DE69118745T2

DE69118745T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Analyse von Strahlungen, wie zum Beispiel einer Ultraschallstrahlung, sowie Alarmanlage mit einer derartigen Vorrichtung

Info

Publication number: DE69118745T2
Application number: DE1991618745
Authority: DE
Inventors: Rocco Iacovella
Original assignee: Valeo Electronique SA
Current assignee: Valeo Electronique SA
Priority date: 1990-05-18
Filing date: 1991-05-13
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2011-05-14
Also published as: EP0457662B1; EP0457662A1; FR2662264A1; FR2662264B1; DE69118745D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analyse von Strahlungen, wie zum Beispiel einer Ultraschallstrahlung, sowie eine Vorrichtung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und eine Alarmanlage mit einer derartigen Vorrichtung.
Nach dem Stand der Technik wurden bereits Ultraschallvorrichtungen vorgeschlagen, welche eine Ultraschallanalysestrahlung abgeben, die von einem Sensor empfangen wird. Das Erfassungssignal wird im Verhältnis zu voraufgezeichneten Signalformen analysiert, um zu bestimmen, ob eine Alarmbedingung erüllt ist oder nicht. Wenn dies der Fall ist, wird der Alarm ausgelöst.
Im allgemeinen sind nach dem Stand der Technik Vorrichtungen zur Analyse einer Welle bekannt, deren Standardform bekannt ist und deren Störungen auf einen Vorgang hindeuten, den es zu erfassen gilt. Dies ist bei Entfernungsmeßsystemen mittels Senden/Empfangen von Ultraschallwellen oder bei volumetrischen Ultraschall-Alarmanlagen der Fall.
Der Vergleich des Erfassungssignals mit den voraufgezeichneten Signalformen erfolgt nach dem Stand der Technik in der Regel durch einen Vergleich zwischen den erfaßten Mittelwerten zu einem Signal, das aus einer Impulsfolge besteht, wobei die Ultraschallwelle nur während des Impulses in jeder Periode gesendet wird.
Bei den an Bord eines Fahrzeugs installierten Alarmanlagen handelt es sich um Geräte, die elektrische Energie verbrauchen. Während das Fahrzeug abgestellt ist, wird diese elektrische Energie aus der Anlaßbatterie entnommen. Aus dieser Gestaltung ergibt sich die Notwendigkeit, den Energieverbrauch der elektronischen Schaltkreise, die während der Standzeiten des Fahrzeugs in Betrieb sind, auf das absolut notwendige Minimum zu reduzieren. Daher sind bereits volumetrische Ultraschall-Alarmanlagen vorgeschlagen worden, die während bestimmter Zeiträume funktionieren, welche durch Ruheperioden mit reduziertem Stromverbrauch voneinander getrennt sind.
Durch die Erstellung eines Mittelwerts der während einer bestimmten Dauer empfangenen Signale wird es möglich, eine Alarmanlage unter Bedingungen mit reduziertem Stromverbrauch auszuführen.
Bei der Benutzung hat sich jedoch herausgestellt, daß Alarmfälle durch die Berechnung des Mittelwerts ausgeblendet werden können. So wurde festgestellt, daß sich bestimmte Signale so verändern können, daß ihr Mittelwert über einen längeren Zeitraum mit einer Nichtalarm-Situation identisch ist. Dadurch wird die Alarmsituation verdeckt, und das System ist nicht einsatzfähig.
In der EP-A-368 303 wird eine Vorrichtung zur Überwachung eines Fahrzeuginnenraums entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 8 dargelegt.
Das durch diese Vorrichtung angewendete Verfahren besteht darin, daß eine Ultraschallwelle während einer bestimmten ersten Dauer gesendet wird, die einem Sendeimpuls entspricht, was wiederholt erfolgt, daß während einer bestimmten zweiten Dauer der Pegel des Interferenzfelds gemessen wird, das sich im Innenraum des Fahrzeugs aufbaut, daß das gemessene Signal digitalisiert und der Wert der Abtastungen mit dem Abtastwert aus einer vorangehenden Messung verglichen wird, und daß schließlich der laufende Wert der Abtastungen aufgezeichnet wird, um als Bezugswert für eine weitere Messung zu dienen.
Wenn der Unterschied zwischen dem laufenden Wert der Abtastungen und dem Bezugswert der besagten Abtastungen einen bestimmten Schwellenwert übersteigt, wird ein Alarm erzeugt.
