NL8700110A - Bewakingsinrichting voorzien van middelen voor het koderen van faseverschuivingen in een door het te bewaken medium getransporteerd meetsignaal. - Google Patents

Description

« * PHN 12.011 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Bewakingsinrichting voorzien van middelen voor het koderen van faseverschuivingen in een door het te bewaken medium getransporteerd meetsignaal.

De uitvinding heeft betrekking op een bewakingsinrichting bevattende een centrale eenheid waarop een zender voor het in een te bewaken medium zenden van een meetsignaal, welk ten minste één sinusvormige golf bevat, en een ontvanger voor het ontvangen van het door het medium getransporteerde meetsignaal zijn aangesloten, welke centrale eenheid een stuurorgaan voor de besturing van de bewakingsinrichting bevat en een met de ontvanger verbonden . bemonstereenheid voor het telkens na verloop van een voorafbepaalde tijdsduur na het zenden van het meetsignaal starten van een bemonsteringsperiode en het tijdens zo'n bemonsteringsperiode opnemén van η (η£ Π1, n>6) bemonsteringswaarden van het ontvangen meetsignaal, waarbij de aan de bemonsteringswaarden toegekende waarden aan een voorafbepaalde norm voldoen, welk stuurorgaan verbonden is met een signaalbron en verder van een gemiddelde waardegenerator is voorzien voor het bepalen telkens na afloop van een cyklus van m (m£ fH , m>1) bemonsteringsperioden van een reeks van n gemiddelde bemonsteringswaarden door telkens uit de op korresponderende tijdstippen in de bemonsteringsperioden opgenomen bemonsteringswaarden een gemiddelde waarde te bepalen en voor het vormen, met respekteren van genoemde norm, van een aktueel patroonwoord uit die reeks, welk stuurorgaan verder een referentiegeheugen bevat voor het opslaan van een referentiepatroonwoord dat gevormd is tijdens een cyklus voorafgaand aan genoemde cyklus.

Een dergelijke bewakingsinrichting is bekend uit de Europese octrooiaanvrage nr. 0 026 383. De bekende bewakingsinrichting is een alarminrichting die in het medium, gevormd door glas, een meetsignaal uitzendt en na transmissie door het medium het meetsignaal via een ontvanger ontvangt. Het ontvangen signaal wordt door middel van een bemonstereenheid bemonsterd. Tijdens zo'n bemonsteringsperiode worden er n monsters van het ontvangen signaal opgenomen. Ten einde storingssignalen, die voor het detekteren van een alarmsituatie niet relevant zijn uit te middelen, wordt het bemonsteren cyklusgewijs in PHN 12.011 2 cykli van m bemonsteringsperioden herhaald. Na afloop van elke cyklus wordt een reeks van n gemiddelde bemonsteringswaarde bepaald door telkens uit de op korresponderende tijdstippen opgenomen m bemonsteringswaarde en gemiddelde waarde te bepalen. De aldus bepaalde 5 reeks vormt een aktueel patroonwoord dat nu wordt vergeleken met een referentiepatroonwoord. Dat referentiepatroonwoord is bijvoorbeeld gevormd tijdens een voorafgaande cyklus of is gevormd door een referentiepatroonwoord dat een ongestoord ontvangen signaal weergeeft. Wanneer nu het aktueel en het referentiepatroonwoord bij vergelijking 10 niet met elkaar overeenstemmen dan wordt de signaalbron geaktiveerd ten einde een alarmsignaal te genereren.

Een nadeel van de bekende bewakingsinrichting is dat de kans op vals alarm groot is daar er door eenvoudige vergelijking te weinig rekening wordt gehouden met allerhande veranderingen die kunnen 15 optreden in het ontvangen signaal. Zulke veranderingen betekenen niet noodzakelijk een alarmsituatie, maar kunnen het gevolg zijn van temperatuurschommelingen of van schommelingen in de relatieve vochtigheid van het medium of andere externe faktoren van mechanische oorsprong.

20 De uitvinding beoogt een bewakingsinrichting te realiseren waarbij de kans op vals alarm verwaarloosbaar is en waarbij zulke veranderingen detekteerbaar en verdiskonteerbaar zijn.

Een bewakingsinrichting volgens de uitvinding heeft daartoe het kenmerk, dat het fasehoekbereik van het ontvangen 25 meetsignaal in een aantal opeenvolgende intervallen is verdeeld en waarbij aan elk interval een karakteristiek subpatroonwoord, dat genoemde norm respekteert, is toegekend en de lengte van een interval bepaald is door het aantal (j, j<n) opgenomen monsters binnen een periode van het meetsignaal en er een serie kodegetallen is gevormd 30 waarbij elk kodegetal telkens een verschuiving van een karakteristiek subpatroonwoord naar een ander karakteristiek subpatroonwoord representeert, en dat het stuurorgaan een stuureenheid bevat die verbonden is met het referentiegeheugen en de gemiddelde waardegenerator en die voorzien is voor het verdelen van het aktueel respektievelijk het 35 referentiepatroonwoord in een verder aantal =n/j eerste respektievelijk tweede subpatroonwoorden, en voor het vormen van n/j kombinaties van telkens een eerste subpatroonwoord met een korresponderend tweede '»* v -· - .· 3! $· ' ' *: i* I * PHN 12.011 3 subpatroonwoord welk stuurorgaan een kodeereenheid bevat die verbonden is met de stuureenheid en voorzien is om een aangeboden kombinatie van een eerste en tweede subpatroonwoord te vergelijken met de karakteristiek subpatroonwoorden en om aan genoemde kombinatie het 5 bijbehorende kodegetal uit genoemde serie toe te kennen, welk stuurorgaan verder voorzien is van een tellerstelsel dat verbonden is met de kodeereenheid en voorzien is voor het bepalen voor elk kodegetal van een eerste somgetal dat het aantal malen aangeeft dat het betreffende kodegetal is toegekend binnen eenzelfde cyklus, welke 10 stuureenheid eveneens voorzien is voor het toetsen of de eerste somgetallen grenswaarden gegeven door een voorafbepaald kriterium overschrijden en voor het aktiveren van de signaalbron bij het overschrijden van het kriterium.

