NL8601471A - Detectiesysteem voor het detecteren van onvolkomenheden in een afscherming tegen em-straling. - Google Patents

Description

/ λ i VO 8251

Detectiesysteem voor het detecteren van onvolkomenheden in een afscherming tegen EM-straling.

A. Achtergrond van de uitvinding _l._Gebie_d van £e_uitvin_ding_

De uitvinding heeft betrekking op een detectiesysteem voor het detecteren van onvolkomenheden in een afscherming tegen electromag-netische straling. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een dergelijk detectiesysteem, waarbij de afscherming een tegen 5 electromagnetische straling af te schermen ruimte omhult.

_2._Stand__V£n_de_ t_ec_h_nie_k

Ruimten die speciaal bedoeld zijn om te worden gebruikt bij calamiteiten worden in de regel voorzien van afschermingen tegen electromagnetische pulsen (EMP) die bij kernexplosies kunnen optreden.

10 Een dergelijke afscherming moet in alle richtingen zodanige bescherming bieden dat binnen de ruimte geplaatste apparatuur tijdens het optreden van een EMP blijft functioneren. Een dergelijke afscherming wordt tijdens de bouw van een dergelijke ruimte aangebracht en maakt doorgaans een min of meer geïntegreerd deel uit van de bouwconstruc-15 tie.

BSO 1471 ά s - 2 -

Het testen van de EMP-af scheming van een ruimte vormt het onderwerp van de onderhavige uitvinding. Weliswaar zou in principe een afgeschermde ruimte kunnen worden blootgesteld aan een kunstmatig opgewekte EM-puls, waarbij binnen in de ruimte de invloed van een 5 dergelijke puls zou kunnen worden gemeten. Het kunstmatig opwekken van EM-pulsen vergt echter een grote ruimte rondom de te testen ruimte. Voor het testen van betrekkelijk grote ruimten of zelfs complete gebouwen is deze methode onuitvoerbaar, met name als deze ondergronds zijn gesitueerd.

10 B. SAMENVATTING VM DE UITVINDING

De uitvinding berust op het inzicht dat voor het testen van EMP-afschermingen dergelijke afschermingen niet noodzakelijkerwijs aan EM-pulsen behoeven te worden blootgesteld en daarbij de afschermende werking te meten, maar dat het testen van de kwaliteit van een der-15 gelijke afscherming ook verrassend goed kan geschieden onder gebruikmaking van een magnetisch of een electrisch veld. Anders gesteld: onvolkomenheden in een afscherming tegen EMP die met behulp van een magnetisch of een electrisch veld worden gedetecteerd, zouden zich eveneens als onvolkomenheden gemanifesteerd hebben indien 20 de afscherming aan EM-pulsen zou zijn blootgesteld. De uitvinding wordt gevormd door een detectiesysteem voor het detecteren van onvolkomenheden in een afscherming tegen electromagnetische straling, gekenmerkt door generatiemiddelen voor het genereren van een magnetisch of electrisch veld, alsmede detectiemiddelen voor het detec-25 teren van een magnetisch of electrisch veld, waarbij de generatiemiddelen aan een zijde van de afscherming een magnetisch of electrisch veld opwekken en waarbij de detectiemiddelen aan de andere zijde van de afscherming het door de afscherming heen penetrerende magnetische of electrische veld detecteren. Indien de afscherming 30 een ruimte omhult, kunnen de generatiemiddelen buiten en de detectiemiddelen binnen de ruimte zijn opgesteld, of - juist andersom -de detectiemiddelen buiten en de generatiemiddelen binnen de • -t ? A i \ 7 v v v i -4 J - - 3 - ruimte. Het magnetische of electrische veld waaraan de afscherming wordt blootgesteld, zal bij voorkeur een stationair of quasi-stationair veld zijn.

Om onvolkomenheden in verschillende richtingen te kunnen detec-5 teren zal de richting van het gegenereerde veld bij voorkeur roteren. Dit is van essentieel belang gebleken voor het betrouwbaar testen van EMP-af3chermingen. Op deze wijze komen onvolkomenheden aan het licht die bij een onbewegelijk veld niet zouden zijn waargenomen. De rotatiesnelheid is bij voorkeur laag om geen ongewenste 10 effecten (meetfouten) ten gevolge van snelle veldveranderingen te introduceren. Om het veld te doen roteren omvatten de generatiemid-delen bij voorkeur twee of meer excitatie-inrichtingen met verschillende excitatierichtingen. Alle excitatie-inrichtingen zijn aangesloten op een aansturingsorgaan dat elk der excitatie-inrichtingen . 15 aanstuurt met een aansturingssignaal dat gemoduleerd is met een laagfrequent, bijvoorbeeld sinusvormig modulatiesignaal. De fase van het modulatiesignaal is voor elk der excitatie-inrichtingen ongelijk; de onderlinge faseverschillen stemmen overeen met de onderlinge richtingsverschillen der excitatie-inrichtingen. Op deze wijze 20 wordt rotatie van het veld bewerkstelligd zonder de generatiemidde-len zelf hiervoor te moeten verplaatsen.

