WO1992006455A1 - Verfahren zur überwachung der scheiben eines raumes - Google Patents

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WO1992006455A1
WO1992006455A1 PCT/DE1991/000760 DE9100760W WO9206455A1 WO 1992006455 A1 WO1992006455 A1 WO 1992006455A1 DE 9100760 W DE9100760 W DE 9100760W WO 9206455 A1 WO9206455 A1 WO 9206455A1
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WO
WIPO (PCT)
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bang
sensor
ultrasonic
frequency
khz
Prior art date
Application number
PCT/DE1991/000760
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter-Christian Eccardt
Helmut Ehringer
Norbert Müller
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication of WO1992006455A1 publication Critical patent/WO1992006455A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R25/00—Fittings or systems for preventing or indicating unauthorised use or theft of vehicles
    • B60R25/10—Fittings or systems for preventing or indicating unauthorised use or theft of vehicles actuating a signalling device
    • B60R25/1004—Alarm systems characterised by the type of sensor, e.g. current sensing means
    • B60R25/1009—Sonic sensors; Signal treatment therefor
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/02—Mechanical actuation
    • G08B13/04—Mechanical actuation by breaking of glass

Definitions

  • the invention is based on the object defined in the preamble of claim 1, which is already known, cf. - DE-Al-35 04 552.
  • the invention was initially developed for the interior monitoring of a motor vehicle using ultrasound. However, it was found that it can also be applied to other processes falling under the generic term mentioned. Namely, the invention is e.g. also for monitoring the windows of other vehicles, e.g. also suitable for trucks and buses, as well as for monitoring the panes that do not belong to vehicles, namely e.g. the panes of exhibition boxes in a museum room.
  • the invention is based on own experimental investigations of the ultrasound bang that first occurs during bursting, for example lasting 1 millisecond.
  • the courses of the ultrasound bang at the beginning of the smashing of a very large number of motor vehicle windows were measured and recorded precisely in order to derive reliable criteria for a violent break-in.
  • all clever methods, which burglars sometimes use to avoid noise were included in order to achieve particularly high reliability of the method according to the invention and the arrangement according to the invention for detecting violent break-ins operated under such difficult circumstances.
  • the sensor additionally measures and evaluates the amplitude of the envelope of the ultrasonic bang, and - to avoid the increased expenditure on hardware and electrical energy for the use of an active, radar-based monitoring system, according to the invention by the method defined in claim 1 solved.
  • the invention thus uses the temporal change in the spectrum of the ultrasound frequencies during the ultrasound bang as an alarm-relevant criterion.
  • the frequency spectrum of the ultrasonic bang forms a very broadband noise. It is striking that, especially at the beginning of the ultrasonic bang, the high-frequency ultrasonic noise components are typically particularly strong, and that at the beginning of the ultrasonic bang, the course of the air vibrations is more strongly influenced by the high-frequency noise components than later in the middle and especially as towards the end of the concerned ultrasonic bang. Although the low-frequency noise components also decay towards the end of the ultrasound bang, the higher-frequency noise components have decayed even more strongly towards the end of the ultrasound bang.
  • 6 » significantly also beats without subsequent complete break, but beats with no or at most individual jumps as such recognize and can also trigger an alarm if necessary
  • FIG. 1 shows an example of a circuit which, according to the invention, can evaluate the vibrations received by a sensor, which is the only one here, and
  • FIGS. 2 and 3 each show a motor vehicle with the front F and the rear H.
  • the motor vehicle is protected by a monitoring system which is operated in accordance with the invention and which is used to monitor the panes of the interior I with ultrasound in order to prevent a break-in by abrupt Fracture of one of his many panes attached to his walls W can be seen.
  • the monitoring system protects the front window GF, the door windows GV, GS and the rear windows GH, and the small rear side windows GK.
  • the monitoring system can also protect further panes, not shown, e.g. a glass roof hatch or sunroof, not shown here.
  • a short ultrasound bang initially arises in the interior I, not only in the audible but also in the ultrasound range .
  • the sensor S of the monitoring system monitors whether an ultrasonic bang with the frequency components typically occurring in the event of a pane break occurs above 100 kHz, possibly also below 100 kHz.
  • the sensor S - a plurality of sensors S could also be installed in the vehicle at different locations in the interior I - in the interior I, and / or on at least one of the walls W of the room I, in each case without mechanical contact of the panes GF, GV, GS, GK, GH, GD to be monitored so that the sensor S in question can essentially only receive the air vibrations transmitted by the indoor air I.
  • the sensor S thus does not react or hardly reacts to the structure-borne noise transmitted through the panes and walls W, but above all to the ultrasound bang which is emitted by the panes from the panes and is transmitted by the indoor air I.
  • an evaluation circuit K which evaluates the signals received by the sensor S in order to recognize whether a violent glass breakage has occurred.
  • the evaluation circuit K contains two bandpass filters El, E2, namely the filter E2 for an upper and the filter El for a lower frequency band. These filters E1, E2 each filter out a spectrum component assigned to their frequency band from the signal spectrum currently received by the ultrasonic sensor S.
  • the structure of the arrangement according to the invention is particularly simple if the evaluation circuit K contains only these two filters E1, E2 for the upper and the lower frequency band. If you want to use more than two frequency bands in the invention, the amount of filters increases accordingly.
  • the evaluation circuit K contains the amplifiers VI and V2 and, above all, the power meters M1, M2, which also allow the noise powers within the assigned spectrum components to be measured with particularly little effort. These (noise) power meters M1, M2 therefore measure in particular the instantaneous noise power in the frequency band passed by the upstream filter E1, E2.
  • the evaluation circuit contains analog-digital converters D1, D2 and the comparator P, which together can be formed, for example, by a suitably programmed microprocessor P.
  • This comparator P compares, at least roughly, the acoustic powers or energies in the two frequency bands E1, E2 of the air vibrations received by the sensor S.
  • the two frequency bands El, E2 are chosen so that the comparator P compares the powers of the acoustic noise in a frequency band E2 lying more or less above a center frequency with the powers of the acoustic noise in a frequency band E1 more or less below the center frequency.
  • the comparator V evaluates its comparison result in the manner according to the invention, namely according to whether the decay of the higher-frequency noise components, cf. E2 / M2, is faster than the decay of the low-frequency noise components, cf. El / Ml.
  • the evaluation circuit K detects an alarm-relevant criterion through this comparison, it triggers an alarm by means of the relay R and the horn L.
  • the evaluation circuit K can e.g. - additionally or exclusively - the ignition, the starter or the like. interrupt the vehicle.
  • Interference is relatively unimportant or easily suppressable or avoidable in the invention: extraneous noises in the ultrasonic range from the surroundings, here from the surroundings of the motor vehicle, are strongly attenuated by the glass panes, which are normally closed anyway, and thus have a corresponding signal level distance to the useful signal to be received by sensor S.
  • the effort for the invention is not great because it is sufficient if the number of sensors S is smaller than the number of panes GF, GV, GS, GK, GH to be monitored.
  • the wiring effort, here in the motor vehicle can advantageously also be low because the locations for the installation of the sensor S and the evaluation circuit K can largely be chosen as desired.
  • all the panes, here of the motor vehicle can even be monitored with a single sensor S.
  • no additional ultrasound transmitter - for example based on radar - has to be attached in the invention in general, because the entire arrangement monitors purely passively for whether the signal received by the sensor S represents an ultrasound bang typical of the bursting of panes or not.
  • the system is therefore particularly simple and therefore inexpensive and, moreover, highly reliable.
  • the invention also avoids the disadvantage that then often exists that - for example because of the different transmission paths on the pane from the break to the sensor - a relatively small break of a pane is difficult or is no longer recognized as a pane break, especially if the break is far from the point at which the sensor touches the pane.
  • the invention makes it possible to avoid the fact that the transmission path of the sound in the pane from the break to the sensor touching the pane can also be artificially damped by a burglar for high-frequency ultrasound, for example by breaking the adhesive films which dampen the sound propagation before it is broken sticks to the disc.