Door het toekennen van een kodegetal aan elke kombinatie gevormd door 15 een eerste en een tweede korresponderend subpatroonwoord is het nu mogelijk om fasevanderingen die opgetreden zijn tijdens de cyklus te detekteren en te kenmerken. Immers het eerst subpatroonwoord identificeert een deel van het aktueel ontvangen signaal en het tweede subpatroonwoord identificeert een korresponderend deel van een 20 referentiesignaal. Uit de kombinatie is dus op te maken welke faseverschuivingen er hebben plaatsgevonden en het toegekende kodegetal kenmerkt deze verschuiving. Door verder gebruik te maken van de eerste somgetallen, die elk aangeven hoeveel malen het bijbehorende kodegetal is opgetreden, en door die somgetallen te toetsen aan een kriterium, kan 25 er een nauwkeurig beeld worden gevormd van welke faseveranderingen er zijn opgetreden. Zo wordt de signaalbron alleen dan geaktiveerd wanneer door één of meer van de eerste somgetallen grenswaarden zijn overschreden. Door gebruik te maken van de bewakingsinrichting volgens de uitvinding is het nu mogelijk om kleine faseverschuivingen te 30 onderscheiden van grote faseverschuivingen, dat wordt immers door de kodegetallen gegeven en om bovendien door gebruik te maken van de eerste somgetallen na te gaan hoe de verschillende faseverschuivingen over de cyklus verspreid waren. Dit biedt een nauwkeurigere detektie en vermindert de kans op vals alarm aanzienlijk.

35 Een eerste voorkeursuitvoeringsvorm van een bewakingsinrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat de stuureenheid voorzien is van een verhoudingsfaktorgenerator voor het f ' ♦ f PHN 12.011 4 bepalen van een verhoudingsfaktor uit de verhouding van de eerste somgetallen behorende bij kodegetallen die een faseverschuiving in positieve richting representeren en de eerste somgetallen behorende bij kodegetallen die een faseverschuiving in negatieve richting 5 representeren, welke stuureenheid verder voorzien is voor het vormen van een tweede somgetal door het optellen van de somwaarden behorende bij kodegetallen die faseverschuivingen in een voorafbepaald gebied representeren, welke stuureenheid eveneens voorzien is om voor het genoemd toetsen het tweede somgetal te kombineren met de 10 verhoudingsfaktor en voor genoemd aktiveren van de signaalbron door te voeren indien genoemde kombinatie van verhoudingsfaktor en tweede somgetal tot een voorafbepaald aantal kombinaties behoort.

De kombinatie gevormd door de verhoudingsfaktor en het tweede somgetal biedt een eenvoudige manier om de eerste somgetallen aan het kriterium 15 te toetsen. De verhoudingsfaktor karakteriseert de richting van de faseverschuivingen terwijl het tweede somgetal een beeld van de grootte van de faseverschuivingen geeft.

Het is gunstig dat het stuurorgaan een geheugen bevat voor het opslaan van indikatoren op geheugenplaatsen die adresseerbaar 20 zijn door een kombinatie behorende tot genoemd voorafbepaald aantal kombinaties, en dat de kombinatie van de verhoudingsfaktor en het tweede somgetal telkens een adres vormt voor het adresseren van het geheugen. Toetsing aan het kriterium is hierdoor eenvoudig te realiseren.

Het is gunstig dat de kodeereenheid een verder geheugen 25 bevat voor het opslaan van kodegetallen, welk verder geheugenelement adresseerbaar is door een adres gevormd door het kombinatiewoord. Hierdoor is toewijzing van het kodegetal eenvoudig gerealiseerd.

Het is gunstig dat de gemiddelde waardegenerator voorzien is van een geheugen met n geheugenplaatsen, een adresgenerator voor het 30 synchroon met het opnemen van de n bemonsteringswaarden door de bemonstereenheid genereren van n adressen voor genoemde geheugenplaatsen, en een teller verbonden met een datapoort van genoemd geheugen en met een uitgang van de bemonsteringseenheid, welke gemiddelde waardegenerator voorzien is om bij het aanbieden van een 35 bemonsteringswaarde afkomstig van de bemonstereenheid de inhoud van de geadresseerde geheugenplaats aan de teller aan te bieden, welke teller voorzien is voor het optellen van de aangeboden bemonsteringswaarde bij £···'» € > PHN 12.011 5 genoemde aangeboden inhoud, welke gemiddelde waardegenerator verder voorzien is om het optelresultaat van de teller op de geadresseerde geheugenplaats op te slaan.

Hierdoor is de gemiddelde waarde eenvoudig en snel te bepalen.

5 Het is gunstig dat de bemonsteringsfrekwentie drie maal de frekwentie van het uitgezonden meetsignaal bedraagt.

Dit maakt het toekennen van betrouwbare kodegetallen mogelijk.

Het is gunstig dat genoemde serie van kodegetallen, een eerste kodegetal bevat dat het verdwijnen van het ontvangen meetsignaal 10 en een tweede kodegetal bevat dat een fasesprong in het ontvangen meetsignaal representeert, en dat de stuureenheid voorzien is voor het aktiveren van een tempersignaal indien genoemde eerste of tweede kodegetal meer dan een voorafbepaald aantal malen binnen een cyklus aangewezen is.

15 Fasesprongen en verdwijnen van ontvangen signaal zijn zodoende ook verdiskonteerbaar.

De uitvinding zal nu worden beschreven aan de hand van de figuren waarbij: figuur 1 een uitvoeringsvoorbeeld van een 20 bewakingsinrichting volgens de uitvinding laat zien; figuur 2 een uitvoeringsvoorbeeld van een stuurorgaan voor een bewakingsinrichting volgens de uitvinding laat zien; figuur 3 (a-f) zes sinusvormige golven laat zien die telkens ten opzichte van hun voorganger 60° in fase verschoven zijn; 25 figuur 4 een tabel met kodegetallen laat zien; figuur 5 een stroomdiagram laat zien dat een stuurprogramma voor het besturen van de bewakingsinrichting voorstelt; figuur 6 een detektiekriterium illustreert; figuur 7 een uitbreiding van het stuurprogramma laat 30 zien.

Als uitvoeringsvoorbeeld voor de beschrijving van de uitvinding is een bewakingsinrichting gekozen die als alarminrichting fungeert.

