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Dokumentenidentifikation DE3886011T2 16.06.1994
EP-Veröffentlichungsnummer 0317101
Titel Sicherheitssystem und ein signaltragendes Glied dafür.
Anmelder W.L. Gore & Associates, Inc., Newark, Del., US
Erfinder MacPherson, Hugh, Kinross-shire Scotland, GB
Vertreter Klunker, H., Dipl.-Ing. Dr.rer.nat.; Schmitt-Nilson, G., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Hirsch, P., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 80797 München
DE-Aktenzeichen 3886011
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 27.10.1988
EP-Aktenzeichen 883101107
EP-Offenlegungsdatum 24.05.1989
EP date of grant 01.12.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.06.1994
IPC-Hauptklasse H01B 7/32
IPC-Nebenklasse G01R 31/02   

Beschreibung[de]

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Sicherheitssystem zum Warnen vor einer versuchten Störung eines zu schützenden Objektes. Das System ist insbesondere für den Schutz eines langgestreckten Kernes anwendbar, wie z. B. eines elektrischen Stromversorgungs-Kernes oder eines datentragenden Kernes, von optische Fasern, oder Pipelines und Luft oder andere Fluide führenden Rohren.

In dem Falle eines datentragenden Kernes, wie z. B. Telefon- oder Computer-Leitungen, ist es von Wichtigkeit, Sicherheit gegen eine Leitungs- Anzapfung oder gegen Abhorchen von vertraulicher Information, welche durch den Kern getragen wird, zu bieten, sowie Daten-Leitungen, welche für elektronische Geld-Transferierungen zwischen Finanz-Instituten benutzt werden, zu schützen. Daher ist es notwendig, nicht nur zu stoppen, daß Information extrahiert wird, sondern auch zu stoppen, daß falsche Informationen hinzugefügt oder daß laufende Information geändert wird.

Die Erfindung ist ebenfalls für die Ortung von unmittelbar bevorstehendem Ausfall eines Kernes anwendbar, was für die Sicherheit oder Funktionsweise eines Steuersystems, wie z. B. eines hydraulischen Systems für ein Flugzeug oder für ein Flugkörper-Feuerleitsystem von grundlegender Bedeutung ist.

Aus dem US-Patent 2 691 698 ist es bekannt, ein Sicherheits-Telefonkabel vorzusehen, um welches herum zwei Schichten aus einer Metallfolie gewickelt sind, die voneinander durch eine Schicht aus Isolation getrennt sind. Wenn die äußere Folienschicht unterbrochen wird oder wenn das Kabel durchgeschnitten oder mittels eines elektrisch leitfähigen Objektes durchlöchert wird, kann ein Warnsignal erzeugt werden. Dieses System unterliegt jedoch der Gefahr, durch die Verwendung eines nicht-leitfähigen Schneidwerkzeuges oder einer nicht leitfähigen Sonde überwunden zu werden. Darüber hinaus ist dieses Kabel dazu befähigt, durch einen möglichen Unbefugten mittels Röntgenstrahlen durchstrahlt zu werden, um die Ermittlung seiner Konstruktion zu ermöglichen und um hierdurch ein Eindringen zu erleichtern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein für ein Sicherheitssystem dienendes, signalführendes Element vorgesehen, welches einen langgestreckten Kern, der von Mitteln umgeben ist, die ein elektrisches Signal zu übertragen vermögen, sowie eine elektrisch isolierende Schicht umfaßt, die den Kern und die genannten, zur Signalübertragung befähigten Mittel umgibt, gekennzeichnet durch eine die elektrisch isolierende Schicht umgebende halbleitende Schicht, wobei die halbleitende Schicht sie durchsetzende, halbleitende Fasern beinhaltet, die von der halbleitenden Schicht vorstehen, wenn die halbleitende Schicht durchstoßen wird, wobei die Dicke der elektrisch isolierenden Schicht wesentlich weniger beträgt als die Länge derartiger vorstehender Fasern, wodurch ein Durchstoßen der halbleitenden Schicht und der elektrisch isolierenden Schicht durch einen von außen eintretenden und sich in Richtung auf den Kern zu bewegenden Gegenstand verursachen wird, daß halbleitende Fasern aus der halbleitenden Schicht durch den in der elektrisch leitenden Schicht von dem Gegenstand gebildeten Spalt gestoßen werden und einen leitenden Pfad zwischen der halbleitenden Schicht und den zur Signalübertragung befähigten Mitteln bilden.