  • the sound propagation in the interior air I is used to detect the broken window, whereby according to the invention the described special behavior of the spectrum, which typically occurs practically when the window breaks, is additionally used to detect the broken window.
  • the invention thus uses the knowledge gained from its own investigations of the temporal course of the frequency spectrum during the ultrasound bang that occurs immediately when it bursts, which, for example, lasts 1 millisecond, sometimes more, but often also significantly less.
  • the evaluation circuit of the invention evaluates the TIME behavior of the RELATIONSHIP of the acoustic powers or energies in the upper frequency band c to the acoustic powers or energies in the lower one, which can be measured DURING the initial ultrasonic bang
  • this relationship can be defined in very different ways: for example, directly by the quotient of the measured powers or energies, or, for example, by ultimately quantities or units that can be mathematically derived from this quotient, such as the square of this quotient.
  • the evaluation circuit can in principle also evaluate the ratio in an indirect manner, namely convert it into an alarm-relevant variable indirectly detecting the ratio - e.g. into the difference of that quotient with a constant - in order to derive the alarm-relevant criterion used for the system in question from the result obtained. It is only important that the evaluation ultimately uses the described change in the frequency spectrum over time during the first ultrasonic bang.
  • the method according to the invention is used if the result is based directly or indirectly on the measurement as to whether during the ultrasound bang the acoustic powers or energies of the high-frequency noise components of the ultrasound bang decay faster than the acoustic powers or energies of the low-frequency noise components of the ultrasonic bang, whatever the physical dimension of the size calculated for comparison and the specific formula for calculating the relevant amount used for comparison, and, based on FIG.
  • the law used according to the invention also applies: namely that the ratio of the powers of the air changes over time during the (first) ultrasonic bang vibrations in the compared frequency bands changes in a manner typical of a violent slump.
  • a break-in is therefore always identified by the invention with the same criterion as to whether (possibly also natural resonances of the) structure-borne sound vibrations occur or not and whether the burglar uses his supposedly clever methods or not.
  • the frequency range used should comprise several - at least two - frequency bands in which more or less precisely - often a low level of accuracy is sufficient - the power (or energy and / or other amounts derived therefrom for physical quantities or units) of the received Ultrasound can be determined separately and additionally the temporal behavior of the measured values occurring during the ultrasound bang is compared.
  • the frequency bands used may overlap here, but they may also adjoin one another directly, but they may even be at a large distance from one another, so that the power of the received ultrasound is then not measured at all within this distance.
  • the slices to be monitored are usually slightly over 1 millimeter thick, e.g. 3 or 6 millimeters thick.
  • a pane bursts cracks of different depths open, often at a much greater speed than the speed of sound in air, which suddenly fill with air and thereby trigger the ultrasound bang that represents a very broadband ultrasound noise .
  • the depth of the cracks can be identical, even larger, but above all, in many cases, much smaller than the thickness of the pane, especially when the smallest fragments are formed when bursting.
  • the ultrasonic air vibrations which arise from the sudden filling of the cracks with air, spread through the air through the room and are determined according to the invention with at least one ultrasonic sensor.
  • the typical ultrasonic bang arises as a short-lasting, more or less purely statistical ultrasonic noise with air wavelengths of, for example, 10 millimeters down to the micrometer range. Measured by the speed of sound in air, this corresponds to a frequency range from around 30 kHz to many 100 kHz.
  • These ultrasonic air vibrations occur when the pane bursts even if they occur in the splinters at the same time.
  • the structure-borne sound vibrations are so strongly damped by the cunning burglary methods mentioned that there is almost no audible noise.
  • the invention can often be adapted to the size of the rooms to be monitored, which is usually the usual size, with particularly little hardware expenditure, if the center frequency - that is, a medium frequency between the upper frequency band E2 and the one used - is used lower frequency band E1 - for example, selects a frequency between approximately 90 kHz and 130 kHz.
  • the lower frequencies can in principle be included in the lower frequency band without having to worry about clever burglar methods. You can ignore those low-frequency air vibrations that can easily be suppressed by the sophisticated burglar methods from the start, but the higher-lying ultrasound frequency components of the ultrasound bang generated by the crack formation are still sufficient in the low-frequency frequency band, cf. El, if you detect the lower frequency band or its bandpass filter e.g. dimensioned so that it detects the frequencies above about 50 kHz.
  • the frequency bands of both the bandpass E2 for the upper and the bandpass El for the lower frequency band very broad. This is particularly easy to do if the upper and lower frequency bands E2 / E1 are adjacent to one another or can even be clearly overlapped in the area of the center frequency.
  • such particularly broad frequency bands also allow particularly large acoustic (noise) powers or energies to be evaluated for the measurement, as a result of which the amplification factor of the amplifiers, cf. VI and V2, can be correspondingly low or such amplifiers can sometimes also be omitted.
  • the alarm is triggered by the first short ultrasonic bang, for example lasting 1 millisecond. For this reason, subsequent powerful ultrasonic bangs, which are generated by smashing further panes, no longer need to be evaluated in order to trigger the alarm. Because, in addition, the alarm is already triggered by the first ultrasound bang in the invention, the clinking and splintering of the fragments of the disk following the first ultrasound bang can - at least in general - remain unevaluated, although in special cases it is additionally special this subsequent clinking and / or splintering can also be evaluated. Ceramic layer converters S are often already suitable as ultrasonic sensors S. Other types, for example miniature electrets S, can also be used.
  • the sensor with the invention then essentially only uses the significant, relatively long-lasting low-frequency ultrasonic vibrations, but not or hardly receive the high-frequency components.
  • the occurrence of essentially only the low-frequency components can be used to display a beat without a break - for example, to indicate an attempted but incomplete break-in.
  • the invention thus also allows strikes without complete breakage of the pane, even strikes involving individual ones Jumps do not yet break, however, to be recognized as such and to also trigger an alarm if necessary.
  • the evaluation circuit K can also additionally monitor the duration of the ultrasonic bang, at least if hardly any high-frequency noise components E2 occur during the ultrasonic bang, but above all the low-frequency noise components E1.
  • the invention allows the sensor to be used if necessary in addition to measuring and evaluating the amplitude of the envelope of the ultrasonic bang.
  • the expenditure of hardware and of electrical energy for the use of an active, radar-based monitoring system is particularly avoidable in the invention.
  • the evaluation circuit K can - especially if it has a comparator P formed by a processor P. contains - dimensioned so that it only reports a drop if the power in the upper frequency band, cf. E2, has its maximum close to the front flank of the received ultrasound bang, and not only after the middle of the ultrasound bang.
  • a particularly simple construction of the arrangement according to the invention is made possible if it contains a microprocessor K or microcomputer K, which takes over the essential functions of the entire evaluation circuit, cf. El, E2, VI, V2, Ml, M2, Dl, D2 and P.
  • the sensor S can also receive the high-frequency noise components of the ultrasonic bang with a relatively high output if one selects a sensor S with a directional characteristic adapted to the space to be monitored, cf. C in FIG. And 3. This is particularly favorable when the distance to the more distant, to be monitored disks is quite a lot larger than to the closer, to be monitored disks, especially if only one sensor S is attached. Then this sensor S receives the high-frequency components of the air vibrations, which arise when a disc surface lying at a distance breaks, cf. in Figure 2: GH, GK; in FIG.
  • At least one sensor with a directional characteristic C that is to say with different sensitivities depending on the direction, is used in the surveillance system according to the invention, and if it pushes its lobe / its lobes of the directional characteristic onto the disks located at a distance. If this is the case, then in many cases you can not only get by with a single sensor, but you can also achieve a high level of reliability of the monitoring system for all panes of the room to be monitored, even if the number of panes to be monitored is high and if in addition, some of the panes to be monitored are close to the sensor and others are very far from the sensor.
  • the sensor S For monitoring a motor vehicle interior, it is particularly expedient to mount the sensor S near the upper edge of the front window GF or the rear window GH. Then there are obstacles, e.g. Neck supports, easily avoidable between the sensor S and the panes to be monitored. In addition, a burglar can destroy the pane and the sensor S at the same time with much greater difficulty than if the sensor S e.g. would be attached to the bottom of these discs. In addition, the sensor S can even be used in the interior rear-view mirror, e.g. can be attached to the foot, or in the vicinity of the interior lighting installed there, thereby enabling a particularly inconspicuous, particularly appealing solution.