Bei einer derartigen Vorrichtung muß gewartet werden, bis sich das Interferenzfeld definitiv aufgebaut und stabilisiert hat, um die Messung auszuführen. Daraus ergibt sich der Nachteil, daß die Ultraschallwelle noch während einer relativ langen Dauer ausgesendet werden muß, so daß noch ein Verbesserungsbedarf hinsichtlich des Stromverbrauchs der Vorrichtung gegeben ist.
Darüber hinaus werden die bestimmte erste und zweite Dauer, die der Sende- bzw. der Meßzeit entsprechen, jeweils im vorhinein nach Maßgabe des Volumens des zu überwachenden Raums festgelegt. Diese Dauern sind folglich nicht von der Anordnung etwaiger im Fahrzeuginnenraum vorhandener Gegenstände und somit von der jeweiligen Gestaltung des zu überwachenden Raums abhängig, der jedoch je nach den verschiedenen Einsatzbereichen unterschiedlich ausfallen kann.
In der DE-A-3 805 439 wird ein Verfahren zur Überwachung eines Raums durch Aussenden eines definierten Ultraschallimpulses und Analyse der isolierten direkten Reflexionswelle dargelegt. Ein Generator erzeugt einen Impuls mit einer Dauer von 200 µs, der beispielsweise acht Schwingungen mit einer Frequenz von 40 kHz enthält, wobei der Impuls den Empfänger nach 3 ms erreicht. Das in diesem Dokument beschriebene Verfahren ermöglicht daher nicht die Erstellung eines Mittelwerts zu mehreren empfangenen Signalen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit denen sich diese Nachteile des bisherigen Stands der Technik beseitigen lassen.
Dazu bezieht sich die Erfindung nach den Merkmalen von Anspruch 1 auf ein Verfahren zur Analyse einer Strahlung, die als Analysewelle bezeichnet wird, wie zum Beispiel einer Ultraschallstrahlung, die sich über ein Sendesignal wiederholt während der jeweiligen Sendeimpulse in einem Raum aufbaut und Anzeichen eines zu erfassenden Vorgangs enthält,
- wobei in Abhängigkeit von den Merkmalen der in dem Raum aufgebauten Strahlung ein Zeitpunkt für den Analyseanfang, ein Zeitpunkt für das Analyseende und eine Abtastfrequenz bestimmt werden, woraufhin bei jeder Wiederholung der Strahlung
- eine Abtastung eines empfangenen Signals durch einen Strahlungssensor erfolgt und die besagten Abtastwerte unter vorbestimmten Adressen eines ersten Speichers abgespeichert werden,
- wobei eine Operation zur Erfassung des Vorgangs unter Berücksichtigung des Werts jeder der besagten Abtastungen erfolgt, die in dem besagten ersten Speicher abgespeichert werden, sowie des Werts des Ergebnisses der gleichen Operation bei wenigstens einer vorangehenden Wiederholung, wobei der besagte Wert des Ergebnisses in einem zweiten Speicher abgespeichert wird,
- wobei das Ergebnis verarbeitet und anschließend sein neuer Wert in dem besagten zweiten Speicher abgespeichert wird
- und wobei die Analyse während der Empfangsimpulse ausgeführt wird, wenn die Sendeimpulse inaktiv sind.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß den Merkmalen von Anspruch 8 und eine Alarmanlage mit einer derartigen Vorrichtung gemäß den Merkmalen von Anspruch 11.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlicher aus der Beschreibung und den Figuren, auf denen folgendes dargestellt ist:
- Figur 1 zeigt zwei Diagramme zu einem Ultraschallsendesignal E und einem Ultraschallempfangssignal R.
- Figur 2 zeigt eine repräsentative Kurve der während einer Empfangsperiode von Figur 1 empfangenen Schallenergie Er.
- Figur 3 zeigt eine Kurve der in zwei verschiedenen Fällen empfangenen Energie.
- Figur 4 zeigt eine Folge von Empfangssignalen.
- Figur 5 zeigt eine Kurve zur Kontrolle der Alarmbedingung.
- Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Abtastung.
- Figur 7 zeigt eine schematisch Darstellung einer Ausführungsart einer erfindungsgemäßen Empfangsvorrichtung.
- Figur 8 zeigt ein Flußdiagramm zur Funktionsweise der Erfindung.
