WO2012072162A1 - Device and method for detecting dangerous objects, in particular parcel bombs - Google Patents

Device and method for detecting dangerous objects, in particular parcel bombs Download PDF

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WO2012072162A1
WO2012072162A1 PCT/EP2011/005211 EP2011005211W WO2012072162A1 WO 2012072162 A1 WO2012072162 A1 WO 2012072162A1 EP 2011005211 W EP2011005211 W EP 2011005211W WO 2012072162 A1 WO2012072162 A1 WO 2012072162A1
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WO
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antenna
detection
bombs
transmitting antenna
receiving antenna
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PCT/EP2011/005211
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Markus Jung
Michael Camp
Jürgen Schmitz
Herbert Scholles
Bernd SCHÜNEMANN
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Rheinmetall Waffe Munition Gmbh
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/12—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with electromagnetic waves

Definitions

  • the invention relates to a device and a method which enables a detection of bombs and electric detonators in particular in packages, but also in normal luggage etc. in a simple manner.
  • Known devices are so-called inspection systems that use X-rays to examine items of luggage, etc., and detect dangerous substances.
  • a multi-stage, in particular two-stage detection system for the detection of inadmissible luggage items is published in DE 44 06 956 C2.
  • DE 199 54 662 A1 discloses an apparatus and a method for detecting impermissible items of baggage in objects, which has a two-stage system for detection. In a first stage, the object or the luggage is examined for its absorption characteristics. In the case of materials that are not clearly identifiable within the baggage, an additional investigation will be carried out in a second stage. This second stage is characterized by the fact that previously determined in the first stage investigation unsafe places are addressed addressed in the baggage destination.
  • DE 10 2007 042 585 A1 discloses a method for detecting hazardous contents of containers, as well as packages, in particular for the detection of explosives in luggage items.
  • the search is split into at least a first and second search stage.
  • An image of the suspect object prepared in the first level fluoroscopic examination is identified in the second stage with means of image recognition and stored together with the spoken result of the interpretation of the operator in a computer for later use.
  • the results displayed on the screen are compared with previous results in an image recognition process.
  • the explosive detection system (EDS) is based here also on X-rays, wherein the first stage comprises X-ray devices and the second stage comprises computer tomographs.
  • DE 38 54 334 T2 (EP 0 277 745 B1) takes a different route, namely the electrical detection of certain compounds. Proposed are a method and apparatus for detecting compounds containing both first type nuclear magnetic resonance (NMR) nuclei and second type nuclei showing nuclear quadrature resonance (NQR). Cocaine, heroin, TNT, RDX and PETN can be detected.
  • NMR nuclear magnetic resonance
  • NQR nuclear quadrature resonance
  • the object of the invention is to provide an apparatus and a method for detecting, in particular, booby traps, bombs etc. in articles, parcels, etc.
  • the invention is based on the fact that bombs, booby traps, etc. igniter, which are usually triggered by an electric ignition circuit.
  • the electric ignition circuit consists of at least one battery, connecting wires, a timer and the detonator.
  • a container to be examined is now brought into an RF resonator (space), GTEM cell (to reduce the necessary transmission power) or reflection-poor chamber, for example by means of a transport device (conveyor belt).
  • the method can thus not only in an RF space or a GTEM cell but also in an absorber chamber and even be implemented in free field construction.
  • the RF resonator at least one pair of transmitting and receiving antennas per spatial direction or plane are accommodated. These transmitting and receiving antenna are arranged orthogonal to each other.
  • the inlets and outlets should be closable with a flap.
  • Alternative variants are rubber flaps, etc., which, however, must be designed such that they are conductive in order to form a resonant structure.
  • the object can be examined for the presence of wires and components as well as the explosive in general. However, both approaches are preferably combined.
  • the object can be viewed from different spatial directions. Two spatial directions have proven to be sufficient, since it can be assumed that especially wires do not run only in one plane. If the object is changed in its spatial position after discharge or within the room, the arrangement in one plane is sufficient.
  • DE 101 39 672 A1 describes a possibility to rotate the transport direction of an object to be checked by an angle in the same plane. Other possibilities are turning by hand or by machine outside the resonator or the device.
  • a radiator emits RF power via the transmitting antenna in a defined frequency band.
  • - Are in the container conductive compounds, such as wires, etc., these are excited and now emit themselves. In general, the wires behave as dipole radiators and radiate throughout the space.
  • the electric field generated by the dipole radiators is measured. The evaluation is then possible that in orthogonal arrangements of the antennas, the electric field without dipole is almost 0, but with dipoles a field present and this is measurable.
  • - Are in the container electrical components with non-linear components (diodes, transistors, etc.) are generated and radiated harmonics in the assemblies by the RF rays. In a receiving antenna, the harmonics are detected and it can be determined whether or that an electrical assembly is in the container.