  • obstacles e.g. Neck supports
  • the sensor in question near the upper edge of the rear window, cf. GH, you can also achieve an inexpensive solution for a motor vehicle:
  • the sensor can then also be installed quite inconspicuously in the roof cladding there, whereby obstacles, e.g. Neck supports between the sensor and the panes to be monitored are easily avoidable.
  • a burglar can destroy the pane and the sensor at the same time only with much greater difficulty than if the sensor were attached to the lower edge of this pane.

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Abstract

Verfahren zur Überwachung der Scheiben (GF, GV, GS, GK, GH) eines Raumes (I), um einen Einbruch durch abrupten Bruch einer oder mehrerer, z.B. in den Wänden (W) des Raumes angebrachter Scheiben (GF, GV, GS, GK, GH) zu erkennen. Mindestens ein Sensor (S), der für Ultraschall oberhalb von 100 kHz - evtl. auch unter 100 kHz - empfindlich ist, ist im Inneren des Raumes (I) und/oder an zumindest der Wand (W) des Raumes (I) so befestigt, dass bei einem Einbruch im wesentlichen nur der von der Luft übertragene Ultraschallknall der berstenden Scheibe (GF, GV, GS, GK, GH) empfangen kann. Eine Auswerteschaltung (K) vergleicht zumindest grob angenähert die akustischen Leistungen der in zwei verschiedenen Ultraschall-Frequenzbändern (E1, E2) empfangenen Luftschwingungen. Das obere (E2) der beiden Frequenzbänder erfasst Frequenzen oberhalb von 100 kHz. Die Auswerteschaltung (K) löst einen Alarm aus, wenn während der Dauer des empfangenen Ultraschallknalles das Verhältnis der Leistung im oberen Frequenzband (E2) zur Leistung im unteren Frequenzband (E1) abklingt.

Description

Verfahren zur Überwachung der Scheiben eines Raumes
Die Erfindung geht von dem im Oberbegriff des Patentanspruches 1 definierten Gegenstand aus, der für sich vorbekannt ist, vgl. - DE-Al-35 04 552.
Ein ähnliches Verfahren, welches Ultraschall sogar noch höherer Frequenzen zur Überwachung von Scheibenbrüchen verwendet, ist in der nicht vorveröffentlichten - Anmeldung PCT/DE 90/00274 ( = GR 89 P 1266 P ) beschrieben. Dort ist aber nicht die Verwendung von zwei unter¬ schiedlich ausgewerteten Frequenzbändern beschrieben.
Die Erfindung wurde zwar zunächst für die Innenraumüberwachung eines KFZ mittels Ultraschall entwickelt. Es zeigte sich aber, daß sie darüber hinaus auch auf andere, unter den genannten Oberbegriff fallende Verfahren anwendbar ist. Die Erfindung ist nämlich z.B. auch für die Überwachung der Scheiben anderer Fahr¬ zeuge, z.B. auch von LKWs und Bussen geeignet, sowie zur Über- wachung der Scheiben, die nicht zu Fahrzeugen gehören, nämlich z.B. der Scheiben von Ausstellungskästen eines Museumsraumes.
Die Erfindung basiert auf eigenen experimentellen Untersuchun¬ gen des beim Bersten zuerst auftretenden, z.B. 1 Millisekunde dauernden Ultraschallknalles. Es wurden jeweils mit sehr hoher zeitlicher Auflösung die Verläufe des Ultraschallknalles am Beginn des Zertrümmerns einer sehr großen Zahl von KFZ-Scheiben gemessen und präzis registriert, um daraus zuverlässige Krite¬ rien für einen gewaltsamen Einbruch abzuleiten. In die eigenen Untersuchungen wurden übrigens möglichst alle gewieften Metho¬ den, welche Einbrecher mitunter zur Schallvermeidung anwenden, miteinbezogen, um auch unter solchen erschwerten Umständen eine besonders hohe Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäß betriebenen Anordnung zur Erkennung gewaltsamer Einbrüche zu erreichen. Die Aufgabe , eine erhöhte Zuverlässigkeit zu erreichen, mit welcher ein Einbruch durch Messung der Luftschwingungen alleine schon durch ein passives Überwachungssystem selbst dann erkennbar ist, wenn die Form der Hüllkurve des beim Zertrümmern empfangbaren Ultraschallknalles nicht gemessen wird, aber zulassen zu können, daß die Auswerteschaltung bei Bedarf mittels des Sensors zusätzlich die Amplitude der Hüllkurve des Ultraschallknalles mißt und auswertet, sowie - den erhöhten Aufwand an Hardware und an elektrischer Ener¬ gie zur Anwendung eines aktiven, auf Radarbasis arbeitenden Überwachungssystemes zu vermeiden, wird erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch 1 definierte Verfahren gelöst.
Die Erfindung nutzt also die zeitliche Veränderung des Spek¬ trums der Ultraschallfrequenzen während des Ultraschallknalles als alarmrelevantes Kriterium. Nach den eigenen experimentellen Untersuchungen bildet nämlich das Frequenzspektrum des Ultra- schallknalles ein sehr breitbandiges Rauschen. Auffallend ist, daß besonders am Beginn des Ultraschallknalles die hochfrequen¬ ten Ultraschall-Rauschanteile typischerweise besonders stark sind, und daß am Beginn des Ultraschallknalles der Verlauf der Luftschwingungen stärker durch die hochfrequenten Rauschanteile geprägt ist als später in der Mitte und vor allem als gegen Ende des betreffenden Ultraschallknalles. Wenn auch die niedrigfre- quenten Rauschanteile gegen Ende des Ultraschallknalles eben¬ falls abklingen, gegen Ende des Ultraschallknalles sind die höherfrequenten Rauschanteile verhältnismäßig noch stärker ab- geklungen.
Dieses rasche Ausklingen der hochfrequenten Rauschanteile ist für das gewaltsame Zertrümmern der Scheibe selbst dann typisch, wenn der Einbrecher gewiefte Schalldämpfungsmethoden anwendet, um keinen hörbaren Lärm zu erzeugen : Die Erfindung erwies sich selbst dann als wirksam.
Weitere Details über diese Untersuchungen und über die daraus für die Erfindung abgeleiteten Lösungsmerkmale werden unten beschrieben.
Die in den Unteransprüchen definierten Gegenstände gestatten, zusätzliche Vorteile zu erreichen. U.a. gestatten nämlich die zusätzlichen Maßnahmen gemäß Patentanspruch
2, Schläge mit folgendem Bruch als solche zu erkennen und durch sie den Alarm auszulösen,
3, die Erfindung mehr oder weniger optimal an Innenräume der heute meistens üblichen Größe, auch an KFZ-Innenräume, anzupassen,
4, die durch jene gewieften Einbrechermethoden leicht unter¬ drückbaren Luftschwingungen von noch niedrigeren Frequenzen bei der Auswertung von vornherein zu nicht mitauszuwerten, aber möglichst weitgehend alle darüber liegenden, durch die Rißbildung erzeugten Frequenzanteile des Ultraschallknalles auszuwerten,
5, besonders breite Frequenzbänder zur Messung der dann beson¬ ders großen empfangbaren akustischen (Rausch-)Leistungen bzw. Energien auszunutzen, 6» signifikant auch Schläge ohne folgendem völligen Bruch, sondern Schläge mit Auftreten keiner oder höchstens ein¬ zelner Sprünge, als solche zu erkennen und durch sie bei Bedarf ebenfalls einen Alarm auslösen zu können,
7, einen besonders einfachen Aufbau der Anordnung zu ermögli- chen,
8, nach dem Vorbild der oben genannten, nicht vorveröffent¬ lichten Anmeldung PCT/DE 90/00274 besonders auch die hoch¬ frequenten Rauschanteile des Ultraschallknalles von ent¬ fernteren, zu überwachenden Scheiben mit vergleichsweise großer Leistung empfangen zu können, auch wenn der Abstand zu den entfernteren Scheiben viel größer als zu den nahen Scheiben ist, und 10, einen für die Überwachung eines KFZ-Innenraumes besonders günstigen Ort für die Anbringung des Sensors zu wählen, sowie 1, einen besonders einfachen Aufbau der Anordnung zu ermögli¬ chen. Die Erfindung und Weiterbildungen derselben werden anhand der in den vier Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele der Erfin¬ dung weiter erläutert, welche der Übersichtlichkeit wegen je¬ weils möglichst einfach dargestellt wurden. Dabei zeigt die Figur
1 ein Beispiel einer Schaltung, welche die von einem - hier einzigen - Sensor empfangenen Schwingungen erfindungsgemäß auswerten kann, sowie
2 und 3 jeweils Beispiele zur Überwachung der verschiedenen Scheiben eines KFZ ebenfalls mit einem einzigen Sensor, der hier zusätzlich eine bestimmte Richtcharakteristik aufweist.
