DE2426408A1

DE2426408A1 - Verfahren und vorrichtung zur ueberwachung schalleitender medien

Info

Publication number: DE2426408A1
Application number: DE19742426408
Authority: DE
Inventors: Alois Zetting
Original assignee: Cerberus AG
Current assignee: Cerberus AG
Priority date: 1973-07-10
Filing date: 1974-05-31
Publication date: 1975-02-06
Also published as: DE2426408C3; CH557068A; US3946377A; JPS5838836B2; DE2426408B2; JPS5039897A

Description

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CERBERUS AG Männedorf (Schweiz)

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR UEBERWACHUNG SCHALLLEITENDER MEDIEN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren·zur Ueberwachung schallleitender Medien, bei welchem an einer Stelle des schallleitenden Mediums Schallsignale erzeugt v/erden, und an einer anderen Stelle die durch das Medium übertragenen - Schallsignale aufgenommen werden, und bei vorbestimmten Abweichungen der aufgenommenen Schallsignale ein Alarmsignal ausgelöst wird, sowie eine Vorrichtung' zur Anwendung dieses Verfahrens.

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Vorrichtungen dieser Art können beispielsweise zum Einbruchschutz von Schaufenstern, Vitrinen oder Tresorräumen dienen. Als schallleitendes Medium dienen hierbei die massiven Begrenzungen, z.B. Glasscheiben oder metallische Tresorwände,etc. An diesen ist wenigstens ein Ultraschall-Schwingungsgeber angebracht, welcher Körperschall vorzugsweise im Ultraschallbereich an die Glasscheibe oder Tresorwand abgibt. An einer anderen Stelle ist wenigstens ein Schwingungsaufnehmer angebracht, der die durch die Scheibe, Wand oder Fläche übertragenen Ultraschall-Schwingungen aufnimmt. Mit dem Schwingungsaufnehmer ist eine elektrische Auswerteschaltung verbunden, welche ein Signalgerät steuert.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung zum Schutz flächenhafter Objekte wie Glasscheiben oder Wände beschränkt, sondern kann in gleicher Weise zum Schutz oder zur Ueberwachung beliebiger, schallleitender Medien benützt werden, z.B. von in Museen oder in Vitrinen ausgestellten Gegenständen, von Umzäunungen oder als Ultraschall-Raumschutz, wobei der Gegenstand selbst, das Material der Umzäunung oder die in einem Raum befindliche Luft als schallleitendes Medium dient und irgendwelche Aenderungen in diesem Raum zu einer Veränderung des Schallfeldes führen.

Eine durch die deutsche Offenlegungsschrift 1 913 161 bekannte Ueberwachungs-Andordnung zum Schutz von Räumen und Objekten beschreibt bereits eine Anordnung, bei welcher Körperschall im

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Ultraschallbereich an die zu überwachenden Objekte übertragen wird und der an der Messstelle ankommende Ultraschall registriert wird. Bei einer Amplitudendämpfung wird ein Alarmgerät betätigt. Eine Alarmgabe erfolgt daher nicht nur bei einer Zerstörung des Objektes, sondern ebenfalls schon bei einer Berührung. In der Praxis, z.B. bei Schaufensterscheiben, wo eine zufällige Berührung durch Passanten nicht zu vermeiden ist, würde das zur häufigen Auslösung eines Fehlalarmes führen.

Bei einem weiteren, nach der deutschen Offenlegungschrift 2 056 015 bekannten Verfahren zur Alarmsicherung wird ein geschützter Gegenstand, speziell eine Glasscheibe, durch einen Schwingungsgeber in Resonanzschwingung versetzt und die Schwingung durch einen Schv/ingungsempf anger abgegriffen. Auch hier wird bei einer Amplitudenänderung ein Alarmsignal ausgelöst. Auch dieses Verfahren hat den Nachteil, dass eine Amplitudenänderung und damit eine Alarmauslösung nicht nur bei Beschädigung der Scheibe, sondern schon bei einer Berührung auftritt. Ein anderes Beispiel benützt die Resonanzfrequenz -Aenderung einer Glasscheibe bei Beschädigung zur Alarmgabe. Dazu ist jedoch eine komplizierte Rückkopplungsschaltung zur Nachstellung der Schwingungsfrequenz auf die sich ändernde Resonanzstelle nötig. Eine Amplitudendämpfung wirkt auch hier störend.