  • the constants are atypical of explosives, although the object contains a technical device, it presents no danger due to the absence of explosives. Accordingly, if the values of the detected constants are close to those of the explosives and wires and electronic components are included in the object, this can be classified as dangerous.
  • an apparatus and a method for detecting bombs, booby traps and the like are proposed, in particular in closed objects, such as containers, packages, luggage, etc., wherein at least one transmitting antenna and at least one receiving antenna, which are arranged orthogonal to each other in a plane, and whereby wires, electrical assemblies, etc. can be detected in the object.
  • the device comprises a further receiving antenna for determining the electrical field strength ratios between the transmitting antenna and the receiver antenna for determining the relative dielectric constant ( ⁇ ) and the relative permeability constant ( ⁇ ) of the object. This information serves to improve the detection.
  • the advantage of this non-contact detection is, inter alia, that the basic components of a bomb, etc., such as wires, electrical components, etc. are fully automatically detected in closed containers at low operating costs, wear-free and at a high throughput rate in a very short time with little effort and that a distinction can be made between electronics and wires. It becomes possible to identify special assemblies such as EEDs and assemblies that are not suitable for such applications as insignificant. This reduces a possible false alarm rate. Thus, it can be decided whether the container subsequently in a more complex process - such as X-rays - must be further investigated or classified as harmless. From the ratio of the received to the transmitted signal in a defined environment, he and the ⁇ of the container and its contents can be determined.
  • Another advantage is the easy retrofitting of the device. It can be integrated in place of the known X-ray inspection equipment in the first examination stage less space required. This is due to lack of X-rays health harmless. The service cost is lower and can also be done in unprotected way and rooms, in contrast to the repair and maintenance of conventional X-ray inspection equipment.
  • the sole figure shows the structure of such a detection system 10 in a first plane.
  • 2 designates an object to be examined, which is supplied to the detection device 10, for example, by means of a conveying device 3.
  • the detection device 10 is preferably designed as a protected RF space 11.
  • the detection device 10 comprises at least one transmitting antenna 4 and at least one receiving antenna 5 and forms a first antenna pair 6.
  • a further pair of antennas consisting of Transmitting and receiving antenna in the second plane orthogonal to the first antenna pair 6 aligned (not shown).
  • the transmitter or the transmitting antenna 4 radiates in a defined bandwidth narrowband. Each transmitter or each transmitting antenna should transmit on a different bandwidth. The frequency is varied in defined steps. Due to the properties of the object 2, the RF radiation is radiated from the object 2. Furthermore, harmonics are excited by the electrical components with non-linear elements. These are detected in the receiving antenna 5, which is arranged orthogonal to the transmitter 4. The method is so short that it can take place in the passage of the object 2 through the detection device 10, without leaving the state of the resonance.
  • An evaluation unit not shown determines from the relationship of the signals in the receiver 5 and the associated transmission signal, whether metallic compounds and / or electrical assembly in the object 2 are. In a preferred addition or alternatively, the determination of the presence of explosives can be provided directly.
  • the detection device 10 a further receiving antenna 7 for receiving signals for determining he and ⁇ rays on.
  • the receiving antenna 7 can thereby be aligned with the transmitting antenna 4 in such a way that it forms a second antenna pair 8 with it.
  • a further transmitting antenna can be integrated (not shown in detail).
  • This RF space 11 and the number of transmitters or antennas can be adapted to the size of the objects 2 to be examined.

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Abstract

The invention relates to a device (10) and a method for detecting bombs, booby traps, and the like, in particular in closed objects (2), such as containers, parcels, luggage items, etc. At least one transmitting antenna (4) and at least one receiving antenna (5) are arranged in an orthogonal manner with respect to each other on a plane, whereby wires, electric components, etc. can be detected in the object (2). Furthermore, the device (10) comprises another receiving antenna (7) for ascertaining the electric field strength ratios between the transmitting antenna (4) and the receiving antenna (7) in order to determine the relative dielectric constant (εr) and the relative permeability constant (μr) of the object (2). Said information is used to improve detection.

Description

BESCHREIBUNG  DESCRIPTION
Vorrichtung und Verfahren zur Detektion von gefährlichen Objekten, insbesondere von Paketbomben Apparatus and method for the detection of dangerous objects, in particular parcel bombs
Die Erfindung beschäftigt sich mit einer Vorrichtung sowie einem Verfahren, die ein Detektie- ren von Bomben und elektrischen Zündvorrichtungen insbesondere in Paketen, aber auch in normalen Gepäckstücken etc. in einfacher Art und Weise ermöglicht. The invention relates to a device and a method which enables a detection of bombs and electric detonators in particular in packages, but also in normal luggage etc. in a simple manner.
