ES2224111T3 - Detector de sonido corporal para la supervision de intrusiones. - Google Patents

Abstract

EL INDICADOR DE RUIDO CORPORAL CONTIENE UN SENSOR PARA LA RECEPCION DEL RUIDO CORPORAL Y UNA ELECTRONICA DE VALORACION CONECTADA CON EL. LA ELECTRONICA DE VALORACION MUESTRA UN CIRCUITO (11) DE FILTRO DE PEINADO, QUE SE COMPONE DE DOS FILTROS (18,18'') DE PEINADO DISPUESTOS DE FORMA PARALELA, MONTADOS EN APLICACION SIMETRICA, CUYAS SALIDAS SE GUIAN A UNA ETAPA (19) DE MINIMIZACION. A PARTIR DE LA ETAPA (19) SE CONDUCEN SOLAMENTE LAS PARTES PEQUEÑAS DE LAS SEÑALES DE SALIDA DE AMBOS FILTROS (18,18'') DE PEINADO A UN PROCESADO POSTERIOR. POR MEDIO DEL CIRCUITO (11) DEL FILTRO DE PEINADO PUEDEN GENERARSE EN INVESTIGACION DE PENETRACION LAS ZONAS DE FRECUENCIAS DE LAS SEÑALES PERTURBADORAS QUE CORRESPONDEN A OSCILACIONES DE RUIDO CORPORAL TIPICAS CON PRESIONADO DE SEGURIDAD Y EVITANDO CON ELLO ALARMAS FALSAS.

Description

Detector de sonido corporal para la supervisión de intrusiones.

La invención se refiere a un detector de sonido corporal para la supervisión de cajas de caudales, cajas fuertes, cámaras acorazadas y cajeros automáticos, con un sensor conectado con el objeto a supervisar para la detección del sonido corporal, y con una electrónica de evaluación conectada en el sensor, en la que se lleva a cabo una mezcla de la señal amplificada del sensor con una frecuencia portadora y un filtrado de las señales mixtas en una banda de frecuencia estrecha.

Estos detectores designados también como detectores de ruido sirven para la detección de ataques sobre objetos protegidos de acero o de hormigón y sobre cajas fuertes con recubrimientos de protección reforzados de plástico. La función de los detectores de sonido corporal o detectores de ruido se basan en que durante el procesamiento de materiales duros, como por ejemplo hormigón o metal, se producen aceleraciones de masas y de esta manera se generan oscilaciones mecánicas, que se propagan en el material como sonido corporal. El sensor con preferencia piezoeléctrico recibe estas oscilaciones y las convierte en señales eléctricas. La electrónica del detector analiza las señales y activa una alarma cuando se produce un acontecimiento correspondiente.

Como en todas las instalaciones de supervisión automáticas, también en los detectores de sonido corporal es muy importante que se produzca el menor número posible de falsas alarmas, es decir, que se supriman las señales de interferencia. Esta supresión de las señales de interferencia se lleva a cabo en un detector de sonido corporal descrito en el documento US-A-4.290.058 esencialmente porque las oscilaciones detectadas por el sensor se mezclan con una frecuencia portadora, que recorre periódica y continuamente una gama de frecuencia determinada, y porque las señales mixtas son filtradas en una gama de frecuencia de banda estrecha.

Aunque la electrónica de evaluación de este detector de sonido corporal conocido tiene la ventaja de que la banda de frecuencia seleccionada está limitada mucho más finamente que en la simple utilización de un filtro de pasabanda, es evidente que una perturbación que se encuentra dentro de la banda de frecuencia evaluada puede provocar siempre todavía una falsa alarma. En este caso, las oscilaciones del sonido corporal generadas en el caso de un intento de irrupción están en una gama de frecuencia característica, con preferencia en la gama kHz en la proximidad del límite de audición superior entre aproximadamente 12 y 20 kHz, mientras que los ruidos perturbadores típicos son de frecuencia esencialmente más baja o también de frecuencia más alta. La experiencia muestra que en la gama de frecuencias, que es característica para las oscilaciones del sonido corporal en el caso de un intento de irrupción, aparecen siempre de nuevo oscilaciones que se mantienen durante un tiempo más prolongado, de manera que se produce la activación de una falsa alarma.

