für solche Anlagen wird jedoch be­trächtlich.An attempt was made to overcome these disadvantages by developing alarm systems which only emit an alarm signal when two detectors which respond to different criteria simultaneously signal a change in a physical variable (DE-GM-80 GM11ʹ305), thereby avoiding the higher power consumption that the second change detector is only switched on when the first change detector detects a change in the first physical quantity (DE-C1-34ʹ10ʹ888). However, the outlay in terms of equipment and circuitry for such systems becomes considerable.

In der DE-C1-35ʹ29ʹ402 wird ein Verfahren zum Überwachen des Zu­standes von Räumen vorgeschlagen, bei dem die im Tonfrequenz- oder Ultraschallbereich liegende Eigenfrequenz einer Kraftfahrzeugkaros­serie und die sich beim Anstossen der Karosserie ausbildenden Ober­wellen ausgenutzt werden. Die Änderung des Oberwellenspektrums durch Einschlagen eines Fensters oder Öffnen einer Tür wird mess­technisch erfasst und zum Auslösen eines Alarms verwendet. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass sich das charakteri­ stische Oberwellenspektrum auch verändert, wenn es auf den Wagen regnet, schneit oder hagelt.DE-C1-35ʹ29ʹ402 proposes a method for monitoring the state of rooms in which the natural frequency of a motor vehicle body, which is in the audio frequency or ultrasound range, and the harmonics which form when the body is impacted are used. The change in the harmonic spectrum caused by breaking a window or opening a door is measured and used to trigger an alarm. A disadvantage of this method is that the character The harmonic spectrum also changes when it rains, snows or hails on the car.

Es sind auch Verfahren zur Sicherung von Räumen bekannt geworden, welche die beim Öffnen von Türen und Fenstern auftretenden charak­teristischen Luftdruckänderungen zur Auslösung eines Alarms verwen­den. Bei dem in der DE-A1-34ʹ12ʹ914 beschriebenen Verfahren dient ein Schallaufnehmer nach Art eines Barometers als Sensor. Bei dem in der DE-A1-34ʹ19ʹ802 beschriebenen Verfahren wird ein Pyrodetek­tor verwendet, d.h. es werden die durch die Infraschallwellen auf­tretenden Temperaturänderungen erfasst. Beide Verfahren sind passi­ve Systeme. Um langsame Änderungen des Luftdrucks feststellen zu können, müssen sie sehr empfindlich eingestellt werden. Damit steigt ihre Neigung zu Fehlalarmen beträchtlich an.Methods for securing rooms have also become known which use the characteristic changes in air pressure which occur when doors and windows are opened to trigger an alarm. In the method described in DE-A1-34ʹ12ʹ914, a sound sensor in the manner of a barometer serves as a sensor. In the method described in DE-A1-34ʹ19ʹ802, a pyrodetector is used, i.e. the temperature changes caused by the infrasonic waves are recorded. Both methods are passive systems. In order to detect slow changes in air pressure, they have to be set very sensitively. This increases their tendency to false alarms considerably.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung von Räumen zu schaffen, welche die ge­nannten Nachteile der Verfahren des Standes der Technik nicht hat und insbesondere ein solches Verfahren zu schaffen, das sicher ge­gen Störungen und Fehlalarme ist und einen geringen Schaltungs- und Apparateaufwand, sowie einen geringen Stromverbrauch aufweist.The invention has for its object to provide a method and a device for monitoring rooms, which does not have the disadvantages of the methods of the prior art, and in particular to provide such a method that is safe against interference and false alarms and a low circuit - And apparatus expenditure, and has a low power consumption.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs gennanten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruch 1 und bei einer Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 6 gelöst.This object is achieved in a method of the type mentioned by the characterizing features of claim 1 and in a device by the characterizing features of claim 6.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.Preferred embodiments of the invention and refinements are defined in the dependent claims.