Die Erfindung wird nunmehr im Rahmen eines Beispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Sicherheitssystems, welches einen Kern enthält, der von zwei halbleitenden Schichten umgeben ist, die durch eine isolierende Schicht getrennt sind;

Fig. 2 einen Teil eines Schaltbildes eines einfachen Sicherheitssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Veranschaulichung der Herstellung eines geschichteten Bandes, welches eine isolierende Schicht und eine halbleitende Schicht umfaßt;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Wickelns des geschichteten Bandes gemäß Fig. 3 um einen Kern herum;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines vollständigen, das Band gemäß Fig. 3 umfassenden Kabels;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen Teil der Umwicklung eines Kabels, welches einen doppelten Wickel des Bandes gemäß Fig. 3 umfaßt;

Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen Teil der Umwicklung eines Kabels, welches einen doppelten Wickel einer modifizierten Form umfaßt;

Fig. 8 einen Schnitt durch ein Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 ein Schaltbild eines einfachen Sicherheitssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 ein Schaltbild eines komplizierteren Sicherheitssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11 eine schematische Veranschaulichung der Umwicklung eines Kabels zur Verwendung in Verbindung mit der Schaltung gemäß Fig. 10;

Fig. 12 eine schematische Darstellung eines alternativen Verfahrens zum Umwickeln eines Kabels;

Fig. 13 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform eines geschichteten Bandes zur Verwendung in dem System gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 14 einen Schnitt durch das Band gemäß Fig. 13 nach dem Rollen;

Fig. 15 einen Schnitt durch ein Kabel, das mit drei halbleitenden Schichten umwickelt ist;

Fig. 16 und 17 Schnitte durch modifizierte Formen eines umwickelten Kabels nach Fig. 15; und

Fig. 18 ein Schaltbild einer anderen Form des Sicherheitssystems.

In Fig. 1 ist eine einfache Form eines umwickelten Kernes gezeigt, der ein signalführendes Element bildet, das zusammen mit einem Detektor ein Sicherheitssystem in Übereinstimmung mit der Erfindung bildet.

Der Kern 10, der ein fluidführendes Rohr sein kann, aber üblicherweise ein elektrisches Kabel sein wird, ist mit einer ersten halbleitenden Schicht 11, sodann mit einer elektrisch isolierenden Schicht 12 und anschließend mit einer zweiten halbleitenden Schicht 13 umwickelt, und um diese herum ist ein äußerer Schutzmantel 14 ausgebildet. Dies stellt eine grundlegende Form eines signalführendes Elementes 15 dar. Falls jedoch der Kern mit einer leitfähigen Oberfläche versehen wäre, z. B. mit einem Metallgeflecht, welches selbst Mittel bildet, die zur Übertragung eines elektrischen Signales befähigt sind, dann könnte auf die innere halbleitende Schicht verzichtet werden. Nichts desto weniger wird in bevorzugter Weise die innere halbleitende Schicht noch beibehalten.

Um eine glatte Umwicklung zu ergeben, werden die halbleitende Schicht und die isolierende Schicht beide aus einem Band gebildet, welches spiralförmig um den Kern herum bis zu 0,95 Wickeln gewickelt ist, d. h. mit einem Spalt von 5% oder ungefähr soviel zwischen Windungen, um eine Überlappung zu vermeiden. Obwohl jede der ersten drei Schichten durch Extrusion aufgebracht werden könnten, ist das Umwickeln das bevorzugte Verfahren. Der Schutzmantel besteht in zweckmäßiger Weise aus einer 0,5 mm PVC-Beschichtung, die durch Extrusion aufgebracht wird. Die oder jede halbleitende Schicht wird ganz durchgehend aus einem faserigen Material hergestellt, derart, daß, wenn ein scharfer Gegenstand die gewickelten Schichten, welche den Kern umgeben, durchdringt, der Gegenstand Bruchstücke der äußeren halbleitenden Schicht 13 durch die isolierende Schicht 12 drücken wird, um die innere halbleitende Schicht 11 zu berühren und um somit einen elektrischen Kontakt mit dieser herzustellen. Um eine hohe Wahrscheinlichkeit zu erzielen, daß ein leitfähiger Pfad gebildet wird, sollte die isolierende Schicht 12 dünner sein als die mittlere Länge der leitenden Fasern, die dadurch gebildet werden, daß ein Gegenstand durch die halbleitende Schicht hindurchgestoßen wird. Die isolierende Schicht 12 sollte daher nicht dicker sein als und vorzugsweise dünner sein als die halbleitende Schicht 13.

