EP0348927A1 - Anordnung und Verfahren zur Eindringdetektion - Google Patents
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- EP0348927A1 EP0348927A1 EP89111749A EP89111749A EP0348927A1 EP 0348927 A1 EP0348927 A1 EP 0348927A1 EP 89111749 A EP89111749 A EP 89111749A EP 89111749 A EP89111749 A EP 89111749A EP 0348927 A1 EP0348927 A1 EP 0348927A1
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- European Patent Office
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- sensor
- linear pressure
- time difference
- circuit
- signals
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-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
- G08B13/20—Actuation by change of fluid pressure
Definitions
- the invention relates to an intrusion detection arrangement for monitoring a border with at least two sensor hoses laid in the ground at a distance from one another along the border to be monitored, and to a method for monitoring a border according to the preamble of claim 9.
- Such an arrangement is known for example from US-A-4,400,695 and is used for perimeter monitoring, i.e. to monitor the boundaries of outdoor areas against entry by unauthorized persons or being run over by vehicles.
- two sensor hoses are laid next to each other in the floor along the border to be monitored; the hoses are filled with a fluid which transmits the pressure waves or vibrations caused by an intruder to electroacoustic transducers which are arranged at the ends of the hoses.
- the output signals of these transducers are evaluated by an evaluation circuit in such a way that an alarm signal is only given when the difference signal of the two sensor tubes exceeds a predetermined value.
- the location of the penetration can be determined from the transit times of the pressure wave if electroacoustic transducers are attached to both ends of the sensor tubes.
- the invention is based on the object of eliminating the disadvantages of the intrusion detection arrangements of the prior art and, in particular, of creating a detection arrangement which has improved sensitivity responsiveness to an intruder, but not to other environmental influences.
- the detection arrangement should suppress false alarm signaling with greater certainty and make attempts to sabotage or outsmarting impossible; it should also enable a more precise localization of the location of an intrusion attempt.
- the object of the invention is also a method for monitoring a border, which makes it possible to differentiate with greater certainty the unauthorized crossing of the border by people and vehicles from random environmental disturbances, such as weather events, movement of animals and the like, and it furthermore enables the location of the border crossing to be safely located.
- an additional display device 6) is provided in the evaluation circuit, which is designed so that it displays an alarm signal generated by the amplitude discriminator circuit and / or the point of impact of the pressure waves on the linear pressure sensor determined by the localization circuit.
- the evaluation circuit used in the intrusion detection arrangement according to the invention thus not only evaluates the amplitudes of the pressure waves in the sensor tubes like the known arrangements, but also combines several measured variables with a much more intelligent evaluation; i.e. the time difference of the correlated signals arriving via the linear pressure sensors is first determined. This time difference corresponding to the propagation time of the sound between the two sensor tubes indicates by its sign on which side of the boundary the structure-borne noise source, e.g. an intruder, is completely independent of the amplitude of the incoming signals.
- a decrease in the size of the time difference between the arrival of the signals or a reversal of their sign is an unmistakable sign that the structure-borne sound source has moved into the space between the sensor tubes or has exceeded both tubes. Only when this fact has been determined by the time difference circuit is the amplitude measured at the same time evaluated. Since this amplitude is a measure of the mass of the penetrated object, an alarm signal is only triggered if this amplitude or its time integral, ie the mass of the object, is in a predetermined range, for example exceeds a predetermined threshold value. The false alarm security of the intrusion detection arrangement according to the invention is thereby significantly improved.
- a linear pressure sensor e.g. a piezoelectric cable or a pressure sensitive fiber optic cable
- a linear pressure sensor e.g. a piezoelectric cable or a pressure sensitive fiber optic cable
- the signals are practically at the speed of light, i.e. without significant time delay, to the evaluation circuit and that the problems caused by differences in the running times in the media in the two sensor tubes are eliminated (e.g. by an arc-shaped laying of the sensor tubes).
- a major advantage of the intrusion detection arrangement according to the invention is furthermore that, by determining the difference between the arrival of a signal from a linear pressure sensor and an associated signal, which is obtained by forwarding the pressure wave in the fluid contained in the sensor tube, this is essential compared to the known arrangements allows for a more secure location of the intrusion site. This applies in particular when using a correlation circuit, which allows a clear and reliable localization of the individual vibration locations even when multiple vibrations occur.
- two sensor hoses S1, S2 are laid along the boundary of the area to be monitored.
- the hoses are spaced about 1 to 2 meters apart and are at a depth of about 25 cm; they do not necessarily have to be parallel.
- the sensor tubes are made of a flexible material, such as rubber or an elastomer; they can also consist of a metallic tube.
- the sensor tubes are filled with a sound-conducting fluid, e.g. a liquid protected against freezing, such as a water-glycerine mixture; a gas or gel can also be used instead.
- the sensor tubes are provided with an electroacoustic transducer P1, P2 at one end.
- pressure pulses act on any one of the sensor hoses S1, S2 at any point, they are conducted in the fluid at a speed of about 1.5 km / s (in the case of water) to the end of the sensor hose S1, S2 and from there corresponding electroacoustic transducers P1, P2 converted into an electrical signal which is fed to the evaluation circuit E in the control and display device.
- the design of the sensor hoses S1, S2 and the electroacoustic transducers P1, P2 are known to the person skilled in the art, e.g. from US-A-3,438,021. It is advantageous to design the transducers as piezoelectric elements.
- the two sensor hoses S1, S2 each contain linear pressure sensors K1, K2, which extend over the entire length and which, when subjected to pressure or vibrations, emit an electrical signal at their end which is fed to the evaluation circuit E.
- These linear pressure sensors advantageously consist of a pressure-sensitive or vibration-sensitive cable, which is in the interior of the sensor hose S1, S2 in contact with the fluid extends over the entire length of the sensor tube.
- These cables can be designed, for example, as piezoelectric cables of the PVFD type; they are available from Pennwalt or Raychem.
- Electret cables such as are known, for example, from US Pat. No. 3,831,162, can also be used.
- the linear pressure sensors K1, K2 can also consist of a pressure-sensitive fiber-optic cable, the light conductivity of which changes when exposed to pressure waves.
- a pressure-sensitive fiber-optic cable such cables are e.g. known from US-A-4,591,709 and can be obtained from Felten & Bryan or from Corning Glass. If light or infrared radiation is fed in at one end of the fiber optic cable, then a pressure-dependent electrical signal can be taken off at the other end via an optoelectronic converter and fed to the evaluation circuit E.
- the pressure-sensitive cable K can be arranged coaxially in the sensor tube S, the pressure-sensitive cable K being centered by the holder H.
- the pressure-sensitive cable K can also be loosely inserted into the sensor tube S; it can also be cemented or glued into the hose.
- the pressure-sensitive cable K can also be incorporated into the wall of the sensor tube S, which expediently already takes place during the manufacture of the tube. This offers the advantage that the pressure-sensitive cable K does not first have to be drawn into the sensor tube S with difficulty, but that the finished, cable-provided tubes can be stored, delivered and laid directly.