Figuur 1 laat een uitvoeringsvoorbeeld zien van een 35 alarminrichting volgens de uitvinding. Het medium 1 op of in hetwelke de alarminrichting is opgesteld, is bijvoorbeeld glas of een te beschermen ruimte zoals het interieur van een kamer of een auto. Op of in het · - Λ PHN 12.011 6 medium zijn een zender 3 en een ontvanger 4 aangebracht die een geheel kunnen vormen en die verbonden zijn met een centrale eenheid 2. De centrale eenheid bevat een stuurorgaan 5 waarvan een uitgang verbonden is met een alarmgenerator 9 die een alarmbel of alarmlamp 10 bedient. De 5 centrale eenheid 2 bevat verder een signaalgenerator 6, bijvoorbeeld een piezo-elektrisch kristal dat verbonden is met het stuurorgaan 5. De signaalgenerator geeft aan de zender 3 een meetsignaal met een voorafbepaalde frekwentie fQ af. Dat signaal is gevormd door een enkelvoudig sinusvormig signaal of door een signaal wat uit meerdere 10 sinusvormen is samengesteld en volgens bekende Fourier-analyse methode wordt behandeld. Het stuurorgaan is verder verbonden met een bemonstereenheid 8 waarvan een ingang via een nuldoorgangdetektor 7 met de ontvanger 4 is verbonden, en een verdere ingang met een uitgang van de signaalgenerator 6 is verbonden.

15 De zender 3 zendt het signaal met frekwentie Ïq door het medium. De ontvanger 4 ontvangt dan een door het medium getransporteerde signaal dat afkomstig is van de zender. Treden er nu in dat medium geen veranderingen op dan zal er ook nauwelijks enige verandering in het ontvangen signaal optreden. Treedt er wel een 20 verandering op in het medium, zoals bijvoorbeeld een glasbreuk of een indringer dan zal het getransporteerde signaal veranderingen ondergaan, bijvoorbeeld faseverschuivingen of een amplitudo veranderingen welke door de centrale eenheid worden gedetekteerd. Voor de analyse van het ontvangen signaal is de centrale eenheid voorzien van de 25 nuldoorgangdetektor 7 die het ontvangen signaal op nuldoorgangen analyseert en een negatieve waarde door bijvoorbeeld een logische "0" kodeert en een positieve waarde door een logische "1" kodeert. Hierdoor fungeert de nuldoorgangdetektor tevens als analoog-digitaal-omzetter. De door de nuldoorgangdetektor geleverde bitstroom wordt bemonsterd door de 30 bemonstereenheid met een bemonsterfrekwentie f^ die een veelvoud is van de frekwentie van het door de zender uitgezonden signaal. Bij voorkeur bedraagt de bemonsterfrekwentie drie maal de frekwentie fQ.

De frekwentie f^ = 3fg is voordelig omdat hierdoor een redelijk betrouwbare analyse van het ontvangen signaal mogelijk is, zoals 35 verderop zal worden beschreven. De door de bemonstereenheid opgenomen monsters worden aan het stuurorgaan 5 afgegeven om aldaar te worden verwerkt.

i' ·? f\ A i * A

t- 9 PHN 12.011 7

Figuur 2 laat een uitvoeringsvoorbeeld zien van het stuurorgaan 5. Dit stuurorgaan bevat een stuureenheid 20, bijvoorbeeld een microprocessor, voor de besturing van de verdere elementen van het stuurorgaan. Het stuurorgaan bevat verder een kommunikatiebus (data + 5 adres) 28 waarop een eerste geheugen 22, een referentiegeheugen 23, een register 27, een eerste (21) en een tweede teller 26 alsook de stuureenheid 20 zijn aangesloten. De bemonstereenheid 8 is eveneens op de kommunikatiebus aangesloten. Een uitgang van het register 27 is verbonden met een adresingang van een tweede geheugen 24 waarvan een 10 data-uitgang verbonden is met een tellerstelsel 25. Een resultaatuitgang van het tellerstelsel 25 is verbonden met de stuureenheid 20.

Alvorens nu in te gaan op de werking van het stuurorgaan is het noodzakelijk eerst dieper in te gaan op het koderen van de veranderingen ontstaan tijdens het transport van het signaal door het t 15 medium.

Ten gevolge van meerdere oorzaken zoals bijvoorbeeld temperatuursveranderingen, vochtigheidsgraadverandering, trillingen in het medium of ten gevolge van indringers of van een breuk wanneer het medium van glas of een van ander akoustisch hard materiaal is 20 vervaardigd, kunnen er faseverschuivingen en/of amplitudeveranderingen optreden in het door het medium getransporteerde signaal. Bemonstering van het door de ontvanger ontvangen signaal en analyse van de opeenvolgende opgenomen monsters stellen de alarminrichting in staat om deze veranderingen waar te nemen. Het stuurorgaan is nu in staat om al 25 deze veranderingen te analyseren en van elkaar te onderscheiden, ten einde alleen dan een alarm te genereren, wanneer er daadwerkelijk een alarmsituatie optreedt, (breuk, indringer, enzovoorts).

Figuur 3 (a-f) laat zes sinusvormige golfsignalen zien, elke sinusvormige golf is 60° in fase ten opzichte van zijn voorganger 30 verschoven, zo is de golf afgebeeld in figuur 3c, 60° in fase verschoven ten opzichte van de golf afgebeeld in figuur 3b. Het fasehoekbereik van het golfsignaal is zodoende in zes opeenvolgende intervallen van 60° verdeeld. Naast elke golf is de waarde weergegeven zoals door de bemonstereenheid opgenomen, waarbij de kodering van de 35 nuldoorgangdetektor is aangehouden ("1“ voor positieve waarde, "0" voor negatieve waarde). Die waarde vormt een karakteristiek subpatroonwoord dat het fase-interval waarover het golfsignaal verschoven is, kenmerkt.

?' v ;ι λ : *· i> * - l t PHN 12.011 8

Die faseverschuiving in een waargenomen golfpatroon is nu te koderen door hieraan een gewicht en een teken toe te kennen. Het gewicht representeert telkens de mate van faseverschuiving in het signaal ten opzichte van de niet in fase verschoven golf zoals afgebeeld in figuur 5 3a. Een verandering in het gewicht betekent dat in ieder geval één verandering in de bits van het karakteristiek patroonwoord optreedt. Het teken geeft aan in welke richting de faseverschuiving heeft plaatsgevonden. Is het verschil (tp - (pa) tussen de fase van ®a (figuur 3a) en de fase φ van één der overige golven (b-f) positief 10 respektievelijk negatief, dan wordt hieraan een respektievelijk een "+" toegekend. Het gewicht en het teken vormen nu tesamen een kodegetal. Naast elke golf is in figuur 3 nu het kodegetal vermeld dat aan de desbetreffende faseverschuiving is toegekend.

