DE19963669A1 - Kontrollsystem - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Detektion von Munition, Drogen, Sprengstoff, Handgranaten, Minen und atomaren Substanzen mittels mindestens eines Hochfrequenz-Senders und -Empfängers, eines Speichers und eines Prozessors oder programmierbaren Bausteins, wobei DOLLAR A a. die Probe einer möglichst monochromatischen Strahlung ausgesetzt wird, die mit der Zeit ihre Frequenz ändert und so einen Frequenzbereich überstreicht, DOLLAR A b. dabei die Strahlung sukzessive gemessen wird, die von der Probe und den umliegenden Materialien absorbiert wird, wobei Absorptionsresonanzeffekte für charakteristische Spektren einer Probe sorgen, DOLLAR A c. das gemessene Spektrum mittels einer Korrelation oder einer Abstandsbestimmung mit einer zuvor ermittelten molekularspezifischen Tabelle verglichen wird, die für jedes zu detektierende Material (Drogen, Munition usw.) im Speicher abgelegt sein muß, DOLLAR A d. überschreitet die Korrelation einen festgelegten Schwellwert oder unterschreitet der Abstand eine zuvor definierte Schwelle, so handelt es sich bei der Probe um das Material, dessen Daten in der Tabelle abgelegt sind.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur De
tektion von Substanzen, Gemischen in verschiedenen Aggre
gatzuständen.
Es sind bereits Vorrichtungen zur Detektion verschiedener
atomarer Substanzen bzw. Moleküle bekannt (WO 98 36 265).
So gibt es beispielsweise eine Vorrichtung, die auf der
Basis von Polymeren die Moleküle erkennen kann, mit denen
die Polymere in Kontakt gekommen sind. Verschiedene Poly
mere, die mit einer leitfähigen Substanz versehen sind
ändern bei Aufnahme des Moleküls ihr Volumen und damit
ihren Widerstand. Der wiederum kann gemessen werden und
läßt Rückschlüsse auf das Molekül zu.
Es gibt Vorrichtungen zur Laserspektroskopie, die auch
auf Distanz Gasgemische auf ihre Zusammensetzung untersu
chen können. Dazu darf jedoch kein für dieses Licht un
durchsichtiges Material im Wege stehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf Entfernung,
berührungslos Substanzen wie Drogen, Sprengstoff,
und/oder atomare Substanzen zu detektieren.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale
gelöst:
- a) mittels mindestens eines Hochfrequenz-Senders
- b) eines Hochfrequenz-Empfängers
- c) eines Prozessors oder programmierbaren Bausteins
- d) und eines Speichers,
wobei die von dem Hochfrequenzsender ausgehenden Strah
len auf die Substanz oder das Gemisch auftreffen und zu
mindest ein Molekül anregen und dann die zurückgehende
Strahlung messen und die daraus resultierende Informa
tion in einem Vektor zusammenfassen.
Hierbei ist von besonderer Bedeutung, daß das HF-Anre
gungsfeld (HF = Hochfrequenz) nicht, wie in vielen Ver
suchsanordnungen üblich, homogen ist, sondern radial ab
gestrahlt wird, da keine Rückschlüsse auf die Struktur
des Materials gemacht werden müssen. und keine Streuungs
daten ermittelt werden, sondern das Material nur anhand
seines Energieniveaus "wiedererkannt" werden soll.
Ein wesentlicher Schritt wird dadurch erreicht, daß die
Schwierigkeit, spektrale Anteile der Absorption von Probe
und Umgebung zu trennen, durch die Korrelation mit den
tabellarisch festgelegten Werten weitgehend gelöst wird.
Überschreitet die Korrelation einen festgelegten Schwell
wert oder unterschreitet der Abstand eine zuvor defi
nierte Schwelle, so handelt es sich bei der Probe um das
Material, dessen Daten in der Tabelle abgelegt worden
sind.