Als voorkeursuitvoering omvatten de generatiemiddelen twee excitatie-inrichtingen, waarvan de excitatierichtingen 90 graden op elkaar staan en is het onderlinge faseverschil waarmee het modula-25 tiesignaal de resp. aansturingssignalen moduleert, eveneens 90 graden.

Om een zo homogeen mogelijk magnetisch of electrisch veld ter plaatse van de te testen afscherming te verkrijgen bestaat elk der excitatie-inrichtingen bij voorkeur uit een tweetal excitatieorga-30 nen, die ter weerszijden van de afscherming staan. 3ij voorkeur zal gebruik worden gemaakt van een magnetisch veld dat op een op zich bekende wijze kan worden opgewekt met behulp van als excitatieorga-nen fungerende Helmholtz-spoelen.

« n 0 1 7 - 4 -

De onderhavige uitvinding leent zich behalve voor het testen van EMP-afschermingen, bijvoorbeeld direct na het afsluiten van de bouw of van een bouwfase van een afgeschermde ruimte, eveneens heel goed voor het continu bewaken van de toestand van een afscherming. Op 5 deze wijze kan het detectiesysteem volgens de uitvinding deel uitmaken van een beveiligingssysteem voor het beveiligen van een ruimte die door een afscherming is omhuld* Zodra een onvolkomenheid (verstoring) van de afscherming - bijvoorbeeld ten gevolge van inbraak -wordt gedetecteerd, kan het detectiesysteem een alarmsysteem acti-10 veren.

C. Referenties Geen D. Korte figuurbeschrijving

Figuur 1 toont een detectiesysteem volgens een voorkeursuit-15 voering van de uitvinding.

Figuur 2 toont een uitvoeringsvoorbeeld van een beveiligingssysteem waarvan een detectiesysteem volgens de uitvinding deel uitmaakt.

Figuur 3 toont een blokschema van êén der in figuur 2 getoonde 20 componenten.

E. Figuurbeschrijving en uitvoeringsvoorbeelden

Figuur 1 toont een ruimte 1, die door een afscherming 2 tegen de invloeden van EM-pulsen wordt beveiligd. De afscherming 2 wordt op onvolkomenheden onderzocht met behulp van een viertal versterkers 3, 25 4, 5 en 6, die een hoogfrequente stroom doen vloeien door resp.

Helmholtz-spoelen 13, 14, 15 en 16. De versterkers 3...6 zijn aangesloten op een aansturingsorgaan 7 en wel de versterkers 3 en 5 op een uitgang 8 en de versterkers 4 en 6 op een uitgang 9. In het aansturingsorgaan 7 bevinden zich een HF-oscillator voor het genere- Λ Λ Λ 4 t "5 4 m o, U 1 & ƒ *.

'ijl i J » - 5 - ren van een HF-aansturingssignaal en een LF-oscillator voor het genereren van een sinusvormig LF-modulatiesignaal, waarmee de amplitude van het aansturingssignaal wordt gemoduleerd. Verder bevat het aansturingsorgaan 7 een faseverschuivingsorgaan, met behulp waarvan 5 de fase van het modulatiesignaal op uitgang 8 90 graden verschoven is ten opzichte van dat op uitgang 9.

De velden BI en B2, die door de resp. spoelparen 13-15 en 14-16 worden geëxciteerd, staan loodrecht op elkaar; bovendien zijn de modulatiefasen 90 graden ten opzichte van elkaar verschoven: 10 BI * Bmax sin(2π fa t) sin(2x fm t) en B2 * Bmax sin(2x fa t) οοβ(2π fm t), waarin fa de frequentie van het (sinusvormige) aansturingssignaal is en fm de frequentie van het (eveneens sinusvormige) modulatiesignaal. Het resulterende magnetische veld B1B2 zal dientengevolge 15 roteren met een rotatiesnelheid die gelijk is aan de frequentie Aa van het modulatiesignaal.

Binnen in de afgeschermde ruimte l bevindt zich eën mobiele veldsterktemeter 10, bestaande uit een versterker 10, op welks ingang een Helmholtz-spoel 20 en op welks uitgang een volt- of ampêremeter 20 Is aangesloten. Met deze veldsterktemeter 10 kan in verschillende richtingen de binnen de afgeschermde ruimte 1 heersende veldsterkte worden gemeten.

Het testen van de afscherming 2 geschiedt nu als volgt:

Nadat buiten de ruimte 1 de versterkers 3...6 met hun resp.

