NO860444L - Fremgangsmaate og apparat for aa detektere lyder foraarsaket av glassbrekkasje. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og et apparat til deteksjon av lyder forårsaket av glassbrekkasje.

Selv om lyden av glass som knuses, vanligvis lett kan identifiseres av det menneskelige øre, avhenger den fysiske sammensetning av lyden av slike forhold som glassets tykkelse og flateinnhold, måten det er montert på, høyden over gulvnivå og de akustiske egenskaper til rommet hvori brekkasjen finner sted. Disse faktorer gjør en identifikasjon av lyden på basis av dens fysiske karakteristikker vanskelig og usikker.

Vanlige glassbrekkasjedetektorer reagerer på frekvenser ovenfor f.eks. 4,5 KHz og er tilbøyelige til å frembringe-falsk alarm ved deteksjon av andre lyder som forekommer i det angjeldende frekvensområde, f.eks. telefonklokker og ras-lende nøkler.

I et forsøk på å redusere forekomsten av falsk alarm behøves det nøyaktig finavstemning av detektoren når den er blitt installert på stedet.

Det er kjent at lyden av glassbrekkasje omfatter en initial lavfrekvent lyd med forholdsvis stor amplitude, etterfulgt av lyd med høyere frekvens når glassfragmentene kolli-derer med hverandre og med gulvet. US patentskrift 4 134 109 foreslår f.eks. å analysere mønsteret av de akustiske signaler ved hjelp av signalstyrken av den initiale lyd og frekvensinnholdet i de etterfølgende lyder for å diskriminere mellom brekkasjen av glasset og andre lyder. Om amplituden til de initiale lyder overstiger en gitt terskel og frekvensinnholdet i den etterfølgende lyd passer med et forutbestemt mønster, frembringes et alarmsignal.

Systemet ifølge US patentskrift 4 134 109 omfatter en komplisert signalanalysekrets som er kostbar. En annen ulempe er den manglende evne til å diskriminere mellom gjentatte

lyder som har stor amplitude og inneholder høyfrekvenskompo-nenter. Det kan påvirkes av enhver tilstrekkelig høy lyd uansett dens frekvens.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å unngå ulempene ved kjent teknikk og å skaffe en fremgangsmåte og apparatur som egner seg til å detektere lyder forårsaket av glassbrekkasje, og som er enkel og forholdsvis billig og på-litelig kan diskriminere mellom lyden av glassbrekkasje og andre lyder.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse foreslås

en fremgangsmåte for å diskriminere lyder forårsaket av glassbrekkasje, ved å omforme lydene til et elektrisk signal og analysere signalet, idet den omfatter deteksjon av forekomsten av en initial lyd, slik at det bare velges de initiale lyder som har komponenter i et lavfrekvensbånd og som fortrinnsvis overstiger et forutbestemt terskelnivå. Deretter frembringes en forsinkelse, fulgt av et tidsvindu, og forekomsten av en etterfølgende lyd som har frekvenskomponenter i et høyfrekvens-bånd, detekteres innenfor tidsvinduet, og det genereres et utgangssignal hvis, og bare hvis, de detekterte signaler har den foreskrevne rekkefølge og forekomst i tid.

I henhold til oppfinnelsen foreslås det også apparatur til å utføre den ovennevnte fremgangsmåte, beståede av en transduktor, en lavfrekvenskanal som omfatter et båndpassfilter, en høyfrekvenskanal som omfatter et båndpassfilter, første og andre forsinkelseskretser og en OG-port og alarmanordning, idet transduktoren frembringer signaler til lavfrekvens- og høyfrekvenskanalene, mens et utgangssignal fra lavfrekvenskanalen gis til den første forsinkelseskrets, og det forsinkede utgangssignal føres til en inngang i OG-porten for et tidsrom innstilt av den andre forsinkelseskrets, et utgangssignal fra høyfrekvenskanalen gis til den andre inngang til OG-porten, og koinsidenssignalet fra OG-porten utløser alarmanordningen.

Siden enhver initiallyd hvis dominante frekvenskomponenter faller utenfor lavfrekvensbåndet, blir utelukket, og dessuten fordi høy- og lavfrekvensbåndene er gjensidig eksklusive,

er det meget mindre sannsynlig at falsk alarm skal skje når man sammenligner med vanlige deteksjonssystemer.

Videre har man oppdaget at initial lyd forårsaket av glassbrekkasje har betydelige (dvs. hoved-) frekvenskomponenter ved ca. 350 Hz og de etterfølgende lyder på grunn av fallende glasstykker har betydelige frekvenskomponenter ved omtrent 6,5 KHz. Man har funnet at disse frekvenser er karakteristiske for glassbrekkasje og i alt vesentlig er uavhengige av andre variable faktorer som er nevnt ovenfor, som størrelsen og tykkelsen av glasset, høyden og monteringsarten etc.

