EP0476397A1 - Intrusionsdetektor - Google Patents

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EP0476397A1
EP0476397A1 EP91114646A EP91114646A EP0476397A1 EP 0476397 A1 EP0476397 A1 EP 0476397A1 EP 91114646 A EP91114646 A EP 91114646A EP 91114646 A EP91114646 A EP 91114646A EP 0476397 A1 EP0476397 A1 EP 0476397A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ultrasound
window
ultrasonic
receiver
emitter
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.)
Granted
Application number
EP91114646A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0476397B1 (de
EP0476397B2 (de
Inventor
Peter Steiner
David Siegwart
Markus Rechsteiner
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.)
Siemens Building Technologies AG
Original Assignee
Cerberus AG
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=4243258&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0476397(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Cerberus AG filed Critical Cerberus AG
Priority to AT91114646T priority Critical patent/ATE98390T1/de
Publication of EP0476397A1 publication Critical patent/EP0476397A1/de
Publication of EP0476397B1 publication Critical patent/EP0476397B1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0476397B2 publication Critical patent/EP0476397B2/de
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B29/00—Checking or monitoring of signalling or alarm systems; Prevention or correction of operating errors, e.g. preventing unauthorised operation
    • G08B29/02—Monitoring continuously signalling or alarm systems
    • G08B29/04—Monitoring of the detection circuits
    • G08B29/046—Monitoring of the detection circuits prevention of tampering with detection circuits

Definitions

  • the invention relates to an intrusion detector according to the preamble of patent claim 1.
  • intrusion detectors are known for example from DE-A-22'16'236. They consist of a combination of a passive infrared detector and an ultrasonic detector, which are connected to one another in an AND circuit. The infrared part reacts to the body radiation of a person in the infrared spectral range and the ultrasound part to the frequency shift of the ultrasound reflected by a moving intruder caused by the Doppler effect.
  • an unwanted intrusion of a person into a protected area can be detected with greater security and selectivity than by using only a single detection method. In this way, faulty alarm signaling can be avoided with greater certainty.
  • Passive infrared intrusion detectors are known for example from EP-A1-0'189'536. They are used to detect an object that has entered a monitored area, e.g. to detect an intruder by means of the infrared radiation emitted by the intruder and to trigger an alarm signal via an evaluation circuit.
  • a corresponding number of spatially distributed sensitivity areas is formed by a number of reflector or mirror segments, via which the incoming radiation is directed to the sensor, and when penetrated by an intruder, a radiation change of the sensor and thus an alarm signal is generated.
  • the sensor can have a single sensor element, or it can be designed as a multiple or dual sensor with two or more separate sensor elements or flakes, whereby the number of sensitivity ranges is at least doubled.
  • the housing of the detector is closed in the direction of radiation by a window which is open to the infrared radiation to be detected, e.g. is transparent to the body radiation of a person in the range from about 5 to 15 ⁇ m, preferably between 7 to 12 ⁇ m, but is largely impermeable to shorter-wave radiation.
  • This window can in turn be optically bundled, e.g. as a Fresnel lens, which generates the desired sensitivity ranges, so that mirror segments can be omitted if necessary.
  • ultrasonic intrusion detectors e.g. known from CH-A-556'070 or EP-A1-0'158'022. These have an ultrasound emitter, which emits ultrasound with a frequency of over 20 kHz in the monitored area in front of the detector, and an ultrasound receiver, which records the ultrasound reflected from the room and feeds it to an evaluation circuit. While stationary objects only reflect ultrasound at the transmission frequency, a moving intruder causes a frequency shift according to the Doppler effect. The evaluation circuit triggers an alarm signal if this frequency shift corresponds to values which are typical for a moving person and if at the same time an infrared radiation is received which is characteristic of human intruders.
  • infrared intrusion detector known from EP-A2-0'274'889 is an infrared sensor combined with a microwave system in a logic circuit which only triggers an alarm signal if both systems simultaneously emit a signal.
  • the infrared sensor is arranged between the microwave transmitter and receiver directly adjacent to it behind the entrance window. An attempt to cover the window or to apply a spray layer or to put a shield in front of the window can be detected by the microwave part.
  • this can only be used to detect objects that reflect or absorb microwaves, i.e. preferably metallic conductive materials, but just not many foils or lacquers that are opaque to infrared radiation and often used for sabotage attempts.
  • the invention sets itself the task of eliminating the above-mentioned disadvantages of the prior art and, in particular, to provide a combined intrusion detector of the type specified at the outset which attempts to sabotage or reduce the functionality by means of shielding with greater security and with less effort and can signal.
  • Such a temporal change in the ultrasound field exists e.g. in a change in the sound pressure or the transit time of the ultrasound reflected by objects in the monitored room. As soon as such a measured variable has changed compared to an earlier point in time or to an average from previous measurements, this is an indication that a change has been made in the room, e.g. a shield has been placed in the room.
  • a temporal parameter change of the sound field can easily be processed separately from the Doppler frequency evaluation.
  • ultrasound can also be used to detect shields which absorb radiation in the far infrared, but which are transparent to microwaves or light and to radiation in the neighboring infrared.