Ziel der Erfindung ist die Vermeidung der genannten Nachteile vorbekannter Verfahren und Vorrichtungen, insbesondere die

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Schaffung eines funktionssicheren, störunanfälligen Ueberwachungsund Schutzverfahrens mittels Schallübertragung im überwachten Medium, bei welchem eine Fehlalarmauslösung durch Amplitudendämpfung vermieden wird und Alarmauslösung nur bei vorbestimmten Aenderungen in oder am überwachten Medium stattfindet.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Verschiebung der aufgenommenen Schallsignale im Vergleich zu den erzeugten Schallsignalen festgestellt wird und dass bei einer vorbestimmten Aenderung dieser zeitlichen Verschiebung ein Alarmsignal ausgelöst wird.

Das erfindungsgemäss Verfahren benützt also nicht die Amplitudenänderung, welche bei einer Beschädigung oder Zerstörung des geschützten Objektes notwendigerweise auftritt, die aber wie oben erwähnt, auch bereits durch eine Berührung verursacht sein kann, sondern die Zeitverschiebung des empfangenen Signales gegen das an das Medium abgegebene Schallsignal. Falls das Schallsignal eine sinusförmige Schwingung ist oder aus periodischen Impulsen besteht, entspricht dieser Zeitverschiebung die Phasendifferenz zwischen den empfangenen und ausgesandten Schwingungen bzw. Impulsen. Bei einer Aenderung des Mediums zwischen Sende- und Empfangsstelle, z.B. bei einer Beschädigung der Glasscheibe, wird der Weg zwischen Sende- und Empfangsstelle und damit die Laufzeit vergrössert, so dass sich auch die Phasenverschiebung verändert. Eine Aenderung der Schwingungsamplitude ist dagegen

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ohne Einfluss auf die Phasenverschiebung.

Besonders zweckmässig ist es, als Signal die Amplituden- oder Frequenzmodulation einer Trägerschwingung zu verwenden. Falls das Medium eine Dispersion zeigt, z.B. bei Wahl einer Trägerfrequenz im Bereich von Resonanzstellen des Mediums, so ist zu erwarten, dass das in der Schwingungstechnik bekannte Gruppenlaufzeit-Phänomen auftritt. Dieses besteht darin, dass ein moduliertes Signal im Vergleich zu einer reinen Trägerschwingung eine zusätzliche Zeitverzögerung erleidet, welche um ein Vielfaches grosser sein kann, als die reine Phasenlaufzeit einer unmodulierten Trägerschwingung zwischen Sende- und Empfangsstelle.

Schon bei einer geringfügigen Aenderung des Mediums, z.B. bei einer kleinen Beschädigung' einer Glasscheibe an einer beliebigen Stelle, welche nicht zwischen Sender und Empfänger zu liegen braucht, werden sich die Resonanzstellen bereits soweit verschieben, dass beträchtliche Gruppenlaufzeit-Aenderungen des Modulationssignales auftreten. Diese Gruppenlaufzeit-Aenderungen eines Modulationssignales können wesentlich grosser sein als die Phasenverschiebungen reiner Sinusschwingungen. Darüberhinaus ist von Vorteil, dass bei Verwendung modulierter Signale bereits eine Aenderung oder Beschädigung an einer beliebigen Stelle eine relativ grosse Aenderung eintritt. Sender und Empfänger können bei Anwendung dieses Verfahrens also ohne Beeinträchtigung der Wirksamkeit an beliebiges Stellen angebracht werden^, oder umgekehrt lässt sich bei Verwendung modulierter Signale nicht nur "der zwischen Sende- und Smpfangsstelle lia-