Genauso bietet die Methode der Abstandsbestimmung (z. B.
euklidisch) zwischen einem gemessenen Absorptionsvektor
und den tabellarisch gespeicherten Musterabsorptionsvek
toren, die zu dem zu detektierenden Material gehören,
eine Möglichkeit, die Spektren anderer Materialien von
dem zu detektierenden Material zu unterscheiden.
Hierbei wird also in vorteilhafter Weise ein berührungs
freies Meßverfahren eingesetzt, wobei mittels HF-Strahlen
die Moleküle zu Schwingungen und Vibrationen angeregt
werden. Dabei werden die zurückkommenden Strahlen weiter
verarbeitet und ausgewertet. Hierdurch läßt sich das Mo
lekül bestimmen.
Hierdurch besteht auch die Möglichkeit, daß für die Spek
troskopie eine relativ kleine Energie im Bereich von
10 mW genutzt werden kann, so daß keine wesentlichen Stö
rungen der Umgebung bei der Messung stattfinden, z. B. im
allgemeinen keine Schädigung bzw. keine Störsignale für
elektronische oder andere Geräte stattfinden.
Von Vorteil ist auch ein direkt in der Empfangs- bzw.
Sendeapparatur integrierter Prozessor, der einen Teil der
Vorverarbeitung der Daten übernimmt, da so der Prozessor
des Hauptrechners entlastet wird und die Datenübertragung
zum Hauptrechner mit geringer Übertragungsrate vollzogen
werden kann.
Es ist von besonderer Bedeutung, daß die Vorrichtung
hochfrequente Radiowellen zur Detektion benutzt, da so
die Substanzen auch durch Wände, Glas und andere undurch
sichtige Materialien hindurch "erkannt" werden können.
Von besonderem Vorteil ist, daß an einen Hauptrechner
mehrere HF-Meßapparaturen angeschlossen werden können, da
so eine zentrale Überwachung mehrerer Stationen möglich
ist.
Hierdurch ist es vorteilhaft, daß die Probe einer von
dem Hochfrequenzsender ausgehenden Strahlung ausgesetzt
wird, die in etwa monochromatisch ist, wobei sie mit der
Zeit ihre Frequenz ändert und so einen Frequenzbereich
überstreicht, und dabei wird sukzessive die Strahlung ge
messen, die von der Probe und den umliegenden Materialien
absorbiert wird, wobei Absorptionsresonanzeffekte für
charakteristische Spektren einer Probe sorgen, wobei das
gemessene Spektrum mittels einer Korrelation oder einer
Abstandsbestimmung mit einer zuvor ermittelten molekular
spezifischen Tabelle verglichen wird, und dabei die Kor
relation oder der Abstand mit einem zuvor definiertem
Schwellwert verglichen wird.
Ferner ist es vorteilhaft, daß die HF-Sendestation auf
die Probe ein HF-Signal zwischen 3 104 Hz und 3 109 Hz
aussendet und die Frequenz mit der Zeit ändert, um einen
Frequenzbereich abzutasten. In diesem Bereich werden die
Moleküle leicht zu Schwingungen und Vibrationen angeregt.
Um die bestimmten Anregungsfrequenzen zu treffen, wird
der Frequenzbereich abgetastet.
Vorteilhaft ist es außerdem, daß die HF-Empfangsstation
die von der Probe zurückkommende Strahlung in seine
spektralen Komponenten zerlegt. Dadurch ist es möglich,
das für das Molekül charakteristische Spektrum zu ermit
teln.
Vorteilhaft ist es ferner, daß das Spektrum gefiltert
wird. Hierdurch kann die Güte der Detektion erhöht wer
den.
Außerdem ist es vorteilhaft, daß die spektralen Kompo
nenten normiert und in einen Vektor zusammengefaßt wer
den. Hierdurch wird erreicht, daß die für die Weiterver
arbeitung notwendige Information wegen der Normierung un
abhängig von der Gesamtintesität der Strahlung, also un
abhängig von der Entfernung des Senders und Empfängers
zur Probe ist und vektoriell weiterverarbeitet werden
kann.