- the two sensor tubes S1, S2, each containing a pressure-sensitive cable K1, K2 can pass through the or grid-like connection V to be connected to a unit, wherein the connection V automatically keeps them at a fixed distance, for example in the decimeter range, from one another.
- the transit time of the sound between the two pressure sensors K1, K2 is in the range of tenths of a millisecond, which allows the signals to be evaluated conveniently, in which case a rapid sign reversal for the alarm signal is preferably evaluated.
- Such a double sensor tube can be stored particularly advantageously, especially when filled with a sufficiently solidified medium, for example a gel, and can be laid particularly easily in the field.
- An intruder is believed to be at location XAO in area A outside of S1, i.e. outside the area to be monitored.
- the pressure waves caused by the intruder reach the pressure-sensitive cable K1 of the outer sensor hose S1 at point XA1 after a time t1 and the pressure-sensitive cable K2 of the inner sensor hose S2 at point XA2 after a time t2.
- signals from the pressure-sensitive cables K1, K2 travel via the cable ends KE1, KE2 to the receiving points SE1, SE2 of the evaluation circuit E and further to a time discriminator circuit CTD with practically no time delay.
- the signals arriving from the two linear pressure sensors K1, K2 are correlated here, and if there is a sufficient degree of correlation, the time difference T (corresponding to t2-t1), which corresponds to the distance between the two linear pressure sensors K1, K2, is determined, and the value this time difference T is fed to a time difference changing circuit TDC.
- This time difference T is a measure of the transit time of the pressure wave between points XA1 and XA2 of the two sensor hoses S1, S2 and accordingly depends only on the speed of sound in the ground between the two sensor hoses S1, S2 and on the distance at which the two are laid , from. Since this time difference T is therefore independent of the distance of the intruder from the limit to be monitored and of the amplitude of the pressure waves generated, it is constant as long as the intruder in area A moves outside of S1.
- the intrusion detection arrangement according to the invention, no amplitude evaluation has hitherto been carried out as in the known intrusion detection arrangements, but that all perceptible vibrations are registered and that vibrations of the smallest amplitude are also evaluated, provided the signals received by the two pressure sensors K1, K2 unite have a sufficiently high degree of correlation.
- the intrusion detection arrangement can therefore be operated with full sensitivity without fear of an increased false alarm rate.
- events outside the protected area are automatically eliminated because they lead to a constant time difference T.
- the output signal of the time discriminator circuit CTD i.e. the time difference T is fed to a time difference changing circuit TDC, which only forwards a signal if the absolute value of the input signal becomes smaller or if the sign of the input signal changes within a predetermined time interval, i.e. when it gets negative. If the input signal remains constant, no output signal appears on the time difference changing circuit TDC. Therefore, as long as an intruder in area A moves outside of S1, no signal is passed on.
- the time difference changing circuit TDC outputs an output signal.
- the time discriminator circuit CTD When attempting to skip the area C between the sensor tubes S1, S2, no vibrations are triggered in the area C, but pressure waves are triggered within a short time interval, for example in the position XBO, which in points XB1 and XB2 of the linear pressure sensors K1 and K2 are recorded.
- the output signal, if present, of the time difference change circuit TDC is now fed to an amplitude discriminator circuit ATH, which receives signals from at least one of the two linear pressure cables K1, K2 at the same time.
- the amplitudes of the pressure waves received by the linear pressure sensors K1, K2, or their time integral depend on the mass of the object producing the pressure waves, since in this case the object is in the vicinity of the pressure sensors K1, K2. By determining the amplitude size it can therefore be determined whether the pressure waves from a larger object, e.g. a person or vehicle trying to cross the monitored border.
- the signals from smaller objects, e.g. from animals or branches brought in by gusts of wind, would be eliminated by the amplitude discriminator circuit ATH and would not lead to an alarm.
- the amplitude discriminator circuit ATH receives an output signal from the time difference changing circuit TDC, it determines the amplitude of at least one of the signals received from the linear pressure sensors K1, K2 and forwards an alarm signal to a display device DIS if this amplitude or its time integral exceeds a predetermined threshold value.
- This display device DIS shows the alarm status visually, e.g. by an indicator lamp and / or forwards an alarm signal, possibly after a predetermined time delay, to other locations, e.g. to surveillance personnel or the police.
- the display device can also switch on further monitoring and / or deterrent devices, for example lighting systems, video cameras or acoustic signal devices.
- the signals of at least one of the electroacoustic transducers P1, P2 arranged at the ends of the sensor tubes S1, S2 are fed to a correlation circuit COR, which simultaneously receives the signals from the respectively associated linear pressure sensors K1, K2.
- the signals generated by the linear pressure sensors K1, K2 are received without a substantial time delay in the correlation circuit COR, while the pressure wave triggered by the same event only with a time delay to the electroacoustic transducers caused by the conduction of the pressure wave in the fluid in the sensor tubes S1, S2 P1, P2 arrive.
- the signals of the electroacoustic transducers P1, P2 therefore arrive with a corresponding time delay compared to the signals of the linear pressure sensors K1, K2.
- the signals arriving from one of the linear pressure sensors K1, K2 are correlated with the signals arriving from the corresponding electroacoustic transducer P1, P2; only those signals are evaluated that have a sufficiently high degree of correlation within a predetermined time window, while all other signals are blocked.
- the correlated signals are fed to a localization circuit LOC, in which the time difference between the arrival of related signals is determined by the linear pressure sensor K1, K2 and the electroacoustic transducer P1, P2. From this time difference and the known running speed of the pressure wave in the sensor hose S1, S2, the location of the penetration attempt is determined as the distance from the electroacoustic transducer P1, P2 and displayed in the localization circuit LOC.
- the intrusion detection arrangement described above can be carried out with individual, known electronic circuit elements available on the market. However, it is clear to the person skilled in the art that the circuit described can also be implemented with a programmable microprocessor.