  • Ultrasound emitters and receivers are preferably arranged on different sides of the entrance window, so that the ultrasound field covers the window area. Instead, however, it can be advantageous to arrange the ultrasound emitter and receiver adjacent to the same window side and to guide the ultrasound over the window by means of reflectors which are arranged on one or different sides of the window.
  • the exit surface of the ultrasound emitter and the entrance surface of the ultrasound receiver are particularly advantageously arranged on both sides of a plane formed by the front wall of the housing at the location of the window, so that at least one acoustically effective area of the ultrasound components, e.g. Emitter, receiver or a reflector lies within the recess.
  • a cover provided with fine openings, which is at least largely transparent to infrared radiation and ultrasound, e.g.
  • a fine-mesh grid or a perforated film to be provided and arranged in such a way that the front surfaces of the ultrasound emitter and receiver lie on different sides of the cover and the cover is thus irradiated by the generated ultrasound. This will result in an attempt at impermeability, e.g. by spraying, monitored.
  • the intrusion detector according to the invention has both an infrared part and an ultrasound part anyway, it can advantageously be supplemented by a temporal ultrasound field evaluation and an infrared window monitoring device which is known in principle, without significantly increased outlay, which optimizes tamper protection and reduces the susceptibility to false alarms.
  • the infrared intrusion detector shown in Figure 1 has a housing 1, preferably made of plastic. Arranged in the interior of the housing 1 is an infrared radiation in the evaluated spectral range from 5 to 15 ⁇ m, in particular from 7 to 12 ⁇ m, a highly reflective, preferably metal, mirror or reflector 2, which, for example, as in EP-A1-0'189 '536 or may be configured in a suitable manner as a segment mirror to form a number of spatial sensitivity areas.
  • the part 3 adjoining the mirror segments at the top serves to shield electromagnetic fields from the circuit board 4 arranged in front of it with the components of the evaluation circuit mounted thereon.
  • the infrared sensor 5 is attached to the lower part of the circuit board 4 and is designed, for example, as a pyroelectric sensor and is sensitive to human body radiation at least in the spectral range.
  • This sensor 5 can have a single radiation-sensitive element or can be designed as a multiple or dual sensor with at least two adjacent sensor elements.
  • an entry window 9 is provided in a recess 8, through which infrared radiation incident on the detector can pass and can reach the sensor 5 via the reflector 2.
  • the window 9 is made of a material which is preferably for human body radiation, i.e. is transparent in the wavelength range from 5 to 15 ⁇ m, in particular 7 to 12 ⁇ m, e.g. made of a suitable plastic such as polyethylene, special glass or silicon.
  • the window protects the inside of the detector, in particular the optical reflectors 2 and the sensor 5, from damage and dust.
  • the window can also be designed as an optically active element, e.g. as a Fresnel lens, to participate in the beam bundling and the creation of separate sensitivity areas.
  • the detector In order to prevent the detector from becoming ineffective by attaching a radiation-absorbing shield in front of the detector housing, which shields incoming infrared radiation from the entrance window 9, the detector is equipped with a device for detecting and signaling such a function-reducing shield.
  • this consists of an ultrasound emitter 10 provided on one side of the radiation entry window 9 and an ultrasound receiver 11 located on the opposite side of the window 9.
  • the emitter 10 emits ultrasound in the frequency range somewhat above the hearing range, for example in the frequency range around 25 kHz.
  • an ultrasound field US1 is formed, which changes when a sound-shielding wall is installed in front of the detector.
  • the receiver 11 is connected to a suitable evaluation circuit which triggers a fault signal when the ultrasound registered by the receiver 11 changes in a predetermined manner, as is characteristic for the application of a shield in front of the detector.
  • the intensity of the ultrasound received and its time course are compared with the measurement results obtained at an earlier point in time or mean values formed from earlier measurements, and deviations are determined which are typical for changes in the monitored space in front of the detector.
  • ultrasound is also used to detect and report shielding materials that absorb radiation in the far infrared, but for light and microwaves are practically permeable, which was previously not possible with infrared intrusion detectors with tamper protection devices working on infrared or microwave basis.
  • the intrusion detector contains an ultrasound device anyway, this can be used with surprising advantages and without any special additional effort for function monitoring of the infrared part of the intrusion detector. All that is required is to arrange the ultrasound emitters 10, 12 on the front side 7 of the housing, as shown in FIGS. 2 and 3a, so that the ultrasound emitted into the space in front of the detector forms an ultrasound field in front of the infrared window 9.
  • the evaluation circuit is to be designed in such a way that it triggers an alarm signal when the ultrasound reflected from a moving object shows a predetermined frequency shift in accordance with the speed of movement of the object and at the same time the infrared part emits an output signal and a fault signal when the received ultrasound detects a certain change compared to earlier times. The circuit required for this can be effortlessly and without great effort integrate into the existing evaluation circuit.
  • the device described is capable of determining an infrared shielding in front of the detector over a large distance range with great certainty, a shielding applied directly to the window 9 cannot be detected easily.
  • the entrance window 9 is installed in a recess 8 in the front wall 7 of the housing, which hinders the application of a suitable shielding film.
  • the window could still be reached with a spray.