A través de la invención debe indicarse ahora una electrónica de evaluación para un detector de sonido corporal con la que se suprimen las señales de interferencia que se encuentran también dentro de la gama de frecuencias mencionada y, por lo tanto, se mejora la fiabilidad y la seguridad frente a falsas alarmas en una medida decisiva de acuerdo con el detector de sonido corporal equipado.

El cometido se soluciona según la invención porque la electrónica de evaluación presenta un circuito de filtro de peine, que está constituido por dos filtros de peine dispuestos en paralelo y de construcción de imagen de espejo, cuyas salidas están guiadas a una fase mínima, de las cuales solamente la más pequeña respectiva de las señales de salida de los dos filtros de peine está alimentada al procesamiento posterior.

Un ejemplo de realización preferido del detector de sonido corporal según la invención se caracteriza porque cada filtro de peine presenta un periodo de filtro no mayor que 500 Hz. Con preferencia, el periodo de filtro es 200 Hz.

Una señal normal de ataque o de irrupción es de banda relativamente ancha y se suministra una señal aproximadamente de la misma magnitud a las salidas de los dos filtros de peine del circuito de filtro de peine, de manera que es equivalente cual de las de dos señales es procesada adicionalmente. La señal más pequeña sólo será en una medida no significativa menor que la señal mayor y, por lo tanto, activará con la misma rapidez y con la misma seguridad que esta alarma. Sin embargo, cuando aparece una radiación de interferencia de banda relativamente estrecha en la gama de frecuencias considerada, entonces esta radiación, debido al periodo de filtro reducido, pasará con seguridad a través de uno de los filtros de peine y no a través del otro, de manera que la aparición de una diferencia determinada entre las señales de salida de los dos filtros de peine es una indicación de una interferencia. Si ahora, como se propone según la invención, solamente se procesa en cada caso la menor de las dos señales, entonces se suprime de forma automática la radiación de interferencia y no es necesario analizarla en detalle.

Por lo demás, la experiencia práctica ha mostrado que precisamente desde hace poco tiempo aparece de forma inesperada mucha radiación de interferencia en la banda de frecuencia estrecha mencionada entre 12 y 20 kHz. Se supone con bastante seguridad que esta radiación de interferencia es provocada por aparatos electrónicos, por ejemplo por aparatos de la red sincronizados o por aparatos de pantalla que se encuentran sobre el objeto a supervisar. La radiación de interferencia de frecuencia elevada en la banda de frecuencia de aproximadamente 25 kHz puede ser provocada, por ejemplo, por detectores ultrasónicos de irrupción.

A continuación se explica en detalle la invención con la ayuda de un ejemplo de realización y de los dibujos; en este caso:

La figura 1 muestra un diagrama de bloques de un detector de sonido corporal según la invención con un circuito de filtro de peine.

La figura 2 muestra un esquema de un circuito de filtro de peine de la figura 1.

La figura 3 muestra la característica de transmisión de un filtro de peine del circuito de la figura 2.

La figura 4 muestra el espectro de frecuencias de una señal normal de ataque o de irrupción; y

La figura 5 muestra el espectro de frecuencias de una señal de interferencia.

El detector de sonido corporal M representado en la figura 1 contiene un micrófono 1 que actúa como detector de sonido corporal y una electrónica de evaluación E. El micrófono sirve para el registro de las oscilaciones, que son generadas por aceleraciones de masas que aparecen durante el procesamiento de materiales duros, y para la conversión de estas oscilaciones en señales eléctricas. La electrónica de evaluación E se conoce, por ejemplo, a partir del documento US-A-4.290.058 y a partir de los detectores de sonido corporal de los tipos GM31, GM35 y GM36 de Cerberus AG, y solamente se describe aquí de forma breve. Con respecto al micrófono 1 se remite a la solicitud de patente CH Nº 0 171/94 de Cerberus AG.