25 Helmholtz-spoelen 13...16 zijn opgesteld en aangesloten op het aansturingsorgaan 7 en deze componenten 3...7 alle zijn ingeschakeld, waardoor de resp. velden BI en B2 ontstaan, resulterend in een langzaam roterend veld B1B2, wordt binnen in de ruimte 1 met behulp van de veldsterktemeter 10 in het midden van de ruimte 1 de veldsterkte-30 maxima in verschillende richtingen gemeten en vastgelegd. Uit het beeld van de gemeten veldsterktemaxima in de verschillende richtingen kan worden opgemaakt in welke richtingen zich onvolkomenheden in de afscherming voordoen. In deze richtingen wordt hierna nauwkeuriger onderzoek gedaan, bijvoorbeeld met behulp van een veldsterkteme- *'?''·! <* 7 “f w > - J -

i "V

- 6 - ter met een relatief kleine detectiespoel, die meer geschikt is voor lokaal onderzoek. In het bijzonder zullen lasnaden in de afscherming, deuren, kabeldoorvoeringen, ventilatiekanalen e.d. in de desbetreffende richtingen nader worden onderzocht. Bij het meten van de 5 veldsterktemaxima bij kabeldoorvoeringen kan ook met succes gebruik worden gemaakt van een stroomtang die, in plaats van een gewone detectiespoel, op de veldsterktemeter wordt aangesloten.

Opgemerkt wordt dat de meting van de veldsterktemaxima geen quan-titatieve waarde verschaft voor de dempingswaarde van de afscherming 10 2 tegen EM-pulsen, aangezien het karakter van deze pulsen aanzien lijk verschilt met dat van het voor de onderhavige meting opgewekte, quasi-stationaire magnetische veld B1B2. Het onderhavige detectiesysteem is bedoeld voor het opsporen van onvolkomenheden in de afscherming 2; het biedt de mogelijkheid om in korte tijd, met eenvou-15 dige middelen, een betrouwbare kwalitatieve beproeving van de afscherming 2 uit te voeren.

Om extra informatie te verkrijgen betreffende de mate en aard van onvolkomenheden in de afscherming 2 wordt de bovenbeschreven meting achtereenvolgens uitgevoerd bij verschillende frequenties van het 20 aansturingssignaal fa, bijvoorbeeld bij 15, 30, 50 en 100 kHz.

De modulatiefrequentie ^m wordt zo gekozen dat meetfouten ten gevolge van de amplitudeveranderingen in het magneetveld B1B2 (verschil tussen veldsterktemaximum en -minimum per tijdseenheid) verwaarloosbaar klein zijn; voor fm wordt bijvoorbeeld 5 Hz gekozen.

25 Figuur 2 toont een detectiesysteem volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding, waarbij het detectiesysteem deel uitmaakt van een beveiligingssysteem van een ruimte 21. Deze ruimte 21 is afgeschermd door een afscherming 22. Binnen de ruimte is vast een generatieorgaan 23 opgesteld, dat, zoals figuur 3 toont, een tweetal 30 versterkers 32 en 33 bevat die zijn aangesloten op een aansturings-orgaan 34. Dit aansturingsorgaan 34 komt overeen met het bovengenoemde aansturingsorgaan 7. Het aansturingsorgaan 34 heeft twee uitgangen, 35 en 36, die elk een aansturingssignaal geven, het ene

Si λ 4 5 7 i s? -» -1 ~ f u i - 7 - gemoduleerd met sin(2m fm t), het andere met cos(2it fm t) (fm * modulatiefrequentie). De uitgangen van de versterkers 32 en 33 voeden elk een Helmholtz-spoel 24 resp. 25, die loodrecht op elkaar staan. Door dit richtingsverschil van 90 graden, gecombineerd 5 met het faseverschil in modulatie van 90 graden, veroorzaakt een roterend resulterend magnetisch veld, waarbij de rotatiesnelheid overeenkomt met de modulatiefrequentie fm.

Buiten de afscherming 22 zijn vaste detectiemiddelen opgesteld, bestaande uit twee loodrecht op elkaar staande, beide de afscherming 10 onwikkelende (zonder galvanisch contact met deze afscherming 22 te hebben) Helmholtz-spoelen 27 en 29, die zijn aangesloten op resp. versterkers 26 en 28. De uitgangen van de versterkers 26 en 28 zijn aangesloten op een besturingsorgaan 30, waarvan de uitgang is verbonden met een alarmeringsorgaan 31.