gende Bereich des Mediums überwachen, sondern die gesamte Umgebung. Im Fall der Ueberwachung einer Glasscheibe wäre es also möglich, Sender und Empfänger an der gleichen Seite einer Glasscheibe anzubringen, wobei der Abstand keine wesentliche Rolle spielt, wodurch die Installation wesentlich vereinfacht wird. Trotzdem ist die Zeitverschiebung des Modulationssignales bereits bei der geringsten Beschädigung an irgendeiner Stelle der Glasscheibe so gross, dass mit einer relativ einfachen Auswerteschaltung sicher ein Alarmsignal ausgelöst werden kann, wobei jedoch fehlerhafte Alarmgabe durch Amplitudendämpfung, beispielsweise infolge blosser Berührung der Glasscheibe ausgeschaltet wird.

Um bei diesem Verfahren eine besonders gute Wirkung zu erzielen, ist es daher zweckmässig, in einem Frequenzgebiet zu arbeiten, in welchem besonders schmale Resonanzstellen des schallleitenden Objektes liegen. Bei Glasscheiben oder Tresorwänden wird dies im allgemeinen im Gebiet über 100 kHz der Fall sein. Besonders zweckmässig ist es, ein Frequenzgebiet zu wählen, in welchem sehr viele Resonanzstellen dicht beieinander liegen, so dass eine genaue Einstellung auf eine bestimmte Resonanzstelle, wie sie bei vorbekannten Anlagen notwendig war, bei besonders günstiger Wahl der Frequenzen entbehrlich wird.

Weiter ist es zweckmässig, die verwendete Körperschallfrequenz so zu wählen, dass die Wellenlänge im Objekt so klein wird, dass sie unterhalb der räumlichen Ausdehnung der zu erwartenden Beschädigungen liegt. In diesem Falle wird schon bei kleinen Beschädigungen in dieser Grössenordnung eine starke Gruppenlaufzeit-Verschiebung eintreten. Im allgemeinen ist es ausreichend, eine Wellenlänge von einigen Zentimetern zu verwenden. Auch diese Forderung führt zur Wahl von Ultraschallfrequenzen über 1OO kHz.

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Um den Einfluss von Amplitudenänderungen vollständig auszuschalten und damit die Schutzvorrichtung völlig unabhängig von einer blossen Berührung des geschützten Objektes zu machen, erweist es sich weiter als zweckmässig, eine Frequenzmodulation der Trägerschwingung vorzusehen. Besonders günstig ist ein einfaches Umtasten der Frequenz zwischen zwei Werten. Die Feststellung einer Zeitverschiebung, d.h. der Gruppenlaufzeit ist hierbei besonders einfach, da lediglich die Zeitverschiebung der Frequenzsprünge an der Empfangsstelle im Vergleich zur Sendestelle beobachtet werden muss.

Anhand der Figuren 1 bis 3 werden die Wirkung des erfindungsgemässen Verfahrens und ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung beschrieben.

In Figur 1 wird das überwachte und geschützte Medium durch eine Glasscheibe 1 eines Schaufensters oder einer Vitrine als Beispiel für die Anwendung der Erfindung dargestellt. An dieser Scheibe ist an einer Stelle ein Schallsender 2 angebracht, welcher vorzugsweise mit einem piezoelektrischen Element Schallschwingungen erzeugt und an die Scheibe 1 gibt. Entfernt davon ist ein Schwingungsaufnehmer 3 befestigt, vorzugsweise ebenfalls ein piezoelektrischer Vibrationsaufnehmer. Schwingungsgeber 2 und Aufnehmer 3 sind mit einer Steuer- und Auswerteschaltung 4 verbunden, welche wiederum eine Alarmeinrichtung 5 steuert.