Außerdem ist es vorteilhaft, daß jedes zu detektierende
Material auch einem normierten Vergleichsvektor zu
geordnet wird, der in einer Tabelle abgelegt ist. Die zu
detektierenden Materialien sind auch jeweils einem Vektor
zugeordnet, die in einer molekularspezifischen Tabelle
abgelegt werden, und können dann bei der Messung zum Ver
gleich herangezogen werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteil
haft, daß die Korrelation jedes Vektors der Tabelle mit
dem Vektor der Probe errechnet wird. Durch Bilden der
Korrelation wird ein Wert ermittelt, der ein Maß für die
Ähnlichkeit der Probe zu dem Molekül aus der molekular
spezifischen Tabelle ist. Der größte aller ermittelten
Korrelationswerte wird gesucht. Hierdurch kann das Mate
rial gefunden werden, dessen Spektrum der Probe am ähn
lichsten ist.
Vorteilhaft ist es ferner, daß der größte zuvor er
rechnete Korrelationswert ermittelt wird, um ihn mit ei
nem Schwellwert zu vergleichen und bei Überschreitung des
Schwellwerts, der Probe die Eigenschaft des Materials zu
zuweisen, welches zum zugehörigen Tabelleneintrag gehört.
Der Vergleich des größten Korrelationswertes mit einer
zuvor festgelegten Schwelle entscheidet, ob es sich bei
der Probe um das in der Tabelle abgelegte Material han
delt.
Vorteilhaft ist es ferner, daß der Abstand zwischen jedem
Vektor in der Tabelle zu dem Probenvektor errechnet wird.
Der ermittelte Abstand ist ein Maß für die Ähnlichkeit
der Probe zu dem Molekül aus der molekularspezifischen
Tabelle.
Vorteilhaft ist es ferner nach einem anderen Ausführungs
beispiel, daß der Tabelleneintrag mit dem kürzesten
Abstand ermittelt wird, um diesen mit einem anderen
Schwellwert zu vergleichen und bei Unterschreitung des
Schwellwertes die Detektion des zum Tabelleneintrag gehö
renden Materials zu bestätigen. Der Vergleich des klein
sten Abstandswertes mit einer anderen zuvor festgelegten
Schwelle entscheidet, ob es sich bei der Probe um das in
der Tabelle abgelegte Material handelt.
Außerdem ist es vorteilhaft, daß von der HF-Sende
station eine Strahlung emittiert wird, die zur gleichen
Zeit alle Frequenzanteile aussendet. Durch gleichzeitiges
Senden vieler Frequenzen ist es nicht mehr notwendig, die
Frequenzen zeitlich hintereinander zu durchlaufen.
Vorteilhaft ist es auch, daß die HF-Empfangsstation die
zurückkommende Strahlung zeitlich sehr hochaufgelöst er
faßt und durch eine Fourier-Transformation in seine spek
tralen Komponenten zerlegt. Mit alternativen Messungen
mittels der Fouriertransformation kann wieder eine spek
trale Zerlegung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 er
reicht werden.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann also ein kom
plexer Impuls ausgesendet und dann die zurückgenommene
Strahlung in sehr kurzer Zeitauflösung erfaßt werden.
Dann läßt sich mit Hilfe einer Fouriertransformation das
Spektrum des zurückgenommenen Impulses ermitteln.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in
den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert
und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 Vorrichtung und die zugehörige Meßanordnung,
Fig. 2 typisches Absorptionsspektrum einer Probe
(Vektor),
Fig. 3a, b Umsetzung der Absorptionsenergie in molekül
spezifische Schwingungen und Rotationen ei
nes Moleküls,
Fig. 4 Kräfte, die in einem elektrischen Feld auf
einen Dipol wirken,
Fig. 5 die schematische Anordnung der Meßanordnung.
In Fig. 1 und 5 ist eine Vorrichtung zur Detektion von
Substanzen und Gemischen in verschiedenen Aggregatzustän
den, nachstehend als Proben bezeichnet, dargestellt. In
Fig. 5 ist ein über eine Funkstrecke 13 mit einem Funk
modem 12 in Verbindung stehender Computer 3 dargestellt.