Das bevorzugte halbleitende Material ist ein Band aus einem ungesinterten, kohlenstoffgefüllten Polytetrafluorethylen (PTFE) mit einem spezifischen Widerstand von 1,0 Ohm-cm oder weniger. Das bevorzugte isolierende Material ist ein Polyester-Film mit einer maximalen Dicke von 0,001 inch (0,0025 cm), der mit einem Polyester-Kleber von 0,0005 inch (0,0013 cm) beschichtet ist. Die isolierende Schicht ist bis zu 1,1 Wickeln herumgewickelt und nachfolgend dadurch abgedichtet, daß die umwickelte Konstruktion durch einen Ofen bei 200ºC hindurchgeschickt wird.

Im Zuge der Herstellung der Schichten, wie oben erläutert, werden zwei Widerstandsspuren gebildet, die einen Schleifenwiderstand von annähernd 7 (kOhm) pro Meter des Verlaufes aufweisen. Durch Abschließen der Schichten an dem entfernten Ende mit einem Widerstand von einem Wert größer als 1 m Schleifenwiderstand, etwa 10 kOhm, kann der gesamte Schleifenwiderstand unter Verwendung einer Vorrichtung vom Typ einer Wheatstone-Brücke überwacht werden. Änderungen in dem Schleifenwiderstand werden ein Eindringen in die Schichten anzeigen und eine Messung dieses neuen Schleifenwiderstandes wird die Entfernung entlang dem Kern bis zu der Störung anzeigen.

Eine einfache Schaltung für den Signal-Träger nach Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt, in welcher die länglichen Widerstände 11', 13', die durch die inneren und äußeren halbleitenden Schichten 11, 13 gebildet sind, untereinander an einem Ende durch einen Widerstand 16 verbunden sind. An ihrem entgegengesetzten Ende sind die Widerstände über eine fliegende Leitung 17 mit einem elektronischen Monitor 18 verbunden. Dieser Monitor ist dazu befähigt, eine Änderung in dem Gesamtwiderstand der Widerstände 11', 13', 16 zu erfassen, resultierend aus einem Kurzschließen quer zwischen den halbleitenden Schichten 11, 13. Die fliegende Leitung 17 ist in bevorzugter Weise ein abgeschirmter Draht, welcher Hochfrequenzsignale filtert. Der Monitor 18 wird im einzelnen weiter unten beschrieben.

Somit ist ein einfaches Ortungs-System gebildet worden, das ein Eindringen in die Kern-Umwicklung durch einen Gegenstand anzeigen wird, und damit einen möglichen Ausfall oder eine mögliche Störung des Kernes. Alternativ hierzu kann es als ein "Entfernung-zur-Störung"- Anzeiger verwendet werden, z. B. für Erdkabel.

Obwohl die Ausführungsform gemäß Fig. 1 gegen zufälliges Eindringen schützen würde, könnte sie durch einen Kriminellen von bescheidenen Fertigkeiten überwunden werden, der über ihre Konstruktion Bescheid wußte.

