DE2331328A1

DE2331328A1 - Ueberwachungs- bzw. alarmanlage

Info

Publication number: DE2331328A1
Application number: DE2331328A
Authority: DE
Inventors: David Nelson Gershberg; Alex Young Lee
Original assignee: E Systems Inc
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1972-07-20
Filing date: 1973-06-20
Publication date: 1974-01-31
Also published as: GB1386223A; IL42676A; US3801978A; JPS4960193A; JPS5754837B2; IL42676A0; DE2331328C2; CA1005876A

Description

überwachungs- bzw. Alarmanlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Anzeige von Bewegungen, die nach dem Dopplerprinzip arbeitet und beispielsweise als Alarmanlage verwendet werden kann, und sie bezieht sich insbesondere auf eine kombinierte Ultraschall- und Mikrowellenüberwachungsanlage zur zuverlässigen Auswertung von Bewegungen.

Bei einer Gruppe von Anlagen zur Anzeige von Bewegungen wird ein empfindlicher Empfänger in Zusammenhang mit einem Sender benutzt, um ein elektrisches Feld zu empfangen und zu messen. Wenn ein Eindringling oder ein Gegenstand das elektrische Feld stört, so ergibt sich eine Änderung der Feldstärke, die vom Empfänger ermittelt und zur Auslösung einer Anzeigeoder Alarmeinrichtung benutzt wird. Eine andere Gruppe von Anlagen zur Anzeige von Bewegungen stellen Raumalarmanlagen dar, die sich dadurch auszeichnen, daß sie Energie in einen

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speziellen zu schützenden Raum oder in den einen zu schützenden Gegenstand umgebenden Raum abstrahlen und danach einen Teil der abgegebenen Energie, der von der Umgebung reflektiert wird, empfangen. Bei Peststellung einer Störung, beispielsweise einer Frequenzänderung der reflektierten Energie infolge eines Eindringlings in den Raumbereich wird ein Alarm ausgelöst. Jegliche Frequenzänderung der reflektierten Energie im Vergleich zur abgestrahlten Energie zeigt ein sich im überwachten Bereich bewegendes Objekt an. Dieses Prinzip ist als "Doppler-Effekt" bekannt. Bei dieser Art von Anlagen wird die Doppler-Frequenzverschiebung in der vom sich bewegenden Objekt innerhalb eines bestimmten Bereiches reflektierten Strahlung festgestellt.

Die Erfindung betrifft eine Raumalarmanlage, die nach dem Dopplerprinzip arbeitet und zeichnet sich dadurch aus, daß die von einem Satz von Wandlern abgestrahlte Energie Ultraschallenergie ist und daß von einer Sende/Empfangsantenne (monostatic antenna) Mikrowellenstrahlung abgegeben wird.

Der wesentliche Parameter bei der optimalen Auslegung irgendeiner Bewegungsüberwachungsanlage besteht in der höchstmöglichen Wahrscheinlichkeit der Anzeige einer Bewegung bei geringster Wahrscheinlichkeit für einen falschen Alarm. Obwohl zahlreiche Anlagen entworfen wurden, mit denen zuverlässig ein Doppler-Signal aus einer empfangenen Welle abgetrennt

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werden soll» ergeben sich Iraner wieder falsche Alarme, Da. sieh ein Eindringling mit wesentlich geringerer Geschwindigkeit ala die abgegebenen Strahlungen bewegt, bewirkt der Dopplereffekt des sieh bewegenden Eindringlings nur eine sehr geringe prozentuale Änderung in der Frequenz der empfangenen Strahlung. Wenn beispielsweise Energie mit einer Frequenz von 20 kHz von einem Eindringling reflektiert wird, der sich mit einer Geschwindigkeit von 30 cm pro Sekunde bewegt, so bewirkt der Dopplereffekt der Bewegung des Eindringlings eine Abweichung der empfangenen Frequenz von der Sendefrequenz von nur 37 Hz. Hierbei handelt es sich also um eine sehr kleine Frequenzverschiebung, die zuverlässig angezeigt werden soll. Ein optimaler Detektor wird den Dopplereffekt zuverlässig anzeigen und Fremdsignale zurückweisen, die mit einem durch Bewegung erzeugten Doppler-Signal verwechselt werden könnten.

Die erfindungsgemäße Überwachungsanlage erzeugt eine geringere Anzahl von falschen Alarmen als die bisherigen Anlagen vergleichbaren Aufwandes, indem sie ein Alarmsignal einer Mikrowelleneinrichtung mit dem Alarmsignal einer Ultraschalleinrichtung kombiniert. Nur wenn gleichzeitig von beiden Einrichtungen ein Ausgangssignal abgegeben wird, wird eine Alarmeinrichtung betätigt, die eine Bewegung in einem bestimmten Raumbereich anzeigt.

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In vielen Anwendungsfällen sollen Bewegungsüberwachungsanlagen einen sehr weiten Bereich schützen. Dabei ergeben sich gewisse Schwierigkeiten. So ergibt sich beispielsweise eine hohe Wahrscheinlichkeit für das Ansprechen einer Antenneneinheit auf eine Störung in ihrer Nähe, wenn diese Antenneneinheit Eindringlinge in großem Abstand von der Antenne ermitteln soll. Andererseits ist es wahrscheinlicher, daß eine Einheit, die eine gleichförmigere Empfindlichkeit ie Nahbereich und im Fernbereich hat, auf Störungen anspricht, die außerhalb der Grenzen des zu überwachenden Bereiches entstehen. Somit ist es zur gleichförmigen Überwachung eines großen Bereiches im allgemeinen erwünscht, eine Vielzahl von im zu überwachenden Bereich verteilten Einheiten zu verwenden. Ein Nachteil vieler Mikrowellen-Doppler-Detektoren besteht in dem Erfordernis von teuren und komplizierten Einrichtungen mit getrennten Sende- und Empfangsantennen zum Schutz großer Bereiche, während bei Verwendung einer einzigen Antenne teure Sende-Empfangs-Schaltungen erforderlich sind, um einen Schutz des Empfängers gegen die hohe Leistung aufweisenden Sendesignale zu erreichen.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Anlage besteht demgegenüber in der Benutzung von mehreren Ultraschallwandlern zur überdeckung des großen Raumvolumens, wobei die Sonden durch billige Bandpaßschaltungen parallel geschaltet sind. Außerdem wird in

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der Mikrowelleneinrichtung zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der Anlage eine einzige, rundstrahlende Sende/Empfangsantenne zusammen mit einer miniaturisierten Hochfrequenz- , schaltung zur Erzielung einer abgeglichenen Dopplermischung ohne komplizierte Hochfrequenzeinrichtungen verwendet.

