EP0612047A1

EP0612047A1 - Verfahren zur Auswertung elektroakustischer Signale

Info

Publication number: EP0612047A1
Application number: EP93102693A
Authority: EP
Inventors: Uwe. Dipl.-Ing. Beis
Original assignee: Geutebrueck GmbH
Current assignee: Geutebrueck GmbH
Priority date: 1993-02-19
Filing date: 1993-02-19
Publication date: 1994-08-24

Abstract

Um bei allen Konstruktionen zur Grundstückbegrenzung ein überklettern mit großer Sicherheit feststellen zu können, und zwar unabhängig von den Witterungsverhältnissen, wird ein Verfahren zur Auswertung der Signale von elektro-akkustischen Wandlern durch eine elektronische Schaltung vorgeschlagen, bei der dem ankommmenden Signal die dem Pegel und der Änderung des Pegels (Modulation) entsprechenden Informationen entnommen und die Differenz zwischen den Werten dieser Informationen ermittelt werden. Der Differenzwert wird anschließend mit einem Schwellwert verglichen und beim Überschreiten des Schwellwertes ein Alarmsignal ausgelöst. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Vefahren zur Auswertung der Signale von elektro-akustischen Wandlern durch eine elektronische Schaltung, insbesondere für Alarmanlagen mit an Begrenzungseinrichtungen (Zäunen) befestigten Mikrofonen Zur Aufnahme und Auswertung von Signalen, die durch den beim Überklettern eines Zaunes verursachten Körperschall entstehen.
Bekannt sind einzelne Körperschallmikrofone oder schallwandelnde Kabel, sogenannte Mikrofonkabel, die an Zäunen befestigt werden. Ihre Signalspannung wird einem Auswerter zugeleitet. In dem Auswerter werden gegebenenfalls Frequenzbereiche herausgefiltert, so daß nur noch ein bestimmter verbleibender Bereich zur Auswertung verwendet wird. Die Auswertung führt zur Auslösung eines Alarms, wenn die Schallintensität bzw. die Signalspannung einen bestimmten Wert, gegebenenfalls für eine bestimmte Mindestzeit, überschreitet. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß bei einigen Zaunkonstruktionen die durch starken Wind oder Regen hervorgerufenen Schallpegel bereits so hohe Werte haben, daß sie auf die geschilderte Weise nicht mehr vom Überklettern unterschieden werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren, der einleitend genannten Gattung und eine Einrichtung zu dessen Durchführung zu schaffen, um bei allen Zaunkonstruktionen und unabhängig von den Witterungsverhältnissen mit großer Sicherheit das Überklettern eines Zaunes feststellen zu können. Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 aus.
Dem ankommenden Signal werden zwei Informationen entnommen. Die eine entspricht dem Pegel, die andere der Änderung des Pegels, d. h. der Modulation. Wind und Regen haben die Eigenschaft, daß sie relativ langsame Pegeländerungen verursachen. Auch bei durch extreme Witterungsverhältnisse entstehenden starken Geräuschen bleiben die Modulationswerte unter denen, die beim Überklettern eines Zaunes entstehen, da die einzelnen Berührungen zu eher vereinzelten Schallereignissen und dadurch zu einer relativ stärkeren Modulation führen. Diese Gegebenheiten nutzt die Erfindung aus und führt zu der gewünschten, genauen Unterscheidung der einzelnen Schallursachen.
Weitere, die Erfindung vorteilhaft gestaltende Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Eine geeignete Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist durch die Verwendung eines mit einem Verstärker, einem Hochpaß, einem Tiefpaß und einem Gleichrichter verbundenen Mikrofons gekennzeichnet, das zur Ermittlung des Pegelwertes eines akustischen Signals bzw. einer Schallemission dient, wobei der Ausgang des Gleichrichters sowohl direkt als auch durch eine Abzweigung über einen weiteren Tiefpaß, einen Hochpaß zur Abtrennung des Gleichspannungsanteils des Tiefpasses und einen weiteren Gleichrichter zur Bildung der Modulation mit einem Vergleichsbaustein zur Subtrahierung des Pegelwertes von dem der Modulation verbunden ist. Dessen Ausgang ist mit einem Tiefpaß zur Bildung eines mittleren Differenzmeßwertes über eine vorgegebene Zeit verbunden, gefolgt von einem Schwellwertvergleicher zur Vergleich des mittleren Meßwertes mit dem Schwellwert eines Schwellwertgebers und mit einem sich anschließenden Alarmgeber.
In der Zeichnung ist ein Blockschaltbild der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt und nachstehend erläutert.
Das vom Mikrofon 1 kommende Signal wird im einstellbaren Verstärker 2 vorverstärkt und nach den interessantesten Frequenzbereichen, z. B. mit je einem Hochpaßfilter 3 und einem Tiefpaßfilter 4, gefiltert. Der Hochpaßfilter filtert im wesentlichen die höher frequenten Störsignale heraus. Der Tiefpaßfilter kann vorteilhaft sein, um tiefe Frequenzen, die länger im Zaun verhallen als hohe Frequenzen, herauszufiltern, was zu einer geringeren Ausprägung der Modulation führt. Der Tiefpaßfilter 4 ist ferner vorteilhaft, um eventuell vorhandene tieffrequente Störsignale, wie Brummen, herauszufiltern. Im nachfolgenden Gleichrichter 5 wird der Pegel des Signals ermittelt. Dieser ist die erste der beiden vorgenannten Informationen.
Um die Änderung des Pegels zu erhalten, muß dieser zunächst in einem Tiefpaß 6 ermittelt werden. Die Zeitkonstante dieses Filters wird den erwarteten Schallereignissen, beispielsweise dem beim Überklettern eines Zaunes, angepaßt, so daß der Ausgangswert dieses Filters der Schallpegeländerung beim Überklettern gerade noch vollständig folgen kann. Ein Erfahrungswert für diese Zeitkonstante liegt bei 0,3 Sekunden.
Um die Änderung des Pegels zu erhalten, wird der Gleichspannungsanteil (DC) des Tiefpasses von einem Hochpaß 7 abgetrennt. Dieses Signal ist Null, solange das Eingangssignal konstant ist und positiv, wenn der Eingangspegel steigt, dagegen negativ, wenn der der Eingangspegel fällt. Am Ausgang des folgenden Gleichrichters 8 entsteht die zweite der oben genannten Informationen, nämlich die Modulation. Von dem Wert der Modulation wird der Wert für den Pegel mit Hilfe eines Vergleichsbausteines 10 subtrahiert, wobei es empfehlenswert ist, einen dieser beiden Werte einstellbar zu machen, was beim vorliegenden Beispiel für den Modulationswert durch einen Verstärker 9 geschehen kann.
Der Differenzbildung folgt ein Tiefpaß 11, der den mittleren Meßwert über eine längerung Zeit, zum Beispiel 10 Sekunden, bildet. Dieser Wert wird danach mit Hilfe eines Schwellwertvergleichers 13 mit dem einstellbaren Schwellwert eines Potentiometers als Schwellwertgeber 12 verglichen. Der Schwellwertgeber 13 ist bei dem ausgeführten Beispiel mit einem Alarmgeber 14 verbunden, so daß bei de Überschreitung des Schwellwertes ein Alarm ausgelöst werden kann.
Der gemessene mittlere Pegel treibt den Meßwert ins Negative und die gemessene Modulation den Meßwert ins Positive. Nur wenn die Modulationstiefe (d. h. das Verhältnis Modulation/Pegel) einen bestimmten Mindestwert hat, kann der Meßwert positiv werden, und nur, wenn auch die Modulation selber groß genug ist, kann der Meßwert auch die positive Schwelle überschreiten.