Der Computer 3 wird über ein Handgerät 14 konfiguriert
bzw. eingestellt, z. B. auf Dauermessung. Hierdurch soll
alles überprüft werden. Ferner kann der Computer 3 so
eingestellt werden, daß nur ganz bestimmte Substanzen de
tektiert werden können. Ferner ist am Rechner 3 gemäß
Fig. 1 eine HF-Sendestation 1. Vom Rechner 3 wird die HF-
Sendestation dazugebracht, Signal 9 auszusenden und dies
auf die Probe 8 zu leiten. In der Probe werden, wie nach
stehend erläutert, die Merkmale (Fig. 3a, b) angeregt.
Bei bestimmten Frequenzen werden die in den Fig. 3a, b
dargestellten Moleküle um die Achse 15 gedreht, das
heißt, in Rotation und Vibration versetzt, so daß die
Energie bei einer bestimmten Frequenz von der Probe ab
sorbiert wird. Die eingebende Strahlungsenergie wird in
Rotationsenergie, Vibrationsenergie umgewandelt, das
heißt die Probe 8 versendet bestimmte Frequenzen, und das
hat zur Folge, daß die zurückkommende Strahlung 10 an die
HF-Empfangsstation 2 eingegeben und gemessen wird. Auf
diese Weise bestimmt man für bestimmte Frequenzen, die
gesendet werden - z. B. in 15 KHz-Schritten -.
In Fig. 2 ist dargestellt, daß bei bestimmten Frequenzen
negative Piks bzw. Einbuchtungen 2 bis 18 gebildet wer
den, die Probe 8 die Frequenzen besonders stark absor
biert (Absorptionsenergie bei Resonanzabsorption 4). So
mit können alle Substanzen, die ein Dipol-Moment haben,
mit dieser Vorrichtung detektiert werden, das heißt die
Absorptionswerte 2-18 sind charakteristisch für die Er
kennung des Stoffes.
Die zu detektierenden Substanzen sind mit ihren Spektren
im Rechner hinterlegt und werden als Vergleichsspektrum
herangezogen und mit dem Spektrum der detektierten Sub
stanz verglichen, wie nachstehend noch näher erläutert
wird.
Die Moleküle 11 der zu erfassenden Probe befinden sich
bei der HF-Spektroskopie in bestimmten quantenmechani
schen Zuständen. Die in Fig. 3a, 3b können durch äußere
Anregung, z. B. durch elektromagnetische Strahlung gemäß
Fig. 1, oder durch Stöße mit anderen Elementarteilchen
in einen Zustand höherer Energie gebracht werden. Der Un
terschied zur Atomspektroskopie liegt darin, daß die
Energie des Moleküls sich nicht nur durch elektronische
Übergänge ändern kann, sondern auch durch Übergänge zwi
schen seinen Rotations- und seinen Schwingungszuständen.
Ein mehratomiges Molekül (vergl. Fig. 3b) ist nicht wie
ein einzelnes Atom nur auf Energieübergänge seiner Elek
tronen beschränkt, sondern kann auch durch Rotation und
Schwingung angeregt werden. Dabei kann man ein Molekül
11a bzw. 11b in erster Näherung als starren Körper be
trachten, dessen Gestalt durch die Gleichgewichtslage der
Kerne bestimmt ist. In Fig. 3 und Fig. 3a sieht man, daß
unterschiedliche Moleküle eine unterschiedliche Anzahl
von Freiheitsgraden haben können. So hat Molekül 11a nur
zwei, das Molekül 11b hingegen drei Rotationsfreiheits
grade.
In Fig. 3a sind die Rotationsachsen 15', 15" 15" für
ein 2-atomiges Molekül angegeben, die um die Winkel α und
β rotieren. In Fig. 3b ist ein drelatomiges Molekül dar
gestellt, das um die Achsen 15', 15", 15''' rotiert.