Ein Punkt der Alarmanlagen, dem bisher geringe Aufmerksamkeit geschenkt wurde, besteht in der Schwierigkeit von Fehleranzeigen innerhalb der Anlage. Viele zur Zeit erhältliche Alarmanlagen können sehr einfach von dem Eindringling vor dem Eindringen in den überwachten Bereich unwirksam gemacht werden. Ferner kann der Ausfall einer oder mehrerer Wandleranordnungen zu einer vollständigen Unwirksamkeit der Anlage führen, ohne daß dies von einer Bedienungsperson erkannt wird. In der vorliegenden Erfindung können sowohl die Ultraschallals auch die Mikrowelleneinrichtungen der Anlage mit automatischen Selbstprüfschaltungen, mit Eingriffsanzeigeschaltungen und mit äußeren Prüfschaltungen versehen sein. Die automatische Selbstprüf- und Eingriffsanzeigeschaltung für die Ultraschalleinrichtung kann so arbeiten, daß auf den beiden die Ultraschallenergie zum Sendeelement führenden Leitungen das überwachungssignal übertragen wird. Die Mikrowelleneinrichtung wird dadurch automatisch selbstprüfend überwacht, daß eine Gleichspannungs-Abfrageverbindung in einer Brücken- oder Gegentaktmischschaltung verwendet wird, deren Ausgangssignal zur automatischen Selbstprüfung und Eingriffsanzeige dient.

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Sowohl die Ultraschall- als auch die Mirkowelleneinrichtung führen die Selbstprüf- und Eingriffsanzeigesignale einer Selbstprüf- und Eingriffsanzeigelogikschaltung zu. Diese Signale vom Ultraschalloszillator und vom Mikrowellensendeoszillator treten nicht auf, wenn (1) die Mikrowellenenergie ausfällt, (2) die Ultraschallenergie ausfällt oder (3) die Leitungen für die Zufuhr von Ultraschallenergie zu den Ultraschallsendeelementen unterbrochen oder kurzgeschlossen wird. Die Selbstprüf- und Eingriffsanzeigelogikschaltung löst einen Alarm aus, falls eines der vorstehend genannten Signale ausfällt.

Erfindungsgemäß kann die Ultraschall-Mikrowellen-Überwachungsanlage eine Alarmeinrichtung enthalten, um eine Bewegungsanzeige für einen bestimmten Bereich zu erzeugen. Hierzu kann eine Ultraschallsonde dienen, die auf Bewegungen innerhalb des bestimmten Bereiches anspricht und ein sich mit einer derartigen Bewegung änderndes Ausgangssignal liefert. Eine Mikrowellensonde spricht ebenfalls auf Bewegungen innerhalb des bestimmten Bereiches an und liefert ein sich mit derartigen Bewegungen änderndes Ausgangssignal. Mit der Ultraschallsonde und der Mikrowellensonde ist eine Kombinationsschaltung verbunden, die ein Signal für die Alarmeinrichtung auslöst, wenn sich das Ausgangssignal beider Sonden gleichzeitig in einem Zustand befindet, der eine Bewegung innerhalb des inte-

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ressierenden Bereiches anzeigt. Außerdem ist eine Prüfschaltung an die Ultraschallsonde und die Mikrowellensonde angeschlossen und spricht auf Pehlerzustände innerhalb der Anlage an, um ein Pehleranzeigesignal für die Alarmeinrichtung zu erzeugen. '

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in schematischer, perspektivischer Teildarstellung eine Ultraschall/Mikrowellenalarmanlage gemäß der Erfindung mit drei Ultraschallanordnungen und einer einzigen Mikrowellenantenne.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Anlage gemäß der Erfindung, bei der die Signale von einer Ultraschallsonde und einer Mikrowellensonde zur Erzeugung eines Alarmsignals korn- · biniert werden.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild des die Mikrowellensonde aufweisenden Teils der Anlage mit einem Bandleiter-Oszillator, der mit einem Brücken- oder Gegentaktmischer verbunden ist.

Fig. Ij zeigt schematisch einen Bandleiter-Oszillator, der mit einem H-Bandleitermischer gekoppelt ist.

Fig. 5 zeigt eine äquivalente Schaltung des Mikrowellenteils der Anlage, aus der sich ergibt, daß eine angepaßte

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Antenne eine Ohmsche Last darstellt, wenn kein zu überwachendes Ziel vorhanden ist.

Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild des Ultraschallteils der Anlage gemäß Fig. 2, wobei eine Anzahl von sendenden Strahierelementen und eine Anzahl von Empfängerelementen vorhanden sind.

Fig. 7a und 7b zeigen schematisch die Schaltungen zur Kombination der Empfängerelemente bzw. der Senderelemente.

Fig. 8 zeigt schematisch einen Oszillator sowie die Verteilerund Eingriffsüberwachungsschaltung für die Ultraschall-Sendeelemente .

Fig. 9 zeigt in einem Diagramm den Frequenzverlauf eines typischen Ultraschallstrahlers als Funktion der Temperatur.

Fig. 10 zeigt schematisch eine vom Strahlerelement gesteuerte Oszillator- und Treiberschaltung.

Fig. 11 zeigt schematisch eine Prüfmodulator- und Mischschaltung für den Ultraschallteil der Anlage gemäß Fig. 2.

Die in Fig. 1 dargestellte Alarm-Überwachungsanlage zum Schutz eines bestimmten Bereiches, beispielsweise einer Größe von Jl m χ 15 m, hat eine zentrale Detektoreinheit 10 und äußere Wandlereinheiten 12 und I¹I, die alle mittels einer Rohrhalterung

16. die außerdem als Kabelführung dient, etwa 1.8 m über dem

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Boden befestigt sind. Die zentrale Detektoreinheit 10 enthält 4 Ultraschall-Empfangselemente 18, von denen nur zwei gezeigt sind, sowie eine Mikrowellenantenne 20, die sowohl im Sendeais auch im Empfartgsbetrieb arbeitet, wie dies erklärt werden wird. Jeder der äußeren Wandlereinheiten 12 und 14 weist Ultraschall-Sendeelemente 22 auf, von denen nur zwei dargestellt sind, Für einige kleine, zu überwachende Bereiche können ein oder mehrere Ultraschall-Sendeelemente 22 und die Ultraschall-Empfangselemente 18 alle in einer zentralen Detektoreinheit untergebracht sein, so daß die äußeren Wandlereinheiten vermieden werden. Bei diesem Aüsführungsbeispiel ist in der zentralen Detektoreinheit ein Ultraschall-Sendeelement (nicht gezeigt) vorgesehen, das eine Oszillatorfrequenz steuert, wie dies beschrieben wird. Wenn äußere Wandlereinheiten oder eine zusammengesetzte zentrale Detektoreinheit benutzt wird, so arbeitet die Anlage in der zu beschreibenden Weise.

Die Signale zu und von dem zentralen Detektor 10 und den äußeren Wandlereinheiten 12 und 14 kommen von bzw. gelangen zu einer zentralen Steuerung 24, die die Elektronik enthält. Ein Hauptsteuerschalter 26 steuert den Betrieb der Anlage, um entweder einen Schutz gegen Eindringlinge zu ermöglichen oder die Anlage abzuschalten, so daß Bewegungen in dem zu überwachenden Bereich möglich sind, ohne daß ein Alarm ausgelöst wird. Alarmsignale von der zentralen Steuerung 24 werden einer Überwachungskonsole 28 zugeführt, die vier Reihen von Alarmanzeigen irgendeiner

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üblichen Art enthält. Da mehr als ein bestimmter Bereich mittels der gleichen Konsole 28 überwacht werden kann, können eine Anzahl von zentralen Steuerungen 2k mit ihr verbunden sein, wobei eine für jeden Anzeiger vorgesehen ist, wenn die Konsole voll ausgelastet wird.