15 Het door de spoelen 24 en 25 binnen de afscherming 22 opgewekte roterende resulterende magneetveld B1B2 wordt door de afscherming 22 aanzienlijk verzwakt, waardoor de in de spoelen 27 en 29 geïnduceerde stroom laag is. Zodra echter een verstoring in de afscherming 22 optreedt (bijv. beschadiging door Inbraak), waardoor de demping van 20 het binnen de afscherming 22 opgewekte magneetveld afneemt, neemt de geïnduceerde stroom in één der spoelen 27 of 29 (of In beide; e-e.a afhankelijk van de plaats van de verstoring) toe, hetwelk door het besturingsorgaan 30 wordt gedetecteerd en, bij overschrijding van een drempelwaarde, wordt doorgegeven aan het alarmeringsorgaan 31, 25 hetwelk een alarmsignaal uitzendt.

:*;t471

Claims (12)

1. Detectiesysteem voor het detecteren van onvolkomenheden in een afscherming tegen electromagnetische straling, gekenmerkt door gene-ratiemiddelen voor het genereren van een magnetisch of electrisch veld, alsmede detectiemiddelen voor het detecteren van een magne-5 tisch of electrisch veld, waarbij de generatiemiddelen aan een zijde van de afscherming een magnetisch of electrisch veld opwekken en waarbij de detectiemiddelen aan de andere zijde van de afscherming het door de afscherming heen penetrerende magnetische of electrische veld detecteren.

2. Detectiesysteem volgens conclusie 1, waarbij de afscherming een tegen electromagnetische straling af te schermen ruimte omhult, met het kenmerk dat de generatiemiddelen buiten de genoemde ruimte zijn opgesteld en dat de detectiemiddelen binnen deze ruimte zijn opgesteld.

3. Detectiesysteem volgens conclusie 1, waarbij de afscherming een tegen electromagnetische straling af te schermen ruimte omhult, met het kenmerk dat de detectiemiddelen buiten de genoemde ruimte zijn opgesteld en dat de generatiemiddelen binnen deze ruimte zijn opgesteld.

4. Detectiesysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de gene ratiemiddelen een stationair of een quasi-stationair magnetisch veld ter plaatse van de afscherming opwekken en dat de detectiemiddelen geschikt zijn voor het detecteren van een stationair resp. quasi-stationair magnetisch veld.

5. Detectiesysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de gene ratiemiddelen een stationair of een quasi-stationair electrisch veld ter plaatse van de afscherming opwekken en dat de detectiemiddelen geschikt zijn voor het detecteren van een stationair resp. quasi-stationair electrisch veld.

6. Detectiesysteem volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk dat de generatiemiddelen een ten opzichte van de afscherming roterend magnetisch of electrisch veld genereren. η λ j 7 <; I * a? * - 9 -

7. Detectiesysteem volgens conclusie 6, met het kenmerk dat de gene-ratiemiddelen twee of meer excitatie-inrichtingen omvatten voor het exciteren van een magnetisch of een electrisch veld ter plaatse van de afscherming, welke excitatie-inrichtingen zijn aangesloten op een 5 aansturingsorgaan voor het aansturen van de excitatie-inrichtingen, waarbij de excitatie-inrichtingen onderling verschillende excitatie-rlchtingen bezitten en waarbij het aansturingsorgaan elk der excitatie-inrichtingen aanstuurt met een aansturingssignaal, hetwelk gemoduleerd is met een laagfrequent modulatiesignaal, waarbij de fase 10 van het modulatiesignaal voor elk der excitatie-inrichtingen verschillend is en de onderlinge faseverschillen overeenstemmen met de onderlinge excitatierichtingsverschillen.

8. Detectiesysteem volgens conclusie 7, met het kenmerk dat het modulatiesignaal in hoofdzaak sinusvormig is. 15

'9. Detectiesysteem volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk dat de generatiemiddelen twee excitatie-inrichtingen omvatten, waarvan de resp. excitatierichtingen in hoofdzaak loodrecht op elkaar staan en waarvan de resp. fasehoeken van het modulatiesignaal onderling 90 graden verschillen.

10. Detectiesysteem volgens conclusie 7, 8 of 9, met het kenmerk dat elk der excitatie-inrichtingen twee excitatieorganen omvat, die ter weerszijden van de afscherming zijn opgesteld.

11. Detectiesysteem volgens conclusie 4, met het kenmerk dat de generatiemiddelen één of meer excitatieorganen omvatten, bestaande 25 uit Helmholtz-spoelen.

12. Beveiligingssysteem voor het beveiligen van een ruimte die is omhuld door een afscherming tegen electromagnetische, magnetische of electrische velden, gekenmerkt door een detectiesysteem volgens êén der voorgaande conclusies, alsmede een op het detectiesysteem aange- 30 sloten alarmsysteem, hetwelk een alarmsignaal afgeeft zodra het detectiesyteem een onvolkomenheid in de afscherming detecteert* .S* £ Λ 1 A "? « W * 'y i ƒ 't