In Figur 1 wird auf zwei unterschiedlichen Zeitdiagrammen die Abfolge der Sende- und Empfangszeitpunkte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren für den Fall dargestellt, in dem die Analysewelle eine Ultraschallwelle ist, die in einem Raum erzeugt wird, bei dem es sich um den Innenraum eines Fahrzeugs mit Alarmanlage handelt. Die Erfindung macht sich grundsätzlich den Umstand zunutze, daß eine in einem Raum aufgebaute Strahlung als Analysewelle zur Erfassung eines Vorgangs in dem betreffenden Raum dienen kann.
Das erste Zeitdiagramm E besteht aus einer Abfolge von Rechteckimpulsen, die durch eine Periode Te voneinander getrennt sind, wobei jeder Rechtimpuls eine Breite Le besitzt, während der ein Ultraschallsender aktiviert ist und in dem überwachten Fahrzeuginnenraum eine bestimmte Schallenergiemenge erzeugt. Erfindungsgemäß wird die Strahlung unter dem Gesichtspunkt ihres Frequenzspektrums, ihrer Energie und ihrer zeitlichen Verteilung in Abhängigkeit von dem zu überwachenden Raum bestimmt. Die Strahlung oder Analysewelle kann durch einen Sender erzeugt oder natürlich gegeben sein, wie beispielsweise eine Wärmeabgabe (Infrarotstrahlung). In diesem Fall E bildet sich die Analysewelle wiederholt mit einer Festfrequenz 1/Te. Sie wiederholt sich periodisch während zeitlicher Sendefenster oder Sendeimpluse, deren Dauer vorbestimmt ist.
Im zweiten Zeitdiagramm R wird eine Abfolge von Aktivierungsimpulsen für die Empfangsschaltungen eines erfindungsgemäßen volumetrischen Ultraschallsensors dargestellt. In diesem Fall R wird ein Zeitpunkt für den Analyseanfang und ein Zeitpunkt für das Analyseende in Abhängigkeit von den Merkmalen der im Raum aufgebauten Strahlung festgelegt. Eine Analyse der sich wiederholenden Welle kann bei jeder Wiederholung der Analysewelle entsprechend Figur 1 stattfinden. Sie kann jedoch auch nur bei bestimmten Wiederholungen erfolgen.
Um die Menge der durch die Schaltungen verbrauchten elektrischen Energie auf das absolut notwendige Minimum zu reduzieren, wird die Empfangsimpulsbreite auf eine Breite Lr verringert, deren Wert anhand von Figur 2 erläutert wird.
Der Anfang des Aktivierungsimpulses für die Empfangsschaltungen ist um eine Dauer t2 im Verhältnis zur ansteigenden Front des Aktivierungsimpulses einer Analyseperiode versetzt. Dabei ist zu beachten, daß die erfindungsgemäße Alarmanlage mit der Frequenz Te funktioniert, daß sie jedoch nur während eines Bruchteils dieser Zeitdauer aktiv ist und folglich Energie verbraucht, wobei dieser Bruchteil durch das Verhältnis (Le + Lr)/Te ausgedrückt wird.
In Figur 2 wird die während einer Periode Te empfangene Energie dargestellt. Zum Zeitpunkt t0 sendet die volumetrische Alarmanlage einen Ultraschallstoß während einer Dauer Le aus. Während dieser Zeit empfängt die Analysestrecke eine Ultraschallenergie, die bis zu einem Höchstwert Ers ansteigt, der zum Zeitpunkt t1 erreicht wird. Dieser Höchstwert Ers wird durch eine entsprechende Einstellung des Geräts bestimmt. Er entspricht der Sättigungsschwelle der im Fahrzeuginnenraum installierten Analysestrecke. Die Erfassung einer Alarmbedingung bei dieser Sättigungsgrenze ist nicht von besonderem Interesse. Erfindungsgemäß wird abgewartet, bis der Pegel der mittleren empfangenen Energie einen Höchstwert Emax erreicht, der unter dem Sättigungswert liegt, wobei dieser Wert nicht starr festgelegt wird, sondern zu einem Analyseanfangszeitpunkt durch den Anstieg eines Empfangsimpulses R ab einer Dauer t2 im Verhältnis zum Zeitpunkt t0 gewährleistet ist. Diese Dauer t2 kann durch eine Echtzeit- Regelung nach einer Sättigungsbedingung eingestellt werden.
Anschließend verringert sich die empfangene Energie Er, da ab dem Zeitpunkt t0 + Le das System nicht mehr als Sender arbeitet. Die Dauer Lr des Aktivierungsimpulses für die Empfangsschaltung ermöglicht wenigstens das Erreichen eines Zeitpunkts t3 (t3 = t2 + Lr) für das Analyseende, zu dem bei der Einstellung des Geräts der Mindestwert des Empfangssignals erreicht wird, der für die Empfangsstrecke vom Rauschen unterscheidbar ist. Dieser Wert Lr kann in Abhängigkeit vom Rauschabstand der Empfangskette geregelt werden.