Bekannte Vorrichtungen sind so genannte Inspektionsanlagen, die auf Basis von Röntgenstrahlen Gepäckstücke etc. durchleuchten und gefährliche Substanzen detektieren. Known devices are so-called inspection systems that use X-rays to examine items of luggage, etc., and detect dangerous substances.
Ein mehrstufiges, insbesondere zweistufiges Detektionssystem zur Detektion von unzulässigen Reisegepäckgegenständen wird mit der DE 44 06 956 C2 publiziert. A multi-stage, in particular two-stage detection system for the detection of inadmissible luggage items is published in DE 44 06 956 C2.
Aus der DE 199 54 662 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Detektieren von unzulässigen Reisegepäckgegenständen in Objekten bekannt, die ein zweistufiges System zur Detektion aufweist. In einer ersten Stufe wird das Objekt bzw. das Reisegepäck auf seine Absorptionscharakteristik hin untersucht. Bei nicht eindeutig identifizierbaren Materialien innerhalb des Reisegepäcks wird in einer zweiten Stufe eine zusätzliche Untersuchung durchgeführt. Diese zweite Stufe zeichnet sich dadurch aus, dass zuvor in der ersten Untersuchungsstufe ermittelte unsichere Orte im Reisegepäck Ziel gerichtet angefahren werden. DE 199 54 662 A1 discloses an apparatus and a method for detecting impermissible items of baggage in objects, which has a two-stage system for detection. In a first stage, the object or the luggage is examined for its absorption characteristics. In the case of materials that are not clearly identifiable within the baggage, an additional investigation will be carried out in a second stage. This second stage is characterized by the fact that previously determined in the first stage investigation unsafe places are addressed addressed in the baggage destination.
Die DE 10 2007 042 585 A1 offenbart ein Verfahren zur Erkennung gefährlicher Inhalte von Behältern, wie auch Paketen, insbesondere zur Sprengstofferkennung in Reisegepäckstücken. Auch hier erfolgt ein Splitten der Durchsuchung in wenigstens eine erste und zweite Durchsuchungsstufe. Ein bei der Durchleuchtungskontrolle in der ersten Stufe angefertigtes Bild des verdächtigen Gegenstandes wird in der zweiten Stufe mit Mitteln der Bilderkennung identifiziert und zusammen mit dem gesprochenen Ergebnis der Interpretation des Operators in einem Rechner für spätere Verwendungen abgespeichert. Gegenüber herkömmlichen Verfahren soll dieses dazu führen, dass die am Bildschirm dargestellten Ergebnisse in einem Bilderkennungsverfahren mit früheren Ergebnissen verglichen werden. Das Sprengstoff- Erkennungssystem (EDS) basiert auch hierbei auf Röntgenstrahlen, wobei die erste Stufe Röntgengeräte umfasst und die zweite Stufe Computer -Tomographen aufweist. DE 10 2007 042 585 A1 discloses a method for detecting hazardous contents of containers, as well as packages, in particular for the detection of explosives in luggage items. Again, the search is split into at least a first and second search stage. An image of the suspect object prepared in the first level fluoroscopic examination is identified in the second stage with means of image recognition and stored together with the spoken result of the interpretation of the operator in a computer for later use. Compared to conventional As a result of this method, the results displayed on the screen are compared with previous results in an image recognition process. The explosive detection system (EDS) is based here also on X-rays, wherein the first stage comprises X-ray devices and the second stage comprises computer tomographs.
Ein weiteres Gepäcküberprüfungssystem von Gepäck- oder Ladungsstücken zur Überprüfung auf Sprengstoff kann der DE 60 2004 004 807 T2 (EP 1 667 908 B1) entnommen werden. Um zu vermeiden, dass die Flughäfen teure automatische Sortiersysteme bei einer automatischen Gepäcksortierung installieren müssen, wird vorgeschlagen, die Gepäckstücke im Hinblick auf eine Sprengstoffdetektion innerhalb eines vorgefertigten Gebäudes durchzuführen, d.h., das EDS wird innerhalb des Gebäudes entlang des Terminals eingebunden. Die von den verdächtigen Gepäckstücken erhaltenen Röntgenstrahlbilder werden dabei von einem ausgebildeten Betätigungspersonal überprüft. Hier erfolgt dann auch die Entscheidung, welches der Gepäckstücke in einer höheren Stufe erneut geprüft wird. Another luggage inspection system of luggage or cargo pieces for checking for explosives can be found in DE 60 2004 004 807 T2 (EP 1 667 908 B1). In order to avoid the airports having to install expensive automatic sorting systems in automatic baggage sorting, it is proposed to carry the baggage for explosive detection within a prefabricated building, i.e. the EDS will be integrated within the building along the terminal. The X-ray images obtained from the suspicious luggage are checked by a trained operating staff. Here then also the decision is made which of the luggage is checked again at a higher level.