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Figur 2 zeigt beispielhaft den Aufbau eines Steuer- und Auswertegerätes 4. Der Schallsender 2 wird von einem Ultraschall-Generator 7 gespiesen. Die Schwingungsfrequenz dieses Ultraschall-Generators 7 liegt bei Anwendung des Verfahrens auf Schaufensterscheiben der üblichen Grosse etwa im Bereich 120 bis 180 kHz. Durch einen Frequenztaktgeber 6 wird die Schwingungsfrequenz des Generators 7 periodisch um einen kleinen Betrag, z.B. + 100 Hz verändert, so dass der Generator 7 eine frequenzmodulierte Schwingung an den Ultraschall-Sender 2 abgibt, bei welchem das Modulationssignal in einer Rechteckspannung besteht. In Figur 3a ist dieses Frequenzmodulationssignal wiedergegeben. Figur 3b stellt in schematischer Form den zeitlichen Verlauf der in dieser Weise frequenzmodulierten, vom Sender 2 an die Glasscheibe abgegebenen Schwingung dar.

Durch diese Schwingungen wird nun die Glasscheibe 1 in Schwingung versetzt und es stellt sich ein bestimmtes Schwingungsbild mit Knotenlinien und Schwingungsbäuchen ein, welches der nächstliegenden Resonanzfrequenz der Uebertragungsstrecke (Geber-Medium-Empfänger) entspricht. Um in jedem Fall eine genügende Schwingungsintensität zu erzeugen, ist. es zweckmässig, die Trägerfrequenz in ein solches Frequenzgebiet zu legen, wo sehr viele benachbarte Resonanzstellen der Glasscheibe, welche verschiedenen Schwingungsmustern entsprechen, liegen. Beobachtungen zeigten, dass dies bei den üblichen Scheibenabmessungen

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in der Regel im Gebiet zwischen 120 und 180 kHz der Fall ist.

An der Messteile, wo der Schwingungsaufnehmer 3 befestigt ist, wird nun eine bestimmte Schallschwingung registriert, wie sie beispielsweise in Figur 3c wiedergegeben ist. Es zeigt.sich, dass bei dieser empfangenen Schallschwingung das Modulationssignal, d.h. die Frequenzsprünge gegenüber dem ausgesandten Signal eine gewisse Zeitverschiebung aufweisen, wie in Figur 3d dargestellt. Diese Zeitverschiebung entspricht bei einfachen sinusförmigen Schallschwingungen •der durch die Schallgeschwindigkeit und den

geometrischen Abstand bestimmten Laufzeit des Schalls zwischen der Sendestelle 2 und der Empfangs stelle 3 · Bei geeigneter Wahl von trägerfrequenz, Taktfrequenz und FrecjuerrzKu-b kann sie jedoch um ein Vielfaches grosser sein. Der Grund liegt offenbar in einem Phänomen, welches dem aus der Technik der Uebertragung von Schwingungen bekannten Gruppenlaufzeiteffekt entspricht. Dabei handelt es sich darum,dass ein Modulationssignal, welches durch ein Ueber+"raQu.v»gs(*teiliMwv» m*»t Frequenzresonanzeigenschaften, z.B. über ein schmales Bandfilter übertragen wird, eine Zeitverzögerung (Phasen- oder Gruppenlaufzeit) erleidet, deren Grosse von der Breite der Resonanzstelle und dem Fourier-Frequenzspektrum der modulierten elektrischen Schwingung im Vergleich dazu abhängt.

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Es zeigt sich offenbar, dass mechanische Schallschwingungen diesen Effekt zeigen können, wenn sie in einem schallleitenden Medium mit Eigenresonanzstellen im Gebiet der Trägerfrequenz übertragen werden. Als Resonator wirkt im beschriebenen Ausführungsbeispiel die gesamte Glasscheibe 1, welche insbesondere bei höheren Frequenzen entsprechend der grossen Zahl von Freiheitsgraden eine Vielzahl von Resonanzsteilen aufweist.