Um ein System von höherer Sicherheit vorzusehen, kann ein überlappter Wickel verwendet werden. Die Konstruktion weist erstens eine halbleitende Schicht 11 auf, die über dem Kern 10 aufgebracht ist, wie in Fig. 1 gezeigt. Eine Schicht aus einem isolierenden Band 12 und einem halbleitenden Band 13, wie in Fig. 3 gezeigt, wird sodann ausgebildet. In der Schicht erstreckt sich das halbleitende Band 13 über geringfügig weniger als die halbe Breite des isolierenden Bandes zu einer Seite der Mittellinie des isolierenden Bandes 12 und wird mit dem isolierenden Band durch einen Aufschmelzkleber befestigt. Die Schicht wird sodann spiralförmig mit Überlappung gewickelt, wie schematisch in Fig. 4 dargestellt. Die Breite des isolierenden Bandes ist so gewählt, um eine Zwei-Wickel-Nennkonstruktion bei Anwendung der bekannten Theorie der Bandumwicklung zu ergeben. Die Breite des halbleitenden Bandes ist (0,5 W)-2 mm · W, worin W die Breite in Millimetern des isolierenden Bandes ist. Somit ist eine halbleitende Spur um einen Kern herum in einer solchen Weise gewickelt, daß eine jede Windung des halbleitenden Bandes von der nächsten Windung isoliert ist und in einem Arbeitsgang oben und unten isoliert ist. In der Praxis ist der in Fig. 4 zur Erleichterung der Darstellung zwischen jeder Windung gezeigte Spalt durch Feineinstellung des Umwicklungswinkels geschlossen.

Fig. 5 veranschaulicht einen vollständig umwickelten Kern, wobei das geschichtete Band gemäß Fig. 3 verwendet wird. Sie zeigt ebenfalls die bevorzugte Methode des Wickelns der äußeren halbleitenden Schicht 13 in der entgegengesetzten Richtung zu der inneren halbleitenden Schicht 11.

Das bevorzugte Material könnte ein Polyesterfilm in einer Stärke von 0,001 inch (0,0025 cm) sein, der mit einem 0,0005 inch (0,0013 cm) dicken Aufschmelzkleber (Polyester) zur Isolation beschichtet ist, sowie ein Band aus einem 0,003 inch (0,0076 cm) dicken halbleitenden PTFE, von den gleichen elektrischen und mechanischen Eigenschaften, wie gemäß Fig. 1 für die halbleitende Schicht benutzt. Der äußere Mantel kann aus irgendeinem geeigneten thermoplastischen Material hergestellt sein, vorzugsweise aus PVC oder Polyurethan.

Die überlappte Schicht vergrößert die Schwierigkeit des beabsichtigten Abhörens, verglichen mit der Konstruktion gemäß Fig. 1, weil die Schichten sehr sorgfältig entpaart werden müssen, um Zugang zu dem Kern zu erlangen, ohne daß entweder durch die äußere Schicht hindurchgeschnitten und ein Leerlauf verursacht wird oder beide Schichten miteinander kurzgeschlossen werden. Die Konstruktion gemäß Fig. 5 läßt sich weiterhin dadurch verwickelter gestalten, daß die Schichten dadurch aneinander anhaftend gemacht werden, daß der Kern mit einem Kleber überzogen wird, bevor die erste Schicht aufgebracht wird, nach der ersten Schicht und nach der zweiten Schicht (überlappt), folglich jede Schicht mechanisch befestigt wird, um die Möglichkeit zu vermeiden, daß die Umwicklungen abgehoben werden und daß mittels einer feinen Sonde Zugang gewonnen wird.

Alternativ hierzu kann sowohl die erste als auch die zweite halbleitende Schicht unter Verwendung des geschichteten Bandes gemäß Fig. 3 herumgewickelt werden. Dies erschwert weiterhin den Vorgang der Abhörung, insbesondere, wenn ein Klebstoff zwischen die Schichten aufgebracht ist. Die halbleitende Schicht gemäß Fig. 4 wird wegen der Stärke der Zusatz-Isolation stärker sein als diejenige nach Fig. 1 und vorzugsweise 0,005 inch (0,013 cm) dick sein.

Fig. 6 veranschaulicht die Umwicklung des Kernes mit dem geschichteten Band, welches die halbleitende Schicht auf der Außenseite des Bandes für die beiden inneren und äußeren Wickellagen aufweist. Dies ergibt eine doppelte Schicht des isolierendes Bandes zwischen den halbleitenden Schichten. In den Fig. 7 und 8 ist die zweite Wickellage oder Umhüllung mit der halbleitenden Schicht auf der Innenseite des Bandes gewickelt. Dies ergibt eine einzelne Schicht aus isolierendem Band zwischen den halbleitenden Schichten.