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird das Volumen eines Rau­mes, der eine zur Aussenwelt dichte Hülle aufweist, als Funktion der Zeit periodisch definiert verändert. Die daraus resultierenden Druckschwankungen werden von einem Sensor detektiert und mittels einer Auswerteschaltung verarbeitet. Vorzugsweise umfasst die Aus­werteschaltung einen Mikroprozessor, welcher die periodischen Volumenänderungen steuert und die vom Sensor detektierten Druck­ schwankungen auswertet und speichert. Eine Verletzung der äusseren Hülle bewirkt in dem Raum eine Veränderung der Druckschwankungen, die eine entsprechende Änderung des Ausgangssignals des Sensors bewirkt. In der Auswerteschaltung sind Schaltelemente vorgesehen, welche die Veränderungen der Druckschwankungen registrieren und mit den Druckschwankungen im Normalzustand vergleichen. Est sind weitere Schaltelemente vorgesehen, welche bei Abweichungen der Druckschwan­kungen nach unten oder oben einen Alarm auslösen.In the method according to the invention, the volume of a room that has a shell that is sealed to the outside world is changed periodically in a defined manner as a function of time. The resulting pressure fluctuations are detected by a sensor and processed by means of an evaluation circuit. The evaluation circuit preferably comprises a microprocessor which controls the periodic volume changes and the pressure detected by the sensor evaluates and stores fluctuations. A violation of the outer shell causes a change in the pressure fluctuations in the room, which causes a corresponding change in the output signal of the sensor. Switching elements are provided in the evaluation circuit, which register the changes in the pressure fluctuations and compare them with the pressure fluctuations in the normal state. Further switching elements are also provided which trigger an alarm in the event of deviations in the pressure fluctuations downwards or upwards.

Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Die Figur zeigt ein Schaltschema eines Beispiels einer in dem erfindungsgemässen Verfahren verwend­baren Überwachungsanlage.The invention is explained with reference to the embodiment shown in the drawing. The figure shows a circuit diagram of an example of a monitoring system that can be used in the method according to the invention.

Das Volumen V eines durch eine Hülle 2 begrenzten Raumes 1 wird periodisch verändert, indem man die Membran 4 eines Lautsprechers 3 in Bewegung versetzt. Die Frequenz der Schwingungen wählt man in Abhängigkeit von der Grösse des zu überwachenden Raumes und seiner relativen Dichtigkeit gegenüber der Aussenwelt aus. Die Arbeitsfre­quenz f muss so gewählt werden, dass die Beziehung

Figure imgb0001
erfüllt ist. S ist darin die minimale Fläche der Einbruchsöffnung, die detektiert werden soll, c die Schallgeschwindigkeit in dem Me­dium. Die obere Grenze ist dabei der Wahrnehmungsbereich des menschlichen Gehörs. Nach unten ist theoretisch keine Grenze ge­setzt. Praktisch ergibt sich jedoch eine Grenze dadurch, dass die handelsüblichen preiswerten Mikrophone im Bereich von weinger als 5 Hz nicht mehr genügend empfindlilch sind, um leicht verstärkbare Signale zu erhalten. Man kommt so zu einem bevorzugten Frequenzbe­reich von etwa 5 Hz bis etwa 15 Hz. Das Anregungssignal für den Lautsprecher wird von einem Mikroprozessor 8 geliefert, von einem Digital/Analog-Wandler 7 in ein Analogsignal umgewandelt und nach Verstärkung in einem ersten Verstärker 9 dem Lautsprecher 3 zuge­führt. Der Mikroprozessor 8 kann dabei in einfacher Weise so pro­grammiert werden, dass er beim Einbau der Anlage in einen zu über­ wachenden Raum oder bei jeder Scharfschaltung der Anlage innerhalb des bevorzugten Bereichs die Wellenlängen abtastet und die Anlage dann mit der Wellenlänge betreibt, die für die Raumgrösse optimal ist. Vorzugsweise wird der Lautsprecher 3 dann mit dieser Frequenz mit einem sinusförmigen Signal von konstanter Amplitude betrieben.The volume V of a space 1 delimited by an envelope 2 is changed periodically by moving the membrane 4 of a loudspeaker 3 in motion. The frequency of the vibrations is selected depending on the size of the room to be monitored and its relative tightness to the outside world. The working frequency f must be chosen so that the relationship
Figure imgb0001
 is satisfied. S is the minimum area of the intrusion opening to be detected, c is the speed of sound in the medium. The upper limit is the area of perception of human hearing. In theory there is no lower limit. In practice, however, there is a limit in that the commercially available inexpensive microphones in the range of less than 5 Hz are no longer sufficiently sensitive to receive easily amplifiable signals. A preferred frequency range of approximately 5 Hz to approximately 15 Hz is thus obtained. The excitation signal for the loudspeaker is supplied by a microprocessor 8, converted into an analog signal by a digital / analog converter 7 and, after amplification in a first amplifier 9, the loudspeaker 3 fed. The microprocessor 8 can be programmed in a simple manner in such a way that when it is installed in the system, it is too tight guarding room or each time the system is armed within the preferred range, scans the wavelengths and then operates the system at the wavelength that is optimal for the room size. The loudspeaker 3 is then preferably operated at this frequency with a sinusoidal signal of constant amplitude.