Mit Vorteil lässt sich offenbar ausnützen, dass bereits bei einer geringfügigen Beschädigung der Scheibe, z.B. bei einem Abbrechen eines Stückes, einem Anschneiden oder Durchbohren, wobei die Beschädigungen etwa im Grössenordnungsbereich der Schallwellenlänge in der Glasscheibe liegen, eine derartige Verschiebung der einzelnen Resonanzstellen eintritt, dass die scheinbare Laufzeit zwischen Sendestelle 2 und Empfangsstelle 3 sich stark ändert, dabei ist es relativ gleichgültig, an welcher Stelle Sender und Empfänger angebracht sind und wo die Beschädigung erfolgt. Auch wenn wie in Fig. 1 dargestellt, Sender und Empfänger an einer Kante angebracht sind und die Beschädigung z.B. das Abbrechen einer Ecke auf der entgegengesetzten Seite erfolgt, also keinesfalls zwischen Sender und Em-

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pfänger, erfolgt eine erhebliche Verschiebung der Resonanzstellen. Es wird also stets das gesamte Medium unabhängig vom genauen Anbringungsort von Sender und Empfänger überwacht.

Eine blosse Berührung der Glasscheibe oder Benetzung durch Regen etc. führt dagegen nicht zu einer Verschiebung der Eigenresonanzstellen, sondern lediglich zu einer Amplitudendämpfung. Die Zeitverschiebung, welche ausschliesslich zur Auswertung herangezogen wird, bleibt dabei unverändert, so dass bei einer Berührung der Glasscheibe oder z.B. durch Anklopfen ohne Beschädigung der Scheibe keine Veränderung registriert wird. Eine Feh!alarmauslösung durch Berührung, Anklopfen r Regen oder Hagel ist also hierbei ausgeschlossen.

Weiter ist von Vorteil, dass bei dem erfindungsgemässen Verfahren im günstigen Fall der Sender nicht genau auf eine bestimmte Resonanzstelle eingestellt werden muss, da das Verfahren völlig amplitudenunabhängig arbeitet. Es genügt, wenn in der Umgebung der Trägerfrequenz Eigenresonanzen liegen.

Die Auswertung des empfangenen Signales geschieht, wie in Fig. 2 dargestellt, dadurch, dass das vom Schwingungsaufnehmer 3 empfangene Schwingungssignal mittels eines mechanisch-elektrischen Wandlers, z.B. eines piezoelektrischen Kristalls wieder

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in ein elektrisches Signal umgesetzt wird, welches einer elektrischen Schaltung 8 und 9 zugeleitet wird. Diese Schaltung enthält einen Verstärker 8 zur selektiven Verstärkung des aufgenommenen Signales und einen Frequenzdemodulator 9, an dessen Ausgang nur noch das übertragene Modulationssignal erscheint. Zweckmässigerweise kann diese Schaltung 8 und 9 als phasensynchronisierte Regelschleife (phase locked loop, P.L.L.) ausgebildet sein. Diese stellt ein sich selbst abstimmendes Filter dar und stellt sich somit automatisch auf die empfangene Trägerfrequenz ein und verstärkt das Gebiet um diese Frequenz automatisch auf einen vorgegebenen Wert, und liefert gleichzeitig das Demodulations-Signal, wobei sie als Frequenzmodulator 9 wirkt, an dessen Ausgang also ein Signal gemäss Fig. 3d auftritt.