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Abstract
Eine Eindringdetektionsanordnung zur Überwachung einer Grenze gegen Betreten durch nicht autorisierte Personen oder Überfahren durch Fahrzeuge weist zwei im Abstand voneinander in den Boden verlegte Sensorschläuche (S), die mit einem den Schall leitenden Fluid gefüllt sind, auf. Um eine erhöhte Empfindlichkeit und verbesserte Selektivität, sowie eine verbesserte Möglichkeit zur Lokalisation eines Eindringversuchs zu erhalten, werden zusätzlich sich über die ganze Länge der Sensorschläuche (S) erstreckende, lineare Drucksensoren (K), welche bei Einwirkung von Druck an ihren Enden elektrische Signale abgeben, in den Schläuchen (S) angeordnet. Die über an den Enden der Sensorschläuche (S) angeordneten elektroakustischen Wandler (P) und die linearen Drucksensoren (K) erhaltenen elektrischen Singale werden miteinader korreliert und aus der Zeitdifferenz wird der Ort des Eindringversuchs festgestellt. Bezugsziffern (gehören nicht zur Beschreibung), Reference Numbers (do not belong to the description); Gebiet außerhalb von S1, A, Area (outside S1); Amplitudendiskriminatorschaltung, ATH, Amplitude discriminator circuit; Gebiet innerhalb von S2, B, Area (within S2); Gebiet zwischen S1 und S2, C, Area (between S1 and S2); Steuer- und Anzeigevorrichtung, CIE, Control and indicating equipment; Korrelationsschaltung, COR, Correlation circuit; Zeitdiskriminatorschaltung, CTD, Time discriminator circuit; Anzeigeeinrichtung, DIS, Display unit; Auswerteschaltung, E, Evaluation circuit; Halterung, H, Holding device; Druckempfindliches Kabel, K, { Pressure sensitive cable; Linearer Drucksensor, K1, { Linear pressure sensor element; Linearer Drucksensor, K2, { Linear pressure sensor element; Kabelende, KE1, Cable terminator; Kabelende, KE2, Cable terminator; Lokalisationsschaltung, LOC, Localisation circuit; Elektroakustischer Wandler, P, Electroacoustic transducer; Elektroakustischer Wandler, P1, Electroacoustic transducer; Elektroakustischer Wandler, P2, Electroacoustic transducer; Sensorschlauch, S1, { Flexible sensor hose means; Sensorschlauch, S2, { Sensor tubes; Empfangsstelle, SE1, Receiving terminal; Empfangsstelle, SE2, Receiving terminal; Zeitdifferenz zwischen den beiden eintreffen-, ,{ Time difference between the two; den korrespondierenden Signalen entspre-, ,{ arriving correlated signals; chend (t2 - t1), T, { corresponding to (t2-t1); Zeit vom Entstehen der Bodenschallwelle bis, ,{ Time from the production of seismic; zum Auftreffen auf den Sensorschlauch S1, t1, { waves at XA0 until arrival at S1; Zeit vom Entstehen der Bodenschallwelle bis, ,{ Time from the production of seismic; zum Auftreffen auf den Sensorschlauch S2, t2, { waves at XA0 until arrival at S2; Zeitdifferenzänderungsschaltung, TDC, Time difference change circuit; Verbindung, V, Spacer device; Körperschallquelle im Gebiet A, XA0, Source of pressure waves in area A; Auftreffpunkt der von XA0 ausgehenden, ,{ Point of impact of the pressure; Bodenschallwelle auf den nächstliegenden, ,{ waves produced in XA0 on the; Sensorschlauch S1, XA1, { nearest sensor tube S1; Auftreffpunkt der von XA0 ausgehenden, ,{ Point of impact of the pressure; Bodenschallwelle auf den entfernter lie-, ,{ waves produced in XA0 on the more; genden Sensorschlauch S2, XA2, { distant sensor tube S2; Körperschallquelle im Gebiet B, XB0, Source of pressure waves in area B; Auftreffpunkt der von XB0 ausgehenden, ,{ Point of impact of the pressure; Bodenschallwelle auf den entfernter lie-, ,{ waves produced in XB0 on the more; genden Sensorschlauch S1, XB1, { distant sensor tube S1; Auftreffpunkt der von XB0 ausgehenden, ,{ Point of impact of the pressure; Bodenschallwelle auf den nächstliegenden, ,{ waves produced in XB0 on the; Sensorschlauch S2, XB2, { nearest sensor tube S2; Körperschallquelle im Gebiet C, XC0, Source of pressure waves in area C; Auftreffpunkt der von XC0 ausgehenden Boden-, ,{ Point of impact of the pressure waves; schallwelle auf den Sensorschlauch S1, XC1, { produced in XC0 on the sensor tube S1; Auftreffpunkt der von XC0 ausgehenden Boden-, ,{ P
Description
- Die Erfindung betrifft eine Eindringdetektionsanordnung zur Überwachung einer Grenze mit mindestens zwei im Abstand voneinander entlang der zu überwachenden Grenze in den Boden verlegten Sensorschläuchen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Überwachung einer Grenze gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
- Eine solche Anordnung ist beispielsweise aus der US-A-4,400,695 bekannt und dient der Perimeterüberwachung, d.h. zur Überwachung der Grenzen von Freigeländen gegen Betreten durch nicht autorisierte Personen oder Überfahren durch Fahrzeuge. Bei diesem System sind entlang der zu überwachenden Grenze zwei Sensorschläuche nebeneinander im Boden verlegt; die Schläuche sind mit einem Fluid gefüllt, welches die durch einen Eindringling verursachten Druckwellen oder Erschütterungen zu elektroakustischen Wandlern, die an den Enden der Schläuche angeordnet sind, weiterleiten. Die Ausgangssignale dieser Wandler werden von einer Auswerteschaltung derart ausgewertet, daß ein Alarmsignal nur dann gegeben wird, wenn das Differenzsignal der beiden Sensorschläuche einen vorbestimmten Wert überschreitet. Gleichzeitig kann aus den Laufzeiten der Druckwelle der Ort des Eindringens bestimmt werden, wenn an beiden Enden der Sensorschläuche elektroakustische Wandler angebracht werden.
- Für die Alarmsignalauslösung wird bei dieser bekannten Anordnung nur eine einzige pysikalische Größe ausgewertet, nämlich die Amplitude der aufgenommenen Körperschallschwingungen. Eine solche Anordnung ist nicht in der Lage, mit der erforderlichen Sicherheit einen Eindringling von anderen Körperschallquellen zu unterscheiden, beispielsweise von kleinen, die Grenze passierenden Tieren, von Bodenerschütterungen und Geräuschen von weiter entfernten Fahrzeugen oder Überschallflugzeugen oder von durch das Wetter verursachten Druckwellen. Die Folge sind häufige Fehlalarme, ohne daß tatsächlich ein Eindringversuch stattgefunden hat. Zudem ist die Lokalisierung unsicher oder unwirksam, wenn mehrere Druckwellen gleichzeitig oder in kurzen Zeitabständen voneinander erzeugt werden, beispielsweise durch mehrere Eindringlinge oder kurz nacheinander erzeugte Signale eines Eindringlings, z.B. schnell aufeinderfolgende Fußstapfen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die angeführten Nachteile der Eindringdetektionsanordnungen des Standes der Technik zu beseitigen und insbesondere eine Detektionsanordnung zu schaffen, welche mit verbesserter Empfind lichkeit und Selektivität auf einen Eindringling anspricht, jedoch nicht auf andere Umgebungseinflüsse. Die Detektionsanordnung soll eine falsche Alarmsignalgabe mit größerer Sicherheit unterdrücken und Sabotage- oder Überlistungsversuche unmöglich machen; ferner soll sie eine genaurere Lokalisierung des Ortes eines Eindringversuches ermöglichen.