  • the openings should have a size at most in the range of tenths of a millimeter, so that they are closed by spraying and the cover thereby becomes impermeable. If, as shown in FIG. 3b, the sound exit surface of the ultrasound emitter 10 is located inside the recess 8 behind the cover 14, but the surface of the receiver 11 on the front side 7 outside the cover 14, the ultrasound normally penetrates the cover 14 through the openings. However, it is blocked by sprayed paint when the openings are closed, so that an attempt at sabotage is recognized and reported here too.
  • an infrared radiation source 15 can be provided in the shoulder of the depression 8, said infrared radiation illuminating the sensor 5 through the window 9 via an optical reflector 16. If this radiation is absent or reduced, an interference signal is generated in a manner known per se.
  • ultrasound emitters and receivers can each be provided, however, as shown in FIG. 4, only a single ultrasound emitter 17 and a receiver 18 can be attached to the same side of the window 9.
  • the ultrasound is here from the emitter 17 via one or more acoustic reflectors 19, e.g. Sheet metal strips, fed through the window 9 to the receiver 9.
  • the ultrasound receiver 11, 18 it is advantageous to switch the ultrasound receiver 11, 18 in such a way that it detects the occurrence of frequencies shifted according to the Doppler effect alternately in normal operation during certain room monitoring phases, for example of several seconds, in between during the periodic control phases of some
  • the test is carried out by means of short ultrasound pulses or modulations of the ultrasound transmitters 10, 12, 17 for a tenth of a second, with striking changes in the sound field compared to previous control phases being regarded as signs of an attempted sabotage.
  • the element periodically alternately emits short control pulses and is immediately switched to normal reception mode.
  • acoustic reflectors ensure that, in the undisturbed case, a well-known echo pulse returns to the receiver, but changes in amplitude and in time with every change due to changed reflections in the space in front of the detector.

Landscapes

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Abstract

Bei einem kombinierten Infrarot/Ultraschall-Intrusionsdetektor, welcher gleichzeitig die Körperstrahlung und die Bewegung eines Eindringlings zur Alarmgabe detektiert, wird ein Versuch, den Infrarotteil des Detektors durch Anbringung einer Strahlungsabschirmung vor dem Strahlungseintrittsfenster (9) unwirksam zu machen, dadurch festgestellt, daß seitlilch des Fensters (9) ein Ultraschall-Emitter (10) und ein Ultraschall-Empfänger (11) vorgesehen sind, mit denen vor dem Fenster (9) ein Ultraschallfeld aufgebaut wird. Bei einer Schalldruck- oder Schallaufzeitänderung wird ein Störungssignal ausgelöst. Damit lassen sich auch Abschirmungen erkennen, die für andere Strahlungen, z.B. Licht oder Mikrowellen transparent sind und mit diesen nicht detektiert werden können. Um ein Anbringen einer Abschirmung, wie einer Folie oder Sprayschicht direkt auf dem Fenster (9) zu verhindern, ist das Fenster (9) in einer Vertiefung (8) an der Vorderseite (7) des Gehäuses (1) angebracht und etwa in der Ebene der Vorderseite (7) mit einer sehr feine Öffnungen aufweisenden, sowohl für Ultraschall als auch für Infrarotstrahlung durchlässigen Abdeckung (14) überdeckt. Eine Ultraschallkomponente (10) befindet sich innerhalb der Vertiefung (8), eine andere (11) jedoch außerhalb derselben, so daß die Abdeckung (14) von Ultraschall durchstrahlt wird und eine Veränderung der Durchlässigkeit der Abdeckung (14) erkannt werden kann. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Intrusionsdetektor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Solche Intrusionsdetektoren sind beispielsweise aus der DE-A-22'16'236 bekannt. Sie bestehen aus einer Kombination eines passiven Infrarotdetektors und eines Ultraschalldetektors, die miteinander in einer UND-Schaltung verbunden sind. Der Infrarotteil reagiert hierbei auf die Körperstrahlung eines Menschen im infraroten Spektralbereich und der Ultraschallteil auf die durch den Doppler-Effekt verursachte Frequenzverschiebung des von einem sich bewegenden Eindringling reflektierten Ultraschalls. Durch Kombination beider Prinzipien läßt sich ein unerwünschtes Eindringen einer Person in einen geschützten Bereich mit größerer Sicherheit und Selektivität erkennen als durch Verwendung nur eines einzigen Detektionsverfahrens. Eine fehlerhafte Alarmsignalgabe kann auf diese Weise mit größerer Sicherheit vermieden werden.
  • Passive Infrarot-Intrusionsdetektoren sind beispielsweise aus der EP-A1-0'189'536 bekannt. Sie dienen dazu, ein in einen überwachten Bereich eingedrungenes Objekt, z.B. einen Eindringling, mittels der von diesem ausgesandten Infrarotstrahlung zu detektieren und über eine Auswerteschaltung ein Alarmsignal auszulösen. Hierbei wird durch eine Anzahl von Reflektor- oder Spiegelsegmenten, über die die eintreffende Strahlung zum Sensor geleitet wird, eine entsprechende Anzahl von räumlich verteilten Empfindlichkeitsbereichen gebildet, bei deren Durchschreitung durch einen Eindringling eine Bestrahlungsänderung des Sensors und damit ein Alarmsignal erzeugt wird. Der Sensor kann dabei ein einziges Sensorelement aufweisen, oder er kann als Mehrfach- oder Dualsensor mit zwei oder mehr getrennten Sensorelementen oder Flakes ausgebildet sein, wodurch die Anzahl der Empfindlichkeitsbereiche mindestens verdoppelt wird.