Die in Fig. 2 als Blockschaltbild dargestellte Doppler-Alarmanlage gemäß Fig. 1 enthält die Ultraschalleinrichtung 30, die sowohl die Sendeelemente 22 als auch die Empfangselemente 18 aufweist, sowie die Mikrowelleneinrichtung 32 mit der Mikrowellenantenne 20. Jede der Einrichtungen 30 und 32 stellt selbst eine vollständige Doppler-Alarmanlage dar, und diese Einrichtungen werden nacheinander beschrieben.

Ein Ausgangs-Alarmsignal von jeder der Einrichtungen 30 und 32 wird den Eingängen einer Kombinationslogikschaltung J>k in der zentralen Steuerung 2¹I zugeführt, um ein Alarmsignal auf einer Leitung 36 zur Überwachungskonsole 28 zu erzeugen. Normalerweise stellen die Ausgangssignale der Einrichtungen 30 und 32 Logiksignale dar, die sich zwischen einem "oberen" und einem "unteren" Zustand ändern und einem Nicht-Und-Gatter in der Kombinationslogikschaltung J>k zugeführt werden, um ein sich änderndes Logiksignal auf der Leitung 36 zu erzeugen. Gemäß dem Betrieb einer Standardlogikschaltung erscheint auf der Leitung 36 ein Alarmsignal, wenn sich beide Eingangs-

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signale der Kombinationslogikschaltung J>k von den Einrichtungen 30 und 32 im gleichen logischen Zustand befinden. Die Kombinations logikschaltung 3^ schaltet somit nur dann, wenn beide Einrichtungen 30 und 32 gleichzeitig Alarm geben und dadurch eine Bewegung innerhalb des zu überwachenden Bereiches anzeigen. Daher ist eine Redundanz gegeben, durch die die Wahrscheinlichkeit für einen falschen Alarm verringert wird, der häufig bei den bisherigen Alarmanlagen auftrat.

Sowohl die Ultraschall- als auch die Mikrowelleneinrichtung werden dauernd auf richtigen Betrieb sowie auf einen Eingriff, durch jemanden, der versucht, die Anlage zu umgehen bzw. auszuschalten, überwacht. Den Einrichtungen 30 und 32 werden über eine Leitung 38 von der zentralen Steuerung 2k Selbstprüfsignale zugeführt. Sowohl die Ultraschall- als auch die Mikrowelleneinrichtung liefern Selbstprüf- und Eingriffssignale an eine automatische Selbstprüf- und Eingriffsprüflogikschaltung 40. Diese Signale werden von den Ausgangssignalen des Ulträschall- und Mikrowellensendeoszillators abgeleitet und versehwinden, wenn die Mikrowellenenergie oder die Ultraschallenerige ausfällt oder wenn die Speiseleitung zum Ultraschall-Sendewandler unterbrochen oder kurzgeschlossen wird. Die automatische Selbstprüf- und Eingriffsprüflogikschaltung ¹IO liefert über die Überwachungskonsole 28 ein Alarmsignal an die Leitung Ί2, wenn die Eingriffssignale oder die Selbstprüfsignale verschwin-

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den. Die automatische Selbstprüf- und Eingriffsprüflogikschaltung 40 kann eine Anordnung von Nicht-Und-Gattern oder Oder-Gatter enthalten, um auf der Leitung 42 ein Alarmsignal zu erzeugen, wenn die Selbstprüfsignale oder Eingriffssignale verschwinden.

In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild der Mikrowelleneinrichtung 32 gezeigt, die eine Sende/Empfangsantenne 20 enthält, welche mit einem Brücken- oder Gegentakt-Sende/Empfangsmischer 44 gekoppelt ist, der wiederum mit einem Mikrowellenoszillator gekoppelt ist. Ein Doppler-Prequenzsignal vom Mischer 44 wird einem Doppler-Filter/Vorverstärker 48 zugeführt, der die Zeichenstärke vom Mischer aufbaut und den Durchlaßbereich für die Doppler-Frequenz bildet. Der Durchlaßbereich für die Doppler-Frequenz fällt am unteren Ende um etwa 12 dB pro Oktave und am oberen Ende um etwa 36 dB pro Oktave ab. Dieser starke Abfall am oberen Ende verbessert die Sperrung bei 120 Hz, die die Frequenz darstellt, bei der falsche Alarme infolge von von Leuchtstoffröhren erzeugtem Plasma hervorgerufen werden.

Der Doppler-Filter/Vorverstärker 48 ist mit einem Ohmschen Dämpfungsglied 50 versehen, um gemäß einem Befehl auf der Leitung 38 ein externes Prüfsignal von der zentralen Steuerung 24 zuzuführen. Dieses Signal simuliert die Doppler-Frequenzwirkung infolge eines sich bewegenden Eindringlings vom Mischer 44

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und löst in einer richtig funktionierenden Anlage einen Alarm aus, während das Prüfsignal auf der Leitung 38 zum Dämpfungsglied 50 gelangt.

Signale von dem Filter/Vorverstärker 48 werden zur weiteren Verstärkung der Doppler-Prequenzsignale einem Filter/Nachverstärker 52 zugeführt, dessen Ausgangssignale zu einen Gleichrichter/Integrierschaltung 54 gelangt, die mittels einer üblichen Zweiweg-Gleichrichterschaltung die Doppler-Signale gleichrichtet und diese gleichgerichteten Signale einer Integrierschaltung zuführt. Die gleichgerichteten Signale werden über die Zeit integriert, und wenn ein Doppler-Signal eine ausreichend lange Zeit an der Integrierschaltung angestanden hat, so daß eine Integration bis zu einem vorgegebenen Wert erfolgt, wird einem Alarmpegeldetektor 56 ein Signal zugeführt, das den Detektor schaltet, so daß er auf der Leitung 58 zur Detektorkombinationslogikschaltung 34 ein Alarmsignal erzeugt.

An der "Vorderseite" ist die Mikrowelleneinrichtung mit dem Mischer 44 und dem Oszillator 46, wie Fig. 4 zeigt, aus Bandleiterelementen aufgebaut. Der Mischer 44 hat einen H-förmigen Bandleiteraufbau, um die Anordnung zu miniaturisieren, die Zahl der falschen Alarme zu verringern, die Zuverlässigkeit zu verbessern und eine größere Wirtschaftlichkeit zu erzielen.

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Ein Mischer entsprechend der Darstellung bewirkt eine Doppier-Mischung mit einer einzigen Sende/Empfangsantenne 20, ohne daß übliche Schaltungen mit Zirkulatoren, Hybriden, Leistungsverstärkern und anderen komplizierten Elementen benötigt werden.