Der Monitor 18 ist in Fig. 9 veranschaulicht, welche zeigt, daß der Leiter 20 des fliegenden Kabels mit einem Anschluß T&sub1; bei +V und der andere Leiter 21 des fliegenden Kabels durch einen veränderlichen Widerstand 22 vom Wert Rx mit einem Anschluß T&sub2; bei -V Volt verbunden ist. Vergleicher in Form integrierter Schaltungen IC1 und IC2 sind mit den Anschlüssen T&sub1; und T&sub2; und mit dem Widerstand 22 und dem Leitungswiderstand, der durch die in Hintereinanderschaltung miteinander verbundenen Widerstände 11', 13', 16 gebildet ist und einen Widerstand R aufweist, in einer Brückenschaltung verbunden, die bei dem Knoten A zwischen den Widerständen 13' und 22 und bei B an ein Ausgabegerät angekoppelt ist, welches Relais aufweisen kann. Falls Rx auf den gleichen Widerstandswert R wie der gesammte Schleifenwiderstand der Ortungsschichten gesetzt ist, und +ΔV und -ΔV von gleichen und entgegengesetzten sehr kleinen Werten sind, wie z. B. +/- 20 mv, dann ist der Knoten "A" auf 0 Volt, und die Schaltung arbeitet als ein Fenster- Vergleicher. Irgendeine geringe Änderung bei dem Schleifenwiderstand R wird entweder im Schalten des IC1 oder des IC2 resultieren, um bei B eine Ausgangsspannung abzugeben. Diese kann ihrerseits dazu verwendet werden, ein Relais oder eine andere Verriegelung zu betätigen, die einen Alarm auslösen kann.

Temperaturschwankungen werden den Schleifenwiderstand der Ortungsschicht beeinflussen, dies ist eine wohlbekannte Eigenschaft von halbleitendem Kunststoff, und für eine Ortungsschicht, die für lange Perioden bei großen schwankenden Temperaturen zu arbeiten hat, ist es erforderlich, irgendeine Form einer Kompensationsschaltung mit einzubauen. Beispielsweise, falls der Widerstand 22 (Rx) gemäß Fig. 9 durch ein Widerstandselement von dem gleichen Material wie die Ortungsschicht ersetzt wird und der Umgebung der Ortungsschicht ausgesetzt wird, dann werden der Schleifenwiderstand der Ortungsschicht und Rx einander kompensieren und der Knoten "A" wird bei 0 Volt verbleiben.

In einer alternativen Weise kann eine Schaltung, wie die gemäß Fig. 10, benutzt werden. Bei diesem System sind zwei Zweige der Brücke aus den zwei halbleitenden Schichten gebildet und es ist ein Rücklauf 23 von dem entfernten Ende bei C zu dem Knoten D bei dem Eingang zu IC1 und IC2 gelegt. Falls die zwei Schichten nominell von dem gleichen Widerstand sind und Rb gleich dem Wert des Widerstandes 16 (Rc) ist, dann hat der Knotenpunkt D 0 Volt. In der Praxis ist dieser Rücklauf bzw. diese Rücklaufleitung ein sehr feiner isolierter Kupferdraht, vorzugsweise 32 AWG oder kleiner, und er ist unter die erste Schicht gelegt, wie in Fig. 11 gezeigt. Dieses grundlegende Prinzip kann in Verbindung mit irgendeinem der vorangehenden Beispiele verwendet werden.

Ein weiterer Zusatz oder eine weitere Systemergänzung, um den Widerstand der Ortungsschichten gegenüber einem Angriff zu erhöhen, besteht darin, eine dritte halbleitende Schicht wie in Fig. 12 aufzubringen, wo der aus Kupfer bestehende Rückführungsdraht 23 durch eine halbleitende Schicht 24 ersetzt ist. Dies steigert in beträchtlichem Maße die Ortung oder Entdeckung von beabsichtigten Abhörungen, da eine dritte halbleitende Schicht eine Anzahl von Variationen einführt, welche alle die gezeigten Ausführungsarten verwenden, und somit einen hohen Grad an Konstruktions-Unsicherheit irgendeinem Abhörer bietet.