Derfor er i henhold til den foreliggende oppfinnelse lavfrekvensbåndet fortrinnsvis sentrert på en frekvens på omtrent 350 Hz, selv om det kan gå opp til 800 eller 900 Hz.

En egnet verdi for båndbredden av høyfrekvenssignalet

er 4-10 KHz. I den foretrukne utførelse er høyfrekvensbåndet sentrert på 6,5 KHz og har en båndbredde på + 2 KHz. Tidsvinduet kan passende begynne ved 200 millisekunder etter deteksjon av lavfrekvenssignalet og fortsette ytterligere 800 millisekunder .

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet med henvisning til tegningen.

Fig. 1 viser en bølgeform av en typisk lyd forårsaket

av glassbrekkasje.

Fig. 2a og 2b viser frekvensspektrumanalyser av deler

av bølgeformen på fig. 1.

Fig. 3 er et diagram som illustrerer responsen til systemet i henhold til oppfinnelsen, og

fig. 4 er et koblingsskjerna som viser hovedkomponentene av apparaturen i henhold til oppfinnelsen, og som er delt i to deler betegnet fig. 4A og 4B, sammenkoblet ved X, Y og

Z.

Fig. 1 viser bølgeformen til en typisk lyd forårsaket

av knusing av en glassrute. Den omfatter to hovedkomponenter, nemlig den transiente lyd som frembringes når glassruten treffes (referert til heri som "dunk") fulgt etter et intervall av

den lyd som skyldes kollisjonen av glassfragmentene med hverandre og med overflaten som de faller på (referert til heri som "klirr") og har mindre amplitude. Frekvensspekteret til disse to komponenter er vist henholdsvis på fig. 2a og 2b.

Den foreliggende oppfinnelse baserer seg på oppdagelsen av at dunket har store frekvenskomponenter i området rundt

350 Hz, og at klirret hovedsakelig har frekvenskomponenter i området rundt 6,5 KHz. Disse verdier er karakteristiske for glassbrekkasje og i alt vesentlig uavhengige av de variable

faktorer som er nevnt ovenfor. Oppfinnelsen nyttiggjør seg disse fakta ved å detektere forekomsten av komponenter ved disse frekvenser i denne rekkefølge og adskilt av et kort tidsintervall.

Fig. 3 angir skjematisk responsen til et deteksjonssystem 1 henhold til den foreliggende oppfinnelse. Når en brekkasje opptrer, detekteres lavfrekvenskomponentene, og dette innleder en kort forsinkelse, vist som A på figuren. Etter denne for-sinkelse etableres det et tidsvindu, angitt ved B på figuren, under hvilket den høyere frekvens til klirrkomponentene, om de detekteres, forårsaker dannelsen av et signal, f.eks. ved å utløse en alarm.

Kretsen på fig. 4 vil bli beskrevet ved hjelp av funk-sjonsblokker, idet arrangementet og sammenkoblingen av de individuelle komponenter i hver blokk er konvensjonelle.

En mikrofon 1 er plassert nær glasset som skal beskyttes, og dens utgangssignal mates til to kanaler, en lavfrekvens-

og en høyfrekvenskanal.

Lavfrekvenskanalen omfatter et lavfrekvent båndpassfilter 2 med en senterfrekvens på 350 Hz, etterfulgt av en forsterker 3 og en spenningskomparator 4 som frembringer en utgangs-spenning når amplituden av signalet fra båndpassfilteret og forsterkeren overstiger en terskelverdi bestemt ved innstil-lingen av potensiometeret R15.

Signalet fra komparatoren 4 som angir at frekvenskompo-nentene i området rundt 350 Hz som muligens representerer dunkdelen av et glassbrekkasjesignal som er blitt detektert, tilføres en monostabil forsinkelseskrets 5 som, etter en 200 millisekunders for-sinkelse utløser et taktregister 6. Dette taktregister frembringer et signal som varer 800 millisekunder, og som aktiverer en OG-port 7.

Signalet fra mikrofonen 1 gis også til en høyfrekvens-kanal. Denne omfatter et høyfrekvent båndpassfilter 8 som har et passbånd sentrert på 6,5 KHz og en båndbredde på + 2 KHz, fulgt av en frekvens-spenningsomformerkrets 9, hvis utgangssignal gis til den ene inngang på en spenningskomparator 10. Den vil ikke tillate at noe signal under 4,5 KHz genererer

et utgangssignal. Det vil forstås at høyfrekvensbåndpass-

filteret 8 bare svekker signaler ved frekvenser utenfor båndet og ikke utelukker dem helt. Dette er grunnen til at en spen-nings-frekvensomformer behøves. Denne muliggjør diskriminering mellom slike lyder slike som skyldes knakking på vinduet,

idet disse inneholder dominante lavfrekvenskomponenter i tillegg til høyfrekvenskomponenter, og klirringen, hvor de dominante frekvenser er høyfrekvenser over 4,5 KHz. Dette reduserer ytterligere risikoen for falsk alarm.