Es sei zunächst der Bandleiteroszillator 46 betrachtet. Ein Transistor 60 ist mit seinem Kollektor geerdet, während sein Emitter an einer Spule 62 und seine Basis an einer Bandleiterleitung 64 liegt. Mit der Bandleiterleitung 64 sind außerdem ein Widerstand 66 und einstellbare Kondensatoren 68 und 70 gekoppelt. Der einstellbare Kondensator 68 dient zum Abstimmen der Schwingfrequenz des Oszillators 46, und der Kondensator 70 ermöglicht eine maximale Leistungskopplung zwischen dem Oszillator 46 und dem Mischer 44. Ferner ist ein einen Teil des Oszillators 46 bildender Widerstand 72 mit der Spule 62 und einer Leitungskapazität 74 an einer Klemme 76 verbunden, um eine Gleichspannung für den Oszillator zu liefern.

Die Mikrowellensendefrequenzen vom Oszillator 46 werden der H-förmigen Bandleiterleitung 78 über den Kondensator 70 zugeführt. An das Ausgangsende der Bandleiterleitung 78 sind die Sende/Empfangsantenne 20 und eine Spule 80 angeschlossen. An den Verbindungspunkten der Leitungsstumpfe und der Hauptsendeleitung der H-förmigen Bandleiterleitung 78 sind Spitzen-

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wertdetektordioden 82 und 8*1 angeschlossen. Die Spitzenwertdetektordiode 82 bewirkt eine Mischung, um Doppler-Frequenzsignale einem Widerstands-Kondensatornetzwerk zuzuführen, das einen Widerstand 8£ und einen Kondensator 88 aufweist. Dies ist die sogenannte Doppler-Frequenz, die durch Bewegungen innerhalb des zu überwachenden Bereiches erzeugt wird. Die Spit zenwert de t ekt ordiode 8*1 bewirkt eine Mischung, um Doppler-Frequenzsignale mit Phasenumkehr einem Widerstands-Kondensatornetzwerk zuzuführen, das einen Widerstand 90 und einen Kondensator 92 enthält. Die Widerstände 86 und 90 sind über eine Ausgangsklemme 94 miteinander verbunden, die eine Verbindung zum FiIter/Vorverstärker 48 bildet. Eine Leitungskapazität 96 ist der mit den Widerständen 86 und 90 verbundenen Leitung zugeordnet.

Im Betrieb des Oszillators 46 "und des Brücken- oder Gegentaktmischers 44 wird vom Oszillator 46 eine verhältnismäßig niedrige Betriebsfrequenz erzeugt, beispielsweise 915 MHz. Durch Verwendung einer verhältnismäßig niedrigen Betriebsfrequenz, wird der wirksame Frequenzreflektionsquerschnitt eines Ziels innerhalb des zu überwachenden Bereiches klein, wenn die Zielabmessungen klein in Bezug auf die Betriebswellenlänge des Oszillators 46 sind. Somit könnte bei kurzen Wellenlängen im Bereich des X-Bandes ein falscher Alarm durch kleine Ziele, etwa Katzen oder Mäuse ausgelöst werden, während bei größeren

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Wellenlängen entsprechend 900 MHz die Alarmauslösung durch kleine Ziele dieser Art verringert wird. Ein zweiter Vorteil des Betriebs des Oszillators 46 auf einer verhältnismäßig niedrigen Frequenz ist wirtschaftlicher Art, da er dann durch eine einfache transistorierte Schaltung mit Bandleiter dargestellt werden kann. Um eine äquivalente Leistung im X-Band zu erzielen, muß üblicherweise ein Hohlraum-Diodenoszillator benutzt werden. Ferner sind die im Mischer 44 für verhältnismäßig niedrige Betriebsfrequenzen zu verwendenden Dioden und anderen Bauelemente wesentlich billiger als entsprechende Bauelemente für im X-Band arbeitende Mischer. Ein dritter Vorteil einer verhältnismäßig niedrigen Arbeitsfrequenz des Oszillators 46 besteht darin, daß in Innenräumen installierte Mikrowellensysteme auf das 120 Hz Plasma ansprechen, das von Leuchtstoffröhren erzeugt wird. Somit ist es vorteilhaft, eine Mikrowellenfrequenz· zu wählen, bei der 120 Hz außerhalb des Dopplerfrequenzdurchlaßbereiches für die interessierenden Zielgeschwindigkeiten liegt.

Die Sendefrequenz des Oszillators 46 wird der Eingangsklemme des Mischers 44 zugeführt, was am besten dadurch klar wird, daß man ein sich im zu überwachenden Bereich bewegendes Ziel als eine sich zeitlich ändernde Impedanz ansieht, die auf die Antenne 20 rückstrahlt. Eine derartige Annahme ist als zulässig anzusehen, solange die Geschwindigkeit des Ziels

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vernachlässigbar klein gegenüber der Geschwindigkeit der Wellenausbreitung ist. Für überwachende Alarmsysteme stellt dies kaum eine Schwierigkeit dar. Ein Ziel erzeugt ein schwaches, räumliches Stehwellenverhältnismuster (VSWR pattern), das bei der Bewegung gezogen wird. Dieses Muster bzw. diese Verteilung wird als sich zeitlich ändernde Impedanz in die Mikrowellenantenne 20 gekoppelt.

Bezogen auf die äquivalente Schaltung gemäß Fig. 5 stellt die Mikrowellenantenne 20 bei nichtvorhandenem Ziel eine Ohmsche Last 20a (Z ) dar. Wenn man die Antennenklemmspannung der gesendeten Welle mit E und die Antennenklemmspannung der vom Ziel reflektierten Welle mit V bezeichnet, so lautet die Mikrowellenbereichsgleichung wie folgt:

,_r EGX/ σ - *■ , ,,, *

^{V =} ^{e λ} > ⁽¹⁾

. (ϋπ) χ

wobei χ = der Abstand zwischen der Antenne 20 und einem Ziel 98, <f = der Mikrowellenquerschnitt des Ziels 98, λ = die Betriebswellenlänge der Anlage und G = der Gewinn der Antenne 20 ist.

Die sich zeitlich ändernde Impedanz Z(t) an den Klemmen der Antenne 20 ergibt sich aus der folgenden Gleichung:

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Ζ_Λ (1 + Γ) ZCt) = (2)

wobei
ist.

Wenn sich das Ziel 98 mit einer Geschwindigkeit S bewegt, dann ist

χ = St
und

e. ~

wobei der Faktor 2S/A der Ausdruck für die Doppler-Frequenz ist.

Betrachtet man wieder den allgemeinen Fall der sich zeitlich ändernden Impedanzen, so ist die Hochfrequenz-Restspannung B über der Klemmimpedanz Z(t) (Fig. 5) durch die folgende Gleichung gegeben:

u _ 2EZ(t) . ...

^B - [Z₀ + ZTtTT ⁽⁶⁾

Die Lösung der Gleichung für die vorhandene Impedanz Z(t) führt zu:

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wobei ω = 21Γ. Doppler~Prequenz ist.