Die Analyse erfolgt somit erfindungsgemäß während der Aktivierungsimpulse für die Empfangsschaltungen, die als Empfangsimpulse bezeichnet werden, wenn die Sendeimpulse inaktiv sind.
In Figur 3 werden zwei Fälle für den Empfang der Energie Er während eines Aktivierungsfensters der Empfangsschaltung dargestellt. Die Kurve 1 entspricht eine Einstellkurve, nach der zunächst die Sättigungsschwelle der Alarmanlage erreicht wird und die Anlage auf einer ablingenden Welle verbleibt. Bei dieser Kurve 1 handelt es sich typischerweise um eine Wellenform, die während einer Analyseperiode ohne Auftreten einer Alarmsituation empfangen wird. Die gestrichelte Kurve 2 entspricht einer Wellenform, die während einer Analyseperiode empfangen wird, in deren Verlauf die Ultraschallanlage eine Störung erfaßt hat. In diesem Fall schwingt das Signal Er um diesen Mittelwert 1, wobei es zwei Peaks 3 und 4 beiderseits der Kurve 1 aufweist. Unter diesen Bedingungen ist festzustellen, daß die Gesamtenergie, die das Erfassungssystem während einer Analyseperiode empfängt, gleich dem Gesamtwert entsprechend der Kurve 1 sein könnte. Wenn daher der Peak 3 einem Alarmereignis entspricht, kann die Alarmanlage dieses Eindringen nicht erfassen. Dieser Ausblendeffekt tritt ein, wenn ein Mittelwert der Energie erstellt wird, die während mehrerer Analyseperioden empfangen wird.
In Figur 4 wird eine zeitliche Abfolge von Empfangswellen 5 dargestellt. In einer vorangehenden Patentanmeldung hat der Anmelder bereits vorgeschlagen, einen gleitenden Mittelwert zu einer vorbestimmten Anzahl (beispielsweise 8) von Empfangsimpulsen der Ultraschallwelle zu erstellen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Operation zur Erfassung des Vorgangs als ein Eindringen in den Fahrzeuginnenraum ausgeführt, wenn die Erfindung auf eine volumetrische Alarmanlage angewendet wird. Diese Erfassung berücksichtigt den Wert der Energie der Welle Er (T), der während der laufenden Periode Te erfaßt wird, sowie den Wert des Ergebnisses der vorangehenden Erfassung. In einer bevorzugten Ausführungsart wird in jeder Analyseperiode Te ständig der Wert des gleitenden Mittelwerts überwacht, der sich anhand der nachstehenden Formel berechnen läßt:
MG(T) = [MG(T-1) x 7 + Er(T)] / 8. Der gleitende Mittelwert MG(T) ist folglich ein Wert, der sich im Laufe der Zeit verändert und der das Ergebnis der Erfassung darstellt.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, diesen gleitenden Mittelwert in seiner zeitlichen Entwicklung nach einem neuen und vorteilhaften Verfahren zu überwachen, bei dem Ausblendeffekte vermieden werden.
In Figur 5 wird eine zeitliche Entwicklung des gleitenden Mittelwerts dargestellt. Für den Fall, daß keine Störung im Fahrzeuginnenraum auftritt, dürfte der gleitende Mittelwert eine Waagerechte sein, welche die Ordinatenachse MG bei einem Wert MG0 schneidet.
Um eine automatische Anpassung der Alarmanlage beispielsweise an klimatische Veränderungen oder an alle sonstigen langsamen Veränderungen zu ermöglichen, die am erfindungsgemäßen Sensor erfaßt werden, wurde vorgeschlagen, die Voraussetzungen dafür zu schaffen, daß dieser stetige Mittelwert periodisch neuberechnet werden kann, um den Veränderungen der Umgebungsbedingungen im Fahrzeuginnenraum Rechnung zu tragen. Der gleitende Mittelwert der Werte der empfangenen Energie aus mehreren Analyseperioden ohne Vorliegen einer Störung entspricht daher einer Kurve 6, die sich im Laufe der Zeit langsam verändern kann.
Die Alarmbedingung wird schematisch durch zwei gestrichelte Linien 7 und 8 beiderseits dieser Mittelwertkurve 6 dargestellt. Sie ermöglichen die Bestimmung eines oberen Schwellenwerts SH und eines unteren Schwellenwerts SB, zwischen denen die Alarmbedingung nicht erfüllt ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein vorbestimmter Abstand E festgelegt, wobei sich die Werte SB und SE zu jedem Zeitpunkt ti aus den folgenden Gleichungen ergeben:
SB = MG(ti) - E,
SH = MG(ti) + E.