  • Zum Schutz des Sensors und der optischen Reflektoren vor Beschädigung und Verstaubung, sowie zur Tarnung des Detektors ist das Gehäuse des Detektors in Einstrahlungsrichtung durch ein Fenster abgeschlossen, das für die nachzuweisende Infrarotstrahlung, z.B. für die Körperstrahlung eines Menschen im Bereich von etwa 5 bis 15 um, vorzugsweise zwischen 7 bis 12 um, durchlässig, für kürzerwellige Strahlung jedoch weitgehend undurchlässig ist. Dieses Fenster kann selbst wiederum optisch bündelnd ausgeführt sein, z.B. als FresnelLinse, welche die gewünschten Empfindlichkeitsbereiche erzeugt, so daß gegebenenfalls auf Spiegelsegmente verzichtet werden kann.
  • Andererseits sind Ultraschall-Intrusionsdetektoren, z.B. aus der CH-A-556'070 oder der EP-A1-0'158'022, bekannt. Diese weisen einen Ultraschall-Emitter auf, der Ultraschall mit einer Frequenz von über 20 kHz in den überwachten Bereich vor dem Detektor abstrahlt, sowie einen Ultraschallempfänger, der den aus dem Raum reflektierten Ultraschall aufnimmt und einer Auswerteschaltung zuführt. Während ortsfeste Objekte nur Ultraschall mit der Sendefrequenz reflektieren, verursacht ein sich bewegender Eindringling eine Frequenzverschiebung nach dem Doppler-Effekt. Die Auswerteschaltung löst ein Alarmsignal aus, wenn diese Frequenzverschiebung solchen Werten entspricht, wie sie für einen sich bewegenden Menschen typisch sind und wenn gleichzeitig eine Infrarotstrahlung empfangen wird, wie sie für menschliche Eindringlinge charakteristisch ist.
  • Es liegt in der Natur der Sache, daß von Eindringlingen häufig versucht wird, solche Intrusionsdetektoren funktionsunfähig zu machen. Dazu würde es genügen, nur einen der beiden Detektionsteile unwirksam zu machen, da diese durch eine UND-Schaltung miteinader verbunden sind. Zur Außerbetriebsetzung des Ultraschallteils müßte jedoch der gesamte Detektor abgedeckt werden, was sofort sichtbar wäre. Daher wird zur Überlistung des Intrusionsdetektors meist die Anbringung einer Strahlungsabschirmung vor dem Detektor oder auf dem Fenster selbst versucht, welche die auftreffende Strahlung vom Sensor fernhält. Es ist relativ einfach, solche Eingriffe fast unsichtbar zu machen, da die meisten im sichtbaren Spektralbereich transparenten Materialien, wie Glas, Haushaltfolien, Haarlack-Spray, transparente Schutzlacke etc., langwellige Infrarotstrahlung absorbieren. Für Einbruch- und Intrusionsschutzanlagen für Objekte mit großen Risiken ist es daher wünschenswert, derartige Überlistungsversuche an den einzelnen Detektoren festzustellen und zu signalisieren.
  • Aus EP-A1-0'189'536 oder aus GB-A-2'141'228 ist es bekannt, die Durchlässigkeit des Fensters für Infrarot-Strahlung durch eine außen am Gehäuse angebrachte Infrarot-Strahlungsquelle, die durch das Fenster hindurch auf den Sensor strahlt, zu überwachen. Bei Ausbleiben oder Verminderung dieser Strahlung wird eine Störung signalisiert. Auf diese Weise kann jedoch nur eine dirkekt auf dem Fenster aufliegende strählungsundurchlässige Schicht erkannt werden, jedoch keine Objekte kurz vor dem Detketor oder in einer gewissen Entfernung von diesem.
  • Dieser Nachteil kann, wie z.B. in US-A-4,752,768 gezeigt, durch Verwendung einer Reflex-Lichtschranke mit einem entfernt vom Detektor angeordneten Reflektor beseitigt werden, mit welcher der Zwischenraum zwischen Detektor und Reflektor auf das Anbringen von Strahlungsabschirmungen überwacht wird. Nachteilig ist hierbei, daß Reflektor und Detektor genau zueinander justiert sein müssen, was die Anlage kompliziert, kostspielig, schwer montierbar und störanfällig macht. Zudem kann mit einem Zusatzreflektor nur jeweils ein Sichtfeld überwacht werden. Außerdem wird bei solchen bekannten Anlagen aus verschiedenen Gründen kürzerwellige Strahlung verwendet, so daß nur Objekte erkannt werden können, die auch im kurzwelligen Infrarot bei etwa 0,9 um Strahlung absorbieren.