Claims

Verfahren zur Auswertung der Signale von elktro-akustischen Wandlern durch eine elektronische Schaltung, insbesondere für Alarmanlagen mit an Begrenzungseinrichtungen (Zäunen) befestigten Mikrofonen zur Aufnahme und Auswertung von Körperschallsignalen, dadurch gekennzeichnet, daß dem ankommenden Signal die dem Pegel und der Änderung des Pegels (Modulation) entsprechenden Informationen entnommen und die Differenz zwischen den Werten dieser Information ermittelt werden, daß anschließend der Differenzwert mit einem Schwellwert verglichen und bei Überschreitung des Schwellwertes ein Signal (Alarm) ausgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom elektro-akustischen Wandler kommende Signal vorverstärkt und nach bestimmten Frequenzbereichen gefiltert wird, daß in einem nachfolgenden Gleichrichter der Pegel des Signals als erste Information festgestellt und in einem Tiefpaß gemittelt wird, dessen Zeitkonstante den erwarteten Schallereignissen angepaßt wird, so daß dessen Ausgangswert der Schallpegeländerung gerade noch vollständig folgen kann, wobei zur Feststellung der Änderung des Pegels der DC-Anteil des Tiefpasses von einem folgenden Hochpaß abgetrennt wird, und daß am Ausgang eines weiteren Gleichrichters die Modulation als zweite Information entsteht.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante etwa 0,3 s beträgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Werte für den Pegel oder für die Modulation einstellbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Wert der Modulation der Wert für den Pegel subtrahiert und mit Hilfe eines folgenden Tiefpasses ein mittlerer Meßwert über eine längere Zeit gebildet und dieser Wert anschließend mit einem Schwellwert zur möglichen Auslösung eines Signals (Alarms) verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit zur Bildung des mittleren Meßwertes etwa 10 s beträgt.
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines Mikrofons mit einem Verstärker, einem Hochpaß, einem Tiefpaß und einem Gleichrichter zur Ermittlung des Pegelwertes eines akustischen Signals verbunden ist, wobei der Ausgang des Gleichrichters durch eine Abzweigung sowohl über einen weiteren Tiefpaß, einem Hochpaß zur Abtrennung des Gleichspannungsanteils dieses Tiefpasses und einen Gleichrichter als auch direkt mit einem Vergleichsbaustein zur Subtrahierung des Pegelwertes von dem der Modulation verbunden ist und daß dessen Ausgang mit einem Tiefpaß zur Bildung eines mittleren Differenzmeßwertes verbunden ist, gefolgt von einem Schwellwertvergleicher zum Vergleich des mittleren Meßwertes mit dem vorbestimmten Schwellwert eines Schwellwertgebers, und daß der Ausgang des Schwellwertvergleichers mit einem Signalgeber (Alarmgeber) verbunden ist.
Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,daß der Schwellwertgeber verstellbar ist.