Die DE 38 54 334 T2 (EP 0 277 745 B1) geht einen anderen Weg, nämlich der elektrischen Detektion auf bestimmte Verbindungen. Vorgeschlagen werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren von Verbindungen, die sowohl Kerne einer ersten Art, die magnetische Kernresonanz (NMR) zeigen, als auch Kerne einer zweiten Art, die Kernquadru- polresonanz (NQR) zeigen, enthalten. Detektiert werden können dabei Kokain, Heroin, TNT, RDX und PETN. DE 38 54 334 T2 (EP 0 277 745 B1) takes a different route, namely the electrical detection of certain compounds. Proposed are a method and apparatus for detecting compounds containing both first type nuclear magnetic resonance (NMR) nuclei and second type nuclei showing nuclear quadrature resonance (NQR). Cocaine, heroin, TNT, RDX and PETN can be detected.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Detektion von insbesondere Sprengfallen, Bomben etc. in Gegenständen, Paketen usw. anzugeben. The object of the invention is to provide an apparatus and a method for detecting, in particular, booby traps, bombs etc. in articles, parcels, etc.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgezeigt. The object is achieved by the features of claim 1. Advantageous embodiments are shown in the subclaims.
Der Erfindung liegt die Tatsache zugrunde, dass Bomben, Sprengfallen etc. Zünder aufweisen, die meistens durch einen elektrischen Zündkreis ausgelöst werden. Der elektrische Zündkreis besteht dabei aus wenigstens einer Batterie, Verbindungsdrähten, einem Timer und dem Zünder. The invention is based on the fact that bombs, booby traps, etc. igniter, which are usually triggered by an electric ignition circuit. The electric ignition circuit consists of at least one battery, connecting wires, a timer and the detonator.
Dieses berücksichtigend wird nunmehr ein zu untersuchender Behälter beispielsweise durch eine Transporteinrichtung (Förderband) in einen HF- Resonator (Raum), GTEM Zelle (zur Reduktion der notwendigen Sendeleistung) oder reflexionsarme Kammer gebracht. - Das Verfahren kann somit nicht nur in einem HF- Raum oder einer GTEM Zelle sondern auch in einer Absorberkammer und sogar im Freifeldaufbau implementiert werden. - Im HF- Resonator sind mindestens ein Sende - und Empfangsantennenpaar je Raumrichtung bzw. Ebene untergebracht. Diese Sende- und Empfangsantenne sind zueinander orthogonal angeordnet. Taking this into consideration, a container to be examined is now brought into an RF resonator (space), GTEM cell (to reduce the necessary transmission power) or reflection-poor chamber, for example by means of a transport device (conveyor belt). The method can thus not only in an RF space or a GTEM cell but also in an absorber chamber and even be implemented in free field construction. In the RF resonator, at least one pair of transmitting and receiving antennas per spatial direction or plane are accommodated. These transmitting and receiving antenna are arranged orthogonal to each other.
Damit der Raum als Resonator fungieren kann, sollten die Ein- und Ausschleusungen mit einer Klappe verschließbar sein. Alternative Varianten sind Gummiklappen etc., die jedoch so ausgeführt sein müssen, dass sie leitend sind um ein Resonanzgebilde zu bilden. In order for the room to function as a resonator, the inlets and outlets should be closable with a flap. Alternative variants are rubber flaps, etc., which, however, must be designed such that they are conductive in order to form a resonant structure.
Untersucht werden kann das Objekt auf das Vorhandensein hinsichtlich von Drähten und Bauelementen sowie auf den Sprengstoff allgemein. Beide Vorgehensweisen werden jedoch bevorzugt kombiniert. Das Objekt kann aus verschiedenen Raumrichtungen betrachtet werden. Als ausreichend haben sich zwei Raumrichtungen gezeigt, da davon ausgegangen werden kann, dass insbesondere Drähte nicht nur in einer Ebene verlaufen. Wird das Objekt nach dem Ausschleusen oder innerhalb des Raumes in seiner Raumlage verändert, ist die Anordnung in einer Ebene ausreichend. So beschreibt die DE 101 39 672 A1 eine Möglichkeit, die Transportrichtung eines zu überprüfenden Objektes um einen Winkel in derselben Ebene zu verdrehen. Andere Möglichkeiten sind das Drehen per Hand oder maschinell außerhalb des Resonators bzw. der Vorrichtung. The object can be examined for the presence of wires and components as well as the explosive in general. However, both approaches are preferably combined. The object can be viewed from different spatial directions. Two spatial directions have proven to be sufficient, since it can be assumed that especially wires do not run only in one plane. If the object is changed in its spatial position after discharge or within the room, the arrangement in one plane is sufficient. Thus, DE 101 39 672 A1 describes a possibility to rotate the transport direction of an object to be checked by an angle in the same plane. Other possibilities are turning by hand or by machine outside the resonator or the device.