Weitere Abwandlungen der Ortungsschicht werden dadurch vorgesehen, daß eine Vielfältigkeit von halbleitenden Elementen eingeführt wird. Dies kann selbstverständlich dadurch erfolgen, daß mehr Schichten hinzugefügt und eine weitere Zufälligkeit mit eingebracht wird, derart, daß irgendein absichtlicher Abhörer die genaue Ausführung der Schichten nicht kennt.

Ein anderer Weg zur Einverleibung einer Vielfältigkeit von halbleitenden Elementen besteht darin, das halbleitende Band in getrennte parallele voneinander beabstandete Elemente zu segmentieren. Diese Elemente werden gelegt, wie in Fig. 13 gezeigt, und werden zwischen Walzen mit glatten Ballen zusammengedrückt, um ein Band zu erzeugen, wie in Fig. 14 gezeigt. Falls ein streckbares oder dehnbares Material, wie z. B. ungesintertes PTFE, sowohl für die halbleitenden Elemente als auch für das isolierende Band verwendet wird, dann ist das neue Band im Aussehen homogen und leicht als ein einziges Band zu handhaben.

Wenn dieses Band als eine Zwischen-Schicht angewendet wird und aufgebaut wird, wie in Fig. 15, dann wird eine hochkomplexe Ortungs- Schicht hergestellt. Die Schichten werden wie folgt aufgebracht:

Erste Schicht 30 halbleitendes Band 0,95 Wickel,

Zweite Schicht 32 isolierendes Band 0,95 Wickel,

Dritte Schicht 33 Hybrid-Band 0,95 Wickel,

Vierte Schicht 34 isolierendes Band 0,95 Wickel,

Fünfte Schicht 35 halbleitendes Band 0,95 Wickel,

Sechste Schicht 36 thermoplastische Extrusion

Das bevorzugte Material für alle die Bänder ist PTFE und die isolierenden Bänder sind vorzugsweise 0,0025 inch (0,006 cm) dick und die halbleitenden Schichten sind 0,005 inch (0,0013 cm) dick.

Falls eine weitere isolierende Schicht 37 hinzugefügt wird, gefolgt durch ein weiteres halbleitendes Element 38 (wie in Fig. 16), dann kann ein sehr wirksames "Auslöse- oder Steuer-Draht"-System eingebaut werden. Dieses Element kann von einer knappen Abmessung sein (geringer als 1 mm) und Versuche, einen Abschnitt des äußeren Mantels zu entfernen, würde eine hohe Wahrscheinlichkeit des Schneidens dieses Elementes verursachen. Um diese Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, wird ein Klebstoff auf die äußere Oberfläche dieses Elementes aufgebracht, derart, daß es mit der inneren Oberfläche des thermoplastischen extrudierten Mantels verbunden wird.

In alternativer Weise können zwei halbleitende Elemente über die äußere isolierende Schicht aufgebracht werden, wie in Fig. 17 gezeigt. Diese beiden Elemente sind voneinander beabstandet und vorzugsweise mit dem extrudierten Mantel verbunden. Wenn die zwei Elemente ein unterschiedliches Potential aufweisen, wird es im wesentlichen unmöglich, einen Abschnitt des Mantels zu entfernen, selbst wenn eine vorherige Kenntnis über die Konstruktion zur Verfügung steht.

Um die elektrische Funktionsweise dieser Konstruktion zu zeigen, wird nunmehr auf die Fig. 17 und 18 Bezug genommen. In der Schaltung gemäß Fig. 18 sind drei Widerstands-Zweige XX', YY' und ZZ' miteinander an einem Ende verbunden, wobei XX' und YY' über einen Widerstand 40 vom Wert Rc untereinander verbunden sind. YY' und ZZ' sind direkt bei dem Knotenpunkt C untereinander verbunden. Das entgegengesetzte Ende von XX' ist über eine Leitung 41 mit dem Anschluß T&sub1; auf + V Volt verbunden. Das entgegengesetzte Ende von YY' ist über eine Leitung 42 bei dem Knotenpunkt D mit IC1 und IC2 verbunden und das entgegengesetzte Ende von ZZ' ist über eine Leitung 43 und einen Widerstand 44 vom Wert Rb mit dem Anschluß T&sub2; auf -V Volt verbunden.