Ein Lautsprecher 3 von etwa 10 cm Durchmesser, dessen Membranbe­wegung in der Grössenordnung von einigen Millimetern liegt, bewirkt in einem Raum von etwa einem Kubikmeter Grösse eine relative Volumenänderung ΔV/V der Grössenordnung 10⁻⁶. Das Signal am Ausgang des Digital/Analog-Wandlers 7 kann zum Beispiel zur Ansteuerung des NF-Verstärkers einer Auto-Hi-Fi-Stereo-Anlage benutzt werden, wenn die vorhandenen Lautsprecher geeignet eingebaut sind, d.h. entweder einen Teil der Hülle 2 bilden oder nach hinten geschlossene Systeme sind. Die Erfindung eignet sich daher besonders zum Schutz des ge­schlossenen Innenraums von Fahrzeugen unter Ausnützung bestehender, standardmässiger Ausrüstungen.A loudspeaker 3 of approximately 10 cm in diameter, the membrane movement of which is of the order of a few millimeters, brings about a relative volume change ΔV / V of the order of 10⁻⁶ in a space of approximately one cubic meter. The signal at the output of the digital / analog converter 7 can be used, for example, to control the AF amplifier of a car hi-fi stereo system if the existing speakers are suitably installed, i.e. either form part of the shell 2 or are closed systems to the rear. The invention is therefore particularly suitable for protecting the closed interior of vehicles by using existing, standard equipment.

Unter der Voraussetzung, dass der Raum 1 eine völlig abgedichtete Hülle 2 aufweist, entsteht so eine relative Druckänderung Δp/p0 von ungefähr der gleichen Grössenordnung wie die Volumenänderung. p0 ist der Druck, der in dem geschlossenen Raum 1 bei unverletzter Hülle 2 herrscht. Die Druckvariation Δp, welche die gleiche zeitlicher Veränderung aufweist, wie die Schwingungen der Lautspre­chermembran 4, wird mit einem Mikrophon 5, welches im Frequenzbe­reich zwischen 5 Hz und 15 Hz eine genügende Empfindlichkeit auf­weist, detektiert. Die Druckvariation kann aber auch mit jedem an­deren handelsüblichen Sensor, der in der Lage ist, Druckänderungen in dem genannten Frequenzbereich zu messen, detektiert werden.Provided that the room 1 has a completely sealed envelope 2, a relative pressure change Δp / p 0 of approximately the same order of magnitude as the volume change arises. p 0 is the pressure that prevails in the closed space 1 with the casing 2 undamaged. The pressure variation Δp, which has the same change over time as the vibrations of the loudspeaker membrane 4, is detected with a microphone 5, which has a sufficient sensitivity in the frequency range between 5 Hz and 15 Hz. The pressure variation can also be detected with any other commercially available sensor that is able to measure pressure changes in the frequency range mentioned.