Die Kurve 9 steht für die Veränderungen des gleitenden Mittelwerts bei einem tatsächlichen Fall, in dem zwei Störungen 10 und 11 auftreten. In diesen Fällen wird der Alarm ausgelöst, da die Schwellenwerte 7 und 8 effektiv über- bzw. unterschritten wurden.
Wie aus einem Vergleich der Kurven von Figur 4 mit der Kurve 9 von Figur 5 hervorgeht, besteht auch die Möglichkeit, daß einige besondere Alarmbedingungen, da sie nur an verschiedenen Stellen jedes Empfangsimpulses auftreten würden, durch den Verlauf des gleitenden Mittelwertes von Figur 5 ausgeblendet werden.
Um diesen Nachteil nach dem bisherigen Stand der Technik zu beheben, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren, demzufolge das Empfangssignal während des Nutzteils jedes Empfangsimpulses abgetastet wird. Diese Abtastungen werden dann während einer Erfassungsoperation analysiert, die zwei Phasen umfaßt:
- eine erste Phase zur Berechnung eines gleitenden Mittelwerts,
- eine zweite Phase zum Testen einer eigentlichen Erfassungsbedingung.
In Figur 6 wird eine repräsentative Kurve für die empfangene Schallenergie Er während eines Impulses mit der Dauer tr dargestellt. Zum Zeitpunkt 13 beginnt eine Abtastung der Analysewelle während einer Wiederholung der Analysewelle bis zum Zeitpunkt 14, der für das Ende der Analyseperiode tN steht. Auf diese Weise kann eine Folge von n Abtastungen Er (i, tN) der während einer Periode tN empfangenen Schallwelle gebildet werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein gleitender Mittelwert zu jeder dieser Abtastungen berechnet. Dadurch erhält man einen gleitenden Mittelwert zu den Abtastungen des gleichen Ranges i im Laufe einer Abfolge von Analyseperioden tN. In einer bevorzugten Ausführungsart läßt sich der gleitende Mittelwert des Ranges i bei der Analyse der Wiederholung (oder Periode) tN anhand der nachstehenden Formel berechnen:
MG(i,tN) = [MG(i,tN-1) x 7 + Er(i,tN))]/8
oder allgemeiner:
MG(i,tN) = [MG(i,tN-1) (P-1) + Er(i,tN)]/P wobei P in einer bevorzugten Ausführungsart eine Zahl der Form P = 2k ist.
Dabei ist k ein ganzzahliger Wert mit weniger als np Bits, wenn ein Mikroprozessor oder eine gleichartige Schaltung verwendet wird, die mit Binärwörtern aus np Bits arbeitet.
In der zweiten Phase der Erfassungsoperation wird der gleitende Mittelwert mit einem Erfassungswert für den Vorgang verglichen, der erfaßt werden soll. Im Falle einer volumetrischen Alarmanlage verursacht das Einschlagen einer Scheibe, das Eindringen in den Fahrzeuginnenraum oder jedes andere Ereignis dieser Art eine lokale Veränderung der Kurve Er(t) während einer Analyseperiode. Bei einem Vergleich jedes der Abtastwerte MG(i,tN) mit einem Erfassungswert VD kann somit der Fall eines Vorgangs verarbeitet werden, der durch die Mittelwertbildung ausgeblendet würde, oder eines Vorgangs, der über einige Analyseperioden keine Veränderung des Mittelwerts der von der Analysestrecke empfangenen Energie bewirken würde.
Um diese Erfassung auszuführen, enthält ein Speicher eine Anzahl p von Erfassungswerten VD(i), wobei jeder Wert MG(i,tN) mit dem Wert der Erfassungsschwelle VD(i) verglichen wird. Wenn das Ergebnis des Vergleichs negativ ausfällt, ist ein Vorgang ohne Analyse erfaßt worden, und im Falle einer volumetrischen Alarmanlage kann der Alarm ausgelöst werden. In einer bevorzugten Ausführungsart wird, wie bei Figur 5, ein Wertebereich um VD(i) berücksichtigt, bevor das negative Ergebnis gesetzt wird.
In Figur 7 wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt. Ein Schallwandler 15 empfängt die in den Fahrzeuginnenraum abgestrahlte abklingende Schallwelle. Das Ausgangssignal des Wandlers wird an einen Impulsformer 16 übertragen, der insbesondere einen Verstärker umfaßt, dessen Ausgang an den Eingang eines Sperrabtasters 17 geleitet wird. Der Sperrabtaster 17 umfaßt einen Takteingang, der an einen Taktgeber 18 angeschlossen ist, der durch ein Signal aktiviert wird, dessen Zeitdiagramm R in Figur 1 dargestellt ist. Der Taktgeber sendet eine Impulsfolge mit der Anzahl n, wenigstens zwischen dem Zeitpunkt 13 und