Aus Gleichung (7) ergibt sich eine Doppler-Ausgangsfrequenz von der Spitzenwertdetektordiode 82, die eine Spannung proportional zum absoluten Wert der Hochfrequenzspannung B erzeugt. Das von der Diode 82 erzeugte Ausgangssignal ist durch die folgende Formel gegeben:

(B[ α E [1 + cos tot] (₈) (ijTr)^3/2S²t²

Diese Formel enthält ein Gleichspannungssignal mit einer überlagerten geringen Amplitudenmodulation von Doppler-Frequenz.

2 2 Die Modulationsintensität ist umgekehrt proportional zu S t , der normalen Ausbreitungsdämpfung für Mikrowellensignale.

Bei den meisten Alarmanlagen nach dem Doppler-Prinzip muß das Doppler-Signal in der Größenordnung von 90 dB verstärkt werden, um einen brauchbaren Pegel zu erhalten. Da der Gleichspannungspegel des Spitzenwertdetektors 82 mehrere Volt betragen kann, wird eine kapazitive Kopplung zwischen dem Detektor 82 und der Doppler-Verstärkerkette mit dem Vorverstärker M8 benutzt. Dadurch wird eine Gleichstromsättigung der Verstärkerkette vermieden, jedoch werden die Verstärker i\Q und 52 nicht gegen-

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über zeitlichen Änderungen des Gleichspannungspegels isoliert. Eine derartige Änderung ergibt sich aus der Amplitudenmodulation und dem Rauschen des Oszillators 46 und kann in der Einrichtung 32 falsche Alarme auslösen.

Um die Wirkungen der Gleichspannungspegeländerung zu verringern, ist die Spitzenwertdetektordiode 84 mit der Bandleiterschaltung 78 verbunden und steht in Verbindung mit der Spitzenwertdetektordiode 82. Dadurch wird die Gleichspannung an der Klemme 84 ausgeschaltet, so daß sich eine abgeglichene Mischung ergibt. Daraus folgt, daß die Doppler-Prequenzsignale ebenfalls ausgeschaltet werden, falls nicht das Doppler-Ausgangssignal der Detektordiode 84 bezüglich dem Ausgangssignal der Detektordiode 82 in der Phase umgekehrt ist. Dies wird im Mischer gemäß Fig. 4 dadurch erreicht, daß die Detektordiode 84 über der transformierten Hochfrequenzimpedanz Z^f(t) gemäß der Gleichung

Z'(t) = jfo (9)

liegt. Diese Transformation wird mit einer Vierpol-Hochfrequenzschaltung erreicht, die als Inversionsschaltung bekannt ist.

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Zwei weitere wichtige Merkmale des Mischers 44 stellen die Hochfrequenzspule 80 an der Ausgangsklemme gegen Erde und eine Gleiehspannungspegelabfrageverbindung an der Anode der Detektordiode 82 dar. Diese Abfrageverbindung enthält einen Widerstand 99 und eine Leitungskapazität 100. Die Schaltung liefert ein automatisches Selbstprüf- und Eingriffsprüfausgangssignal von der "Vorderseite" der Mikrowelleneinrichtung 32. Somit ermöglichen diese Prüfausgangssignale eine dauernde überprüfung am "vorderen Ende" der Mikrowelleneinrichtung, während das dem Dämpfungsglied 50 zugeführte externe Prüfsignal periodische Überprüfungen der übrigen Bauelemente der Anlage gestattet. Die Hochfrequenzspule 80 dient als Gleichspannungsrückführung für die Detektordioden 82 und 84 und als Erdnebenschluß für Störungen niedriger Frequenz (60 Hz), die aus der Umgebung der Anlage auf den Leitungsteil 78a gekoppelt werden könnten.

Es sei nunmehr die Ultraschalleinrichtung 30 betrachtet, die in Fig. 7 als Blockschaltbild dargestellt ist und eine vollständige Ultraschall-Doppler-Alarmanlage darstellt, die ein Alarmsignal auf der Leitung 102 zur Detektorkombinationslogikschaltung 34 erzeugt. Die vier Ultraschallempfangswandler 18 sind mit einer Wandlerkombinationsschaltung 104 gekoppelt, deren Ausgangssignal einem Filter/Vorverstärker 106 zugeführt wird. Die Ultraschallsendewandler 22 des äußeren Detektors

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sind mit einer Wandlerkombinationsschaltung 108 gekoppelt, die über eine mit einer überwachungsschaltung 112 verbundene Leitung 110 Sendeenergie empfängt und Prüfsignale aussendet. In gleicher Weise sind die Ultraschallsendewandler 22 des äußeren Detektors I¹I mit einer Wandlerkombinationsschaltung^ 114 verbunden, die über eine mit der überwachungsschaltung 112 verbundene Leitung 116 Sendeenergie empfängt und Prüfsignale aussendet. Ein wichtiges Merkmal der Ultraschalleinrichtung 30 besteht in der Schaltungsanordnung zur Aussendung von Ultraschallenergie und automatischen Selbstprüf- und Eingriffsprüfsignalen über die gleichen Leitungen 110 und 116 zur jeweiligen Kombinationsschaltung 108 und 114.

Ein verstärktes Signal vom Filter/Vorverstärker 106 wird mit einer Modulationsfrequenz gemischt, die von einem Oszillator 118 in einer Mischschaltung 120 erzeugt wird. Die modulierten Signale vom Mischer 120 werden in einem Filter/Verstärker auf eine geeignete Größe verstärkt. Die Signale vom Filter/ Verstärker 122 werden einer Gleichrichter/Integrierschaltung 124 zugeführt, wo ein Zweiweg-Gleichrichter die Doppler-Signale in gleichgerichtete Signale umwandelt und diese einer üblichen Integrierschaltung zuführt. Die Integrierschaltung integriert die gleichgerichteten Signale über die Zeit, und bei Erreichen eines vorbestimmten Wertes wird ein Alarmdetektor 126 ausgelöst, um auf der Leitung 102 zur Kombinationslogikschaltung 34 ein Alarmsignal zu erzeugen.

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Die externe Selbstprüfung und die Eingriffsprüfung der Ultraschalleinrichtung 30 wird mittels eines mit dem Oszillator* 118 gekoppelten Prüfmodulators 128 durchgeführt. Ein SeIbBtprüf-Steuersignal auf einer Leitung 13O löst den Prüfmodulator 128 aus, so daß dieser auf der Leitung 132 zum Filter/Vorverstärker 106 ein Prüfsignal erzeugt. Das externe Selbstprüf-Steuersignal auf der Leitung I30 kann nicht direkt auf den Ultraschall-Doppler-Filter/Verstärker 122 gekoppelt werden, um eine zuverlässige Prüfung der Ultraschalleinrichtung 30 zu bewirken. Eine derartige Prüfung würde den Vorverstärker 106 und den Mischer 120 vollständig umgehen und eine Anzeige für den ordnungsgemäßen Zustand der Anlage geben, selbst wenn eines dieser Elemente oder beide Elemente in fehlerhaftem Zustand wären. Daher wird das mit einer Frequenz innerhalb des Doppler-Durchlaßbereiches modulierte Ultraschallsignal auf den Ultraschall-Vorverstärker 106 gekoppelt, um die Anlage vollständig zu prüfen.