Daar nu aan een faseverschuiving een kodegetal is 15 toegekend, is het mogelijk om uit opeenvolgende bemonsteringen de faseverschuiving te koderen. Figuur 4 laat een tabel zien waarin de verschillende mogelijke faseverschuivingen zijn weergegeven. Wanneer nu het resultaat van een bemonstering van een ontvangen signaal 011 bedraagt (wat overeenkomt met een 120° faseverschuiving), en het 20 resultaat van een daaropvolgende bemonstering van een ontvangen signaal bedraagt 001 (faseverschuiving 180°) dan is er tussen de opeenvolgende bemonsteringen en faseverschuiving van 180o-120°=60° opgetreden, aan deze verschuiving wordt dan het kodegetal -1 toegekend (2^e rij, 4^e kolom). Op analoge wijze wordt een faseverschuiving van 240° (of 25 -120°) (101) gevolgd door een faseverschuiving van 120° (011) gekodeerd met (120o-240°=-120°) het kodegetal +2 (3^e rij, 6de kolom). Op deze manier werd de tabel afgebeeld in figuur 4 opgesteld.

In de tabel van figuur 4 zijn er naast de bemonsteringswaarden weergegeven in figuur 3 ook nog de waarden 000 en 30 111 opgenomen. De waarde 000 treedt op wanneer er door de nuldoorgangdetektor geen nuldoorgangen zijn waargenomen, dus bijvoorbeeld in het geval dat er door de ontvanger geen signaal is waargenomen. De waarde 111 treedt op wanneer er alleen maar signalen met positieve waarde zijn gedetekteerd, dit treedt bij voorbeeld op wanneer 35 in het ontvangen signaal een fasesprong is opgetreden.

Wanneer er nu een verschuiving wordt waargenomen van en/of naar een van deze bemonsteringswaarden 000 of 111 dan wordt dit op &· " · - - n ·*- : - - ί v * · PHN 12.011 9 een bijzondere manier zoals aangegeven in de tabel van figuur 4 gekodeerd. Zo wordt aan een verschuiving van een der bemonsteringswaarden 001, 010, 011, 100, 101 of 110 naar 000 of 111 het kodegetal toegekend, wat het verdwijnen van respontie op een 5 uitgezonden signaal aanduidt. Aan een verschuiving van 000 of 111 naar een de monsterwaarden 001, 010, 011, 100, 101 of 110 word het kodegetal Vg toegekend, wat het terugkeren van respontie op een uitgezonden signaal aanduidt. Aan een stationaire toestand (000 -> 000 of 111 -> 111) wordt het kodegetal Vg toegekend. Zo'n stationaire 10 toestand kan bijvoorbeeld optreden tijdens een initialisatie of bij een storing in de zender en/of de ontvanger. Een verschuiving van 000 naar 111 of omgekeerd wordt op dezelfde manier gekodeerd als een faseverschuiving over 180°, door toekennen hieraan van het kodegetal 3. Deze aanname is gebaseerd op het feit dat in deze situatie er in 15 feite ook een omkering of 180° faseverschuiving van het bemonsterde signaal optreedt.

Uit de tabel afgeheeld in figuur 4 is nu ook af te leiden waarom bemonsteren met een frekwentie f^ = 3fQ een voordeel biedt.

Immers wanneer er zou worden bemonsterd met een frekwentie 2fQ dan zou 20 de tabel slechts door een 4 bij 4 matrix zijn gevormd waardoor dan het aantal mogelijk te detekteren verschuivingen te gering zou worden en er hierdoor moeilijk nauwkeurig zou zijn waar te nemen in welke richting en met welke mate verschuivingen zijn opgetreden. Bovendien is bij een bemonstering met een frekwentie 2fQ de kans groot dat men steeds op de 25 golfflank bij de nuldoorgang bemonsterd, waardoor de betrouwbaarheid van de beraonsteringswaarde wordt aangetast. Wordt nu daarentegen een bemonsterfrekwentie >3Ïq gekozen dan ontstaan er weliswaar meer kodegetallen en is de analyse van het ontvangen signaal nauwkeuriger, maar dan neemt ook de komplexiteit van de matrixtabel aanzienlijk toe.

30 Verschuivingen in amplitude van het ontvangen signaal zijn op een analoge manier als faseverschuivingen te koderen.

Het opereren van het stuurorgaan zoals weergegeven in figuur 2 zal nu worden beschreven aan de hand van het stroomdiagram afgeheeld in figuur 5. Dat stroomdiagram representeert een 35 stuurprogramma dat bijvoorbeeld in het geheugen van de stuureenheid 20 is opgeslagen. Het stuurprogramma wordt gestart (30) zodra de alarminrichting gelnitialiseerd is en operatief wordt. De stuureenheid - ,· · ? 0 PHN 12.011 10 bepaalt vervolgens (31) de bemonsteringsfrekwentie (f^) op basis van de frekwentie van het uitgezonden signaal. Het aantal m opeenvolgende bemonsteringsperioden die voor een observatiecyklus zullen worden beschouwd wordt eveneens bepaald, hiertoe zet de stuureenheid een 5 interne teller op de waarde m. Tijdens zo'n observatiecyklus worden er in elk van de m opeenvolgende bemonsteringsperioden telkens op korresponderende tijdstippen een voorafbepaald aantal n, bijvoorbeeld n=1023, monsters middels de nuldoorgangsdetektor opgenomen uit het door de ontvanger ontvangen signaal. Het aantal bemonsteringsperioden binnen 10 een observatiecyklus bedraagt bijvoorbeeld 32, 64, 128 of 256 afhankelijk van het medium dat wordt bewaakt en de vereiste reaktiesnelheid van de alarminrichting. Zo is bijvoorbeeld wanneer het medium door glas is gevormd m=32 omdat er snelle detektie van een glasbreuk gewenst is. Is daarentegen het medium gevormd door het 15 interieur van een auto, dan zal m=128 of 256 omdat zodoende er een nauwkeuriger detektie mogelijk wordt en de kans op vals alarm verminderd wórdt.