- Aufgabe der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Überwachung einer Grenze, das es ermöglicht, mit größerer Sicherheit das unbefugte Überschreiten der Grenze durch Personen und Fahrzeuge von zufälligen umgebungsbedingten Störungen, wie Wetterereignissen, Bewegung von Tieren u.ä., zu unterscheiden und das es ferner ermöglicht, den Ort der Grenzüberschreitung sicher zu lokalisieren.
- Die vorstehend genannten Aufgaben werden bei einer Eindringdetektionsanordnung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 und bei einem Verfahren zur Grenzüberwachung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind in der Auswerteschaltung folgende Schaltelemente vorgesehen:
- 1) eine Zeitdiskriminatorschaltung, welche so ausgelegt ist, daß die von den linearen Drucksensoren eintreffenden elektrischen Signale korreliert werden und daß bei Vorliegen eines hinreichenden Korrelationsgrades die Differenz zwischen der Eintreffzeit zusammengehöriger Signale gebildet und der Wert dieser Zeitdifferenz weitergeleitet wird,
- 2) eine Zeitdifferenzänderungsschaltung welche so ausgelegt ist, daß sie ein Signal weitergibt, wenn der Absolutwert der von der Zeitdiskriminatorschaltung erhaltenen Zeitdifferenz um mehr als ein vorbestimmtes Maß abnimmt oder diese Differenz innerhalb eines vorgegebenen Zeitraumes ihr Vorzeichen ändert und
- 3) eine Amplitudendiskriminatorschaltung welche so ausgelegt ist, daß sie Signale von wenigstens einem der linearen Drucksensoren und von der Zeitdifferenzänderungsschaltung empfängt und daß sie, wenn sie ein Signal von der Zeitdifferenzänderungsschaltung erhält, die Amplitude wenigstens eines der von den linearen Drucksensoren empfangenen Signale bestimmt und ein Signal weiterleitet, wenn diese Amplitude oder deren Zeitintegral einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
- Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Auswer teschaltung zusätzlich folgende Schaltelemente vorgesehen:
- 4) eine Korrelationsschaltung, welche so ausgelegt ist, daß die von einem der linearen Drucksensoren und von dem zugehörigen elektroakustischen Wandler zeitverschoben eintreffenden elektrischen Signale korreliert werden und daß nur solche Signale weitergeleitet werden, welche einen hinreichend hohen Korrelationsgrad aufweisen und
- 5) eine Lokalisationsschaltung, welche so ausgelegt ist, daß sie die Zeitdifferenz zwischen dem Eintreffen zusammengehöriger Signale von dem linearen Drucksensor und dem elektroakustischen Wandler bildet und aus der Größe dieser Zeitdifferenz und der Druckwellengeschwindigkeit in dem Fluid in dem Sensorschlauch den Auftreffpunkt der Druckwellen auf den linearen Drucksensor bestimmt.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in der Auswerteschaltung zusätzlich 6) eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen, welche so ausgelegt ist, daß sie ein von der Amplitudendiskriminatorschaltung erzeugtes Alarmsignal und/oder den von der Lokalisationsschaltung bestimmten Auftreffpunkt der Druckwellen auf den linearen Drucksensor zur Anzeige bringt.
- Die in der erfindungsgemäßen Eindringdetektionsanordnung verwendete Auswerteschaltung wertet also nicht nur wie die bekannten Anordnungen die Ampli tuden der Druckwellen in den Sensorschläuchen aus, sondern kombiniert mit einer wesentlich intelligenteren Auswertung mehrere Meßgrößen; d.h. zunächst wird die Zeitdifferenz der über die linearen Drucksensoren eintreffenden korrelierten Signale bestimmt. Diese der Laufzeit des Schalls zwischen den beiden Sensorschläuchen entsprechende Zeitdifferenz zeigt durch ihr Vorzeichen an, auf welcher Seite der Grenze sich die Körperschallquelle, z.B. ein Eindringling, befindet und zwar völlig unabhängig von der Amplitude der eintreffenden Signale.
- Eine Abnahme der Größe der Zeitdifferenz zwischen dem Eintreffen der Signale oder eine Umkehr ihres Vorzeichens ist ein untrügliches Zeichen dafür, daß sich die Körperschallquelle in den Zwischenraum zwischen den Sensorschläuchen bewegt hat oder beide Schläuche überschritten hat. Erst wenn diese Tatsache durch die Zeitdifferenzschaltung festgestellt worden ist, wird die gleichzeitig gemessene Amplitude ausgewertet. Da diese Amplitude ein Maß für die Masse des eingedrungenen Objekts ist, wird ein Alarmsignal nur ausgelöst, wenn diese Amplitude oder deren Zeitintegral, d.h. die Masse des Objekts, in einem vorgegebenen Bereich liegt, z.B. einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Die Fehlalarmsicherheit der erfindungsgemäßen Eindringdetektionsanordnung wird dadurch markant verbessert.
- Durch die Auswertung der Zeitdifferenz zwischen dem Eintreffen der Signale von beiden linearen Drucksensoren werden nur solche Ereignisse erfaßt, bei welchen die Grenze wirklich passiert wird. Weiter entfernt liegende Körperschallquellen und Wetterereignisse werden daher ausgeschlossen. Menschen und schwere Fahzeuge werden ebenso wie kleinere und leichtere Objekte, z.B. Tiere, von der Zeitdifferenzauswertung erfaßt. Letztere werden jedoch durch die Amplitudenauswertung ausgeschlossen.
- Auch ein besonders vorsichtiger, langsam und umsichtig vorgehender Eindringling wird von der erfindungsgemäßen Eindringdetektionsanordnung sicher erfaßt, da auch bei schwachen Erschütterungen die Zeitdifferenzauswertung, die ohne Amplitudenauswertung arbeitet, einen solchen Eindringling erfaßt, der dann allein durch sein Gewicht und die dadurch bewirkte Druckwelle ein Alarmsignal auslöst.
- Die Verwendung eines linearen Drucksensors, z.B. eines piezoelektrischen Kabels oder eines druckempfindlichen, faseroptischen Kabels, hat den Vorteil, daß die Signale praktisch mit Lichtgeschwindigkeit, d.h. ohne wesentliche Zeitverzögerung, zur Auswerteschaltung gelangen und daß die durch Differenzen der Laufzeiten in den Medien in den beiden Sensorschläuchen hervorgerufenen Probleme (z.B. durch bogenförmige Verlegung der Sensorschläuche) eliminiert werden.
- Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Eindringdetektionsanordnung besteht ferner darin, daß durch Bestimmung der Differenz zwischen dem Eintreffen eines Signals aus einem linearen Drucksensor und einem zugehörigen Signal, das durch Weiterleiten der Druckwelle in dem in dem Sensorschlauch enthaltenen Fluid erhalten wird, eine gegenüber den bekannten Anordnungen wesentlich sicherere Lokalisierung des Eindringorts ermöglicht wird. Dies gilt insbesondere bei Verwendung einer Korrelationsschaltung, die auch bei Auftreten von Mehrfacherschütterungen eine eindeutige und sichere Lokalisierung der einzelnen Erschütterungsorte gestattet.
- Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
- Figur 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Eindringdetektion mit zwei Sensorschläuchen und daran angeschlossener Auswerteschaltung,
- Figur 2 Querschnitte durch verschiedene Ausführungsformen von Sensorschläuchen,
- Figur 3 einen Querschnitt durch einen Doppelsensorschlauch und
- Figur 4 ein Diagramm eines typischen Verlaufs der Zeitdifferenz der Signale der beiden linearen Drucksensoren in Abhängigkeit vom Ort der Körperschallquelle.
- Bei der in Figur 1 dargestellten Eindringdetektionsanordnung sind entlang der Grenze des zu überwachenden Gebiets zwei Sensorschläuche S1, S2 verlegt. Die Schläuche haben einen Abstand von etwa 1 bis 2 Meter und liegen in einer Tiefe von etwa 25 cm; sie müssen nicht notwendiger Weise parallel liegen. Die Sensorschläuche bestehen aus einem flexiblen Material, wie Gummi oder einem Elastomer; sie können auch aus einem metallischen Rohr bestehen. Die Sensorschläuche sind mit einem den Schall leitenden Fluid gefüllt, z.B. einer gegen Gefrieren geschützten Flüssigkeit, wie einem Wasser-Glyzerin-Gemisch; stattdessen kann auch ein Gas oder ein Gel verwendet werden. An einem Ende sind die Sensorschläuche mit einem elektroakustischen Wandler P1, P2 versehen.
- Wenn auf einen der Sensorschläuche S1, S2 an einer beliebigen Stelle Druckimpulse einwirken, so werden diese in dem Fluid mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,5 km/s (im Falle von Wasser) zum Ende des Sensorschlauchs S1, S2 geleitet und dort von dem entsprechenden elektroakustischen Wandler P1, P2 in ein elektrisches Signal umgewandelt, das der Auswerteschaltung E in der Steuer- und Anzeigevorrichtung zugeleitet wird. Die Ausführung der Sensorschläuche S1, S2 und der elektroakustischen Wandler P1, P2 sind dem Fachmann bekannt, z.B. aus der US-A-3,438,021. Vorteilhaft ist es dabei, die Wandler als piezoelektrische Elemente auszuführen.
- Außerdem enthalten die beiden Sensorschläuche S1, S2 sich jeweils über die ganze Länge erstreckende lineare Drucksensoren K1, K2, welche bei Einwirkung von Druck oder Erschütterungen an ihrem Ende ein elektrisches Signal abgeben, das der Auswerteschaltung E zugeführt wird. Diese linearen Druckssensoren bestehen vorteilhafterweise aus einem druck- oder erschütterungsempfindlichen Kabel, das sich im Inneren des Sensorschlauchs S1, S2 im Kontakt mit dem Fluid über die ganze Länge des Sensorschlauchs erstreckt. Diese Kabel können beispielsweise als piezoelektrische Kabel vom PVFD-Typ ausgebildet sein; sie sind von Pennwalt oder Raychem erhältlich. Es können auch Elektretkabel verwendet werden, wie sie beispielsweise aus der US-A-3,831,162 bekannt sind.
- Die linearen Drucksensoren K1, K2 können jedoch auch aus einem druckempfindlichen faseroptischen Kabel bestehen, dessen Lichtleitfähigkeit sich bei Einwirkung von Druckwellen ändert. Solche Kabel sind z.B. aus der US-A-4,591,709 bekannt und können von Felten & Guillaume oder von Corning Glass bezogen werden. Wenn an einem Ende des faseroptischen Kabels Licht oder Infrarotstrahlung eingespeist wird, so kann am anderen Ende über einen optoelektronischen Wandler ein druckabhängiges elektrisches Signal abgenommen und der Auswerteschaltung E zugeleitet werden.
- Durch die Verlegung der druckempfindlichen Kabel K1, K2 im Inneren der Sensorschläuche S1, S2, an Stelle der direkten Verlegung im Erdreich, wird eine bessere akustische Ankoppelung und eine bessere Korrelationsmöglichkeit der in den Sensorschläuchen und in den zugehörigen linearen Drucksensoren weitergeleiteten Druckwellen erreicht. Beide Sensoren erhalten daher weitgehend gleichartige Signale, welche in dem Fluid der Sensorschläuche S1, S2 mit Schallgeschwindigkeit, in den linearen Drucksensoren K1, K2 jedoch praktisch mit Lichtgeschwindigkeit, d.h. ohne wesentliche Zeitverzögerung, weitergeleitet werden.
- Das druckempfindliche Kabel K kann dabei, wie aus dem in Figur 2a wiedergegebenen Querschnitt ersichtlich ist, kokaxial im Sensorschlauch S angeordnet sein, wobei das druckempfindliche Kabel K durch Halterung H zentriert wird. Das druckempfindliche Kabel K kann jedoch auch, wie in Figur 2b dargestellt, lose in den Sensorschlauch S eingelegt werden; es kann auch in den Schlauch eingekittet oder eingeklebt werden. Wie in Figur 2c dargestellt, kann das druckempfindliche Kabel K auch in die Wand des Sensorschlauchs S eingearbeitet sein, was zweckmässigerweise bereits bei der Herstellung des Schlauchs geschieht. Dies bietet den Vorteil, daß das druckempfindliche Kabel K nicht erst mühsam in den Sensorschlauch S eingezogen werden muß, sondern daß die fertigen, mit Kabel versehenen Schläuche gelagert, angeliefert und direkt verlegt werden können.
- Wie in Figur 3 gezeigt, können die beiden Sensorschläuche S1, S2, die jeweils ein druckempfindliches Kabel K1, K2 enthalten, mittels einer durchgehen den oder gitterartigen Verbindung V zu einer Einheit verbunden sein, wobei sie durch die Verbindung V automatisch in einem festen Abstand, z.B. im Dezimeterbereich, zueinander gehalten werden. Die Laufzeit des Schalls zwischen den beiden Drucksensoren K1, K2 liegt hier im Bereich von Zehntelmillisekunden, was eine bequeme Auswertung der Signale gestattet, wobei in diesem Fall vorzugsweise eine schnelle Vorzeichenumkehr für die Alarmsignalgabe ausgewertet wird. Ein solcher Doppel-Sensorschlauch läßt sich, speziell bei Füllung mit einem hinreichend verfestigten Medium, z.B. einem Gel, besonders vorteilhaft lagern und besonders einfach im Gelände verlegen.
- An Hand der in Figur 1 enthaltenen, in Blockform dargestellten Auswerteschaltung E und des in Figur 4 wiedergegebenen typischen Verlaufs eines bei einem Eindringversuch erhaltenen Zeitdifferenz-Signals wird das Betriebsverfahren der beschriebenen Eindringdetektionsanordnung näher erläutert.