dem Zeitpunkt 14 von Figur 6. Zwischen zwei Abtastimpulsen i und i + 1 wird der Wert der empfangenen Energie am Ausgang Out des Sperrabtasters 17 gesperrt. Das Ausgangssignal Out des Sperrabtasters 17 wird an den Eingang eines Analog-Digital-Umsetzers 20 übertragen. Der Analog-Digital-Umsetzer 20 empfängt mit einer geeigneten Verzögerung, die durch eine Schaltung 19 eingeführt wird, ein Abtaststeuersignal 26, das vom Taktgeber 18 kommt. Der Ausgang des Analog-Digital- Umsetzers 20 ist ein Binärwort 21, beispielsweise aus acht Bits, das für den numerischen Wert Er(i,TN) mit dem Rang i während der Nten Wiederholung TN steht.
Die Schaltung enthält außerdem einen Direktzugriffsspeicher 22, wie etwa einen RAM-Speicher, dessen Dateneingänge an den Ausgang 21 des Analog-Digital- Umsetzers 20 angeschlossen sind.
Darüber hinaus umfaßt der Speicher 22 Adreßeingänge 23, die durch eine Adressiersteuerschaltung 24 aktiviert werden, welche durch den Taktgeber 18 im gleichen Takt und synchron mit der Analog-Digital- Umsetzung 20 gesteuert wird.
Erfindungsgemäß enthält eine Adresse des Speichers 22 daher bei jeder Analyseperiode TN den laufenden Abtastwert mit dem Rang i zur Abtastung der empfangenen Energie Er(i,TN).
Außerdem enthält der Speicher 22 in einem zweiten Bereich zu jedem Zeitpunkt den gleitenden Mittelwert MG(i,TN), der aus P vorangehenden Abtastwerten von Er(i,TN) berechnet wird. Diese Berechnung erfolgt durch ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Rechenwerk.
Im Anschluß an die Berechnung von MG(i) führt das Rechenwerk schließlich eine zweite Phase in Form eines Vergleichs mit voraufgezeichneten Erfassungswerten VD(i) aus. Wenn jeder gleitende Mittelwert mit dem Rang i MG(i,TN) zwischen VD(i) + SH und VD(i) - SB liegt, dann fällt das Ergebnis der Erfassung negativ aus. Andernfalls ist das Ergebnis der Erfassung positiv. Wenn die Vorrichtung von Figur 7 an eine Alarmanlage angeschlossen ist, löst das positive Ergebnis der Erfassung den Alarm aus.
In einer bevorzugten Ausführungsart wird jeder Wert VD(i) periodisch durch einen Selbstlerntest aktualisiert, der eine Anpassung der Analysestrecke an die jeweiligen Umgebungsbedingungen ermöglicht. Diese wirken sich sowohl auf den Rauschabstand als auch auf die Sättigungsschwelle aus. Im Sinne der Erfindung ermöglicht daher die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Test in bezug auf das Auftreten einer Abweichung von einem Schwellenwert. Wenn der Schwellenwert überschritten wird, führt die Vorrichtung eine neue Einstellung der Zeitpunkte für den Anfang und Ende des Empfangs und/oder der Aussendung durch, wobei sie gegebenenfalls die Empfindlichkeiten und die abgestrahlte Energie sowie die Abtastfrequenz festlegt.
In Figur 8 wird ein Flußdiagramm zur Funktionsweise eines Mikroprozessors für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Bei jeder Periode TN initialisiert ein Zähler die Abtastvariable i mit dem Wert 1. Zu jedem Wert von i liest der Mikroprozessor den Wert Er(i,TN), woraufhin er den Wert MG(i,TN-1) liest.
Diese beiden Werte werden an den Mikroprozesor übertragen, der den neuen Wert des gleitenden Mittelwerts berechnet und ihn der Variablen MG(i,TN) zuweist. Dieser neue gleitende Mittelwert mit dem Rang i wird anschließend anstelle des vorangehenden Werts im Speicher 22 abgespeichert.
Schließlich testet der Mikroprozessor die Alarmbedingung im Verhältnis zu dem neuen Wert des gleitenden Mittelwerts, woraufhin er nach Maßgabe des positiven oder negativen Ausgangs einen Alarm auslöst oder nicht. Zu dieser Alarmanlage gehört ein Aktivierungseingang, wie etwa ein positives Ergebnis des alarmauslösenden Vergleichs. Danach findet ein Test zum Ende der Abtastschleife am Wert der Variablen i statt. Wenn dieser zuletzt genannte Wert erreicht ist, erfolgt der Übergang zum Wartestatus bis zur nächsten Periode TN + 1. Wenn der letzte Abtastwert nicht entnommen wird, erhöht sich die Variable um eine Einheit, woraufhin die Werte für i = i + 1 gelesen werden.