  • Bei einem weiteren, z.B. aus EP-A2-0'274'889 bekannten, Infrarot-Intrusionsdetektor ist ein Infrarotsensor mit einem Mikrowellensystem in einer logischen Schaltung kombiniert, die ein Alarmsignal nur dann auslöst, wenn gleichzeitig beide Systeme ein Signal abgeben. Hierbei ist der Infrarotsensor zwischen dem Mikrowellen-Sender und -Empfänger unmittelbar benachbart zu diesen hinter dem Eintrittsfenster angeordnet. Ein Versuch, das Fenster abzudecken oder mit einer Sprayschicht zu versehen oder eine Abschirmung vor dem Fenster anzubringen, kann vom Mikrowellenteil detektiert werden. Damit können jedoch nur Objekte festgestellt werde, die Mikrowellen reflektieren oder absorbieren, d.h. vorzugsweise metallisch leitende Materialien, jedoch gerade nicht zahlreiche für Infrarot- strahlung undurchlässige und häufig zu Sabotageversuchen verwendete Folien oder Lacke.
  • Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, die vorstehend angeführten Nachteile des Standes der Technik zu eliminieren und insbesondere einen kombinierten Intrusionsdetektor der eingangs angegebenen Art zu schaffen, der einen Versuch der Sabotage oder Verminderung der Funktionsfähigkeit durch eine Abschirmung mit größerer Sicherhiet und mit geringerem Aufwand festzustellen und zu signalisieren vermag.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
  • Eine solche zeitliche Änderung des Ultraschallfeldes besteht z.B. in einer Änderung des Schalldrucks oder der Laufzeit des von Objekten im überwachten Raum reflektierten Ultraschalls. Sobald sich eine solche Meßgröße im Vergleich zu einem früheren Zeitpunkt oder zu einem Mittelwert aus früheren Messungen geändert hat, ist dies ein Anzeichen, daß im Raum eine Änderung vorgenommen wurde, z.B. eine Abschirmung im Raum plaziert wurde. Eine solche zeitliche Parameteränderung des Schallfeldes kann leicht von der Doppler-Frequenzauswertung getrennt verarbeitet werden.
  • Hierbei wird die bisher offenbar nicht erkannte oder berücksichtigte Analogie von fernem Infrarot im Frequenzbereich der menschlichen Körperstrahlung und des nahen zum Hörbereich benachbarten Ultraschalls bezüglich ihrer Ausbreitung ausgenützt, insbesondere der Umstand, daß sich dieser Ultraschall in Luft nahezu ungehindert ausbreitet, von praktisch allen festen Oberflächen jedoch reflektiert oder absorbiert wird. Somit können mittels Ultraschall auch Abschirmungen erkannt werden, die Strahlung im fernen Infrarot absorbieren, die für Mikrowellen oder Licht und für Strahlung im benachbarten Infrarot jedoch durchlässig sind.
  • Vorzugsweise sind Ultraschall-Emitter und - Empfänger auf verschiedenen seiten des Eintrittsfensters angeordnet, so daß das Ultraschallfeld die Fensterfläche überdeckt. Stattdessen kann es jedoch vorteilhaft sein, Ultraschall-Emitter und - Empfänger benachbart auf derselben Fensterseite anzuordnen und den Ultraschall mittels Reflektoren, die auf einer oder verschiedenen Seiten des Fensters angeordnet sind, über das Fenster zu leiten.
  • Mit besonderem Vorteil sind die Austrittsfläche des Ultraschall-Emitters und die Eintrittsfläche des Ultraschall-Empfängers beidseits einer durch die Vorderwand des Gehäuses am Ort des Fensters gebildeten Ebene angeordnet, so daß wenigstens eine akustisch wirksame Fläche der Ultraschall-Komponenten, z.B. Emitter, Empfänger oder ein Reflektor innerhalb der Vertiefung liegt. Dabei ist es von besonderem Vorteil, etwa in der Ebene der Vorderwand vor dem Fenster eine mit feinen Öffnungen versehene, wenigstens zum großen Teil für Infrarotstrahlung und Ultraschall durchlässige Abdeckung, z.B. ein feinmaschiges Gitter oder eine perforierte Folie, vorzusehen und derartig anzuordnen, daß die Vorderflächen des Ultraschall-Emitters und -Empfängers auf verschiedenen Seiten der Abdeckung liegen und die Abdeckung somit vom erzeugten Ultraschall durchstrahlt wird. Dadurch wird diese auf einen Versuch der Undurchlässigmachung, z.B. durch Besprühen, überwacht.
  • Da der erfindungsgemäße Intrusionsdetektor ohnehin sowohl einen Infrarotteil als auch einen Ultraschallteil aufweist, läßt er sich in vorteilhafter Weise ohne wesentlich erhöhten Aufwand durch eine zeitliche Ultraschallfeldauswertung, sowie eine im Prinzip bekannte Infrarot-Fensterüberwachungsvorrichtung ergänzen, wodurch die Sabotagesicherheit optimiert und die Fehlalarmanfälligkeit vermindert wird.
  • Die Erfindung wird an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1 einen erfindungsgmäßen Intrusionsdetektor im Vertikalschnitt entlang der Symmetrieebene S-S (Figur 2),
    • Figur 2 einen erfindungsgemäßen Intrusionsdetektor in Frontansicht,
    • Figur 3a einen Horizontalschnitt entlang der Ebene A-A,
    • Figur 3b einen Diagonalschnitt entlang der Ebene B-B und
    • Figur 4 einen weiteren Intrusionsdetektor in Frontansicht.