De stuureenheid aktiveert (32) nu de zender ten einde een signaal met een frekwentie Ïq uit te zenden. Na verloop van een 20 voorafbepaalde tijdsduur na het uitzenden van een signaal door de zender start (33) de stuureenheid een bemonsteringsperiode T van bijvoorbeeld T=2,8 ms voor het opnemen van n (=1023) monsters. Door gebruik te maken van een observatiecyklus en door bij elke bemonsteringsperiode op een vast tijdstip na het uitzenden van een signaal te bemonsteren, zijn de 25 in de bemonsteringswaarden aanwezige niet-gekorreleerde signalen weggemiddeld. Bij het starten van een bemonsteringsperiode aktiveert de stuureenheid een klok 29 die een kloksignaal met frekwentie f^ afgeeft aan de eerste teller 21 en de bemonstereenheid 8. De eerste teller 21 genereert synchroon met het kloksignaal adressignalen voor het 30 adresseren van geheugenplaatsen in het eerste geheugen 21. Aangezien de eerste teller en de bemonstereenheid hetzelfde kloksignaal ontvangen, opereren zij synchroon, zodat elke der n bemonsteringswaarden telkens op één welbepaalde plaats in het eerste geheugen wordt opgeslagen.

Na het uitvoeren van stap 33 van het stuurprogramma 35 onderzoekt de stuureenheid of alle m perioden van de observatiecyklus zijn afgehandeld (34). Is dit laatste niet het geval, dan wordt de interne teller die de cyklusperioden m bijhoudt met één eenheid f - ’ ' ' · ....... * ' PHN 12.011 11 bijgesteld, de eerste teller 21 wordt terug op nul gezet en de tweede teller 26 wordt geaktiveerd (35). De stuureenheid start nu een volgende bemonsteringsperiode waarbij opnieuw een signaal wordt uitgezonden (32). Bij deze tweede, zoals tevens bij elke volgende 5 bemonsteringsperiode van eenzelfde observatiecyklus wordt de bemonsteringswaarde niet rechtstreeks in het eerste geheugen opgeslagen. De geheugenplaatsen van het eerste geheugen welke door de eerste teller zijn aangewezen, worden nu telkens eerst uitgelezen en de inhoud wordt aan de tweede teller 26 aangeboden die eveneens de nieuwe 10 bemonsteringswaarde ontvangt. De beide aangeboden waarden worden door de tweede teller opgeteld en het resultaat wordt op de zojuist gelezen geheugenplaats opgeslagen. Zodoende is nu op elke geheugenplaats, na afloop van de observatiecyklus, de somwaarde aanwezig van de voor de betreffende lokatie opgenomen bemonsteringswaarden. Het is ook mogelijk 15 om reeds bij de eerste periode de tweede teller te aktiveren die zal dan bij die eerste periode immers de waarde 0 optellen bij de bemonsteringswaarde.

Wanneer nu alle m periodes van een observatiecyklus zijn afgehandeld (34Y) dan initialiseert (36) de stuureenheid opnieuw de 20 eerste teller 21 ten einde een eerste geheugenplaats van het eerste geheugen 22 opnieuw te adresseren en voor die geheugenplaats de gemiddelde waarde te bepalen (37) van de aldaar opgeslagen somwaarden.

Deze gemiddelde waarde is te bepalen hetzij door deling door m van de somwaarde, hetzij door het ophalen van de meest signifikante bit (MSB) 25 van de somwaarde. Immers wanneer bij elke bemonstering een logische "1" is opgenomen, dan is de MSB^I1' zo niet, dan is MSB="0". De gemiddelde waarde wordt vervolgens in het register 27 opgeslagen (38). Het door de eerste teller 21 bepaald adres wordt nu eveneens gebruikt voor het adresseren (39) van het referentiegeheugen 23. De aldaar opgeslagen 30 waarde wordt naar het register 27 overgebracht en opgeslagen. Op de geadresseerde lokatie van het referentiegeheugen wordt vervolgens de zojuist bepaalde gemiddelde waarde geschreven. In het register 27 worden de gemiddelde waarde en de waarde uit het referentiegeheugen 23 op een voorafbepaalde lokatie opgeslagen zoals verderop duidelijk zal worden.

35 Vervolgens onderzoekt (40) de stuureenheid of de eerste teller 21 een waarde aangeeft die een veelvoud van 3 is. Is dat niet het geval (40N) dan wordt de eerste teller 21 met één eenheid verhoogd

: ; · ’ A

j V

PHN 12.011 12 (41) en het stuurprogramma wordt vanaf stap 37 hervat ten einde voor een volgende geheugenplaats uit het eerste geheugen 22 de gemiddelde waarde te bepalen en twee verdere bitwaarden in het register 27 op te slaan.

Wanneer nu bij het onderzoek van stap 40 de eerste teller 5 21 een waarde aangeeft die een veelvoud van 3 is (40Y), dan zijn er in het register 27, 6 bits aanwezig, drie afkomstig van het referentiegeheugen 23 en drie afkomstig van gemiddelde waarde zoals bepaald uit de somwaarden opgeslagen in het eerste geheugen 22. De drie bits afkomstig van de gemiddelde waarde, respektievelijk het 10 referentiegeheugen vormen elk een subpatroonwoord. De drie bits afkomstig van de gemiddelde waarde representeren een aktuele bemonsteringswaarde zoals vermeld bij de beschrijving van figuur 2. Het subpatroonwoord afkomstig uit het referentiegeheugen representeert een voorafgaande bemonsteringswaarde aangezien telkens die nieuw berekende 15 waarde in het referentiegeheugen wordt geladen. Zoals uiteengezet bij de beschrijving van figuur 4 is het nu mogelijk om aan deze kombinatie van twee subpatroonwaarden een kodegetal toe te kennen. De lokatie op dewelke de verschillende bits in het register 27 worden geschreven, is dus van belang ten einde de korrekte plaats in de matrix aan te wijzen. 20 Alle bits bepaald uit de gemiddelde waarde vormen een patroonwoord, dat opgeslagen in het referentiegeheugen een referentiepatroonwoord wordt.