[Text zu den Zeichnungen]

FIG. 7

Ech. BLOQ. Sperrabtaster
CAN : Analog-Digital-Umsetzer (ADU)
Vers opérateur : Zum Rechenwerk
horl. : Taktgeber
adressage : Adressierung

FIG. 8

début analyse : Anfang Analyse
lire lesen
Calcul de : Berechnung von
POSITIF / NEGATIF : POSITIV / NEGATIV
Action alarme : Alarmauslösung
OUI : JA
fin période d'analyse : Ende Analyseperiode
NON : NEIN

Claims

1. Verfahren zur Analyse einer Strahlung, die als Analysewelle bezeichnet wird, wie zum Beispiel einer Ultraschallstrahlung, die sich über ein Sendesignal wiederholt während der jeweiligen Sendeimpulse (Le) in einem Raum aufbaut und Anzeichen eines zu erfassenden Vorgangs enthält,

- wobei in Abhängigkeit von den Merkmalen der in dem Raum aufgebauten Strahlung ein Zeitpunkt für den Analyseanfang (t2), ein Zeitpunkt für das Analyseende (t3) und eine Abtastfrequenz bestimmt werden, woraufhin bei jeder Wiederholung der Strahlung

- eine Abtastung eines empfangenen Signals durch einen Strahlungssensor (15) erfolgt und die besagten Abtastwerte (Er (i,tn)) unter vorbestimmten Adressen eines ersten Speichers abgespeichert werden,

- wobei eine Operation zur Erfassung des Vorgangs unter Berücksichtigung des Werts jeder der besagten Abtastungen erfolgt, die in dem besagten ersten Speicher abgespeichert werden, sowie des Werts des Ergebnisses der gleichen Operation bei wenigstens einer vorangehenden Wiederholung, wobei der besagte Wert des Ergebnisses in einem zweiten Speicher abgespeichert wird,