  • Der in Figur 1 dargestellte Infrarot-Intrusionsdetektor weist ein Gehäuse 1, vorzugsweise aus Kunststoff, auf. Im Inneren des Gehäuses 1 ist ein Infrarotstrahlung im ausgewerteten Spektralbereich von 5 bis 15 um, insbesondere von 7 bis 12 um, gut reflektierender, vorzugsweise aus Metall bestehender, Spiegel oder Reflektor 2 angeordnet, der beispielsweise, wie in EP-A1-0'189'536 beschrieben oder in anderer geeigneter Weise als Segmentspiegel ausgebildet sein kann, um eine Anzahl von räumlichen Empfindlichkeitsbereichen zu bilden. Der oben an die Spiegelsegmente anschließende Teil 3 dient zur Abschirmung elektromagnetischer Felder von der davor angeordneten Schaltungsplatine 4 mit den darauf angebrachten Komponenten der Auswerteschaltung. Diese ist, so eingerichtet, daß eine durch Bewegung eines Eindringlings durch einen Empfindlichkeitsbereich erzeugte Bestrahlungsänderung des Sensors, d.h bei einer vorbestimmten Änderung der auf den Sensor auftreffenden Infrarotstrahlung, ein Ausgangssignal auslöst. Auf dem unteren Teil der Platine 4 ist der Infrarotsensor 5 angebracht, der z.B.als pyroelektrischer Sensor ausgebildet ist und mindestens im Spektralbereich der menschlichen Körperstrahlung empfindlich ist. Dieser Sensor 5 kann ein einziges strahlungsempfindliches Element aufweisen oder als Mehrfachoder Dual-Sensor mit wenigstens zwei benachbarten Sensorelementen ausgeführt sein. Vor der Schaltungsplatine 4 befindet sich eine weitere elektromagnetische Abschirmung 6, z.B. aus einem geeigneten metallischen Blech.
  • An der Vorderwand des Gehäuses 1 ist in einer Vertiefung 8 ein Eintrittsfenster 9 vorgesehen, durch welches auf den Detektor auftreffende Infrarotstrahlung hindurchtreten und über den Reflektor 2 auf den Sensor 5 gelangen kann. Um Störstrahlung anderer Wellenlängen vom Sensor 5 fernzuhalten, ist das Fenster 9 aus einem Material gefertigt, das vorzugsweise für menschliche Körperstrahlung, d.h. im Wellenlängenbereich von 5 bis 15 um, insbesondere 7 bis 12 um, durchlässig ist, z.B. aus einem geeigneten Kunststoff wie Polyethylen, Spezialglas oder Silizium. Außerdem schützt das Fenster das Innere des Detektors, insbesondere die optischen Reflektoren 2 und den Sensor 5 vor Beschädigungen und Verstaubung. Das Fenster kann auch als optisch wirksames Element ausgeführt sein, z.B. als Fresnellinse, um bei der Strahlungsbündelung und Erzeugung von separaten Empfindlichkeitsbereichen mitzuwirken.
  • Um zu verhindern, daß der Detektor dadurch unwirksam wird, daß vor dem Detektorgehäuse eine strahlungsabsorbierende Abschirmung angebracht wird, welche eintreffende Infrarotstrahlung vom Eintrittsfenster 9 fernhält, ist der Detektor mit einer Vorrichtung zum Erkennen und Signalisieren einer solchen funktionsmindernden Abschirmung ausgerüstet.
  • Diese besteht, wie in Figur 2 dargestellt, aus einem an einer Seite des Strahlungseintrittsfensters 9 vorgesehenen Ultraschall-Emitter 10 und einem an der gegenüberliegenden Seite des Fensters 9 liegenden Ultraschall-Empfänger 11. Der Emitter 10 sendet Ultraschall im Frequenzbereich etwas oberhalb des Hörbereichs aus, beispielsweise im Frequenzbereich um etwa 25 kHz. Unmittelbar vor dem Fenster 9 und im gesamten Raumbereich vor dem Detektor wird dadurch ein Ultraschallfeld US1 gebildet, welches sich bei der Anbringung einer schallabschirmenden Wand vor dem Detektor ändert. Der Empfänger 11 ist an eine geeignete Auswerteschaltung angeschlossen, die ein Störungssignal auslöst, wenn sich der vom Empfänger 11 registrierte Ultraschall in vorbestimmter Weise ändert, wie es für die Anbringung einer Abschirmung vor dem Detektor charakteristisch ist. Insbesondere wird die Intensität des empfangenen Ultraschalls und dessen Zeitverlauf mit den zu einem früheren Zeitpunkt gewonnenen Meßergebnissen oder aus frühren Messungen gebildeten Mittelwerten verglichen und Abweichungen festgestellt, die für Veränderungen im überwachten Raum vor dem Detektor typisch sind.
  • Da ein Ultraschallfeld im genannten Frequenzbereich praktisch von allen festen Grenzflächen, also allen Oberflächen beeinflußt wird, sich in Luft jedoch fast ungehindert ausbreitet, werden auf diese Weise mittels Ultraschall auch solche Abschirmmaterialien erfaßt und gemeldet, die zwar Strahlung im fernen Infrarot absorbieren, jedoch für Licht und Mikrowellen praktisch durchlässig sind, was bisher bei Infrarot-Intrusionsdetektoren mit auf Infrarot-oder Mikrowellenbasis arbeitenden Sabotageschutzvorrichtungen nicht möglich war.