- Es wird angenommen, ein Eindringling befinde sich an der Stelle XAO im Gebiet A außerhalb von S1, d.h. außerhalb des zu überwachenden Gebiets. Die von dem Eindringling hervorgerufenen Druckwellen erreichen das druckempfindliche Kabel K1 des äußeren Sensorschlauchs S1 im Punkt XA1 nach einer Zeit t1 und das druckempfindliche Kabel K2 des inneren Sensorschlauchs S2 im Punkt XA2 nach einer Zeit t2. Praktisch ohne Zeitverzögerung gelangen von den druckempfindlichen Kabeln K1, K2 entsprechende Signale über die Kabelenden KE1, KE2 zu den Empfangsstellen SE1, SE2 der Auswerteschaltung E und weiter zu einer Zeitdiskriminatorschaltung CTD. Hier werden die aus den beiden linearen Drucksensoren K1, K2 eintreffenden Signale korreliert, und bei Vorliegen eines ausreichenden Korrelationsgrades wird die Zeitdifferenz T (entsprechend t2-t1), welche dem Abstand zwischen den beiden linearen Drucksensoren K1, K2 entspricht, bestimmt, und der Wert dieser Zeitdifferenz T wird einer Zeitdifferenzänderungsschaltung TDC zugeführt.
- Diese Zeitdifferenz T ist ein Maß für die Laufzeit der Druckwelle zwischen den Stellen XA1 und XA2 der beiden Sensorschläuche S1, S2 und hängt demgemäß nur von der Schallgeschwindigkeit im Erdboden zwischen den beiden Sensorschläuchen S1, S2 und von der Entfernung, in der beide voneinander verlegt sind, ab. Da diese Zeitdifferenz T also von der Entfernung des Eindringlings von der zu überwachenden Grenze und von der Amplitude der erzeugten Druckwellen unabhängig ist, ist sie konstant, solange sich der Eindringling im Gebiet A außerhalb von S1 bewegt.
- Es sei bemerkt, daß bei der Beschreibung der erfindungsgemäßen Eindringdetektionsanordnung bisher keine Amplitudenauswertung wie bei den bekannten Eindringdetektionsanordnungen erfolgt, sondern, daß alle wahrnehmbaren Erschütterungen registriert werden und daß auch Erschütterungen geringster Amplitude ausgewertet werden, sofern die von den beiden Drucksensoren K1, K2 erhaltenen Signale einen genügend hohen Korrelationsgrad aufweisen. Die Eindringdetektionsanordnung kann also mit voller Empfindlichkiet betrieben werden, ohne daß eine erhöhte Fehlalarmrate befürchtet werden muß. Außerdem werden Ereignisse außerhalb des geschützten Bereichs automatisch eliminiert, da sie zu einer konstanten Zeitdifferenz T führen.
- Das Ausgangssignal der Zeitdiskriminatorschaltung CTD, d.h. die Zeitdifferenz T, wird einer Zeitdifferenzänderungschaltung TDC zugeleitet, welche nur dann ein Signal weiterleitet, wenn der Absolutwert des Eingangssignals kleiner wird oder wenn sich innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls das Vorzeichen des Eingangssignals ändert, d.h. wenn es negativ wird. Falls das Eingangssignal konstant bleibt, erscheint also kein Ausgangssignal an der Zeitdifferenzänderungsschaltung TDC. Solange sich ein Eindringling im Gebiet A außerhalb von S1 bewegt, wird daher kein Signal weitergeleitet.
- Sobald jedoch ein Eindringling den äußeren Sensorschlauch S1 überschreitet und das Gebiet C zwischen den Sensorschläuchen S1, S2 betritt, z.B an der Stelle XCO, sinkt der Wert der Zeitdifferenz T =(t2-t1) unter den vorher konstanten Wert Ta oder wird negativ, wie in der Kurve gemäß Figur 4 angegeben; in diesem Fall gibt die Zeitdifferenzänderungsschaltung TDC ein Ausgangssignal ab.
- Bei dem Versuch, das Gebiet C zwischen den Sensorschläuchen S1, S2 zu überspringen, werden zwar im Gebiet C keine Erschütterungen ausgelöst, es werden jedoch innerhalb eines kurzen Zeitintervalls, z.B in der Position XBO, Druckwellen ausgelöst, welche in den Punkten XB1 und XB2 von den linearen Drucksensoren K1, bzw. K2 aufgenommen werden. Die Zeitdiskriminatorschaltung CTD würde in einem solchen Fall ein Umschlagen der Zeitdifferenz auf einen negativen Wert Tb = -Ta feststellen, und die Zeitdifferenzänderungsschaltung TDC würde ebenfalls ein Ausgangsignal abgeben.
- Ein Überlistungsversuch durch Überspringen der Detektionszone ist also unmöglich, es würde in jedem Fall ein Ausgangssignal von der Zeitdifferenzänderungsschaltung TDC weitergeleitet, wenn ein Eindringling das Gebiet C zwi schen den Sensorschläuchen S1, S2 durchschreitet oder überspringt. Solange sich ein Objekt aber entweder außerhalb der überwachten Grenze im Gebiet A oder innerhalb der überwachten Grenze im Gebiet B bewegt, wird kein Ausgangssignal von der Zeitdifferenzänderungsschaltung TDC abgegeben.
- Das Ausgangssignal, falls vorhanden, der Zeitdifferenzänderungsschaltung TDC wird nun einer Amplitudendiskriminatorschaltung ATH zugeführt, welche gleichzeitig Signale wenigstens eines der beiden linearen Druckkabel K1, K2 erhält. Die Amplituden der von den linearen Drucksensoren K1, K2 empfangenen Druckwellen, bzw. deren Zeitintegral hängen von der Masse des die Druckwellen erzeugenden Objekts, ab, da sich das Objekt in diesem Fall in der Nähe der Drucksensoren K1, K2 befindet. Durch Bestimmung der Amplitudengröße kann daher festgestellt werden, ob die Druckwellen von einem größeren Objekt, z.B. einem Menschen oder einem Fahrzeug, stammen, das versucht, die überwachte Grenze zu überschreiten. Die Signale kleinerer Objekte, z.B von Tieren oder von durch Windstöße hereingetragenen Ästen, würden von der Amplitudendiskriminatorschaltung ATH eliminiert und zu keinem Alarm führen.
- Sofern die Amplitudendiskriminatorschaltung ATH ein Ausgangssignal von der Zeitdifferenzänderungsschaltung TDC erhält, bestimmt sie die Amplitude wenigstens eines der von den linearen Drucksensoren K1, K2 erhaltenen Signale und gibt ein Alarmsignal an eine Anzeigeeinrichtung DIS weiter, wenn diese Amplitude oder deren Zeitintegral einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Diese Anzeigeeinrichtung DIS zeigt den Alarmzustand visuell an, z.B. durch eine Anzeigelampe, und/oder gibt ein Alarmsignal, gegebenenfalls nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung, an andere Stellen weiter, z.B. an Überwachungspersonal oder die Polizei. Die Anzeigeeinrichtung kann auch weitere Überwachungs- und/oder Abschreckungseinrichtungen einschalten, beispielsweise Beleuchtungsanlagen, Videokameras oder akustische Signaleinrichtungen.