Ein Strahler strahlt über die Sendeantenne in einem definierten Frequenzband HF- Leistung ab. - Befinden sich im Behältnis leitfähige Verbindungen, wie beispielsweise Drähte etc., werden diese angeregt und strahlen nun selber ab. Im Allgemeinen verhalten sich die Drähte als Dipolstrahler und strahlen in den gesamten Raumbereich ab. In der ersten Empfangsantenne wird das durch die Dipolstrahler erzeugte elektrische Feld gemessen. Die Auswertung ist dann dadurch möglich, dass bei orthogonalen Anordnungen der Antennen das elektrische Feld ohne Dipol nahezu 0 ist, mit Dipolen jedoch ein Feld vorhanden und dieses messbar ist. - Befinden sich im Behältnis elektrische Baugruppen mit nichtlinearen Bauelementen (Dioden, Transistoren etc.) werden in den Baugruppen durch die HF- Strahlen Harmonische erzeugt und abgestrahlt. In einer Empfangsantenne werden die Harmonischen detektiert und es kann festgestellt, ob bzw. dass sich eine elektrische Baugruppe im Behältnis befindet. A radiator emits RF power via the transmitting antenna in a defined frequency band. - Are in the container conductive compounds, such as wires, etc., these are excited and now emit themselves. In general, the wires behave as dipole radiators and radiate throughout the space. In the first receiving antenna, the electric field generated by the dipole radiators is measured. The evaluation is then possible that in orthogonal arrangements of the antennas, the electric field without dipole is almost 0, but with dipoles a field present and this is measurable. - Are in the container electrical components with non-linear components (diodes, transistors, etc.) are generated and radiated harmonics in the assemblies by the RF rays. In a receiving antenna, the harmonics are detected and it can be determined whether or that an electrical assembly is in the container.
Des Weiteren besteht durch die Auswertung der elektrischen Feldstärkeverhältnisse zwischen dem Sender und einem zusätzlichen Empfänger die Möglichkeit, die relative Dielektrizitätskonstante er sowie die relative Permeabilitäskonstante \ir zu bestimmen. Dabei kann er durch die messbare Frequenzverstimmung und μτ durch das Absorptionsverhalten - hervorgerufen durch das im Resonator befindlichen Objektes- ermittelt werden. Dadurch können weitere Rückschlüsse auf den Inhalt des Objektes gezogen werden, da insbesondere Sprengstoffe deutlich höhere Konstanten (ca. 20) haben als handelsübliche Materialien (ca. 3 bis 6). Furthermore, by evaluating the electrical field strength ratios between the transmitter and an additional receiver, it is possible to determine the relative dielectric constant ε and the relative permeability constant ir ir. It can be determined by the measurable frequency detuning and μτ by the absorption behavior - caused by the object located in the resonator. Thereby can Further conclusions can be drawn on the content of the object, since in particular explosives have significantly higher constants (about 20) than commercially available materials (about 3 to 6).
Werden beide Möglichkeiten vereint, kann eine bessere bzw. genauere Aussage über den Inhalt des Objektes getroffen werden. So kann davon ausgegangen werden, dass, wenn zwar Drähte und Elektronikbauteile detektiert werden, die Konstanten jedoch atypisch für Sprengstoffe sind, das Objekt zwar ein technisches Gerät enthält, jedoch aufgrund des Fehlens von Sprengstoff keine Gefahr darstellt. Entsprechend kann, wenn die Werte der ermittelten Konstanten sich denen der Sprengstoffe nähern und auch Drähte und elektronische Bauelemente im Objekt enthalten sind, dieses als gefährlich eingestuft werden. If both possibilities are combined, a better or more precise statement about the content of the object can be made. Thus, although wires and electronic components are detected, the constants are atypical of explosives, although the object contains a technical device, it presents no danger due to the absence of explosives. Accordingly, if the values of the detected constants are close to those of the explosives and wires and electronic components are included in the object, this can be classified as dangerous.