De beide subpatroonwoorden in het register 27 vormen nu een kombinatiewoord dat op zijn beurt een adres voor het adresseren (42) van een lokatie in het tweede geheugen (24). In dat tweede geheugen 25 is de tabel zoals weergegeven in figuur 4 opgeslagen. Het gevormde adres, aanwezig in het register 27, wijst nu een kodegetal aan in het tweede geheugen. Dat kodegetal adresseert (43) nu de bijbehorende teller in het tellerstelsel 25 en verhoogt aldaar de tellerstand met één eenheid. Het tellerstelsel 25 bevat voor elk kodegetal aanwezig in het 30 tweede geheugen een teller die adresseerbaar is door zijn respektief kodegetal. Daarna wordt onderzocht 44 of alle geheugenplaatsen van het eerste geheugen zijn geadresseerd, zoniet (44N) dan wordt het stuurprogramma vanaf stap 37 hervat. Hierdoor wordt het n-bits patroonwoord telkens in een aantal 3 bits subpatroonwoorden opgedeeld en 35 wordt een subpatroonwoord gevormd uit gemiddelde waarden telkens gekombineerd met een subpatroonwoord uit het referentieregister.

Hierdoor kan dan telkens een verschuiving gedetekteerd en gekodeerd ψ ζ ΡΗΝ 12.011 13 worden. De verschillende tellerstanden geven aan het einde van een observatiecyklus een beeld van de gekonstateerde verschuivingen. Door bovendien in het referentiegeheugen telkens een nieuw patroonwoord bitsgewijs te laden worden kontinue verschuivingen verrekend en is het 5 mogelijk om nauwkeuriger reële alarmsituaties te detekteren.

Wanneer nu alle geheugenplaatsen van het eerste geheugen geadresseerd zijn (44Y) en het aktuele patroonwoord dus volledig gevormd is en in het referentiegeheugen 23 is opgeslagen, dan duiden de verschillende tellers van het tellerstelsel 25 elk aan hoeveel malen hun 10 bijbehorend kodegetal is aangewezen tijdens de observatiecyklus. De evaluatiefase van de observatiecyklus kan dus nu worden uitgevoerd.

Onder de besturing van de stuureenheid 20 wordt nu de eerste teller 21 op nul teruggezet (45) ten einde later een nieuwe cyklus te kunnen starten. Vervolgens worden door de stuureenheid de t 15 tellerstanden van de tellers behorende bij positieve kodegetallen (S3, S2, S1, S0) uit het tellerstelsel 25 opgehaald en bij elkaar opgeteld (46). Deze eerste somwaarde (ER+) wordt in een eerste register van de stuureenheid opgeslagen. Daarna worden de tellerstanden van de tellers behorende bij negatieve kodegetallen (S-2, S-1) uit het tellerstelsel 25 20 opgehaald en bij elkaar opgeteld (47), Deze tweede somwaarde (ER-) wordt in een tweede register van de stuureenheid opgeslagen. Verder worden de tellerstanden van de tellers S2, S3 en S-2 opgehaald en bij elkaar opgeteld (48), wat dan een somgetal (M2+3) vormt dat in een derde register van de stuureenheid wordt opgeslagen. De stuureenheid bepaalt 25 (49) vervolgens een verhoudingsfaktor o = a± - ER-

Deze verhoudingsfaktor geeft aan in welke richting de fase tijdens de observatiecyklus is verschoven ten opzichte van de vorige observatiecyklus.

30 Als Qt1 betekent dit dat er ongeveer evenveel positieve als negatieve faseverschuivingen hebben plaatsgevonden, wat duidelijk een niet-kontinu verschuivingspatroon kenmerkt. Als Q>>1 of Q<<1 dan is er wel sprake van een kontinu verschuivingspatroon in de ene of de andere richting. Dit verschuivingspatroon vindt zijn oorzaak meestal in 35 temperatuursveranderingen of veranderingen van vochtigheidsgraad in het medium en zijn dus niet te beschouwen als alarmsituaties. Daarentegen wijst een Q~1 waarde wel op een alarmsituatie daar hier geen sprake F '' " F· PHN 12.011 14 is van een kontinu verschuivingspatroon in een welbepaalde richting.

Wanneer het somgetal M2+3 klein is, bijvoorbeeld kleiner dan 20 bij een totaal van +340 waarnemingen, dan houdt dit in dat er slechts weinig grote (meer dan 60°) faseverschuivingen zijn 5 opgetreden, en dat er dus geen sprake kan zijn van een alarmsituatie. Is daarentegen het somgetal M2+3 groot, dan hebben er in die observatiecyklus veel verschuivingen van ±120° of ±180° plaats gevonden, en is er kennelijk sprake van een alarmsituatie.

Deze beide kriteria, de verhoudingsfaktor Q en het 10 somgetal M2+3 zullen nu als alarmkriterium voor het al dan niet aktiveren van de alarmgenerator worden gebruikt. Figuur 6 illustreert zo'n alarmkriterium. In die figuur is een grafiek weergegeven waarvan op de horizontale as de verhoudingsfaktor Q is weergegeven en op de vertikale as omhoog het somgetal M2+3 is weergegeven. Het gearceerde 15 gebied geeft het alarmgebied weer. Is nu de kombinatie gevormd door het getallenpaar Q, M2+3 zodanig dat dit binnen het gearceerde gebied ligt (bijvoorbeeld (Q, M2+2)=(1, 40)) dan zal de generator 9 worden geaktiveerd.

Dit alarmkriterium is opgeslagen hetzij in een geheugen 20 van de stuureenheid hetzij in een apart geheugen dat daartoe bestemd is. Het getallenpaar Q, M2+3 vormt dan een adres voor dat betreffende geheugen. Voor de getallenparen die binnen het gearceerde gebied vallen, is er dan op de geadresseerde geheugenplaats een alarmbit, bijvoorbeeld logische Ί", opgeslagen die de alarmgenerator zal aktiveren. Aan 25 overige getallenparen die niet binnen het gearceerde gebied vallen, is dan de geïnverteerde bitwaarde van de alarmbit toegewezen.