Mittels eines Koinzidenzgatters 10, dessen Eingänge einerseits mit dem Frequenzdemodulator 9 und andererseits mit dem Frequenztaktgeber 6 verbunden sind, wird nun das empfangene Modulationssignal gemäss Fig. 3d mit dem gesendeten Signal gemäss Fig. 3a verglichen. Am Ausgang des Koinzidenzgatters tritt nur dann ein Signal 1 auf, wenn beide Signale übereinstimmen; da die Signale des Frequenzdemodulators 9 jedoch gegenüber denen des Taktgebers 6 zeitverschoben sind, entsteht am Ausgang des Gatters 10 ein periodisches Rechtecksignal, wie in Fig. 3e dargestellt. Dieses Signal wird nun von einer Integrationseinrichtung 11 integriert, d.h. es wird dessen Mittelwert gebildet.

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Koinzidenzgatten und die Einrichtung zur Mittelwertbildung können auch zu einem Koinzidenz-Diskriminator vereinigt sein. Das Ausgangssignal am Koinzidenz-Diskriminator ist vom Zeitunterschied der beiden Eingangssignale am Koinzidenzgatten abhängig.

Das Ausgangssignal bzw. der Mittelwert v/erden einer Alarmeinrichtung zugeleitet,

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welche ein Alarmsignal auslöst, wenn der Mittelwert sich um einen bestimmten Betrag nach der einen oder nach der andern Richtung ändert, d.h. einen bestimmten oberen oder unteren Schwellenwert erreicht. Beispielsweise kann zu diesem Zweck ein Doppe1-Komparator oder ein Doppel-Schmitt-Trigger verwendet werden. Um langsame Aenderungen, welche z.B. durch Temperaturschwankungen entstehen können zu kompensieren,kann die Auswerteschaltung jedoch auch eine Differenziereinrichtung aufweisen, welche nur dann ein Alarmsignal auszulösen gestattet, wenn sich der Mittelwert in einer bestimmten Zeit um einen bestimmten Betrag ändert, d.h. eine bestimmte Aenderungsgeschwindigkeit aufweist. Auf diese Weise wird vermieden, dass die Frequenz nachgeregelt werden muss. Da das erfindungsgemässe Verfahren im günstigen Fall ohnehin keine genaue Einstellung der Frequenz auf eine vorbestimmte Resonanzstelle nötig macht und die P.L.t.~Schaltung sich automatisch einregelt, wird die Einrichtung von vornherein erheblich störunanfälliger und fehlalarmsicherer und es kann auf komplizierte Stabilisations- und Synchronisationseinrichtungen verzichtet werden.

Es sei noch erwähnt, dass die Erfindung nicht nur wie im beschriebenen Ausführungsbeispiel die Ueberwachung von Glasscheiben, sondern in gleicher Weise für die Ueberwachung anderer Medien, z.B. beliebiger schallleitender Flächen oder Gegenstände Anwendung finden kann, darüberhinaus in ähnlicher Weise auch

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für die Ueberwachung eines gesamten Raumes. Das schallleitende Medium 1 wird in diesem Fall von der im Raum befindlichen Luft gebildet, wobei die Ultraschallfrequenz entsprechend den veränderten Bedingungen entsprechend niedriger gewählt werden muss.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtungen ist der, dass die Auswertung durch Vergleich der ausgesendeten Schallschwingungen mit den empfangenen Schallschwingungen geschieht. Falls an irgend einer Stelle der Schaltung ein Funktionsfehler eintritt, wird einer der Eingänge der Vergleichsschaltung 10 ein geändertes Signal aufweisen und somit Alarm gegeben. Das erfindungsgemässe Ueberwachungssystem ist also weitgehend automatisch funktionsüberwacht. Der Vollständigkeit halber sei noch darauf hingewiesen, dass als Vergleichsschaltung 10 nicht nur beim Koinzidenzgatter wie beschrieben einem AND~Gate verwendet werden kann, sondern mit gleicher Wirkung auch Antikoxnzidenzgatter (NAND-Gate) oder beispielsweise eine Differenzschaltung oder ein Spannungs-Komparator. Ebenso ist die Erfindung nicht auf die Verwendung eines frequenzmodulierten Signales in der im Ausführungsbeispiel beschriebenen Form beschränkt, sondern zeigt die gleichen Vorteile bei Verwendung einer beliebigen anderen Frequenz-, Phasen-, Puls- oder gegebenenfalls auch einer Amplitudenmodulation, soweit diese eine Feststellung und Auswertung einer Zeitverschiebung des Modulationssignales gestattet.