Der Drehimpuls L ist gequantelt, das heißt diskret und
nicht kontinuierlich und abhängig von den soeben be
schriebenen Freiheitsgraden. Da die Energie proportional
zum Drehimpuls ist, ist auch die Energie gequantelt, so
daß sich das Molekül nur mit bestimmten Energien anregen
läßt, die gleich der Energiedifferenz zweier Drehimpuls-
Energieniveaus ist. Auch die Vibrationsenergieniveaus so
wie die Energieniveaus der Elektronenzustände sind ge
quantelt, so daß auch hier nur bestimmte Energien zu ei
ner Anregung führen. Ein angeregtes Molekül wiederum kann
spontan den Energiezustand von einem höheren Niveau zu
einem niedrigeren Niveau wechseln und dabei ein Photon
(bzw. eine elektromagnetische Welle) aussenden, dessen
Frequenz proportional zu dieser Energieniveaudifferenz
ist. So sind diese Energieniveaudifferenzen und damit die
Frequenz der emittierten oder absorbierten Strahlen cha
rakteristisch für den Aufbau und die Zusammensetzung des
Moleküls und lassen sich in einem Spektrum darstellen.
Fig. 2 zeigt ein Absorptionsspektrum eines zweiatomigen
Moleküls. Die Absorptionskanten 4 zeigen, bei welchen
Frequenzen proportional zum Kehrwert der Wellenlängen 5
die Energie absorbiert und in Rotation und Vibration um
gesetzt wird.
Dieser Energieniveauwechsel wird mit einem Dipolmoment
des Moleküls erklärt.
Fig. 4 zeigt einen solchen Dipol, wobei man sich die La
dungen Q+ und Q- als Ladungsverschiebungen am Mole
kül 11a, 11b vorstellen kann, auf die innerhalb eines
elektrischen Feldes eine Kraft wirkt und damit ein Mo
ment. Wird die Probe 8, die die Moleküle 11a oder 11b
enthält, vom HF-Sender 1 bestrahlt, so entsteht in der
Probe 8 ein Feld. Dieses Innenfeld, dessen Verlauf von
den Probeneigenschaften und der Geometrie sowie der räum
lichen Struktur des Außenfeldes abhängt, regt die La
dungsträger und Kerne des Moleküls über seine elektrische
oder magnetische HF-Komponente (Strahlung 9) an, was eine
elektrische oder magnetische HF-Polarisierung bzw. HF-
Ströme im Material der Probe 8 hervorruft. Diese modifi
zieren in bestimmter Weise das Außenfeld des Mole
küls 11a, was mit der Meßvorrichtung, und zwar dem HF-
Empfänger 2 und dem Computer 3, nachgewiesen wird. Dabei
wird die Dämpfung bzw. die Frequenzverschiebung eines HF-
Resonanzkreises durch die im HF-Feld befindliche Probe 8
ausgenutzt.
Die Eichung der Meßvorrichtung muß zuerst erfolgen.
Hierzu werden die Eichdaten im Programm in Form einer mo
lekularen Frequenztabelle verankert bzw. abgelegt. Zu
nächst können die Frequenzen der Photonen, die die Probe
bei Anregung aussendet, durch herkömmliche Meßvorrichtun
gen wie Proportionalitätszählrohr, Ionisationskammer,
Halbleiterzähler, Szintillationszähler und Cherenkovzäh
ler nachgemessen werden. All diese Meßvorrichtungen beru
hen auf dem Prinzip der Ionisation, wobei der dabei ent
stehende elektrische Impuls, der durch die Ladungstren
nung bei der Ionisation entsteht, geeignet verstärkt und
registriert wird. Aus der gemessenen Energie W der Photo
nen läßt sich dann einfach die Frequenz f ermitteln: W =
h f (h = Plancksches Wirkungsquantum konst.). Diese
Energie ist gleich der Differenzenergie zwischen dem an
geregten und dem relaxierten Zustand der Atome bzw. Mole
küle der Probe.
Nach der vorliegenden Erfindung werden Anregungsfrequen
zen bzw. die Radiosignale 8 kontinuierlich ausgesandt.