Bij stap 50 van het stuurprogramma (figuur 5) wordt nu het getallenpaar Q, M2+3 gevormd en hiermede het geheugen met daarin opgeslagen het alarmkriterium geadresseerd en de geadresseerde 30 geheugenplaats gelezen. Is op de geadresseerde plaats de alarmbit ="1" aanwezig (51Y) dan wordt de alarmgenerator geaktiveerd (52). Is op de geadresseerde geheugenplaats een logische "0" aanwezig (51N), dan worden de eerste, tweede en derde registers schoongeveegd (53) en de tellers van het tellerstelsel 25 worden teruggezet, en het stuurprogramma wordt 35 vanaf stap 31 opnieuw gestart. Is daarentegen de alarmgenerator geaktiveerd dan wordt daarna stap 53 eveneens uitgevoerd en het stuurprogramma vanaf stap 31 hervat.

' ·· : -5 λ i v PHN 12.011 15

Het zal duidelijk zijn dat er nog andere mogelijke realisaties zijn van een alarminrichting volgens de uitvinding. Hieronder zullen een aantal (niet uitputtend) varianten worden beschreven.

5 Als alarmkriterium is naast het getallenpaar Q, M2+3 eveneens het verdere getallenpaar Q, Ml, al dan niet in kombinatie met het eerstgenoemde getallenpaar, bruikbaar. Het getal Ml stelt de som voor van de tellerstanden SI en S-t, en dus de som van alle faseverschuivingen in het gebied tussen +60° en -60°. Het getal M1 10 is bijvoorbeeld te bepalen tijdens stap 48 of bij een extra stap tussen de stappen 48 en 49 van het stuurprogramma. Het alarmkriterium vöor het verdere getallenpaar Q, M1 is weergegeven in figuur 6. Wanneer voor alarmdetektie de beide getallenparen gebruikt worden (Q, M1; Q, M2+3) dan wordt hetzij één adres (Q, M1, M2+3) gevormd wanneer beide 15 kriteria in eenzelfde geheugen zijn opgeslagen, hetzij wanneer twee geheugenlokaties worden geadresseerd, de gelezen waarden door middel van een logische EN-poort gekombineerd. Afhankelijk van de eis gesteld aan het alarmkriterium kan er natuurlijk hiervoor ook een logische OF-poort worden gebruikt.

20 Het is eveneens mogelijk om bij het toetsen in funktie van het alarmkriterium de kodegetallen V^, Vg en Vg te betrekken.

Figuur 7 laat een uitbreiding zien van het stuurprogramma uit figuur 5 waarin nu eveneens de kodegetallen V^, Vg en Vg worden betrokken.

Deze programmastappen zijn bijvoorbeeld op te nemen tussen de stappen 44 25 en 45 van het stuurprogramma. Bij stappen 80 respektievelijk 81, 82 wordt onderzocht of de tellerstand voor de teller Vg, respektievelijk Vg, V^ uit het tellerstelsel 25 groter is dan een voorafbepaalde waarde P1 (bijvoorbeeld P1=100 wanneer n=1024), respektievelijk P2, P3 (bijvoorbeeld P2=100, P3=100, wanneer n=1024). Is er één van deze 30 tellerstanden groter dan de voorafbepaalde waarde (Y) dan wordt een temperalarm gegenereerd (83).

Volledigheidshavle dient er nog te worden vermeld dat de alarmkriteria zoals weergegeven in figuur 6 op grond van een reeks meetresultaten zijn bepaald. Echter is de uitvinding niet beperkt tot 35 een inrichting met alleen één of beide van deze alarmkriteria.

Afhankelijk van de gewenste gevoeligheid van de alarminrichting kan de oppervlakte van het gearceerde gebied verkleind of vergroot worden.

i“'T

; ! V

PHN 12.011 16

Een alternatieve methode voor het toetsen aan het alarmkriterium maakt gebruik van een geheugen dat geadresseerd wordt met een M2+3 waarde en/of een M1 waarde, en waarbij op die geadresseerde geheugenplaats grenswaarden voor de verhoudingsfaktor Q zijn 5 opgeslagen. De tijdens stap 49 bepaalde verhoudingsfaktor wordt dan door de stuureenheid vergeleken met de uit het geheugen gelezen grenswaarden. Heeft de berekende verhoudingsfaktor een waarde die buiten de gegeven grenswaarde ligt, dan wordt de alarmgenerator geaktiveerd.

Zoals reeds vermeld, bevat een observatiecyklus m 10 bemonsteringsperioden. In het stroomdiagram afgebeeld in figuur 5 wordt tlkens na afloop van één der perioden j (1<.j<m) onmiddellijk een volgende bemonsteringsperiode gestart. Het echter eveneens mogelijk om de tijd tussen de opeenvolgende bemonsteringsperioden van eenzelfde observatiecyklus te laten variëren. De tijden tussen de verschillende 15 bemonsteringsperioden zijn dan bijvoorbeeld door middel van een random generator te bepalen.

f' ' ’ ' ··; h

Claims (13)