Die Figuren 2 und 3 zeigen also jeweils ein KFZ mit der Front F und dem Heck H. Das KFZ ist durch ein erfindungsgemäß betriebe¬ nes Überwachungssystems geschützt, welches zur Überwachung der Scheiben des Innenraumes I mit Ultraschall dient, um einen Ein¬ bruch durch abrupten Bruch einer seiner vielen, in seinen Wänden W angebrachten Scheiben zu erkennen. Im gezeigten Fall schützt das Überwachungssystem die Frontscheibe GF, die Tür¬ scheiben GV, GS und die Heckscheiben GH, sowie die kleinen hinteren Seitenscheiben GK. Das Überwachungssystem kann zusätz¬ lich weitere, nicht gezeigte Scheiben mitschützen, also z.B. eine hier nicht gezeigte gläserne Dachlucke bzw. Schiebedach.
Wird in dem überwachten Raum, also hier in dem überwachten Innenraum I eines KFZ, eine der Scheiben GF, GV, GS, GK, GH eingeschlagen, dann entsteht im Innenraum I zunächst ein kurzer Ultraschallknall nicht nur im hörbaren, sondern auch im Ultra- schallbereich. Der Sensor S des Überwachungssystemes überwacht, ob ein Ultraschallknall mit den typischerweise bei einem Schei¬ benbruch auftretenden Frequenzanteilen oberhalb von 100 kHz, evtl. zusätzlich auch unter 100 kHz, auftritt.
Dazu ist der Sensor S - es könnten erfindungsgemäß auch mehrere Sensoren S im KFZ an verschiedenen Orten der Innenraumes I angebracht sein - im Innenraum I, und/oder an zumindest einer der Wände W des Raumes I, jeweils ohne mechanische Berührung der zu überwachenden Scheiben GF, GV, GS, GK, GH, GD so befe¬ stigt, daß der betreffende Sensor S jeweils im wesentlichen nur die von der Innenraumluft I übertragenen Luftschwingungen emp¬ fangen kann. Der Sensor S reagiert also nicht oder kaum auf den durch die Scheiben und Wände W übertragenen Körperschall, son¬ dern vor allem auf den bei Scheibenbruch von den Scheiben aus¬ gehenden, von der Innenraumluft I übertragenen Ultraschallknall.
Irgendwo im KFZ, z.B. zusammen mit dem Ultraschallsensor S im Innenrückspiegel des KFZ, ist eine Auswerteschaltung K ange¬ bracht, welche die vom Sensor S empfangenen Signale auswertet um zu erkennen, ob ein gewaltsamer Scheibenbruch stattfand. Dazu enthält die Auswerteschaltung K zwei Bandpaßfilter El, E2, nämlich das Filter E2 für ein oberes und das Filter El für ein unteres Frequenzband. Diese Filter El, E2 filtern jeweils aus dem vom Ultraschallsensor S momentan empfangenen Signalspektrum einen ihrem Frequenzband zugeordneten Spektrumsanteil heraus. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung ist besonders ein¬ fach, wenn die Auswerteschaltung K nur diese zwei Filter El, E2 für das obere und das untere Frequenzband enthält. Wenn man nämlich bei der Erfindung mehr als zwei Frequenzbänder anwenden will, steigt der Aufwand an Filtern entsprechend.
Außerdem enthält die Auswerteschaltung K die Verstärker VI und V2 und vor allem noch die Leistungsmesser Ml, M2, welche mit besonders wenig Aufwand auch die Rauschleistungen innerhalb der zugeordneten Spektrumsanteile zu messen gestatten. Diese (Rausch-)Leistungsmesser Ml, M2 messen also jeweils insbeson¬ dere die momentane Rauschleistung im vom vorgeschalteten Filter El, E2 durchgelassenen Frequenzband.
Ferner enthält die Auswerteschaltung Analog-Digital-Umwandler Dl, D2 sowie den Vergleicher P, die gemeinsam z.B. einen ent¬ sprechend programmierten Mikroprozessor P gebildet werden können. Dieser Vergleicher P vergleicht zumindest grob angenä¬ hert die akustischen Leistungen bzw. Energien in den beiden Frequenzbändern El, E2 der von dem Sensor S empfangenen Luft¬ schwingungen. Die beiden Frequenzbänder El, E2 sind so gewählt, daß der Vergleicher P die Leistungen des akustischen Rauschens in einem mehr oder weniger oberhalb einer Mittenfrequenz lie¬ genden Frequenzband E2 mit den Leistungen des akustischen Rau¬ schens in einem mehr oder weniger unterhalb der Mittenfrequenz liegenden Frequenzband El vergleicht.
Ferner bewertet der Vergleicher V sein Vergleichsergebnis in erfindungsgemäßer Weise, nämlich danach, ob das Abklingen der höherfrequenten Rauschanteile, vgl. E2/M2, schneller ist als das Abklingen der niedrigfrequenten Rauschanteile, vgl. El/Ml. Sobald die Auswerteschaltung K durch diesen Vergleich ein alarmrelevantes Kriterium erkennt, löst sie mittels des Relais R und der Hupe L einen Alarm aus. Die Auswerteschaltung K kann aber z.B. - zusätzlich oder ausschließlich - die Zündung, den Anlasser o.dgl. des KFZ unterbrechen.
Störeinflüsse sind bei der Erfindung relativ unwichtig bzw. leicht unterdrückbar oder vermeidbar : Fremdgeräusche im Ultra¬ schallbereich aus der Umgebung, hier aus der Umgebung des KFZ, werden durch die - im Regelfall ohnehin geschlossenen - Glas¬ scheiben stark gedämpft und haben damit einen entsprechenden Signalpegelabstand zum vom Sensor S zu empfangenden Nutzsignal.
Der Aufwand für die Erfindung ist schon deswegen nicht groß, weil es genügt, wenn die Anzahl der Sensoren S kleiner ist als die Anzahl der zu überwachenden Scheiben GF, GV, GS, GK, GH. Vorteilhafterweise kann bei der Erfindung auch der Verka¬ belungsaufwand, hier im KFZ, gering sein, weil die Orte für den Einbau des Sensors S und der Auswerteschaltung K weitgehend beliebig wählbar sind. Außerdem können im Prinzip sogar alle Scheiben, hier des KFZ, sogar mit einem einzigen Sensor S über¬ wacht werden. Überdies muß bei der Erfindung im allgemeinen kein zusätzlicher Ultraschallsender - z.B. auf Radarbasis - angebracht sein, weil die gesamte Anordnung rein passiv darauf überwacht, ob das vom Sensor S empfangene Signal einen für das Bersten von Scheiben typischen Ultraschallknall darstellt oder nicht. Das System ist also besonders einfach und damit kosten¬ günstig und überdies in hohem Maße zuverlässig. Im Vergleich mit einem Stande der Technik, bei welchem der Sensor die Scheibe berührt, vermeidet die Erfindung überdies den dann oft gegebenen Nachteil, daß - z.B. wegen der unter¬ schiedlichen Übertragungswege auf der Scheibe vom Bruch zum Sensor - ein relativ kleiner Bruch einer Scheibe schwer oder nicht mehr als Scheibenbruch erkannt wird, besonders wenn der Bruch weit abseits jener Stelle ist, an welchem der Sensor die Scheibe berührt. Vor allem gestattet die Erfindung zu vermei¬ den, daß der Übertragungsweg des Schalles in der Scheibe vom Bruch zum die Scheibe berührenden Sensor auch für hochfrequen¬ ten Ultraschall durch einen Einbrecher künstlich gedämpft werden kann, z.B. indem er vor deren Zertrümmern jene die Schallausbreitung dämpfenden Klebefolien auf die Scheibe auf¬ klebt. Bei der Erfindung wird ja die Schallausbreitung in der Innenraumluft I zur Erkennung des Scheibenbruches ausgenutzt, wobei erfindungsgemäß zusätzlich das beschriebene besondere, beim Scheibenbruch typischerweise praktisch immer auftretende Verhalten des Spektrums während des Ultraschallknalles zur Scheibenbrucherkennung ausgenutzt wird.