Das von dem Mikrophon 5 aufgenommene Signal wird in einem zweiten Verstärker 6 verstärkt, in einem Analog/Digital-Wandler 11 in ein Digitalsignal umgewandelt und dem Mikroprozessor 8 zugeführt, in dem es mit einem geeigneten Korrelationsverfahren ausgewertet wird. Dieses Korrelationsverfahren hat die Aufgabe ein schmalbandiges Filter zu realisieren, welches nur die Schwingungen auswertet, die vom Lautsprecher 3 abgestrahlt werden. Dadurch werden von vornher­ ein Störungen durch Geräusche ausserhalb des verwendeten Bereichs eliminiert.The signal picked up by the microphone 5 is amplified in a second amplifier 6, converted into a digital signal in an analog / digital converter 11 and fed to the microprocessor 8, in which it is evaluated using a suitable correlation method. This correlation method has the task of realizing a narrow-band filter that only evaluates the vibrations that are emitted by the loudspeaker 3. Doing this from the start eliminates interference from noise outside the area used.

Eine Verletzung der Hülle 2 des abgeschlossenen Raumes 1, z.B. durch das Öffnen einer Tür oder eines Fensters oder durch das Zer­schlagen einer Scheibe, bewirkt eine Veränderung des Volumens des Raumes und damit eine Veränderung der Druckschwankungen, welche das Mikrophon 5 aufnimmt. Dies hat eine Änderung des mit dem Sensor detektierten Signals ..p(t) zur Folge.

    Δp(t) = k·p · V(t) / V,

worin Δp(t) die vom Mikrophon detektierte Druckänderung als Funktion der Zeit,
    V(t) die vom Lautsprecher induzierte Volumenänderung als Funktion der Zeit,
    k die adiabatische Konstante,
    P0 den Druck in dem abgeschlossenen Raum 1 und
    V das Volumen des abgeschlossenen Raumes
bedeuten.An injury to the envelope 2 of the closed room 1, for example by opening a door or a window or by breaking a window, causes a change in the volume of the room and thus a change in the pressure fluctuations which the microphone 5 picks up. This results in a change in the signal ..p (t) detected by the sensor.

Δp (t) = kpV (t) / V,

where Δp (t) is the change in pressure detected by the microphone as a function of time,
V (t) the volume change induced by the loudspeaker as a function of time,
k the adiabatic constant,
P 0 the pressure in the closed space 1 and
V is the volume of the enclosed space
mean.

Bei einer Verletzung der Hülle 2 des abgeschlossenen Raumes wird das Volumen V vergrössert. Bei einer schnellen Vergrösserung des Volumens, z.B. beim Öffnen einer Tür oder beim Einschlagen einer Scheibe, hat dies eine rasche Abnahme des detektierten Signals Δp(t) zur Folge. Wird jedoch das Volumen des zu überwachenden Rau­mes 1 langsam vergrössert, z.B. durch vorsichtiges Öffnen einer Schiebetür einer Ausstellungsvitrine, kann das Signal eine starke Erhöhung erfahren, wenn die Helmoltz-Resonanz-Bedingungen erfüllt sind. In dem Mikroprozesser 8 werden die verstärkten und digitali­sierten Signale des Sensors 5 mit den für den Normalzustand gespei­cherten Signalen verglichen. Der Mikroprozessor 8 ist so program­miert, dass ein Alarmrelais 10 angesteuert wird, wenn das detek­tierte und korrelierte Signal Δp(t) um einen vorbestimmten Wert nach unten oder oben von den gespeicherten Werten abweicht.If the envelope 2 of the closed space is damaged, the volume V is increased. With a rapid increase in volume, e.g. when opening a door or breaking a window, this results in a rapid decrease in the detected signal Δp (t). However, if the volume of the room 1 to be monitored is slowly increased, e.g. by carefully opening a sliding door of an exhibition showcase, the signal can experience a sharp increase if the Helmoltz resonance conditions are met. The amplified and digitized signals of the sensor 5 are compared in the microprocessor 8 with the signals stored for the normal state. The microprocessor 8 is programmed so that an alarm relay 10 is activated when the detected and correlated signal Δp (t) deviates upwards or downwards from the stored values by a predetermined value.