Das Prüfsignal auf der Leitung I30 ist eine Rechteckwelle von der zentralen Steuerung 2^, und der Prüfmodulator 128 weist einen einfachen Schalter auf, der bei einem Prüfsignalverlauf Impulse von Ultraschallsignalen erzeugt. Diese Impulse, die auf der Leitung 132 erzeugt werden, sind in für eine Prüfung des Ultraschall-Vorverstärkers geeigneter Weise gedämpft und werden dann auf den Eingang des Verstärkers 106 gekoppelt.

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■ Die verstärkten Prüfimpulse vom Vorverstärker 106 gelangen zum Mischer 120, der periodisch unabgeglichen wird, um ein Ausgangssignal für den Verstärker 122 zu erzeugen. Ein wichtiger Punkt ist, daß die Ultraschallprüfimpulse auf der Leitung 132 und das Ultraschall-Mischer-Treiber-Signal vom Oszillator 118 nicht um 90 phasenverschoben sein dürfen, da sonst eine sehr geringe Unabgeglichenheit des Mischers und ein kleines Ausgangssignal erzeugt wird.

Es seien nunmehr die Wandlerkombinationsschaltungen 104, und 114 betrachtet, wobei die Kombinationsschaltung 104 in Fig. 7a und die Kombinationsschaltungen 108 und 114 in Fig. 7b dargestellt sind. Die einfachste Möglichkeit zur Kombination mehrerer Wandler besteht in einer Parallelschaltung. Unglücklicherweise ist jedoch bei parallel geschalteten Wandlern nur sehr selten ein abgeglichenes Verhalten zu erreichen, da ihre Resonanzfrequenzen und ihre Impedanzen in der Praxis selten aneinander angepaßt sind. Werden die parallelgeschalteten Wandler beispielsweise als ein Sender betrieben, so verbraucht der Wandler bzw. die Wandler, deren Serienresonanzfrequenzen am nächsten zur Treiberfrequenz liegen, einen großen Teil der Leistung, da die übrigen Wandler höhere Impedanzen bilden. Somit ist für einen erfolgreichen Betrieb einer Alarmanlage mit mehreren Wandlern zur Überwachung eines großen Bereiches irgendeine Art von Trenn/Breitbandschaltung erforderlich.

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Die empfangenden Wandlerelemente 18 werden durch Verwendung der Schaltung gemäß Fig. 7a zusammengefaßt, welche aus einer Grundfilterschaltung abgeleitet ist und in der jeder der Wandler 18 in einer Resonanzschaltung mit einer Resonanzinduktivität 134 gekoppelt ist. Somit werden die Wandler 18 in Bandpaßfiltern angeordnet, und diese Filter sind voneinander durch Widerstände 136 getrennt. Die Impedanzverhältnisse werden so gewählt, daß die Widerstände 136 nur geringe Wirkung ,auf den Wirkungsgrad der Anordnung haben.

Die Sendewandlerelemente'22 werden gemäß Fig. 7b zusammengefaßt, wobei jeder Wandler 22 in Reihe mit einer Resonanzinduktivität 138 liegt, um eine Grundfilterschaltung zu bilden, die wiederum die Wandler in einem Bandpaßfilter enthält. Die Filter sind voneinander durch Widerstände I¹JO getrennt. Die in Fig. 7b gezeigte Ultraschallenergiequelle enthält den Oszillator II8 aus Fig. 6.

Gemäß Fig. 8 ist jede der äußeren Wandlereinheiten 12 und 14 mit der überwachungsschaltung 112 gekoppelt, die wiederum auf einer Leitung 142 ein Frequenzsignal vom Oszillator II8 erhält. Die Überwachungsschaltung 112 verteilt Ultraschallenergie auf die sendenden äußeren Einheiten 12 und 14 und empfängt über die beiden Leitungen 144 und 146 automatische Selbstprüf- und Überwachungsprüfinformationen von den äußeren Einheiten. Die

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in Reihe mit den Wandlern 22 liegenden Spulen I38 und Widerstände 140 bilden eine Trenn/Breitbandschaltung der vorstehend erwähnten Art.

Der Ultraschallgenerator 118 ist über einen Kondensator mit der Leitung 144 gekoppelt und liegt entsprechend über einem Kondensator 150 an der Leitung 146. Die Kopplung mit der Wandlerseite des Kondensators 148 stellt eine Fehleranzeigeschaltung mit Widerständen 152 und 154 dar, wobei der Widerstand 154 parallel zu einem Kondensator 156 liegt. Ein Fehleranzeigesignal auf der Leitung 148 wird in die Kombinationslogikschaltung 40 gemäß Fig. 2 gekoppelt. An das Wandlerende des Kondensators 150 ist eine Fehlerschaltung mit Widerständen 160 und 162 angeschlossen, und dem Widerstand 162 liegt ein Kondensator 164 parallel. Ein Fehleranzeigesignal erscheint auf der Leitung I66 und wird ebenfalls der Kombinationslogikschaltung 40 aus Fig. 2 zugeführt.

An die Verbindung der Widerstandselemente 140 der Wandlereinheiten 12 und 14 ist eine Diode I68 angeschlossen. Da es keinen Gleichspannungsweg von der Wandlerseite der Kondensatoren 148 und 150 nach Erde gibt, außer über die Fehlerschaltungswiderstände 152, 154 oder I60, 162, legen die Dioden jeder äußeren Einheit die entsprechende Leitung auf einen Gleichspannungswert. Dieser Wert nähert sich der Spitzenaus-

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steuerung des Ultraschalloszillators 180, wodurch sich ein Zustand ergibt, in dem die Dioden 168 einen geringen Einfluß auf den Betrieb der Sendewandler 22 haben.

Jede der Fehleranzeigeschaltungen kann als Spitzendetektor mit einer entfernt angeordneten Diode 168 angesehen werden. Die Abtrennung der Diode 168 von irgendeiner Fehlerschaltung, etwa durch einen Bruch der Leitungen 144, 146, so daß der Gehäuseeingriffsschalter 502 geöffnet wird, oder dureh einen Kurzschluß der Leitungen, bewirkt das Verschwinden der Ausgangsspannung des GleichSpännungsdetektors. Es sei darauf hingewiesen, daß ein Fehler des Ultraschalloszillatorss 118 das gleiche Ergebnis hervorruft.