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Das beschriebene Verfahren kann auch, wie in Fig. 4 dargestellt, zur gleichzeitigen Ueberwachung mehrerer schallleitender Gegenstände Gl, G2, G3 und G4 von einer einzigen zentralen Auswerteeinheit C benützt werden. Dabei wird das modulierte Ultraschallsignal zunächst einem am Gegenstand Gl angebrachten Ultraschall-Geber Sl zugeleitet. Das am gleichen Gegenstand von einem Ultraschall-Aufnehmer El abgenommene Signal wird einem am zweiten Gegenstand G2 angebrachten Sender S2 zugeführt durch den Gegenstand G2 übertragen und von einem Ultraschall-Aufnehmer E2 aufgenommen und zu den weiteren geschützten Gegenständen weitergeleitet. Bei jeder Uebertragung durch einen Gegenstand erleidet das modulierte Ultraschallsignal eine zusätzliche Laufzeitverzögerung. Diese einzelnen Laufzeitverschiebungen summieren sich und die gesamte Laufzeitverschiebung wird vom letzten Aufnehmer an die zentrale Auswerteeinheit C zurückgeleitet. Falls nun irgend einer der mittels dieses Ueberwachungssystems in Serie geschalteten Gegenstände irgendeine Beschädigung erleidet, so wird sich die Gruppenlaufzeit des Ultraschallsignales in diesem Gegenstand ändern und damit auch die vom letzten Aufnehmer registrierte Gesamtlaufzeit.

Ein ähnliches System ist zwar bereits anhand eines Ultraschall-Ueberwachungssystemes beschrieben worden, bei welchem die einzelnen Gegenstände zu Resonanzschwingungen angeregt werden und eine Amplitudendämpfung eines der geschützten Gegenstände zur

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Alarmauswertung benützt wird. Für dieses System war es jedoch notwendig, dass sämtliche Gegenstände in Resonanzschwingungen gebracht werden können, da sonst die Uebertragungsstrecke unterbrochen würde. Es war also nur möglich, Gegenstände genau der gleichen Grosse und Art, also mit genau gleichen Resonanzstellen zu schützen. Da ,dies in der Praxis fast nie zu erreichen ist, konnte dieses System bisher keine praktische Anwendung finden.

Da das erfindungsgemässe Auswerteyerfahren jedoch völlig amplitudenunabhängig arbeitet und keine genaue Einstellung auf Resonanzsteilen nötig macht, ist es nunmehr möglich geworden, auch verschiedenartige Gegenstände mit völlig verschiedenem
Resonanzspektrum in einer einzigen Ueberwachungsanlage hin-.tereinander zu schalten. Durch Benützung der Laufzeitverschiebung zur Alarmauswertung kann also erreicht werden, dass eine grosse Zahl von Gegenständen verschiedener Art sicher mit einem einzigen üeberwachungssystem überwacht werden können.

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Claims

PATENTANSPRÜECHE

Iy Verfahren zur üeberwachung schallleitender Medien, bei welchem an einer Stelle des schallleitenden Mediums Schallsignale erzeugt werden und an einer anderen Stelle die durch das Medium übertragenen gchallsignale aufgenommen werden und bei vorbestimmten Abweichungen der aufgenommenen Schallsignale ein Alarmsignal ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Verschiebung der aufgenommenen Schallsignale im Vergleich zu den erzeugten