Abwandlungen dieser Schaltung sind im Rahmen der Erfindung gemäß den Ansprüchen möglich und dem Fahmann geläufig.Modifications of this circuit are possible within the scope of the invention according to the claims and familiar to the Fahmann.

BezugszeichenReference numerals

  • Schallgeschwindigketi      cSpeed of sound c
  • Frequenz      fFrequency f
  • Adiabatische Konstante      kAdiabatic constant k
  • Druck (im Raum 1)      P0 Pressure (in room 1) P 0
  • Druckvariation      ΔpPressure variation Δp
  • Fläche (Einbruchsöffnung)      SArea (burglary opening) S
  • Volumen      VVolume V
  • Volumenänderung      V(t)Volume change V (t)
  • Raum      1Room 1
  • Hülle      2Envelope 2
  • Lautsprecher      3Speaker 3
  • Membran      4Membrane 4
  • Sensor (Mikrophon)      5Sensor (microphone) 5
  • Zweiter Verstärker      6Second amplifier 6
  • Digital/Analog-Wandler      7Digital / analog converter 7
  • Mikroprozessor      8Microprocessor 8
  • Erster Verstärker      9First amplifier 9
  • Alarmrelais      10Alarm relay 10
  • Analog/Digital-Wandler      11Analog / digital converter 11

Claims (9)