La señal de salida del micrófono 1 es alimentada a través de un transductor de impedancia 2 a un preamplificador 3. La señal preamplificada llega a través de otro amplificador 4 a una mezcladora 5, en la que la señal amplificada es mezclada con la señal de un oscilador 7. El producto mixto de la señal es alimentado a través de un regulador de sensibilidad 8 a un amplificador de frecuencia intermedia 9, que contiene también un filtro de paso bajo. La señal de frecuencia intermedia (ZF) amplificada llega a un transductor A/D 10 y desde éste a un circuito de filtro de peine 11, cuya señal de salida es alimentada a un integrador 12, en el que se lleva a cabo una integración numérica de la señal de salida del circuito de filtro de peine 11. Tan pronto como el valor en el integrador 12 excede el umbral de un comparador de alarma 13, se activa una alarma a través de la caída de un relé de alarma 14.

El comparador de alarma está conectado como disparador Schmitt. En este caso, los umbrales de conmutación están seleccionados de tal manera que en el caso de alarma a través del integrador 12, se ajusta el tiempo de auto-retención de la alarma a través de un reloj 15 aproximadamente a 1 segundo. En el caso de impactos fuertes o en el caso de una explosión, se activa una fase basculante 16, que carga el integrador 12 en muy poco tiempo y provoca una activación de la alarma. Cuando el intervalo de tiempo entre dos ruidos consecutivos es mayor que aproximadamente 5 a 10 segundos, entonces se descarga rápidamente el integrador 12 a través de una fase 17. Las funciones del circuito de filtro de peine 11, del integrador 12, del comparador de alarma 13 y de la fase 17 son calculadas en un microprocesador \mum. La figura 2 muestra una representación un poco más detallada del circuito de filtro de peine 11 de la figura 1. De acuerdo con la representación, este circuito de filtro está constituido por dos filtros de peine 18 y 18' dispuestos en paralelo y de construcción de imagen de espejo, cuyas salidas están guiadas a una fase mínima 19, desde la que solamente la menor respectiva de las señales de salida de los filtros de peine 18, 18' es transmitida al integrador 12 (figura 1), y se suprime la señal mayor. Como se sabe, un filtro de peine es un filtro con una respuesta de frecuencia periódica, en la que alternan bandas de paso y bandas de bloqueo. Los filtros de peine se utilizan, por ejemplo, durante el procesamiento de señales de vídeo en el decodificador de color de receptores de televisión (ver a este respecto, por ejemplo, H. Schönfelder "Bildkommunication", páginas 188 y siguientes, Springer Verlag, Berlín, Heidelberg, Nueva York, 1983). La estructura de imagen de espejo de los dos filtros de peine 18, 18' significa que allí donde en uno de los filtros se encuentran las bandas de bloqueo, en el otro están las bandas de paso, y a la inversa. Y esto tiene como consecuencia que una señal de banda estrecha, que aparece dentro de una banda de frecuencia con una achura de banda que corresponde a un semiperiodo del filtro es dejada pasar por uno de los filtros de peine 18 ó 18' y no es dejada pasar por el otro filtro o al menos es suprimida en gran medida.

La figura 3 muestra la característica de transmisión de uno de los dos filtros de peine 18, 18' sobre una banda de frecuencias de 800 Hz. Como se ha mencionado en la introducción de la descripción, las oscilaciones de sonido corporal típicas, generadas en un intento de irrupción, se encuentran en una banda de frecuencias entre 12 y 20 kHz. Esta banda de frecuencia es mezclada con efecto reductor en la electrónica de evaluación E a una banda entre 0 y 4 kHz, a través de cuya banda se extiende también la zona de transmisión de los dos filtros de peine 18, 18'. Según la representación, los filtros de peine son permeables en cada caso para una banda de frecuencia de 100 Hz de anchura y no impermeables para una banda de frecuencia de la misma anchura. El periodo de filtro P es 200 Hz y cada uno de los dos filtros de peine 18, 18' tiene, respectivamente, 20 bandas de bloqueo y bandas de paso, estando desplazadas éstas en los dos filtros entre sí en la medida de un semiperiodo de filtro.

En las figuras 4 y 5 se representan los espectros de frecuencia de una señal normal de ataque o de irrupción (figura 4) o de una señal de interferencia (figura 5), estando mostrada la curva de la señal sobre una banda de frecuencias de 10 - 25 kHz y estando resaltada la banda de frecuencias que interesa en los detectores de sonido corporal entre 12 y 20 Hz a través de dos líneas de puntos y trazos con un rayado.