1. Bewakingsinrichting bevattende een centrale eenheid waarop een zender voor het in een te bewaken medium zenden van een meetsignaal, welk ten minste één sinusvormige golf bevat, en een ontvanger voor het ontvangen van het door het medium getransporteerde 5 meetsignaal zijn aangesloten, welke centrale eenheid een stuurorgaan voor de besturing van de bewakingsinrichting bevat en een met de ontvanger verbonden bemonstereenheid voor het telkens na verloop van een voorafbepaalde tijdsduur na het zenden van het meetsignaal starten van een bemonsteringsperiode en het tijdens zo'n bemonsteringsperiode 10 opnemen van η (n£ ΓΝ, n>6) bemonsteringswaarden van het ontvangen meetsignaal, waarbij de aan de bemonsteringswaarden toegekende waarden aan een voorafbepaalde norm voldoen, welk stuurorgaan verbonden is met een signaalbron en verder van een gemiddelde waardegenerator is voorzien voor het bepalen, telkens na afloop van een cyklus van m (mé ïti , m>1) 15 bemonsteringsperioden, van een reeks van n gemiddelde bemonsteringswaarden door telkens uit de op korresponderende tijdstippen in de bemonsteringsperioden opgenomen bemonsteringswaarden een gemiddelde waarde te bepalen en voor het vormen, met respekteren van genoemde norm, van een aktueel patroonwoord uit die reeks, welk 20 stuurorgaan verder een referentiegeheugen bevat voor het opslaan van een referentiepatroonwoord dat gevormd is tijdens een cyklus voorafgaand aan genoemde cyklus, met het kenmerk, dat het fasehoekbereik van het ontvangen meetsignaal in een aantal opeenvolgende intervallen is verdeeld en waarbij aan elk interval een karakteristiek subpatroonwoord, 25 dat genoemde norm respekteert, is toegekend en de lengte van een interval bepaald is door het aantal (j, j<n) opgenomen monsters binnen een periode van het meetsignaal en er een serie kodegetallen is gevormd waarbij elk kodegetal telkens een verschuiving van een karakteristiek subpatroonwoord naar een ander karakteristiek subpatroonwoord 30 representeert, en dat het stuurorgaan een stuureenheid bevat die verbonden is met het referentiegeheugen en de gemiddelde waardegenerator en die voorzien is voor het verdelen van het aktueel respektievelijk het referentiepatroonwoord in een verder aantal =n/j eerste respektievelijk tweede subpatroonwoorden, en voor het vormen van n/j kombinaties van 35 telkens een eerste subpatroonwoord met een korresponderend tweede subpatroonwoord, welk stuurorgaan een kodeereenheid bevat die verbonden is met de stuureenheid en voorzien is om een aangeboden kombinatie van C *” r · < ·* Γ C » v · ν ·* V PHN 12.011 18 een eerste en tweede subpatroonwoord te vergelijken met de karakteristiek subpatroonwoorden en om aan genoemde kombinatie het bijbehorende kodegetal uit genoemde serie toe te kennen, welk stuurorgaan verder voorzien is van een tellerstelsel dat verbonden is 5 met de kodeereenheid en voorzien is voor het bepalen voor elk kodegetal van een eerste somgetal dat het aantal malen aangeeft dat het betreffende kodegetal is toegekend binnen eenzelfde cyklus, welke stuureenheid eveneens voorzien is voor het toetsen of de eerste soragetallen grenswaarden gegeven door een voorafbepaald kriterium 10 overschrijden en voor het aktiveren van de signaalbron bij het overschrijden van het kriterium.

2. Bewakingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de stuureenheid voorzien is van een verhoudingsfaktorgenerator voor het bepalen van een verhoudingsfaktor uit de verhouding van de eerste 15 somgetallen behorende bij kodegetallen die een faseverschuiving in positieve richting representeren en de eerste somgetallen behorende bij kodegetallen die een faseverschuiving in negatieve richting representeren, welke stuureenheid verder voorzien is voor het vormen van een tweede somgetal door het optellen van de somwaarden behorende bij 20 kodegetallen die faseverschuivingen in een voorafbepaald gebied representeren, welke stuureenheid eveneens voorzien is om voor het genoemd toetsen het tweede somgetal te kombineren met de verhoudingsfaktor en voor genoemd aktiveren van de signaalbron door te voeren indien genoemde kombinatie van verhoudingsfaktor en tweede 25 somgetal tot een voorafbepaald aantal kombinaties behoort.

3. Bewakingsinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de stuureenheid het tweede somgetal vormt door optellen van de somwaarden behorende bij kodegetallen die een faseverschuiving in het gebied tussen 60° - 180° - 300° representeren.

4. Bewakingsinrichting volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de stuureenheid voorzien is voor het vormen van een verder tweede somgetal door optellen van somwaarden behorende bij kodegetallen die een faseverschuiving in het gebied tussen -60° en 60° representeren.

5. Bewakingsinrichting volgens conclusie 3 en 4, met het kenmerk, dat genoemde kombinatie samengesteld is uit de verhoudingsfaktor, het tweede somgetal en het verdere tweede somgetal. PHN 12.011 19 .

6. Bewakingsinrichting volgens één der conclusies 2, 3, 4 of 5, met het kenmerk, dat het stuurorgaan een geheugen bevat voor het opslaan van indikatoren op geheugenplaatsen die adresseerbaar zijn door een kombinatie behorende tot genoemd voorafbepaald aantal kombinaties, 5 en dat de kombinatie van de verhoudingsfaktor en het tweede somgetal telkens een adres vormt voor het adresseren van het geheugen.

7. Bewakingsinrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de kodeereenheid een verder geheugen bevat voor het opslaan van kodegetallen, welk verder geheugenelement 10 adresseerbaar is door een adres gevormd door het kombinatiewoord.

8. Bewakingsinrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de gemiddelde waardegenerator voorzien is van een geheugen met n geheugenplaatsen, een adresgenerator voor het . synchroon met het opnemen van de n bemonsteringswaarden door de 15 bemonstereenheid genereren van n adressen voor genoemde geheugenplaatsen, en een teller verbonden met een datapoort van genoemd geheugen en met een uitgang van de bemonsteringseenheid, welke gemiddelde waardegenerator voorzien is om bij het aanbieden van een bemansteringswaarde afkomstig van de bemonstereenheid de inhoud van de 20 geadresseerde geheugenplaats aan de teller aan te bieden, welke teller voorzien is voor het optellen van de aangeboden bemonsteringswaarde bij genoemde aangeboden inhoud, welke gemiddelde waardegenerator verder voorzien is om het optelresultaat van de teller op de geadresseerde geheugenplaats op te slaan.

9. Bewakingsinrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de bemonstereenheid het ontvangen signaal bemonsterd met een frekwentie die een veelvoud is van de frekwentie van het uitgezonden meetsignaal.

10. Bewakingsinrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, 30 dat de bemonsteringsfrekwentie drie maal de frekwentie van het uitgezonden meetsignaal bedraagt.

11. Bewakingsinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat genoemde serie van kodegetallen, een eerste kodegetal bevat dat het verdwijnen van het ontvangen meetsignaal en een tweede kodegetal bevat 35 dat een fasesprong in het ontvangen meetsignaal representeert, en dat de stuureenheid voorzien is voor het aktiveren van een tempersignaal indien genoemde eerste of tweede kodegetal meer dan een voorafbepaald aantal PHN 12.011 20 malen binnen een cyklus aangewezen is.

12. Bewakingsinrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het te bewaken medium door glas is gevormd waarop de zender en de ontvanger zijn aangebracht.

13. Centrale eenheid te gebruiken in een bewakingsinrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de stuureenheid een microprocessor bevat. y f '