Die Erfindung nutzt also die durch die eigenen Untersuchungen gewonnene Erkenntnis über den zeitlichen Verlauf des Frequenz¬ spektrums während des unmittelbar beim Bersten zuerst auftre¬ tenden Ultraschallknalles, welcher z.B. 1 Millisekunde, manch- mal mehr, aber oft auch deutlich weniger dauert. Die Auswerte¬ schaltung der Erfindung wertet dazu das WÄHREND des anfängli¬ chen Ultraschallknalles meßbare ZEITLICHE Verhalten des VER¬ HÄLTNISSES der akustischen Leistungen bzw. Energien im oberen Fre- quenzband c zu den akustischen Leistungen bzw. Energien im unteren
Frequenzband aus.
Mathematisch gesehen kann dieses Verhältnis aber sehr verschie¬ den definiert werden : z.B. bereits unmittelbar durch den Quo¬ tienten der gemessenen Leistungen bzw. Energien, oder z.B. durch letztendlich von diesem Quotienten mathematisch ableitbare Größen bzw. Einheiten wie z.B. das Quadrat dieses Quotienten.
Die Auswerteschaltung kann zur mathematischen Auswertung der in den Frequenzbändern gemessenen Werte im Prinzip auch das Ver¬ hältnis in indirekter Weise auswerten, nämlich in eine indirekt das Verhältnis erfassende alarmrelevante Größe umrechnen - z.B. in die Differenz jenes Quotienten mit einer Konstanten - , um aus dem dann erhaltenen Ergebnis das für das betreffende System benutzte alarmrelevante Kriterium abzuleiten. Wesentlich ist nur, daß die Auswertung letztendlich die beschriebene zeitliche Veränderung des Frequenzspektrums während des ersten Ultra¬ schallknalles ausnutzt.
In jedem Falle wird also das erfindungsgemäße Verfahren be¬ nutzt, wenn das Ergebnis direkt oder indirekt auf der Messung beruht, ob während der Ultraschallknalles die akustischen Leistungen bzw. Energien der hochfrequenten Rauschanteile des Ultraschallknalles schneller abklingen als die akustischen Leistungen bzw. Energien der niedrigfrequenten Rauschanteile des Ultraschallknalles, wie auch immer die physikalische Dimension der zum Ver¬ gleichen errechneten Größe und die konkrete Formel zur Errechnung des betreffenden, zum Vergleich benutzten Betrages ist und, bezogen auf die Figur 1 als Beispiel, wie hoch auch die Pegel der betreffenden Rauschanteile El/Vl, E1/V2 in den verschiedenen Ultraschallknallphasen sind, also wie hoch auch immer z.B. die einzelnen, vielleicht unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren der Verstärker VI, V2 sowie wie breit auch immer die Bandbreiten der Filter El, E2 sowie wie hoch auch immer die jeweiligen Pegel an den Eingängen der Analog-Digital-Umwandler Dl, D2 sind.
Beim Bersten der Scheiben entstehen an sich zusätzlich in den einzelnen - teilweise sehr großen, oft teilweise sehr kleinen - Splittern auch mehr oder weniger rasch abklingende Körper- Schallschwingungen, welche im Prinzip ebenfalls für die Erken¬ nung des Einbruches auswertbar sind und welche - wegen der sehr hohen Schallgeschwindigkeit in Glas - oft besonders hohe Fre¬ quenzen und vor allem mitunter eine ganz erhebliche Leistung bzw. Energie aufweisen, besonders wenn der Einbrecher die Ent¬ stehung von solchen Körperschallschwingungen nicht gezielt durch seine gewieften Methoden mehr oder weniger vermeidet. Für die Erfindung reicht es aber, daß für den Einbrecher - unabhängig von gewieften Methoden - die durch die Rißbildung erzeugten Ultraschall-Luftschwingungen stets unvermeidbar sind. Soweit die in der Luft meßbaren Luftschwingungen zusätzlich Anteile von akustischen Leistungen aufweisen, welche zuvor durch Körperschallresonanzen innerhalb der Splitter entstanden, gilt übrigens ebenfalls das erfindungsgemäß ausgenutzte Gesetz: daß sich nämlich im zeitlichen Verlauf während des (ersten) Ultraschallknalles das Verhältnis der Leistungen der Luft¬ schwingungen in den verglichenen Frequenzbändern jeweils in für einen gewaltsamen Einbruch typischer Weise ändert. Durch die Erfindung wird also ein Einbruch stets mit demselben Kriterium erkannt, ob (evtl. auch Eigenresonanzen der) Körperschall¬ schwingungen auftreten oder nicht, und ob der Einbrecher seine vermeintlich gewieften Methoden anwendet oder nicht.
Erfindungsgemäß soll der ausgenutzte Frequenzbereich mehrere - mindestens zwei - Frequenzbänder umfassen, in denen mehr oder weniger genau - oft genügt eine geringe Genauigkeit - die Lei¬ stung (bzw. Energie und / oder andere davon ableitbare Beträge für physikalische Größen bzw. Einheiten) des empfangenen Ultra¬ schalles getrennt ermittelt werden und zusätzlich das während des Ultraschallknalles auftretende zeitliche Verhalten der gemessenen Werte verglichen wird. Die benutzten Frequenzbänder dürfen sich hierbei überlappen, sie dürfen aber auch unmittel¬ bar aneinander grenzen, sie dürfen aber sogar auch einen großen Abstand voneinander aufweisen, so daß dann die Leistung des empfangenen Ultraschalles innerhalb dieses Abstandes gar nicht gemessen wird. Es zeigte sich nämlich, daß es zur Erkennung des Einbruches im Prinzip schon ausreicht, während des Ultraschallknalles das Verhalten des Verhältnisses der Leistungen des empfangenen Ultraschalles in einem einzigen höheren und einem einzigen niedrigeren Frequenzband zu messen - im Prinzip überdies oft mit nur mäßiger Genauigkeit zu messen - , und im Verlauf des Ultraschallknalles die (Rausch-)Leistungen im oberen Frequenz¬ band mit den (Rausch-)Leistungen im unteren Frequenzband mit ausreichender zeitlicher Auflösung zu vergleichen.
Die Ursachen für das Entstehen und das Abklingen der Ultra¬ schall-Rauschanteile in den beiden Frequenzbändern, scheinen auf folgenden Umständen zu beruhen :
Die zu überwachenden Scheiben sind meistens etwas über 1 Milli¬ meter dick, also z.B. 3 oder 6 Millimeter dick. Wenn eine solche Scheibe zerspringt, entstehen - oft mit einer viel grö¬ ßeren Geschwindigkeit als mit der Schallgeschwindigkeit in Luft - sich öffnende Risse von unterschiedlicher Tiefe, welche sich schlagartig mit Luft füllen und dadurch jenen Ultraschallknall auslösen, der ein sehr breitbandiges Ultraschallrauschen dar¬ stellt. Die Tiefe der Risse kann identisch, auch sogar größer, aber vor allem vielfach auch viel kleiner sein als die Schei¬ bendicke, besonders wenn beim Bersten auch kleinste Splitter entstehen. Die Ultraschall-Luftschwingungen, welche durch das schlagartige Auffüllen der Risse mit Luft entstehen, breiten sich durch die Luft über den Raum aus und werden erfindungs¬ gemäß mit mindestens einem Ultraschallsensor ermittelt.