- Weiterhin werden die Signale wenigstens eines der an den Enden der Sensorschläuche S1, S2 angeordneten elektroakustischen Wandler P1, P2 einer Korrelationsschaltung COR zugeleitet, die gleichzeitig die Signale der jeweils zugehörigen linearen Drucksensoren K1, K2 empfängt. Die von den linearen Drucksensoren K1, K2 erzeugten Signale werden ohne wesentliche Zeitverzögerung in der Korrelationsschaltung COR empfangen, während die durch dasselbe Ereignis ausgelöste Druckwelle erst mit einer durch die Leitung der Druckwelle in dem Fluid in den Sensorschläuchen S1, S2 bedingten Zeitverzögerung zu den elektroakustischen Wandlern P1, P2 gelangen. In der Korrelationsschaltung COR treffen die Signale der elektroakustischen Wandler P1, P2 daher mit einer entsprechenden Zeitverzögerung gegenüber den Signalen der linearen Drucksensoren K1, K2 ein.
- In der Korrelationsschaltung COR werden die von einem der linearen Drucksensorern K1, K2 eintreffendenSignale mit den von dem entsprechenden elektroakustischen Wandler P1, P2 eintreffenden Signalen korreliert; es werden nur solche Signale ausgewertet, die innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters einen hinreichend hohen Korrelationsgrad aufweisen, während alle anderen Signale blockiert werden.
- Die korrelierten Signale werden einer Lokalisierungsschaltung LOC eingespeist, in der die Zeitdifferenz zwischen dem Eintreffen zusammengehöriger Signale von dem linearen Drucksensor K1, K2 und dem elektroakustischen Wandler P1, P2 bestimmt wird. Aus dieser Zeitdifferenz und der bekannten Laufgeschwindigkeit der Druckwelle in dem Sensorschlauch S1, S2 wird der Ort des Eindringversuchs als Abstand von dem elektroakustischen Wandler P1, P2 bestimmt und in der Lokalisationsschaltung LOC zur Anzeige gebracht.
- Auf diese Weise ist es möglich, auch Mehrfacherschütterungen mit großer Sicherheit zu analysieren und den Ort ihrer Einwirkung auf die Sensorschläuche S1, S2 festzustellen. Mittels der Lokalisierungsschaltung LOC werden weitere Informationen erhalten, die es ermöglichen gezielt Signale an bestimmte Sektoren der zu überwachenden Grenze zu übermitteln, z.B. Scheinwerfer oder andere Überwachungsanlagen speziell in den angezeigten Bereichen in Betrieb zu setzen.
- Die vorstehend beschriebene Eindringdetektionsanordnung kann mit einzelnen, bekannten und auf dem Markt erhältlichen elektronischen Schaltungselementen ausgeführt werden. Es ist jedoch für den Fachmann klar, daß die beschriebene Schaltung auch mit einem programmierbaren Mikroprozessor realisiert werden kann. Die Parameter können entweder entsprechend den Installationsbedingungen fest eingegeben werden, oder sie können nach der Installation der Anlage automatisch mit einem Kalibrierprogramm eingelesen werden. In diesem Fall genügt es, wenn eine Testperson im Gebiet A außerhalb des Sensorschlauchs S1 in geringem Abstand und parallel dazu langsam die Grenze abschreitet. Während dieses Abschreitens mißt das System kontinuierlich die Zeitdifferenz T = (t2-t1) und die Amplituden der durch einen gehende Menschen verursachten Druckwellen. Die Schwellenwerte für die Zeitdifferenzänderung und für die Amplituden der Druckwellen entlang der Anlage werden so automatisch in die Eindringdetektionsanordnung eingelesen und gespeichert.
- Abwandlungen der vorbeschriebenen Schaltung sind im Rahmen der Erfindung gemäß den Ansprüchen möglich und dem Fachmann geläufig.
Claims (10)
1. Eindringdetektionsanordnung zur Überwachung einer Grenze mit mindestens zwei im Abstand voneinander entlang der zu überwachenden Grenze in den Boden verlegten, ein den Schall leitendes Fluid enthaltenden Sensorschläuchen (S1, S2) mit einem elektroakustischen Wandler (P1, P2) an mindestens einem Schlauchende zum Umsetzen der in den Sensorschläuchen auftretenden Druckwellen in elektrische Signale und mit einer Auswerteschaltung (E) zur Auswertung der von den elektroakustischen Wandlern (P1, P2) erhaltenen elektrischen Signale, dadurch gekennzeichnet, daß in den Sensorschläuchen (S1, S2) zusätzlich sich über deren ganze Länge erstreckende, lineare Drucksensoren (K1, K2) angeordnet sind, welche bei Einwirkung von Druck auf eine beliebige Stelle ihrer Länge ohne wesentliche Zeitverzögerung an ihren Enden elektrische Signale erzeugen, welche der Auswerteschaltung (E) zugeleitet werden und daß in der Auswerteschaltung (E) Schaltelemente vorgesehen sind, welche so ausgelegt sind, daß die über die linearen Drucksensoren (K1, K2) und über die elektroakustischen Wandler (P1, P2) erhaltenen Signale korreliert werden und daß aus der Zeitdifferenz des Eintreffens zusammengehöriger Signale an den Enden der Sensorschläuche (S1, S2) der Ort des Eindringens bestimmbar ist.