In der äußeren Wandlereinheit 12 bildet der Kondensator 1*18 den Ausgangskondensator des Spitzendetektors für den Teil der Anlage mit den Reihenwiderständen 152 und 154, die den Detektorlas twiderst and darstellen. Die Anordnung des Kondensators 156 Ober dem Widerstand 154 ermöglicht ein Ausfiltern der ültraschallfrequenzkomponenten. Wenn der Gleichspannungswert am Verbindungspunkt der Widerstände 152 und 154 verschwindet, stellt dies ein Fehlerzustandssignal auf der Leitung 158 zur Kombinationslogikschaltung 40 dar. In gleicher Weise bildet der Kondensator 150 für die äußere Wandlereinheit 14 den Ausgangskondensator der Spitzendetektorschaltung mit den in Reihe

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liegenden Widerständen l60 und 162, die als Detektorlastwiderstand dienen. Der Kondensator 164 wirkt außerdem als Filter zum Entfernen der Ultraschallfrequenzkomponente. Verschwindet ein Gleichspannungsignal am Verbindungspunkt der Widerstände l60 und 162, so stellt dies ein Fehleranzeigesignal auf der mit der Kombinationslogikschaltung ¹IO verbundenen Leitung 166 dar.

Die Ultraschallelemente sowohl für die Empfängerwandler 18 als auch die Sendewandler 22 haben eine Frequenz/Temperaturcharakteristik gemäß der Kurve I68 aus Fig. 9. Da diese Kurve die ideale Sendefrequenz für die Ultraschalleinrichtung 30 darstellt, erfordert die maximale Empfindlichkeit der Anlage über einen großen Temperaturbereich, daß das Frequenzsignal vom Oszillator II8 dieser Kurve folgt, d.h. bei einer Erhöhung der Temperatur sollte die Ausgangsfrequenz des Oszillators II8 entlang der Kurve I68 abnehmen.

In Fig. 10 ist der Oszillator II8 schematisch dargestellt, wobei ein zusätzlicher Ultraschallwandler 170 in der zentralen Detektoreinheit 10 vorgesehen ist, der über einen Widerstand I74 zur Steuerung der an der Klemme I76 auftretenden Ausgangsfrequenz des Oszillators II8 an einen Eingang eines Verstärkers 172 angeschlossen ist. Neben seiner Frequenzsteuerfunktion strahlt der Wandler I70 ausreichend Ultraschallenergie von

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der Detektoreinheit 10 ab, um die äußeren Einheiten 12 und 14 überflüssig zu machen, falls der zu überwachende Bereich verhältnismäßig klein ist.

Ferner ist mit dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 172 eine Widerstandsschaltung verbunden, die die Widerstände 178, 180 und 182 enthält. Eine positive Rückkopplungsschleife über dem Verstärker 172 enthält einen Widerstand 184, der mit dem Verstärkerausgang und dem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers verbunden ist. Die Treiberschaltung für den invertierenden Eingang des Verstärkers 172 enthält einen in Reihe mit einem Kondensator 188 liegenden Widerstand I86, wobei eine Rückkopplungsschleife einen Widerstand 190 und einen Kondensator 192 aufweist.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 172 arbeitet über einen Kopplungskondensator 198 auf einen komplementärsymmetrischen Leistungsausgangssehalter aus Transistoren 194 und 196, die mit ihren Kollektoren gemeinsam über einen Kondensator 200 an der Ausgangsklemme 176 liegen. Der Emitter des Transistors 194 ist geerdet, und der Emitter des Transistors I96 liegt über eine Klemme 202 an einer Gleichspannungsquelle. Der Basisstrom für den Transistor 194 wird durch die Widerstände 204 und 206 und der Basisstrom für den Transistor I96 durch die Widerstände 208 und 210 geliefert.

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Der Oszillator 118 ist ein RC-Kippgenerator, jedoch überbrückt der Wandler 117 den nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers über den Widerstand 174 nach Erde. Der Oszillator ist somit gegen die Parallelresonanz des Ultraschallwandlers 170 gesperrt, da die überbrückungswirkung auf die positive Rückkopplung mindestens bei dieser Frequenz auftritt. Ein Merkmal des Oszillators 118 gemäß Fig. 10 besteht darin, daß das Ultraschallsignal keine Sinuswelle, sondern eine Rechteckwelle mit einer Spannung von 12 Volt (Spitze-Spitze) ist. Messungen zeigen, daß die vom Wandler 22 abgestrahlte Ultraschallenergie etwas größer ist, als wenn ein sinusförmiges Signal mit einer Spannung von 12 Volt (Spitze-Spitze) die Einrichtung treibt.

Fig. 11 zeigt den Prüfmodulator 128, der mit dem Vorverstärker 106 gekoppelt ist, der ein Ausgangssignal für den Brückenoder Gegentaktmischer 120 liefert. Ein Frequenzsignal von der Quelle 118, die an die Klemme 212 angeschlossen ist, wird sowohl dem Mischer 120 als auch dem Prüfmodulator 128 zugeführt. Für letzteren erfolgt die Zufuhr über eine Reihenschaltung von Widerstand 214 und Kondensator 216. Der Kondensator 2l6 liegt an einem Verbindungspunkt 218, an den auch die Widerstände 220 und 222 sowie die Anode einer Diode 224 angeschlossen sind. Der Widerstand 220 liegt an einer auf einen vorbestimmten Wert eingestellten Gleichspannungsquelle. Der Widerstand 222 ist mit einer Prüfsignaleingangsklemme 226

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verbunden und erhält über die Leitung 130 das Selbstprüfsteuersignal. An den Widerstand 222 ist außerdem eine Parallelschaltung von Widerstand 228 und Kondensator 230 angeschlossen.

Wird der Klemme 226 ein Prüfsignal zugeführt, so kommt die Diode 224 in den leitenden Zustand und führt dem Vorverstärker 106 über eine Reihenschaltung von Widerstand 232 und Kondensator 234 ein Eingangssignal zu. Ein Widerstand 236 vervollständigt eine Teilerschaltung mit dem Widerstand 232. Ferner ist mit dem Eingang des Vorverstärkers 106 eine Empfiridlichkeitssteuerschaltung gekoppelt, die einen veränderbaren Widerstand 238 in Reihenschaltung mit einem geerdeten Widerstand 2¹IO enthält. Die Empfindlichkeitssteuerschaltung empfängt an einer Klemme 242 Signale von der Kombinationsschaltung 104. Der Widerstand 240 liegt in Reihe mit dem veränderbaren Widerstand 238, so daß die Prüfschaltung bei Steuereinstellung für eine minimale Empfindlichkeit immer noch funktionsfähig ist.

Ein Ausgangssignal des Verstärkers 106 wird dem Mittelabgriff einer unterteilten Sekundärwicklung 244 eines Mischertransformators 246 zugeführt, der eine über den Widerstand 250 mit der Klemme 212 verbundene Primärwicklung 248 aufweist. An die Enden der Sekundärwicklung 244 sind Dioden 252 und 254 angeschlossen. Diese Dioden sind über Widerstände 256 und 258 sowie über Kondensatoren 260 und 262 geerdet. Der Ausgang des ■

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Verstärkers 106 liegt außerdem über einen Widerstand 264 an Erde. Ein Ausgangssignal vom Mischer 120 tritt an einer Klemme 266 auf und wird dem Filter/Verstärker 122 zugeführt.