Daher entsteht beim Bersten jeweils der typische Ultraschall¬ knall als kurz andauerndes, mehr oder weniger rein statisti¬ sches Ultraschallrauschen mit Luftwellenlängen von z.B. 10 Millimeter bis tief in den Mikrometerbereich. Dies entspricht - gemessen an der Schallgeschwindigkeit in Luft - einem Frequenz- bereich von rund 30 kHz bis zu vielen 100 kHz. Diese Ultra¬ schall-Luftschwingungen entstehen beim Bersten der Scheibe selbst dann, wenn die gleichzeitig in den Splittern entstehen- den Körperschallschwingungen durch die genannten gewieften Einbruchsmethoden so stark gedämpft werden, daß nahezu kein hörbarer Lärm entsteht.
Warum sich das betreffende Verhältnis während des einzelnen Ultraschallknalles in der beschriebenen Weise ändert, mag damit zusammenhängen, daß die in den Rissen erzeugten Ultraschall¬ schwingungen mehr oder weniger nach einer bestimmten ANZAHL von Schwingungen abklingen, ähnlich wie die Schwingungen in Orgel- pfeifen und elektrischen Schwingkreisen beim abrupten Stoppen der Luftzufuhr / Energiezufuhr erst nach mehreren Schwingungs¬ perioden voll abklingen.
Es ist also günstig, während des Ultraschallknalles die Rauschleistung in einem möglichst hohen Ultraschall-Frequenz¬ band mit der Rauschleistung in einem tiefen - aber besonders wegen der gewieften Einbrechermethoden nicht zu tiefen - Ultra¬ schall-Frequenzband zu vergleichen. Zu beachten ist hierbei im Einzelfall aber hinsichtlich der höchsten noch ausgewerteten Ultraschallfrequenzen, daß Luft - abhängig von der Luftfeuch¬ tigkeit - die Ausbreitung von extrem kurzwelligen Ultraschall oft stark dämpft. Je nach den besonderen Umständen des zu über¬ wachenden Raumes sind daher andere Frequenzbänder zu wählen, wobei aber die optimalen Frequenzbänder durch Versuche leicht feststellbar bzw. mit Erfahrung leicht erratbar sind.
Zur ersten groben Abschätzung von sinnvollen Dimensionierungen der Frequenzbänder seien einige Anhaltspunkte gegeben, obwohl im Einzelfall das Optimum weit ab von den hier angegebenen Werten liegen mag:
Man kann mit oft besonders wenig Hardwareaufwand die Erfindung an die heute meistens üblichen Größe der zu überwachenden Räume, auch an KFZ-Innenräume, anpassen, wenn man als Mitten- frequenz - also eine mittlere Frequenz zwischen dem ausgenutz¬ ten oberen Frequenzband E2 und dem ausgenutzten unteren Fre¬ quenzband El - z.B. eine Frequenz etwa zwischen 90 kHz und 130 kHz wählt. Für Entfernungen, wie sie z.B. im Innenraum eines KFZ gegeben sind, eignet sich die Auswertung der Luftschwingungen in zwei Frequenzbändern innerhalb eir.ss Gesamtfrequenzbereiches β von z.B. 70 kHz bis 160 kHz (dann also im unteren Fre- quenzband z.B. 70 kHz bis 110 kHz und im oberen Frequenz¬ band z.B. 100 kHz bis 160 kHz), aber auch z.B. 50 kHz bis erheblich über 200 kHz (also im unteren Frequenzband z.B. 50 kHz bis 90 kHz und im oberen Frequenzband z.B. 120 kHz bis 250 kHz) und zwar vor allem je nach der Empfindlichkeit (und den oft un¬ erwünschten Eigenresonanzen) des verwendeten Sensortypes be¬ sonders bei hohen Frequenzen, je nach dem Ort, an dem der Sensor oder die Sensoren anzubringen sind, auch je nach dem maximal zu¬ gelassenen Aufwand an Hardware für die Anordnung und je nach dem Grad der Zuverlässigkeit, mit welchem man das Bersten auch kleinerer Scheiben aus größerer Entfernung erkennen will.
Je dicker die zu überwachenden Scheiben sind, umso niedrigere Frequenzen können im Prinzip in dem unteren Frequenzband miteinbezogen werden, ohne sich Sorgen wegen gewiefter Einbre¬ chermethoden machen zu müssen. Man kann jene durch die gewieften Einbrechermethoden leicht unterdrückbaren niederfrequenten Luftschwingungen von vornherein bei der Auswertung unbeachtet lassen, aber die höher liegenden, durch die Rißbildung erzeug- ten Ultraschallfrequenzanteile des Ultraschallknalles noch aus¬ reichend im niedrigfrequenten Frequenzband, vgl. El, erfassen, wenn man das untere Frequenzband bzw. dessen Bandpaßfilter z.B. so dimensioniert, daß es die Frequenzen oberhalb etwa 50 kHz erfaßt.
Aus dem Ergebnis der oben beschriebenen Untersuchungen über das Verhalten besonders der hohen Frequenzen des Ultraschallknall¬ spektrums und aus der angegebenen, darauf basierenden erfin¬ dungsgemäßen Lösung geht aber hervor, daß an sich - auch zugun- sten der Minimieruπg der Anzahl der verschiedenen, erfindungs¬ gemäß betriebenen Produkttypen - auf die Einbeziehung der besonders niedrigen Ultraschallfrequenzen auch leicht verzich¬ tet werden kann, weil gerade das Verhalten bei den hohen und höchsten Frequenzen besonders signifikant ist.
Besonders wenn man mehrere Scheiben von unterschiedlicher Dicke und unterschiedlicher Sprödigkeit gleichzeitig überwacht, ist es günstig, die Frequenzbänder sowohl des Bandpasses E2 für das obere als auch des Bandpasses El für das untere Frequenzband jeweils sehr breit zu wählen. Das gelingt besonders leicht, wenn man das obere und untere Frequenzband E2/E1 aneinander angrenzen oder gar sich deutlich im Bereich der Mittenfrequenz überlappen läßt. Solche besonders breiten Frequenzbänder gestatten übrigens auch sonst, besonders große akustischen (Rausch-)Leistungen bzw. Energien für die Messung zu auszuwer- ten, wodurch der Verstärkungsfaktor von den Verstärkern, vgl. VI und V2, entsprechend niedrig sein kann bzw. solche Verstär¬ ker mitunter auch weggelassen werden können.
Sobald die Scherben nach dem Bersten gegeneinander stoßen - auch sobald sie auf den Boden fallen - und hierbei weiter zer¬ brechen, entstehen weitere, meistens vergleichsweise ziemlich energiearme Ultraschallknalle. Kräftige weitere Ultraschall¬ knalle entstehen aber übrigens, wenn der Einbrecher nacheinan¬ der mehrere Scheiben zerschlägt.