1. Verfahren zur Überwachung von geschlossenen Räumen mit einer gegen die Aussenatmosphäre dichten Hülle (2) gegen unerlaubtes Öffnen und Eindringen mittels einer Einbruchalarmeinrichtung, wel­che einen Infraschallsensor (5), der bei Druckänderungen in dem zu überwachenden Raum (1) ein elektrisches Signal abgibt und eine elektrischen Auswerteschaltung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen (V) des zu überwachenden Raumes (1) als Funktion der Zeit periodisch definiert verändert wird, dass die durch die daraus resultierenden Druckschwankungen Δp(t) verursachten Ände­rungen des elektrischen Signals des Sensors (5) als Normalwerte in der Auswerteschaltung gespeichert werden und dass die bei einer Verletzung der Hülle (2) auftretenden Abweichungen der Druckschwan­kungen Δp(t) bei Überschreitung eines vorbestimmten Wertes einen Alarm auslösen.1. A method for monitoring closed rooms with a shell (2) which is sealed against the outside atmosphere against unauthorized opening and penetration by means of an intrusion alarm device which has an infrasound sensor (5) which emits an electrical signal when there are pressure changes in the room (1) to be monitored and comprises an electrical evaluation circuit, characterized in that the volume (V) of the room (1) to be monitored is changed periodically as a function of time, in such a way that the changes in the electrical signal of the sensor (5) caused by the resulting pressure fluctuations Δp (t) ) are stored as normal values in the evaluation circuit and that the deviations in pressure fluctuations Δp (t) which occur when the casing (2) is breached trigger an alarm when a predetermined value is exceeded. 2. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Veränderung des Volumens (V) des zu überwachenden Raumes (1) ein bis auf die Membran (4) geschlossener Lautsprecher (3) ver­wendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that a loudspeaker (3) which is closed except for the membrane (4) is used to change the volume (V) of the room (1) to be monitored. 3. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die periodische Veränderng des Volumens (V) mit einer Frequenz (f) im Bereich von 5 Hz bis 15 Hz erfolgt.3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the periodic change in volume (V) takes place at a frequency (f) in the range from 5 Hz to 15 Hz. 4. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung einen Mikroprozessor (8) umfasst, welcher ein schmalbandiges Filter realisiert, welches praktisch nur Signale mit der Frequenz (f) durchlässt, mit der die periodische Veränderung des Volumens (V) des Raumes (1) erfolgt.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the evaluation circuit comprises a microprocessor (8) which realizes a narrow-band filter which practically only allows signals with the frequency (f) with which the periodic change in volume ( V) of the room (1). 5. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (8) bei jeder Scharfstellung der Alarmeinrichtung die Frequenz (f) der periodi­schen Veränderung des Volumens (V) des Raumes (1) solange verän­ dert, bis die für die Charakteristik des Raumes (1) optimale Fre­quenz (f) erreicht ist.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the microprocessor (8) changes the frequency (f) of the periodic change in the volume (V) of the room (1) as long as the alarm device is activated changes until the optimal frequency (f) for the characteristics of the room (1) is reached. 6. Einbruchalarmeinrichtung zur Überwachung von geschlossenen Räumen mit einer gegen die Aussenatmosphäre dichten Hüllen (2) gegen unerlaubtes Öffnen und Eindringen, welche einen Infraschallsensor (5), der bei Druckänderungen in dem zu überwachenden Raum (1) ein elektrisches Signal abgibt und eine elektrischen Auswerteschaltung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbruchalarmeinrichtung eine Vorrichtung (3), welche das Volumen (V) des zu überwachenden Raumes (1) als Funktion der Zeit periodisch definiert verändert und in der Auswerteschaltung Schaltelemente aufweist, welche das von dem Infraschallsensor (5) abgegebene, verstärkte und digitalisierte elektrische Signal speichern und ein Alarmsignal abgeben, wenn das tatsächliche Signal beim Vergleich mit gespeicherten Normalwerten um einen vorbestimmten Wert von diesen Normalwerten abweicht.6. Intrusion alarm device for monitoring closed rooms with a cover (2) that is sealed against the outside atmosphere to prevent unauthorized opening and penetration, which has an infrasound sensor (5) that emits an electrical signal when there are pressure changes in the room to be monitored (1) and an electrical evaluation circuit characterized in that the burglar alarm device comprises a device (3) which periodically changes the volume (V) of the room to be monitored (1) in a defined manner as a function of time and has switching elements in the evaluation circuit which emit the emission from the infrasound sensor (5) , store the amplified and digitized electrical signal and emit an alarm signal if the actual signal deviates from these normal values by a predetermined value when compared with stored normal values. 7. Einbruchalarmeinrichtung gemäss Patentanspruch 6, dadurch ge­kennzeichnet, dass die Vorrichtung, welche das Volumen (V) des zu überwachenden Raumes (1) als Funktion der Zeit periodisch definiert verändert, ein bis auf die Membran (4) geschlossener Lautsprecher (3) ist.7. Intrusion alarm device according to claim 6, characterized in that the device, which periodically changes the volume (V) of the room to be monitored (1) as a function of time, is a loudspeaker (3) which is closed except for the membrane (4). 8. Einbruchalarmeinrichtung gemäss einem der Patentansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung einen Mikroprozessor (8) umfasst, welcher ein schmalbandiges Filter rea­lisiert, welches praktisch nur Signale mit der Frequenz (f) durch­lässt, mit der die periodische Veränderung des Volumens (V) des Raumes (1) erfolgt.8. Intrusion alarm device according to one of claims 6 and 7, characterized in that the evaluation circuit comprises a microprocessor (8) which implements a narrow-band filter which practically only allows signals with the frequency (f) with which the periodic change in volume ( V) of the room (1). 9. Einbruchalarmeinrichtung gemäss Patentanspruch 8, dadurch ge­kennzeichnet, dass der Mikroprozessor ausserdem so eingerichtet ist, dass er bei jeder Scharfstellung der Alarmeinrichtung die Fre­quenz (f) der periodischen Veränderung des Volumens (V) des Raumes (1) solange verändert, bis die für die Charakteristik des Raumes (1) optimale Frequenz (f) erreicht ist.9. Intrusion alarm device according to claim 8, characterized in that the microprocessor is also set up so that it changes the frequency (f) of the periodic change in volume (V) of the room (1) until the for each time the alarm device is activated Characteristic of the room (1) optimal frequency (f) is reached.
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