Der HF-Sender 1 besteht aus einer durch einen program
mierbaren Oszillator angeregten Sendediode, die im Be
reich zwischen 3 104 Hz bis 3 109 Hz Radiowellen aussenden
kann.
Es wird nun im HF-Empfangsteil 2 gleichzeitig zur Anre
gung die Frequenz der eingehenden Signale 10 gemessen,
die einen Pegel bestimmter Signalintensität überschrei
ten. Hierfür werden die Signale 10 vorverstärkt.
Die Meßwerte werden dann mit den zuvor ermittelten Meß
werten der Vergleichsproben, Substanzen wie Morphine zum
C17, H12, ONM. Morphinsulfat 5H20 oder Schwarzpulver KNO3
oder andere Substanden, Vergleichsproben korreliert.
Überschreitet die Korrelation eine zuvor festgelegte
Schwelle, so kann daraus auf das Material der Probe und
dessen Eigenschaften geschlossen werden.
Wahlweise kann statt der Korrelation auch eine Abstands
funktion (z. B. euklidischer Abstand) definiert werden
und der Abstand zwischen dem gemessenen Zustandsvektor
der Probe und dem Zustandsvektor der Vergleichsprobe be
stimmt werden. Ist dieser Abstand kleiner als eine zuvor
festgelegte Schwelle (andere Schwelle als bei der Korre
lation), so kann die gemessene Probe der Vergleichsprobe
zugeordnet werden.
1
Hochfrequenz Sender
2
Hochfrequenz Empfänger
3
Computer
4
Absorptionswerte 2 bis 18, Absorbtionsenergie bei
Resonanzabsorption
5
Reziproke Wellenlängenachse (proportional zur Fre
quenz)
6
Lineares Molekül um zwei Achsen
15
drehbar
7
Nichtlineares Molekül um drei. Achsen drehbar
8
Probe
9
Strahlung, BF Signale, die auf die Probe auftreffen
10
Strahlung, HF Signale, die von der Probe zurückkom
men
11
a Ein Molekül mit zwei Rotationsfreiheitsgraden
11
b Ein Molekül mit drei Rotationsfreiheitsgraden
12
Funkmodem
13
Funkstrecke
14
Handgerät
15
Achse
15
' Achse
16
E-Feld
Claims (13)
1. Vorrichtung zur Detektion von Substanzen, Gemischen
in verschiedenen Aggregatzuständen mit folgenden
Merkmalen:
- a) mittels mindestens eines Hochfrequenz-Senders (1)
- b) eines Hochfrequenz-Empfängers (2)
- c) eines Prozessors oder programmierbaren Bausteins (3)
- d) und eines Speichers (3'),
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Probe einer von dem Hochfrequenzsender ausgehen
den Strahlung ausgesetzt wird, die in etwa monochroma
tisch ist, wobei sie mit der Zeit ihre Frequenz ändert
und so einen Frequenzbereich überstreicht, und dabei wird
sukzessive die Strahlung gemessen, die von der Probe und
den umliegenden Materialien absorbiert wird, wobei Ab
sorptionsresonanzeffekte für charakteristische Spektren
einer Probe sorgen, wobei das gemessene Spektrum mittels
einer Korrelation oder einer Abstandsbestimmung mit einer
zuvor ermittelten molekularspezifischen Tabelle vergli
chen wird, und dabei überschreitet die Korrelation einen
festgelegten Schwellwert oder unterschreitet der Abstand
eine zuvor definierte Schwelle.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die HF-Sendestation (1) auf
die Probe ein HF-Signal (9) zwischen 3 104 Hz und 3 109 Hz
aussendet und die Frequenz mit der Zeit ändert, um einen
Frequenzbereich abzutasten.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die HF-Empfangsstation (2)
die von der Probe zurückkommende Strahlung in seine spek
tralen Komponenten zerlegt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Spektrum gefiltert wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die spektralen Komponenten
normiert werden und in einen Vektor zusammengefaßt wer
den.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß jedes zu detektierende Mate
rial auch einem normierten Vergleichsvektor zugeordnet
wird, der in einer Tabelle abgelegt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelation jedes Vektors
der Tabelle mit dem Vektor der Probe errechnet wird.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der größte zuvor errechnete