Durch die Erfindung wird aber bereits vom ERSTEN kurzen - z.B. 1 Millisekunde dauernden - Ultraschallknall der Alarm ausge¬ löst. Deswegen brauchen spätere kräftige Ultraschallknalle, welche durch das Zerschlagen weiterer Scheiben erzeugt werden, für die Auslösung des Alarmes nicht mehr ausgewertet zu werden. Weil außerdem bei der Erfindung der Alarm ohnehin bereits durch den ersten Ultraschallknall ausgelöst wird, kann auch das sich an den ersten Ultraschallknall anschließende Klirren und Split¬ tern der Bruchstücke der Scheibe - zumindest im allgemeinen - unausgewertet bleiben, obwohl in besonderen Bedarfsfällen zu¬ sätzlich besonders auch dieses anschließende Klirren und / oder Splittern mitausgewertet werden kann. Als Ultraschallsensoren S eignen sich oft bereits keramische Schichtwandler S. Man kann auch andere Typen, auch z.B. Minia- tur-Elektrete S verwenden. Bei den eigenen Untersuchungen mit hochwertigen eigenresonanzarmen Ultraschallsensoren bzw. Ultra- Schallmikrofonen zeigte sich übrigens deutlich besonders in eigenresonanzarmen Innenräumen, daß zwischen einem Schlag auf die Scheibe ohne folgendem Bruch und einem Schlag mit folgendem Bruch keine zuverlässig auswertbaren, signifikanten Pegelunter¬ schiede, jedoch große Unterschiede in den Dauern der beo- bachteten Ultraschallschwingungen bestehen:
Bei einem Schlag mit Bruch entsteht zuerst jeweils der beschriebene kurze Ultraschallknall, bei welchem anfänglich die hochfrequenten Rauschanteile relativ stark sind. Bei einem Schlag ohne Bruch entstehen vergleichsweise sehr lange andau¬ ernde Schwingungen ohne jene starken hochfrequenten Rauschan¬ teile. Das kann man dadurch erklären, daß die Scheiben eine vergleichsweise geringe akustische Dämpfung und nur bei ver¬ gleichsweise sehr niedrigen Frequenzen Resonanzen in den unter- schiedlichsten Moden aufweisen, wodurch ihre sehr niederfre¬ quenten Körperschallschwingungen vergleichsweise nur sehr lang¬ sam ausklingen, wenn nicht dieses Ausklingen durch einen Bruch gestört bzw. abgebrochen wird.
Weil diese bei einem Schlag ohne Bruch auftretenden Körper¬ schallschwingungen in der Luft ebenfalls gewisse Ultraschall¬ schwingungen anregen können, werden bei der Erfindung mit deren Sensor dann aber im wesentlichen nur die hierfür signifikanten, relativ lang andauernden niedrigfrequenten Ultraschallschwin- gungen, aber nicht oder kaum die hochfrequenten Frequenzanteile empfangen. Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann daher zusätzlich bei Bedarf auch das Auftreten im wesentlichen allein der niedrigfrequenten Frequenzanteile zur Anzeige eines Schla¬ ges ohne Bruch - also z.B. zur Anzeige eines versuchten, aber unvollendeten Einbruches - verwendet werden können. Die Erfin¬ dung gestattet also, signifikant auch Schläge ohne völligem Bruch der Scheibe, auch Schläge, bei denen zwar einzelne Sprünge auftreten aber noch kein Bruch, als solche zu erkennen und durch sie bei Bedarf ebenfalls einen Alarm auszulösen. Dazu kann die Auswerteschaltung K übrigens zusätzlich noch die Dauer des Ultraschallknalles überwachen, zumindest falls während des Ultraschallknalles kaum hochfrequente Rauschanteile E2, sondern vor allem die niedrigfrequenten Rauschanteile El auftreten.
Besonders günstig ist oft, den Sensor S an einem solchen Ort des zu überwachenden Raumes zu befestigen, bei welchem auch der hochfrequente Frequenzanteil des Ultraschalles von den brechen¬ den Scheiben direkt statt um Hindernisse herum zum Sensor gelangen kann - vor allem weil die Spektrumsanteile mit den höchsten Ultraschallfrequenzen nur noch schwach von solchen Hindernissen gebeugt werden. Eine Anordnung der Sensoren nahe an den Glasscheiben ist aber nicht nötig, eben weil die Luft als Übertragungsmedium für den Ultraschallknall verwendet wird.
Durch die erfindungsgemäße Ausnutzung der Veränderung des Ultraschallspektrums während des Ultraschallknalles kann man also eine erhöhte Zuverlässigkeit erreichen, mit welcher ein Einbruch durch Messung der Luftschwingungen alleine schon durch ein passives Überwachungssystem selbst dann erkennbar ist, wenn die Form der Hüllkurve des beim Zertrümmern empfangbaren Ultra¬ schallknalles nicht gemessen wird. Die Erfindung läßt aber zu, daß der Sensor bei Bedarf zusätzlich zur Messung und Auswertung der Amplitude der Hüllkurve des Ultraschallknalles verwendet wird. Überdies ist bei der Erfindung besonders der Aufwand an Hardware und an elektrischer Energie zur Anwendung eines akti¬ ven, auf Radarbasis arbeitenden Überwachungssystemes vermeidbar.
Um mit noch größerer Zuverlässigkeit einen durch einen Schei¬ benbruch erzeugten Ultraschallknall von einem ähnlich struktu¬ rierten, aber auf andere Weise erzeugten Ultraschallknall unterscheiden zu können, kann die Auswerteschaltung K - beson- ders wenn sie einen durch einen Prozessor P gebildeten Verglei¬ cher P enthält - so dimensioniert werden, daß sie nur dann einen Einbruch meldet, wenn die Leistung im oberen Frequenz- band, vgl. E2, ihr Maximum nahe an der Vorderflanke des empfan¬ genen Ultraschallknalles aufweist, - und nicht etwa erst nach der Mitte des Ultraschallknalles.
Ein besonders einfacher Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung wird ermöglicht, wenn sie einen Mikroprozessor K bzw. Mikrocom¬ puter K enthält, welcher die wesentlichen Funktionen der gesamten Auswerteschaltung übernimmt, vgl. El, E2, VI, V2, Ml, M2, Dl, D2 und P.
Überdies gestattet die Erfindung, zusätzlich Maßnahmen gemäß der oben genannten, nicht vorveröffentlichten Anmeldung PCT/DE 90/00274 auszunutzen:
So kann der Sensor S - trotz der Dämpfungen der sehr hohen Ultraschallfrequenzanteile in Luft - auch die hochfrequenten Rauschanteile des Ultraschallknalles mit relativ hoher Leistung empfangen, wenn man einen Sensor S mit einer dem zu überwachen¬ den Raum angepaßten Richtcharakteristik wählt, vgl. C in Figur und 3. Das ist besonders günstig, wenn der Abstand zu den entfernteren, zu überwachenden Scheiben ziemlich viel größer als zu den naher, zu überwachenden Scheiben ist, erst recht dann, wenn man nur einen einzigen Sensor S anbringt. Dann emp¬ fängt dieser Sensor S die hochfrequenten Anteile der Luft- Schwingungen, welche bei einem Bruch einer entfernt liegenden Scheibenfläche entstehen, vgl. in Figur 2: GH, GK; in Figur 3: GF, GV, zumindest in der Regel mit ähnlich großer Empfindlich¬ keit wie die hochfrequenten Anteile der Luftschwingungen, welche bei einem Bruch von einer in der Nähe liegenden Schei- benfläche entstehen, vgl. in Figur 3 : GF, GV; in Figur 4 : GH, GK, GS.
Wenn man also beim erfindungsgemäßen Überwachungssystem minde¬ stens einen, eine Richtcharakteristik C aufweisenden, also je nach Richtung unterschiedliche Empfindlichkeiten aufweisenden Sensor verwendet, und wenn er seine Keule / seine Keulen der Richtcharakteristik auf die entfernt liegenden Scheiben rieh- tet, dann kann man in vielen Fällen nicht nur mit einem einzi¬ gen Sensor auskommen, sondern man kann auch eine hohe Zuverläs¬ sigkeit des Überwachungssystems für alle zu überwachenden Scheiben des Raumes erreichen, selbst wenn die Anzahl der zu überwachenden Scheiben hoch ist und wenn zusätzlich manche der zu überwachenden Scheiben nahe am Sensor und andere sehr weit entfernt von Sensor sind.
Für die Überwachung eines KFZ-Innenraumes ist es besonders gün- stig, den Sensor S nahe dem oberen Rand der Frontscheibe GF oder der Heckscheibe GH anzubringen. Dann sind Hindernisse, z.B. Nackenstützen, zwischen dem Sensor S und den zu überwa¬ chenden Scheiben leicht vermeidbar. Zusätzlich kann ein Einbre¬ cher nur viel schwerer gleichzeitig die Scheibe und den Sensor S zerstören, als wenn der Sensor S z.B. am unteren Rand dieser Scheiben angebracht wäre. Überdies kann dann der Sensor S sogar im Innenrückspiegel, z.B. an dessen Fuß, oder auch in der Nähe einer dort angebrachten Innenbeleuchtung angebracht werden und dadurch eine besonders unauffällige, vom Design her besonders ansprechende Lösung ermöglichen.