La señal normal de ataque o irrupción representada en la figura 4 es de banda tan ancha que las señales de salida de los dos filtros de peine 18, 18' (figura 2) serán siempre aproximadamente de la misma magnitud, de manera que para la decisión de si existe un intento de irrupción o de ataque y debe activarse la alarma, no tiene importancia cuál de las dos señales de salida es procesada adicionalmente.

En el caso de la señal de interferencia de la figura 5, las relaciones son diferentes: se reconocen aquí dos componentes, a partir de los cuales se compone la señal representada: por una parte, una señal básica relativamente pequeña y estable, en la que todas las frecuencias están representadas aproximadamente iguales a partir de la zona considerada y, por otra parte, una señal de interferencia marcada, muy estrecha, a 16 kHz aproximadamente. Esta señal de interferencia es tan estrecha que solamente es dejada pasar con alta probabilidad por uno de los dos filtros de peine 18 ó 18' y es bloqueada por el otro. Allí el filtro que bloquea la señal de interferencia proporciona la señal de salida más pequeña, es decir, que la señal de interferencia no es tenida en cuenta en el procesamiento posterior.

Los filtros de peine están dimensionados de tal forma que en una gran mayoría de todos los casos, la señal de interferencia es suprimida por uno de los dos filtros 18 ó 18'. Para que también las señales de interferencia, que se encuentran exactamente en la zona de transición A (figura 2) entre la banda de paso y la banda de bloqueo de los filtros de peine, sean suprimidas con seguridad, los dos filtros de peine 18, 18' están diseñados de tal forma que la zona de bloqueo es siempre un poco más ancha que la zona de paso, de manera que en esta zona de transición A ambos filtros bloquean y, por lo tanto, una eventual señal de interferencia es suprimida por ambos filtros 18 y 18'.

Como ya se ha mencionado, la fase de filtro de peine 11 es calculada en el microprocesador \mum, y en concreto o bien como filtro FIR (= Respuesta de Impulso Finito) o como filtro IIR (= Respuesta de Impulso Infinito).

Claims (8)

1. Detector de sonido corporal para la supervisión de cajas de caudales, cajas fuertes, cámaras acorazadas y cajeros automáticos, con un sensor conectado con el objeto a supervisar para la detección del sonido corporal, y con una electrónica de evaluación conectada en el sensor, en la que se lleva a cabo una mezcla de la señal amplificada del sensor con una frecuencia portadora y un filtrado de las señales mixtas en una banda de frecuencia estrecha, caracterizado porque la electrónica de evaluación (E) presenta un circuito de filtro de peine (11), que está constituido por dos filtros de peine (18, 18') dispuestos en paralelo y de construcción de imagen de espejo, cuyas salidas están guiadas a una fase mínima (19), de las cuales solamente la más pequeña respectiva de las señales de salida de los dos filtros de peine está alimentada al procesamiento posterior.

2. Detector de sonido corporal según la reivindicación 1, caracterizado porque cada filtro de peine (18, 18') presenta un periodo de filtro (P) no mayor que 500 Hz.

3. Detector de sonido corporal según la reivindicación 2, caracterizado porque el periodo de filtro (P) es 200 Hz.

4. Detector de sonido corporal según la reivindicación 3, caracterizado porque las bandas de bloqueo y las bandas de paso de los dos filtros de peine (18, 18') están desplazadas mutuamente medio periodo de filtro (P).

5. Detector de sonido corporal según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las bandas de paso de los dos filtros de peine (18, 18') son un poco más estrechas que las bandas de bloqueo, de manera que en las zonas de transición entre las bandas de paso y la banda de bloqueo bloquean al mismo tiempo ambos filtros de peine.

6. Detector de sonido corporal según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la electrónica de evaluación (E) contiene un microprocesador (\muP), y porque los filtros de peine (18, 18') están calculados en este microprocesador.

7. Detector de sonido corporal según la reivindicación 6, caracterizado porque el circuito de filtros de peine (11) está calculado en el microprocesador (\muP) como filtro FIR.

8. Detector de sonido corporal según la reivindicación 6, caracterizado porque el circuito de filtros de peine (11) está calculado en el microprocesador (\muP) como filtro IIR.