  • Da der Intrusionsdetektor ohnehin eine Ultrasschallvorrichtung enthält, kann diese mit überraschenden Vorteilen und ohne besonderen zusätzlichen Aufwand zur Funktionsüberwachung des Infrarotteiles des Intrusionsdetektors herangezogen werden. Dazu ist es lediglich erforderlich, an der Gehäusevorderseite 7, wie in Figur 2 und 3a gezeigt, die Ultraschall-Emitter 10, 12 so anzuordnen, daß der in den Raum vor dem Detektor ausgestrahlte Ultraschall vor dem Infrarotfenster 9 ein Ultraschallfeld bildet. Die Auswerteschaltung ist dann so auszubilden, daß sie ein Alarmsignal auslöst, wenn der von einem sich bewegenden Objekt reflektierte Ultraschall eine vorbestimmte Frequenzverschiebung entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeit des Objekts zeigt und gleichzeitig der Infrarotteil ein Ausgangssignal abgibt, sowie ein Störungssignal, wenn der empfangene Ultraschall eine bestimmte Änderung gegenüber früheren Zeitpunkten aufweist. Die dafür erforderliche Schaltung läßt sich mühelos und ohne großen Aufwand in die bereits vorhandene Auswerteschaltung integrieren.
  • Die beschriebene Vorrichtung ist zwar in der Lage, eine Infrarot-Abschirmung vor dem Detektor in einem großen Distanzbereich mit großer Sicherheit festzustellen, eine direkt auf das Fenster 9 aufgebrachte Abschirmung kann damit aber nicht ohne weiteres erfaßt werden. Um einen solchen Sabotageversuch zu erschweren, ist das Eintrittsfenster 9 in einer Vertiefung 8 der Gehäusevorderwand 7 angebracht, was die Anbringung einer passenden Abschirmfolie behindert. Mit einem Spraymittel könnte das Fenster trotzdem noch erreicht werden. Zum Schutz vor einem derartigen Versuch ist es von Vorteil, etwa in der Ebene der Vorderwand 7 des Gehäuses 1 vor dem Fenster 9 eine mit feinen Öffnungen versehene Abdeckung 14 vorzusehen, die wenigstens zum großen Teil für Ultraschall und Infrarotstrahlung durchlässig ist. Hierbei kann es sich z.B. um ein feinmaschiges Gitter handeln, wie es für den Schutz von Bildschirmen oder als Insektengitter verwendet wird, oder um eine mit feinen Löchern versehene Folie, z.B aus Polyethylen. Die Öffnungen sollten dabei eine Größe höchstens im Bereich von Zehntelmillimetern haben, so daß sie durch Besprühen geschlossen werden und die Abdeckung dadurch undurchlässig wird. Wenn nun, wie in Figur 3b dargestellt, die Schallaustrittsfläche des Ultraschall-Emitters 10 innerhalb der Vertiefung 8 hinter der Abdeckung 14 angebracht ist, die Fläche des Empfängers 11 jedoch an der Vorderseite 7 außerhalb der Abdekkung 14, so durchsetzt der Ultraschall im Normalfall die Abdeckung 14 durch die Öffnungen. Er wird jedoch bei Schließung der Öffnungen durch aufgesprühten Lack blockiert, so daß auch hier ein Sabotageversuch erkannt und gemeldet wird.
  • Zur Erzielung einer noch größeren Sicherheit kann, wie in Figur 2 zu erkennen ist, in der Schulter der Vertiefung 8 eine Infrarotstrahlungsquelle 15 vorgesehen sein, die durch das Fenster 9 hindurch über einen optischen Reflektor 16 den Sensor 5 bestrahlt. Bei Ausbleiben oder Verminderung dieser Strahlung wird in an sich bekannter Weise ein Störungssignal erzeugt.
  • Verschiedene Varianten der beschriebenen Ausführungsbeispiele sind möglich, ohne den Rahmen des Erfindungsgedankens zu verlassen. Zwar können jeweils zwei Ultraschall-Emitter und - Empfänger vorgesehen sein, jedoch kann auch, wie in Figur 4 gezeigt, nur ein einziger Ultraschall-Emitter 17 und ein Empfänger 18 an derselben Seite des Fensters 9 angebracht sein. Der Ultraschall wird hier vom Emitter 17 über einen oder mehrere akustische Reflektoren 19, z.B. Blechstreifen, über das Fenster 9 hinweg dem Empfänger 9 zugeleitet.
  • Von Vorteil ist es, den Ultraschall-Empfänger 11, 18 so zu schalten, daß er abwechselnd im Normalbetrieb während bestimmter Raumüberwachungsphasen, etwa von mehreren Sekunden Dauer, das Auftreten von nach dem Doppler-Effekt verschobenen Frequenzen feststellt, dazwischen während der periodischen Kontrollphasen von einigen Zehntelsekunden Dauer jedoch die Prüfung mittels kurzer Ultraschallimpulse oder Modulationen der Ultraschallsender 10, 12, 17 erfolgt, wobei markante Schallfeldänderungen gegenüber vorhergehenden Kontrollphasen als Anzeichen eines Sabotageversuches gewertet werden.