Wenn man aber bei einem erfindungsgemäßen Überwachungssystem eines KFZ den betreffenden Sensor nahe dem oberen Rand der Heckscheibe, vgl. GH, anbringt, kann man ebenfalls eine gün- stige Lösung für ein KFZ erreichen : Der Sensor kann dann auch recht unauffällig in der dortigen Dachverkleidung angebracht werden, wobei dann ebenfalls Hindernisse, z.B. Nackenstützen, zwischen dem Sensor und den zu überwachenden Scheiben leicht vermeidbar sind. Zusätzlich kann ein Einbrecher auch dann nur viel schwerer gleichzeitig die Scheibe und den Sensor zerstö¬ ren, als wenn der Sensor am unteren Rand dieser Scheibe ange¬ bracht wäre.
Wenn der betreffende Sensor, vgl. die Figuren 2 und 3, jeweils in der Mitte des oberen Randes der betreffenden Scheibe, vgl. GF, GH, angebracht wird, kann man zusätzlich einen Sensor mit leicht herstellbarer spiegelsymmetrischer Richtcharakteristik C verwenden, also z.B. einen Sensor, dessen Richtcharakteristik C gemäß den Figuren 2 und 3 in besonders leicht herstellbarer Weise angenähert zwei sich schwach überlappende Keulen bildet.
Liste der Bezugszeichen
C Richtcharakteristik, Keule
Dl Analog-Digital-Wandler D2 Analog-Digital-Wandler
El Bandpaßfilter für niedrigfrequente Frequenzanteile
E2 Bandpaßfilter für hoherfrequente Frequenzanteile
F Front
GF Frontscheibe GH Heckscheibe
GK Seitenscheibe
GS Seitenscheibe
GV Seitenscheibe
H Heck I Innenraum
K Auswerteschaltung, Mikroprozessor, Mikrocomputer
L Hupe
Ml Leistungsmesser
M2 Leistungsmesser p Vergleicher
R Relais
S (Ultraschall-)Sensor
VI Verstärker
V2 Verstärker w Wände

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überwachung der Scheiben (GF, GV, GS, GK, GH) eines Raumes (I), um einen Einbruch durch abrupten Bruch einer oder mehrerer, z.B. in den Wänden (W) des Raumes angebrachter Scheiben (GF, GV, GS, GK, GH) zu erkennen, wobei mindestens ein für Ultraschall empfindlicher Sensor (S) jeweils im Inneren des Raumes (I) und / oder an der Wand (W) des Raumes (I) so befestigt ist, daß er bei einem Einbruch im wesentlichen nur die Luftschwingungen, nämlich den von der Luft übertragenen Ultraschallknall der berstenden Scheibe (GF, GV, GS, GK, GH) empfangen kann, und eine Auswerteschaltung (K bzw. El, E2, VI, V2, Ml, M2, Dl, D2, P) zumindest grob angenähert die akustischen Leistungen bzw. Energien der von dem Sensor (S) in zwei verschiedenen Ultraschall-Frequenzbändern (El, E2) e p- fangenen Luftschwingungen vergleicht, nämlich die Lei¬ stungen des akustischen Rauschens in einem mehr oder weniger oberhalb (E2) einer Mittenfrequenz mit denen in einem mehr oder weniger unterhalb der Mittenfrequenz liegenden Frequenzband (El), z.B. zur Überwachung eines Kfz-Innenraumes (I) auf Einbruch, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das obere der beiden Frequenzbänder (E2) Frequenzen ober¬ halb von 100 kHz erfaßt, und die Auswerteschaltung (K) dann einen Alarm auslöst, wenn während der Dauer des empfangenen Ultraschallknalles das Verhältnis der Leistung im oberen Frequenzband (E2) zur Leistung im unteren Frequenzband (El) abklingt.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auswerteschaltung (K) nur dann einen Einbruch meldet, wenn die Leistung im oberen Frequenzband (E2) ihr Maximum nahe an der Vorderflanke des empfangenen Ultraschallknal¬ les aufweist.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Mittenfrequenz zwischen den beiden Frequenzbändern im
Bereich zwischen 90 kHz bis 130 kHz liegt.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das untere Frequenzband (El) Frequenzen oberhalb 50 kHz erfaßt.
5. Verfahren nach Patentanspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das obere und untere Frequenzband (El, E2) aneinander angrenzen oder sich überlappen.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auswerteschaltung (K) auch die Dauer des Ultraschall¬ knalles überwacht, zumindest falls während des Ultra¬ schallknalles kaum hochfrequente Rauschanteile (E2), sondern vor allem niedrigfrequente Rauschanteile (El) auftreten.
7. Überwachungssystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß - die Auswerteschaltung (K) zwei Bandpaßfilter (El, E2) enthält, nämlich eines (E2) für das obere und eines (El) für das untere Frequenzband.
8. Überwachungssystem nach Patentanspruch 7, z.B zur Überwachung eines KFZ-Innenraumes (I), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß nur ein einziger Sensor (S) angebracht ist (Figur 2 bis 4), und - der Sensor (S) eine solche Richtcharakteristik (C) hat, daß er die von ihm zu überwachenden Luftschwingungen, welche er bei einem Bruch von entfernt liegenden, von ihm (S) zu überwachenden Scheibenflächen (in FIGUR 3 : GH, GK; in FIGUR 4 : GF, GV) empfängt,zumindest in der Regel mit ähnlich großer Empfindlichkeit empfangen kann wie die von ihm (S) zu überwachenden Luftschwingungen, welche er (S) bei einem Bruch von in der Nähe liegenden, von ihm (S) zu überwachenden Scheibenflächen (in FIGUR 3 : GF, GV; in FIGUR 4 : GH, GK, GS) empfängt.
9. Überwachungssystem zur Überwachung eines KFZ-Innenraumes (I) nach Patentanspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß - der Sensor (S) nahe dem oberen Rand der Frontscheibe (GF) oder der Heckscheibe (GH) angebracht ist.
10. Überwachungssystem nach Patentanspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß - der Sensor (S) im oder nahe dem Innenrückspiegel ange¬ bracht ist.
11. Überwachungssystem nach einem der Patentansprüche 7 bis 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß - es einen Mikroprozessor (K) bzw. Mikrokomputer (K) ent¬ hält, welcher die wesentlichen Funktionen der Auswerte¬ schaltung (El, E2, VI, V2, Ml, M2, Dl, D2, P) übernimmt.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993010513A1 (en) * 1991-11-15 1993-05-27 Lennart Hedlund Glass break detection
US10001791B2 (en) 2012-07-27 2018-06-19 Assa Abloy Ab Setback controls based on out-of-room presence information obtained from mobile devices
US10050948B2 (en) 2012-07-27 2018-08-14 Assa Abloy Ab Presence-based credential updating

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19521194A1 (de) * 1995-06-10 1996-12-12 Telefunken Microelectron Verfahren zum Überwachen der von Glasscheiben bedeckten Öffnungen eines geschlossenen Raumes

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4054867A (en) * 1971-12-10 1977-10-18 Microwave And Electronic Systems Limited Detecting damage to bulk material
GB1577941A (en) * 1977-08-19 1980-10-29 Rca Corp Glass break defectors
GB2171518A (en) * 1985-02-08 1986-08-28 Automated Security Holdings Glass break detector

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4054867A (en) * 1971-12-10 1977-10-18 Microwave And Electronic Systems Limited Detecting damage to bulk material
GB1577941A (en) * 1977-08-19 1980-10-29 Rca Corp Glass break defectors
GB2171518A (en) * 1985-02-08 1986-08-28 Automated Security Holdings Glass break detector

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993010513A1 (en) * 1991-11-15 1993-05-27 Lennart Hedlund Glass break detection
US10001791B2 (en) 2012-07-27 2018-06-19 Assa Abloy Ab Setback controls based on out-of-room presence information obtained from mobile devices
US10050948B2 (en) 2012-07-27 2018-08-14 Assa Abloy Ab Presence-based credential updating
US10606290B2 (en) 2012-07-27 2020-03-31 Assa Abloy Ab Controlling an operating condition of a thermostat

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