Hvis utgangssignalet fra omformeren 9 faller under en referanseverdi anvendt på den andre inngang til komparatoren, gis et signal til den andre inngang på OG-porten 7. Referanse-verdien innstilles under produksjonen og montasjen av detektoren ved hjelp av potensialdeleren omfattende R28 og R30. Ytterligere justeringer av det punkt ved hvilket komparatoren 10 utløses (dvs. lydtrykkets terskelnivå) kan man få ved å variere vinningen hos det høyfrekvente båndpassfilter 8 og forsterkeren 9 ved hjelp av den variable resistor R24.

OG-porten 7 mottar derfor et signal ved en inngang under et tidsvindu som går fra 200 millisekunder til et sekund,

etter å ha mottatt et 350 Hz inngangssignal som kan representere dunket fra en glassbrekkasje, og ved dets andre inngang et signal som angir deteksjon av et signal med en komponent på

6,5 KHz. Koinsidens av disse to signaler innenfor den korrekte tidsramme gir opphav til et utgangssignal fra OG-porten 7

som angir at brekkasjen har funnet sted.

Signalet fra OG-porten 7 mates til en låskrets 11 som aktiverer en alarmindikator 12 med lysindikasjon, og også

til en relékrets 13 som er innrettet til å gi et hørlig eller en annen form for varsel.

En tilbakestillingskrets 14 er anordnet for å tilbake-stille låskretsen 11 og tidsregisterkretsene. Denne kan akti-veres fra en kontrollkrets eller fra en trykknappbryter i en viss avstand.

Strøm til å drive kretsen leveres av en kraftforsynings-enhet 15.

En fordel ved deteksjon av lyden av glassbrekkasje i henhold til den foreliggende oppfinnelse er at behovet for tidkrevende avstemning av detektorkretsen på stedet etter installasjon, unngås. Tester har vist at terskelnivåene som signalene sammenlignes med i komparatorene 4 og 10, svarende til et lavfrekvent lydtrykknivå på omtrent 95 dB og et høy-frekvent lydtrykknivå på omtrent 75 dB, gir tilfredsstillende resultater og at disse terskelnivåer kan innstilles på fabrikken under fremstilling og montasje.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for å diskriminere lyder forårsaket av glassbrekkasje ved å omforme lydene til et elektrisk signal og analysere signalet, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter deteksjon av forekomsten av en initiallyd, valg av bare de initiale lyder som har komponenter i et lavfrekvensbånd, hvoretter der etableres en forsinkelse etterfulgt av et tidsvindu, deteksjon av forekomsten innenfor tidsvinduet av en etterfølgende lyd som har frekvenskomponenter i et høyfrekvensbånd, og generering av et utgangssignal hvis, og bare hvis, signalene detekteres i foreskrevet rekkefølge og tidsforløp.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at lavfrekvensbåndet er sentrert på en frekvens på hovedsakelig 350 Hz.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved at høyfrekvensbåndet går fra 4 KHz til 10 KHz.

4. Fremgangsmåte i henhold til et eller flere av kravene 1-3, karakterisert ved at høyfrekvensbåndet er sentrert på en frekvens på hovedsakelig 6,5 KHz.

5. Fremgangsmåte i henhold til et eller flere av kravene 1-4, karakterisert ved at forsinkelsen forut for igangsettingen av tidsvinduet er hovedsakelig 200 millisekunder.

6. Apparat for å realisere fremgangsmåten i henhold til et eller flere av kravene 1-5, karakterisert ved at det omfatter en transduktor (1), en lavfrekvenskanal omfattende et båndpassfilter (2), en høyfrekvenskanal (8) omfattende et båndpassfilter, første (5) og andre (6) forsinkelseskretser og en OG-port (7) samt alarmanordninger (12, 13), idet transduktoren (1) leverer signaler til lavfrekvens- og høyfrekvenskanalene, et utgangssignal fra lavfrekvenskanalen (2, 3, 4) tilføres på den første forsinkelseskrets (5), og den forsinkede utgang tilføres en inngang til OG-porten (7) i et tidsrom innstilt av den andre forsinkelseskrets (6), et utgangssignal fra en høyfrekvenskanal (8, 9,

10) tilføres den andre inngang på OG-porten (7), og koinsidenssignalet fra OG-porten utløser alarmanordningen (12, 13).

7. Apparat i henhold til krav 6, karakterisert ved at en frekvens-spenningsomformer (9) er slik koblet til båndpassfilteret (8) i høyfrekvenskanalen (8, 9, 6) at det utelukkes lyder som inneholder både høy- og lavfrekvente dominante komponenter.