  • Es ist sogar möglich, nur ein einziges Ultraschall-Emitter/Empfänger-Element zu verwenden. Das Element emittiert periodisch abwechselnd kurze Kontrollimpulse und wird unmittelbar anschließend auf normalen Empfangsbetrieb umgestellt. Auf der gegenüberliegenden Fensterseite sorgen akustische Reflektoren dafür, daß im ungestörten Fall ein genau bekannter Echoimpuls zum Empfänger zurückgelangt, der sich jedoch bei jeder Veränderung infolge geänderter Reflexionen im Raum vor dem Detektor in seiner Amplitude und im zeitlichen Verlauf ändert.
    • Bezugszeichen
  • (gehören nicht zur Beschreibung) Gehäuse
    • 1 Reflektor (Spiegel)
    • 2 Teil (an Spiegel anschließend)
    • 3 Schaltungsplatine
    • 4 Infrarotsensor
    • 5 (Elektromagnetische) Abschirmung
    • 6 Vorderwand
    • 7 Vertiefung
    • 8 Eintrittsfenster
    • 9 Ultraschall-Emitter
    • 10 Ultraschall-Empfänger
    • 11 Ultraschall-Emitter
    • 12 Abdeckung
    • 14 Infrarotstrahlungsquelle
    • 15 (Optischer) Reflektor
    • 16 Ultraschall-Emitter
    • 17 Ultraschall-Empfänger
    • 18 (Akustischer) Reflektor
    • 19

Claims (10)

1. Intrusionsdetektor mit einem für Infrarotstrahlung empfindlichen Sensor (5), auf welchen Strahlung aus wenigstens einem räumlichen Empfindlichkeitsbereich auftrifft, mit wenigstens einem Ultraschall-Emitter (10, 12, 17) und wenigstens einem Ultraschall-Empfänger (11, 18) sowie mit einer Auswerteschaltung (4) zur Alarmsignalgabe bei einer gleichzeitigen vorbestimmten Änderung der auf den Sensor (5) auftreffenden Infrarotstrahlung und einer vorbestimmten Änderung des vom Ultraschall-Empfänger (11, 18) empfangenen Ultraschalls, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ein Gehäuse (1) mit einem Eintrittsfenster (9) aufweist, welches in einer Vertiefung (8) des Gehäuses (1) angebracht ist, daß Ultraschall-Emitter (10, 12, 17) und Ultraschall-Empfänger (11, 18) seitlich des Fensters (9) so angeordnet sind, daß vor dem Fenster (9) ein Ultraschallfeld gebildet wird und daß die Auswerteschaltung (4) so ausgebildet ist, daß sie bei einer vorbestimmten zeitlichen Änderung des Ultraschallfelds ein Störungssignal auslöst.
2. Intrusionsdetektor gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall-Emitter (10) und der Ultraschall-Empfänger (11) auf gegenüberliegenden Seiten des Fensters (9) angeordnet sind.
3. Intrusionsdetektor gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall-Emitter (17) und der Ultraschall-Empfänger (18) auf derselben Seite des Fensters (9) angeordnet sind und daß wenigstens ein akustischer Reflektor (19) auf der anderen Seite des Fensters (9), vorgesehen ist, um den Ultraschall vom Ultraschall-Emitter (17) zum Ultraschall-Empfänger zu leiten.
4. Intrusionsdetektor gemäß Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall-Empfänger (18) gleichzeitig als Ultraschall-Emitter dient und periodisch abwechselnd als Ultraschall-Emitter und als Ultraschall-Empfänger geschaltet ist.
5. Intrusionsdetektor gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der aus Emitter (10, 12, 17), Empfänger (11, 18) und Reflektor (19) bestehenden Ultraschall-Komponenten mit seiner akustisch wirksamen Fläche innerhalb der Vertiefung (8) hinter der durch die Vorderwand (7) gebildeten Ebene und wenigstens eine andere Ultraschall-Komponente mit seiner akustisch wirksamen Fläche außerhalb der Vertiefung (8) liegt.
6. Intrusionsdetektor gemäß Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Fenster (9) etwa in der Ebene der Vorderwand (7) eine mit feinen Öffnungen versehene wenigstens zum großen Teil für Ultraschall und Infrarot- strahlung durchlässige Abdeckung (14) vorgesehen ist.
7. Intrusionsdetektor gemäß Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Öffnungen der Abdeckung (14) höchstens im Bereich von Zehntelmillimetern liegt.
8. Intrusionsdetektor gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (4), mit welcher der Ultraschall-Emitter (10, 12, 17) und der Ultraschallempfänger (11, 17) verbunden sind, bei einer vorbestimmten Änderung des Schalldrucks und/oder bei einer vorbestimmten Laufzeitänderung des Ultraschalls gegenüber einem frühreren Zeitpunkt ein Störungssignal auslöst.
9. Intrusionsdetektor gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (4) eingerichtet ist, periodisch abwechselnd eine Frequenzverschiebung des empfangenen reflektierten Ultraschalls und eine zeitliche Änderung der Amplitude und/oder des Zeitverlaufs des empfangenen reflektierten Ultraschalls zur Signalgabe auszuwerten.
10. Intrusionsdetektor gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Eintrittsfenster (9) eine Infrarotstrahlungsquelle (15) vorgesehen ist, welche durch das Fenster (9) hindurch auf den Infrarotsensor (15) strahlt.
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