Vorgeschlagen werden somit eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Detektion von Bomben, Sprengfallen und dergleichen, insbesondere in geschlossenen Objekten, wie Behälter, Pakete, Gepäckstücke etc., wobei wenigsten eine Sendeantenne und mindestens eine Empfangsantenne, die in einer Ebene zueinander orthogonal angeordnet sind, und wodurch Drähte, elektrische Baugruppen etc. im Objekt detektiert werden können. In Weiterführung umfasst die Vorrichtung eine weitere Empfangsantenne zur Ermittlung der elektrischen Feldstärkeverhältnisse zwischen der Sendeantenne und der Empfängerantenne zur Bestimmung der relativen Dielektrizitätskonstante (er) sowie der relativen Permeabilitäskonstante (μτ) des Objektes. Diese Information dient zur Verbesserung der Detektion. Thus, an apparatus and a method for detecting bombs, booby traps and the like are proposed, in particular in closed objects, such as containers, packages, luggage, etc., wherein at least one transmitting antenna and at least one receiving antenna, which are arranged orthogonal to each other in a plane, and whereby wires, electrical assemblies, etc. can be detected in the object. In a further embodiment, the device comprises a further receiving antenna for determining the electrical field strength ratios between the transmitting antenna and the receiver antenna for determining the relative dielectric constant (ε) and the relative permeability constant (μτ) of the object. This information serves to improve the detection.
Der Vorteil dieser berührungslosen Detektion besteht unter anderem darin, dass die Grundbestandteile einer Bombe etc., wie Drähte, elektrische Baugruppen etc. in geschlossenen Behältern bei geringen Betriebskosten, verschleißfrei und bei einer hohen Durchsatzrate schnell in sehr kurzer Zeit mit geringem Aufwand vollautomatisch detektierbar sind und dass zwischen Elektroniken und Drähten unterschieden werden kann. Es wird möglich, spezielle Baugruppen, wie EEDs zu identifizieren, und Baugruppen, die für derartige Anwendungen nicht geeignet sind, als unbedeutend auszuschließen. Das reduziert eine mögliche Falschalarmrate. Damit kann entschieden werden, ob das Behältnis anschließend in einem aufwendigeren Verfahren - wie mittels Röntgenstrahlung - weiter untersucht werden muss oder als harmlos eingestuft werden kann. Aus dem Verhältnis des empfangenen zum gesendeten Signal in definierter Umgebung kann das er und das Γ des Behälters und seines Inhaltes bestimmt werden. The advantage of this non-contact detection is, inter alia, that the basic components of a bomb, etc., such as wires, electrical components, etc. are fully automatically detected in closed containers at low operating costs, wear-free and at a high throughput rate in a very short time with little effort and that a distinction can be made between electronics and wires. It becomes possible to identify special assemblies such as EEDs and assemblies that are not suitable for such applications as insignificant. This reduces a possible false alarm rate. Thus, it can be decided whether the container subsequently in a more complex process - such as X-rays - must be further investigated or classified as harmless. From the ratio of the received to the transmitted signal in a defined environment, he and the Γ of the container and its contents can be determined.
Ebenfalls von Vorteil ist die einfache Nachrüstbarkeit der Vorrichtung. Sie kann anstelle der bekannten Röntgenprüfgeräte in der ersten Untersuchungsstufe eingebunden werden bei geringerem Platzbedarf. Dies ist aufgrund fehlender Röntgenstrahlen gesundheitsunschädlicher. Der Serviceaufwand ist geringer und kann auch in ungeschützter Art und Räumen erfolgen, im Gegensatz zur Reparatur und Wartung bei herkömmlichen Röntgenprüfgeräten. Another advantage is the easy retrofitting of the device. It can be integrated in place of the known X-ray inspection equipment in the first examination stage less space required. This is due to lack of X-rays health harmless. The service cost is lower and can also be done in unprotected way and rooms, in contrast to the repair and maintenance of conventional X-ray inspection equipment.
Anhand eines einfachen Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Reference to a simple embodiment, the invention will be explained in more detail.
Es zeigt die einzige Figur den Aufbau eines derartigen Detektionssystems 10 in einer ersten Ebene. Mit 2 ist ein zu untersuchendes Objekt gekennzeichnet, dass beispielsweise mittels einer Fördereinrichtung 3 der Detektionseinrichtung 10 zugeführt wird. Die Detektionseinrich- tung 10 ist bevorzugt als geschützter HF- Raum 11 auszuführen. The sole figure shows the structure of such a detection system 10 in a first plane. 2 designates an object to be examined, which is supplied to the detection device 10, for example, by means of a conveying device 3. The detection device 10 is preferably designed as a protected RF space 11.
Die Detektionseinrichtung 10 umfasst wenigstens eine Sendeantenne 4 und mindestens eine Empfangsantenne 5 und bildet ein erstes Antennenpaar 6. Um metallische Verbindungen bzw. elektrische Baugruppen im Raum zu detektieren, die senkrecht zur Ausbreitung des ersten Antennenpaares 6 angeordnet sind, wird ein weiteres Antennenpaar, bestehend aus Sende- und Empfangsantenne in der zweiten Ebene orthogonal zum ersten Antennenpaar 6 ausgerichtet (nicht weiter dargestellt). The detection device 10 comprises at least one transmitting antenna 4 and at least one receiving antenna 5 and forms a first antenna pair 6. In order to detect metallic connections or electrical assemblies in the space, which are arranged perpendicular to the propagation of the first antenna pair 6, a further pair of antennas, consisting of Transmitting and receiving antenna in the second plane orthogonal to the first antenna pair 6 aligned (not shown).