2. Eindringdetektionsanordnung gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteschaltung (E) folgende Schaltelemente vorgesehen sind:
eine Zeitdiskriminatorschaltung (CTD), welche so ausgelegt ist, daß die von den linearen Drucksensoren (K1, K2) eintreffenden elektrischen Signale korreliert werden und daß bei Vorliegen eines hinreichenden Korrelationsgrades die Differenz (T) zwischen der Eintreffzeit zusammengehöriger Signale gebildet und der Wert dieser Zeitdifferenz (T) weitergeleitet wird,
eine Zeitdifferenzänderungsschaltung (TDC), welche so ausgelegt ist, daß sie ein Signal weitergibt, wenn der Absolutwert der von der Zeitdiskriminatorschaltung (CTD) erhaltenen Zeitdifferenz (T) um mehr als ein vorbestimmtes Maß abnimmt oder wenn diese Zeitdifferenz (T) innerhalb eines vorgegebenen Zeitraumes ihr Vorzeichen ändert und
eine Amplitudendiskriminatorschaltung (ATH), welche so ausgelegt ist, daß sie Signale von wenigstens einem der linearen Drucksensoren (K1, K2) und von der Zeitdifferenzänderungsschaltung (TDC) empfängt und daß sie, wenn sie ein Signal von der Zeitdifferenzänderungsschaltung (TDC) erhält, die Amplitude wenigstens eines der von den linearen Drucksensoren (K1, K2) empfangenen Signale bestimmt und ein Signal weiterleitet, wenn diese Amplitude oder deren Zeitintegral einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
eine Zeitdiskriminatorschaltung (CTD), welche so ausgelegt ist, daß die von den linearen Drucksensoren (K1, K2) eintreffenden elektrischen Signale korreliert werden und daß bei Vorliegen eines hinreichenden Korrelationsgrades die Differenz (T) zwischen der Eintreffzeit zusammengehöriger Signale gebildet und der Wert dieser Zeitdifferenz (T) weitergeleitet wird,
eine Zeitdifferenzänderungsschaltung (TDC), welche so ausgelegt ist, daß sie ein Signal weitergibt, wenn der Absolutwert der von der Zeitdiskriminatorschaltung (CTD) erhaltenen Zeitdifferenz (T) um mehr als ein vorbestimmtes Maß abnimmt oder wenn diese Zeitdifferenz (T) innerhalb eines vorgegebenen Zeitraumes ihr Vorzeichen ändert und
eine Amplitudendiskriminatorschaltung (ATH), welche so ausgelegt ist, daß sie Signale von wenigstens einem der linearen Drucksensoren (K1, K2) und von der Zeitdifferenzänderungsschaltung (TDC) empfängt und daß sie, wenn sie ein Signal von der Zeitdifferenzänderungsschaltung (TDC) erhält, die Amplitude wenigstens eines der von den linearen Drucksensoren (K1, K2) empfangenen Signale bestimmt und ein Signal weiterleitet, wenn diese Amplitude oder deren Zeitintegral einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
3. Eindringdetektionsanordnung gemäß einem der Patentansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteschaltung (E) außerdem folgende Schaltelemente vorgesehen sind:
eine Korrelationsschaltung, welche so ausgelegt ist, daß die von einem der linearen Drucksensoren (K1, K2) und von dem zugehörigen elektroakustischen Wandler (P1, P2) zeitverschoben eintreffenden elektrischen Signale korreliert werden und daß nur solche Signale weitergeleitet werden, welche einen hinreichend hohen Korrelationsgrad aufweisen und
eine Lokalisationsschaltung (LOC), welche so ausgelegt ist, daß sie die Zeitdifferenz zwischen dem Eintreffen zusammengehöriger Signale von dem linearen Drucksensor (K1, K2) und dem elektroakustischen Wandler (P1, P2) bildet und aus der Große dieser Zeitdifferenz und der Druckwellengeschwindigkeit in dem Fluid in dem Sensorschlauch (S1, S2) den Auftreffpunkt (XA1) der Druckwellen auf den linearen Drucksensor (K1, K2) bestimmt.
eine Korrelationsschaltung, welche so ausgelegt ist, daß die von einem der linearen Drucksensoren (K1, K2) und von dem zugehörigen elektroakustischen Wandler (P1, P2) zeitverschoben eintreffenden elektrischen Signale korreliert werden und daß nur solche Signale weitergeleitet werden, welche einen hinreichend hohen Korrelationsgrad aufweisen und
eine Lokalisationsschaltung (LOC), welche so ausgelegt ist, daß sie die Zeitdifferenz zwischen dem Eintreffen zusammengehöriger Signale von dem linearen Drucksensor (K1, K2) und dem elektroakustischen Wandler (P1, P2) bildet und aus der Große dieser Zeitdifferenz und der Druckwellengeschwindigkeit in dem Fluid in dem Sensorschlauch (S1, S2) den Auftreffpunkt (XA1) der Druckwellen auf den linearen Drucksensor (K1, K2) bestimmt.
4. Eindringdetektionsanordnung gemäß einem der Patentansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteschaltung (E) außerdem
eine Anzeigeeinrichtung (DIS), welche so ausgelegt ist, daß sie ein von der Amplitudendiskriminatorschaltung (ATH) erzeugtes Alarmsignal und/oder den von der Lokalisationsschaltung (LOC) bestimmten Auftreffpunkt (XA1) der Druckwellen auf dem linearen Drucksensor (K1, K2) zur Anzeige bringt, vorgesehen ist.
eine Anzeigeeinrichtung (DIS), welche so ausgelegt ist, daß sie ein von der Amplitudendiskriminatorschaltung (ATH) erzeugtes Alarmsignal und/oder den von der Lokalisationsschaltung (LOC) bestimmten Auftreffpunkt (XA1) der Druckwellen auf dem linearen Drucksensor (K1, K2) zur Anzeige bringt, vorgesehen ist.
5. Eindringdetektionsanordnung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der lineare Drucksensor (K) koaxial im Sensorschlauch (5) angeordnet ist.
6. Eindringdetektionsanordnung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der lineare Drucksensor (K) auf der Wand des Sensorschlauchs (S) angeordnet ist.
7. Eindringdetektionsanordnung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der lineare Drucksensor (K) in der Wand des Sensorschlauchs (S) angeordnet ist.
8. Eindringdetektionsanordnung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sensorschläuche (S1, S2) mittels einer Verbindung (V) in vorgegebenem Abstand fest miteinander verbunden sind.
9. Verfahren zur Überwachung einer Grenze mit mindestens zwei im Abstand voneinander entlang der zu überwachenden Grenze in den Boden verlegten, ein den Schall leitendes Fluid enthaltenden Sensorschläuchen (S1, S2) mit einem elektroakustischen Wandler (P1, P2) an mindestens einem Schlauchende zum Umsetzen der in den Sensorschläuchen auftretenden Druckwellen in elektrische Signale und mit einer Auswerteschaltung (E) zur Auswertung der von den elektroakustischen Wandlern (P1, P2) erhaltenen elektrischen Signale, dadurch gekennzeichnet, daß man in den Sensorschläuchen (S1, S2) zusätzlich sich über deren ganze Länge erstreckende, lineare Drucksensoren (K1, K2) anordnet, welche bei Einwirkung von Druck auf eine beliebige Stelle ihrer Länge ohne wesentliche Zeitverzögerung an ihren Enden elektrische Signale erzeugen, daß man die von den linearen Drucksensoren (K1, K2) eintreffenden elektrischen Signale korreliert, daß man bei Vorliegen eines hinreichenden Korrelationsgrades die Differenz (T) zwischen der Eintreffzeit zusammengehöriger Signale bildet und daß man, wenn der Absolutwert der Zeitdifferenz (T) um mehr als ein vorbestimmtes Maß abnimmt oder wenn diese Zeitdifferenz (T) innerhalb eines vorgegebenen Zeitraumes ihr Vorzeichen ändert, die Amplitude der Signale von wenigstens einem der linearen Drucksensoren (K1, K2) bestimmt und ein Alarmsignal auslöst, wenn diese Amplitude oder deren Zeitintegral einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
10. Verfahren gemäß Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich die über die linearen Drucksensoren (K1, K2) und über die elektroakustischen Wandler (P1, P2) erhaltenen Signale korreliert und daß man aus der Zeitdifferenz des Eintreffens zusammengehöriger Signale an den Enden der Sensorschläuche (S1, S2) den Ort des Eindringens bestimmt.
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