Korrelationswert ermittelt wird, um ihn mit einem
Schwellwert zu vergleichen und bei Überschreitung des
Schwellwerts, der Probe die Eigenschaft des Materials zu
zuweisen, welches zum zugehörigen Tabelleneintrag gehört.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen jedem
Vektor in der Tabelle zu dem Probenvektor errechnet wird.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Tabelleneintrag mit dem
kürzesten Abstand ermittelt wird, um diesen mit einem an
deren Schwellwert zu vergleichen und bei Unterschreitung
des Schwellwertes die Detektion des zum Tabelleneintrag
gehörenden Materials zu bestätigen.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß von der HF-Sendestation (1)
eine Strahlung (9) emittiert wird, die zur gleichen Zeit
alle Frequenzanteile aussendet.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die HF-Empfangsstation (2)
die zurückkommende Strahlung zeitlich sehr hochaufgelöst
erfaßt und durch eine Fourier-Transformation in seine
spektralen Komponenten zerlegt.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| DE10139502C1 (de) * | 2001-08-10 | 2003-03-20 | Diehl Munitionssysteme Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Auffinden von Streumunition-Blindgängern |
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| US7768444B1 (en) * | 2008-01-29 | 2010-08-03 | Rourk Christopher J | Weapon detection and elimination system |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0729039A2 (de) * | 1995-02-23 | 1996-08-28 | Ebinger, Klaus | Verfahren und Schaltungsvorrichtung zur elektromagnetischen Detektion von Objekten |
| DE19617100A1 (de) * | 1996-04-19 | 1997-10-23 | Bodenseewerk Perkin Elmer Co | Verfahren zur Konzentrationsbestimmung mittels Kontinuums-Atomabsorptionsspektroskopie |
| EP0911650A2 (de) * | 1997-10-23 | 1999-04-28 | Yuri Markov | Gerät und Verfahren zur Detektion von Materialen |
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|---|---|---|---|---|
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| GB8825435D0 (en) * | 1988-10-31 | 1988-12-29 | Cross T E | Detection of non metallic material |
| US5365171A (en) * | 1992-11-30 | 1994-11-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Removing the effects of acoustic ringing and reducing temperature effects in the detection of explosives by NQR |
| SE501473C2 (sv) * | 1993-02-03 | 1995-02-27 | Stiftelsen Metallurg Forsk | Sätt att bestämma gasers och flammors tillstånd i smält och förbränningsprocesser |
| US5508203A (en) * | 1993-08-06 | 1996-04-16 | Fuller; Milton E. | Apparatus and method for radio frequency spectroscopy using spectral analysis |
| GB2297377B (en) * | 1995-01-25 | 1999-03-10 | Secr Defence | Screening device |
| US5642393A (en) * | 1995-09-26 | 1997-06-24 | Vivid Technologies, Inc. | Detecting contraband by employing interactive multiprobe tomography |
-
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0729039A2 (de) * | 1995-02-23 | 1996-08-28 | Ebinger, Klaus | Verfahren und Schaltungsvorrichtung zur elektromagnetischen Detektion von Objekten |
| DE19617100A1 (de) * | 1996-04-19 | 1997-10-23 | Bodenseewerk Perkin Elmer Co | Verfahren zur Konzentrationsbestimmung mittels Kontinuums-Atomabsorptionsspektroskopie |
| EP0911650A2 (de) * | 1997-10-23 | 1999-04-28 | Yuri Markov | Gerät und Verfahren zur Detektion von Materialen |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Dobrin & Savit: Introduction to Geophysical Prospecting, McGraw-Hill 1988, S. 202-215 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10139502C1 (de) * | 2001-08-10 | 2003-03-20 | Diehl Munitionssysteme Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Auffinden von Streumunition-Blindgängern |
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