Durch eine mechanische als auch elektronische Steuerung der Antennen 4, 5 (7) wird sichergestellt, dass die Antennen in geeigneter Weise zur Maximierung der Detektion ausgerichtet werden können. Mechanical as well as electronic control of the antennas 4, 5 (7) ensures that the antennas can be properly aligned to maximize detection.
Die allgemeine Funktionsweise kann wie folgt beschreiben werden: The general operation can be described as follows:
Der Sender bzw. die Sendeantenne 4 strahlt in einer definierten Bandbreite schmalbandig ab. Jeder Sender bzw. jede Sendeantenne sollte dabei auf einer anderen Bandbreite senden. Die Frequenz wird in definierten Schritten variiert. Durch die Eigenschaften des Objekts 2 wird die HF- Strahlung vom Objekt 2 abgestrahlt. Ferner werden durch die elektrischen Baugruppen mit nichtlinearen Elementen Harmonische angeregt. Diese werden in der Empfangsantenne 5, die orthogonal zum Sender 4 angeordnet ist, detektiert. Das Verfahren ist derart kurz, dass es im Durchlauf des Objektes 2 durch die Detektionseinrichtung 10 stattfinden kann, ohne dass der Zustand der Resonation verlassen wird. The transmitter or the transmitting antenna 4 radiates in a defined bandwidth narrowband. Each transmitter or each transmitting antenna should transmit on a different bandwidth. The frequency is varied in defined steps. Due to the properties of the object 2, the RF radiation is radiated from the object 2. Furthermore, harmonics are excited by the electrical components with non-linear elements. These are detected in the receiving antenna 5, which is arranged orthogonal to the transmitter 4. The method is so short that it can take place in the passage of the object 2 through the detection device 10, without leaving the state of the resonance.
Eine nicht näher dargestellte Auswerteeinheit bestimmt aus der Beziehung der Signale im Empfänger 5 und des dazugehörigen Sendesignals, ob sich metallische Verbindungen und / oder elektrische Baugruppe im Objekt 2 befinden. In einer bevorzugten Ergänzung oder alternativ kann auch die Ermittlung über das Vorhandensein von Sprengstoff direkt vorgesehen werden. An evaluation unit not shown determines from the relationship of the signals in the receiver 5 and the associated transmission signal, whether metallic compounds and / or electrical assembly in the object 2 are. In a preferred addition or alternatively, the determination of the presence of explosives can be provided directly.
Dazu weist in einer besonderen Ausführung die Detektionseinrichtung 10 eine weitere Empfangsantenne 7 zum Empfangen von Signalen zur Bestimmung von er und μΓ Strahlen auf. Die Empfangsantenne 7 kann dabei so auf die Sendantenne 4 ausgerichtet werden, dass sie mit dieser ein zweites Antennenpaar 8 bildet. Alternativ kann eine weitere Sendeantenne eingebunden sein (nicht näher dargestellt). Durch die Auswertung der gemessenen elektrischen Feldstärkeverhältnisse zwischen Sender 4 und dem zusätzlichen Empfänger 7 besteht die Möglichkeit, die relative Dielektrizitätskonstante er sowie die relative Permeabilitäskonstante ir zu bestimmen (zu errechnen). Anhand dieser ermittelten Konstanten können (weitere) Rückschlüsse auf den Inhalt des Objektes 2 gezogen werden, da Sprengstoffe deutlich höhere Konstanten als handelsübliche Materialien haben. For this purpose, in a particular embodiment, the detection device 10, a further receiving antenna 7 for receiving signals for determining he and μΓ rays on. The receiving antenna 7 can thereby be aligned with the transmitting antenna 4 in such a way that it forms a second antenna pair 8 with it. Alternatively, a further transmitting antenna can be integrated (not shown in detail). By evaluating the measured electrical field strength ratios between transmitter 4 and the additional receiver 7, it is possible to determine (calculate) the relative permittivity ε and the relative permeability constant ε ir. On the basis of these determined constants (further) conclusions can be drawn on the content of the object 2, since explosives have significantly higher constants than commercially available materials.