- wobei das Ergebnis verarbeitet und anschließend sein neuer Wert in dem besagten zweiten Speicher abgespeichert wird

- und wobei die Analyse während der Empfangsimpulse (Lr) ausgeführt wird, wenn die Sendeimpulse (Le) inaktiv sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer und/oder die Amplitude bzw. die Energie der besagten Sendeimpulse (Le) in Abhängigkeit vom Sättigungspegel (Ers) des analysierten Raums eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt für den Analyseanfang (t2) durch den Test einer Sättigungsbedingung des analysierten Raums bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß Zeitpunkt für das Analyseende durch den Test einer Schwellenwertbedingung bestimmt wird, die nach dem Rauschabstand der Analysestrecke festgelegt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastfrequenz so festgelegt wird, daß die Anzahl der Analyseabtastungen bei einer Wiederholung der Ultraschallwelle eine vorbestimmte Konstante ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsoperation eine Phase zur Berechnung des Werts eines gleitenden Mittelwerts (MG(i,tN)) bei der festgesetzten Wiederholung (tN) zu jedem Abtastwert (Er(i,tN)) mit gleichem Rang (i) nach der folgenden Gleichung umfaßt:

MG(i,tN) = [MG(i,tN-1) x (2K-1) + Er(i,tN)]/2K wobei anschließend jeder Wert des gleitenden Mittelwerts (MG(i,tn)) unter einer vorbestimmten Adresse des zweiten Speichers abgespeichert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsoperation außerdem eine Phase mit einem Vergleich jedes Werts (MG(i,tN)) des gleitenden Mittelwerts eines gegebenen Rangs mit einem vorbestimmten Erfassungswert (VD(i)) zu jedem Rang umfaßt, wobei das Ergebnis des Vergleichs unter Berücksichtigung eines vorbestimmten oberen (SH (i)) und unteren Schwellenwerts (SB (i)) um den vorbestimmten Wert (VD(i)) herum negativ gesetzt wird, und daß das Ergebnis der Erfassung nach Abschluß dieser zweiten Phase ermittelt wird.

8. Vorrichtung, bestehend aus einem Senderwandler oder Ultraschallsender, einem Empfängerwandler (15) für eine Strahlung, zum Beispiel eine Welle, die durch den besagten Ultraschallsender in einen zu analysierenden Raum abgestrahlt wird, sowie aus einem Analog-Digital- Umsetzer (20) und einem Speicher (22), der in einem ersten Bereich die Werte einer Anzahl (n) der durch den besagten Umsetzer (20) digitalisierten Abtastwerte (Er(i,tN)) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 anwendet und daß sie außerdem einen Sperrabtaster (17) umfaßt, von dem ein Eingang mit dem Ausgang des besagten Empfängerwandlers (15) verbunden ist und dessen Takteingang durch eine Abtastfrequenz gesteuert wird, die durch einen Taktgeber (18) erzeugt wird, der die Anzahl (n) von Abtastimpulsen während einer Analyseperiode mit vorbestimmter Dauer (Lr) und vorbestimmtem Anfang (t2) erzeugt und eine Adressier(24) und Schreibschaltung für den Speicher (22) aktiviert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem ein Rechenwerk umfaßt, das einen gleitenden Mittelwert (MG (i,tN)), ausgehend von einem vorangehenden Wert, berechnet, der in einem zweiten Bereich des Speichers (22) abgespeichert ist, und anschließend zu jedem Wert des gleitenden Mittelwerts (MG (i,tN)) einen Vergleich mit einem Wert (VD(i) ausführt, der in einem dritten Bereich des Speichers (22) abgespeichert ist, wobei die voraufgezeichneten Werte (VD(i)) in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen des analysierten Raums periodisch mittels Selbstlernen aktualisiert werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung durch einen Mikroprozessor ausgeführt ist, der mit einem Analog-Digital-Umsetzer, einem RAM-Speicher und einem Rechenwerk ausgestattet ist.

11. Alarmanlage mit einer Analysevorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Alarm umfaßt, dessen Aktivierungseingang durch das positive Ergebnis des Vergleichs einer Anzahl (n) der Werte der gleitenden Mittelwerte (MG (i,tN)) mit den voraufgezeichneten Werten (VD(i)) aktiviert wird.