Schallsignalen festgestellt wird, und dass bei einer vorbestimmten Aenderung dieser zeitlichen Verschiebung ein Alarmsignal ausgelöst wird.
2.. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen von einer Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Signale gespiesenen, an das überwachte Medium

gchallsignale abgebenden Schallgeber durch einen die durch das Medium übertragenen Schallsignal in ein elektrisches Signal umwandelnden Schallaufnehmer und eine Auswerteschaltung, welche eingerichtet ist, die zeitliche Verschiebung der Schallschwingungen des aufgenommenen Signales im Vergleich zum erzeugten Signal festzustellen und bei einer vorbestimmten Aenderung dieser Zeitverschiebung eine Alarmeinrichtung anzusteuern.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die £chaH.s»9rKxle. sinusförmige. Schwingungen sind, und dass die Phasenverschiebung der aufgenommenen und erzeugten Schwingungen zur Alarmgabe ausgewertet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1,. dadurch gekennzeichnet, dass die Jichallsignale aus der Modulation einer Trägerschwingung bestehen und dass die zeitliche Verschiebung dieser Modulation der aufgenommenen im Vergleich zu den erzeugten Schallschwingungen festgestellt, und dass bei einer vorbestimmten Aenderung dieser zeitlichen Verschiebung der Modulation ein Alarmsignal ausgelöst wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugten gchallsignale frequenzmoduliert werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der erzeugten 5^cnall^si9^nal^e periodisch zwischen zwei Frequenzen umgetaktet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Verschiebung des Frequenztaktes zwischen den aufgenommenen Schallsignalen und den erzeugten Schallsignalen festgestellt wird.

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8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Alarmsignal ausgelöst wird, wenn die zeitliche Verschiebung des Frequenztaktes um einen vorgegebenen Betrag von einem eingestellten Wert abweicht.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Alarmsignal ausgelöst wird, wenn die Aenderungsgeschwindigkeit der zeitlichen Verschiebung des Frequenztaktes einen bestimmten Wert übersteigt.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallsignale im Frequenzbereich zwischen 120 - 180 kHz liegen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Signale einen Frequenztaktgeber aufweist und eingerichtet ist, einem Schallsender frequenzmodulierte Schwingungen zuzuführen.
12. Vorrichtung nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung eine Einrichtung zur Frequenzdemodulation aufweist.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung eine phasensynchronisierte Regelschleife (phase locked loop) aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung ein.Koinzidenzgatter aufweist, dessen Eingänge mit der Auswerteschaltung und mit dem Frequenztaktgenerator verbunden sind und an dessen Ausgang ein bestimmtes Signal erscheint, wenn beide Eingangssignale gleich sind, und ein anderes Signal, wenn beide Eingangssignale verschieden sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung eine Einrichtung zur Mittelwertbildung aufweist, deren Eingang mit dem Ausgang des Koinzidenzgatters verbunden ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Koinzidenzgatter und die Einrichtung zur Mittelwertbildung zu einem Koinzidenz-Diskriminator vereinigt sind, an dessen Ausgang ein vom Zeitunterschied der beiden Eingangssignale abhängiges Ausgangssignal auftritt.
17. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Einrichtung zur Mittelwertbildung einen Alarm-

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Signalgeber steuert, wenn der Mittelwert um einen vorgegebenen Betrag von einem eingestellten Wert abweicht.
18. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung eine Differenziereinrichtung aufweist, welche einen Alarmsignalgeber.ansteuert, wenn die Aenderungsgeschwindigkeit des Mittelwertes des Ausgangssignales des Koinzidenzgatters einen vorgegebenen Wert übersteigt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das schallleitende Medium eine Glasscheibe ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das schallleitende Medium eine metallische Tresorwand ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 2, zur gleichzeitigen Ueberwachung mehrer schallleitender Objekte, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das erste Objekt übertragenen gchallsignale dem zweiten Objekt zugeleitet werden, die durch das zweite Objekt übertragenen Schallsingale dem nächstfolgenden Objekt usw. und die am letzten Objekt aufgenommenen {-Jchallsignale zur Alarmsignalgabe ausgewertet werden.

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