Die Größe dieses HF- Raumes 1 1 sowie die Anzahl der Sender bzw. Antennen können der Größe der zu untersuchenden Objekte 2 angepasst sein. The size of this RF space 11 and the number of transmitters or antennas can be adapted to the size of the objects 2 to be examined.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung (10) zur Detektion von Bomben, Sprengfallen und dergleichen, insbesondere in geschlossenen Objekten (2), wie Behälter, Pakete, Gepäckstücke etc., gekennzeichnet durch wenigsten eine Sendeantenne (4) und mindestens eine Empfangsantenne (5), die in einer Ebene zueinander orthogonal angeordnet sind, wodurch Drähte, elektrische Baugruppen etc. im Objekt (2) detektiert werden können. 1. Device (10) for detecting bombs, booby traps and the like, in particular in closed objects (2), such as containers, packages, luggage, etc., characterized by at least one transmitting antenna (4) and at least one receiving antenna (5) in a plane orthogonal to each other, whereby wires, electrical components, etc. in the object (2) can be detected.
2. Vorrichtung (10) zur Detektion von Bomben, Sprengfallen und dergleichen, insbesondere in geschlossenen Objekten (2), wie Behälter, Pakete, Gepäckstücke etc., gekennzeichnet durch wenigsten eine Sendeantenne (4) und mindestens eine Ebene senkrecht darauf ausgerichtete Empfangsantenne (7) zur Ermittlung der elektrischen Feldstärkeverhältnisse zwischen der Sendeantenne (4) und der Empfängerantenne (7) und der Bestimmung der relative Dielektrizitätskonstante (er) sowie die relative Permeabilitäskonstante (μι·) des Objektes (2). 2. Device (10) for the detection of bombs, booby traps and the like, in particular in closed objects (2), such as containers, packages, luggage, etc., characterized by at least one transmitting antenna (4) and at least one plane perpendicular thereto aligned receiving antenna (7 ) for determining the electrical field strength ratios between the transmitting antenna (4) and the receiver antenna (7) and the determination of the relative dielectric constant (er) and the relative permeability constant (μι ·) of the object (2).
3. Vorrichtung in einer Kombination der Vorrichtungen nach Anspruch 1 und 2. 3. Device in a combination of the devices according to claim 1 and 2.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Resonator, eine geschlossene Absorberkammer oder GTEM-Zelle bildet. 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that it forms a resonator, a closed absorber chamber or GTEM cell.
5. Verfahren zur Detektion von Bomben, Sprengfallen und dergleichen, insbesondere in geschlossenen Objekten (2), wie Behälter, Pakete, Gepäckstücke etc., gekennzeichnet durch wenigsten eine Sendeantenne (4), die in einer definierten Bandbreite schmalbandig betrieben wird, und mindestens eine Empfangsantenne (5), wodurch Drähte, elektrische Baugruppen etc. im Objekt (2) detektiert werden können. 5. A method for the detection of bombs, booby traps and the like, in particular in closed objects (2), such as containers, packages, luggage, etc., characterized by at least one transmitting antenna (4), which is operated in a narrow bandwidth narrowband, and at least one Receiving antenna (5), whereby wires, electrical components, etc. can be detected in the object (2).
6. Verfahren zur Detektion von Bomben, Sprengfallen und dergleichen, insbesondere in geschlossenen Objekten (2), wie Behälter, Pakete, Gepäckstücke etc., gekennzeichnet durch eine Ermittlung der elektrischen Feldstärkeverhältnisse zwischen einer Sendeantenne (4) und Empfängerantenne (7) und einer Bestimmung der relative Dielektrizitätskonstante (sr) sowie die relative Permeabilitäskonstante (μι·) des Objektes (2). 6. A method for the detection of bombs, booby traps and the like, in particular in closed objects (2), such as containers, packages, luggage, etc., characterized by a determination of the electric field strength ratios between a transmitting antenna (4) and receiver antenna (7) and a determination the relative dielectric constant (sr) and the relative permeability constant (μι ·) of the object (2).
7. Verfahren in einer Kombination der Verfahren nach Anspruch 5 oder 6. 7. Method in a combination of the methods according to claim 5 or 6.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (2) in einer oder mehreren Ebenen, wenigsten zwei, überprüft wird. 8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the object (2) in one or more planes, at least two, is checked.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeantenne (4) in einer definierten Bandbreite schmalbandig betrieben wird. 9. The method according to any one of claims 5 to 8, characterized in that the transmitting antenna (4) is operated in a narrowband band in a defined bandwidth.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur De- tektion von Verbindungen, wie Drähten, die ausgesendete HF- Strahlung vom Objekt (2) abgestrahlt und zur Detektion von elektrischen Bauelementen Harmonische an diesen erzeugt werden, die von der Empfangsantenne (5) aufgenommen werden. 10. The method according to any one of claims 5 to 9, characterized in that for the detection of compounds, such as wires, the emitted RF radiation from the object (2) radiated and for the detection of electrical components harmonics are generated at this, the of the receiving antenna (5) are recorded.
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