Der Prüfmodulator arbeitet wie folgt: Die Widerstände 220, 222 und 228 bilden einen Gleichspannungsteiler, der die Diode 22²I in Sperrichtung vorspannt, solange kein Prüfsignal an der Klemme 226 auftritt. Der Widerstand 214, der Kondensator 216 und der Widerstand 222 bilden eine Ultraschallfrequenz-Spannungsteiler/Phasenschieber, der der Anode der Diode 224 eine Ultraschallspannung zuführt. Die Größe der Ultraschallspannung reicht jedoch nicht aus, um die Vorspannung zu überwinden, und es fließt kein Strom zur Erzeugung eines Ausgangssignals über dem Lastwiderstand 236 durch die Diode 224. Die Zufuhr eines Prüfsignals über den Widerstand 228 bringt die Diode 224 periodisch in den leitenden Zustand und bewirkt Ultraschallsignalimpulse über dem Widerstand 236. Diese Impulse werden über den Widerstand 232 und den Kondensator 234 auf den Eingang des Vorverstärkers 106 gekoppelt. Der Widerstand 232 ist so gewählt, daß sich in Zusammenhang mit den anderen Schaltungsimpedanzen eine entsprechende Dämpfung ergibt.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Ultraschallsende-Empfängerwandler so gewählt sind, daß sie eine große Richtwirkung haben. Dadurch können gewisse

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kritische Teilbereiche des zu überwachenden Bereiches besonders überwacht werden. So kann beispielsweise ein Paar von Sende/ Empfängerwandlern direkt auf eine Registrierkasse, ein Fenster oder andere besondere Gegenstände gerichtet sein, um in diesen Bereichen eine besondere Empfindlichkeit zu erzeugen. Andererseits ist es möglich, die Wandler von schwierigen Stellen, etwa Raumheizungen, Austrittsöffnungen von Klimaanlagen und anderen möglichen Quellen für falsche Signale wegzurichten.

Obwohl die Erfindung vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Abwandlungen beschrieben wurde, ist sie nicht auf dieses begrenzt, sondern es sind selbstverständlich weitere Änderungen möglich, die alle unter die Erfindung fallen.

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Claims

Ansprüche

1.yAlarm- bzw. Überwachungsanlage zur Erzeugung einer Anzeige bei Auftreten einer Bewegung innerhalb eines zu überwachenden Bereiches, gekennzeichnet durch eine auf Bewegung in dem zu überwachenden Bereich ansprechende Ultraschalleinrichtung, die ein sich mit einer derartigen Bewegung änderndes Ausgangssignal erzeugt, durch eine auf Bewegung im zu überwachenden Bereich ansprechende Mikrowelleneinrichtung, die ein sich mit der Bewegung änderndes Ausgangssignal erzeugt, durch eine mit der Ultraschalleinrichtung und mit der Mikrowelleneinrichtung verbundene Kombinationsschaltung zur Erzeugung eines Alarmsignals, wenn die Ausgangssignale der beiden Einrichtungen gleichzeitig einen eine Bewegung im überwachten Bereich anzeigenden Wert haben, und durch eine mit der Ultraschalleinrichtung und der Mikrowelleneinrichtung verbundene Prüfschaltung, die auf Pehlerzustände in den Einrichtungen anspricht und dann ein Fehleranzeigesignal erzeugt.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschalleinrichtung einen Sendewandler zur Abstrahlung von Hochfrequenzenergie in den zu überwachenden Bereich, auf die von einem sich bewegenden Körper innerhalb des überwachten Bereiches reflektierte Energie ansprechende

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Empfangseleraente, die eitt Dopplerfrequenzsignal erzeugen, eine von diesem Dopplerfrequenzsignal betätigte Schaltung zur Erzeugung eines die Bewegung wiedergebenden Abtastausgangssignals sowie einen Frequenzgenerator aufweist, der mit dem Sendewandler verbunden ist und eine Fehleransprechschaltung enthält, um bei Ausfall von Sende- oder übertragungselementen ein Pehleranzeigesignal zu erzeugen«

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendewandler eine Anzahl von Bandpaßfiltern, die jeweils ein strahlendes Element zur Abgabe von Strahlung in den zu überwachenden Bereich aufweisen, eine Anzahl von jeweils in Reihe mit den Bandpaßfiltern geschaltete Widerstände . und eine Verbindungsschaltung aufweist, die die Bandpaßfilter und die Widerstände parallel zum Frequenzgenerator schaltet.

¹I. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzgenerator einen RC-getriebenen Operationsverstärker und ein mit einer Klemme des Operationsverstärkers gekoppeltes Strahlungselement enthält, so daß das Ausgangssignal des Generators an die Frequenz/Temperaturcharakteristik des Strahlungselementes angepaßt ist, wobei letzteres als ein Sendeelement benutzt wird.

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5. Anlage nach Anspruch ^, dadurch gekennzeichnet, daß der Prequenzgenerator einen komplementärsymmetrischen Leistungsausgangsschalter enthält, der mit dem Ausgang des Punktionsverstärkers gekoppelt ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowelleneinrichtung eine Sende/Empfangsantenne, die Mikrowellenenergie in den zu überwachenden Bereich abstrahlt und auf von einem sich bewegenden Körper reflektierte Energie anspricht, einen Oszillator zur Erzeugung eines Trägerfrequenzsignals, einen Brücken- oder Gegentaktmischer, der mit der Antenne und dem Oszillator verbunden ist, um ein von der Antenne empfangenes, reflektiertes Signal mit dem Ausgangssignal des Oszillators zu demodulieren, einen Doppler-Verstärker zur Aufnahme eines Signals von dem Mischer, eine mit dem Ausgang des Doppler-Verstärkers verbundene Integrierschaltung zur Integration von dessen Ausgangssignal über die Zeit und einen Pegeldetektor enthält, der Signale von der Integrierschaltung aufnimmt und beim überschreiten eines voreingestellten Pegels ein Alarmsignal auslöst.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer einen Hochfrequenz-Impedanzinverter, dessen eines Ende mit der Antenne und dessen anderes Ende mit dem Ausgang des Oszillators verbunden ist, einen ersten Spitzen-

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wert-Spannungsdetektor am der Antenne zugewandten Ende des Inverters zur Abtastung der Größe der Hochspannung an der Antenne, einen zweiten Spitzenwert-Spannungsdetektor an dem dem Oszillator zugewandten Ende des Inverters zur Abtastung der Größe der Hochfrequenzspannung am Oszillator und eine Kombinationsschaltung enthält, die die Energie von den Spitzenwertspannungsdetektoren zu einem Mischerausgangssignal abtastet, das dem Eingang des Doppler-Verstärkers zugeführt wird.

8. Anlage nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine mit der Übertragungsleitung am Antennenende gekoppelte Hochfrequenzdrossel.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer eine Gleichspannungspegel-Abtastverbindung zur Erzeugung eines Fehlerzustandssignals für die Prüfschaltung enthält.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfschaltung einen Spitzenspannungsdetektor mit einer Diode, die mit den mit den Bandpaßfiltern verbundenen Widerständen verbunden ist, und einen Ausgangskondensator aufweist, der an eine Elektrode der Diode und den Ausgang des Frequenzgenerators angeschlossen ist.

^su:kö 309885/0936