Die Null-Position ist nahe an Null Volt gesetzt und vorzugsweise nicht genau Null, sondern in der Größenordnung von + oder - 100 mV. Um dies zu erreichen, sind die Abgleich-Zweige XX' und ZZ' annäherend gleich und Rc ist gleich Rb. Rb ist zur Feinabstimmung der Schaltung einstellbar. Daher ist der Knotenpunkt C nahe bei Null Volt und der Knotenpunkt D ist nahe bei Null Volt, weil die Eingangsimpedanz der Komparatorschaltungen sehr hoch ist.

Bezugnehmend auf Fig. 17 werden die halbleitenden Elemente der inneren leitfähigen Schicht 31 durch E&sub1; bezeichnet, die Elemente der dritten Hybrid-Schicht 33 durch E&sub2; bis E&sub7;, das Element der fünften Schicht 35 durch E&sub8; und die zwei äußersten Elemente durch E&sub9; und E&sub1;&sub0;.

Wenn die Elemente E&sub1; und E, verbunden sind, um den Zweig Y-Y' gemäß Fig. 18 zu bilden, die Elemente E&sub2;, E&sub3;, E&sub6; und E&sub1;&sub0; in Parallelschaltung miteinander verbunden sind, um den Zweig XX' zu bilden, und die Elemente E&sub4;, E&sub5;, E&sub7; und E&sub9; in Parallelschaltung miteinander verbunden sind, um den Zweig 22' zu bilden, dann wird die Schaltung abgeglichen sein. Falls sich irgendeines oder mehrere Elemente im Leerlaufzustand befinden oder falls irgendwelche zwei Elemente von unterschiedlichen Zweigen gegeneinander kurzgeschlossen sind, dann wird sich die Schaltung im Ungleichgewicht befinden und der Alarm wird erschallen. Durch Hinzufügung eines Schaltkreises 45 zum Variieren der Verbindungen, kann ein vorausgewähltes Programm verwendet werden, das irgendeinen Abhörer mit einem Zufallsmuster von Abschlüssen konfrontieren wird.

Falls die Elemente in der Hybrid-Schicht sehr schmal gemacht werden (geringer als 1 mm breit), kann eine große Anzahl von Permutationen in der Ortungsschicht voreingestellt werden. Ein anderer Vorteil dieses Systems besteht darin, daß eine Situation eintreten kann, wodurch ein Alarm aufgrund eines sehr kleinen Einschnittes in der Detektionsschicht erschallen kann und die beeinflußten Elemente ausgeschaltet werden können, wobei der übrige Teil der Detektionsschicht betriebsfähig gelassen wird und somit damit fortfährt, eine Abdeckung zu bieten, bis eine Reparatur durchgeführt werden kann.


Anspruch[de]

1. Signalführendes Element für ein Sicherheitssystem, umfassend einen langgestreckten Kern (10), umgehen von Mitteln, die ein elektrisches Signal (11) zu übertragen vermögen, und eine elektrisch isolierende Schicht (12), die den Kern (10) und die ein Signal übertragen könnenden Mittel (11) umgibt, gekennzeichnet durch eine die elektrisch isolierende Schicht (12) umgebende halbleitende Schicht (13), wobei die halbleitende Schicht (13) sie durchsetzende halbleitende Fasern beinhaltet, die von der halbleitenden Schicht vorstehen, wenn die halbleitende Schicht durchstoßen wird, wobei die Dicke der elektrisch isolierenden Schicht (12) wesentlich weniger beträgt als die Länge derartiger vorstehender Fasern, wodurch ein Durchstoßen der halbleitenden Schicht (13) und der elektrisch isolierenden Schicht (12) durch einen von außen eintretenden und sich in Richtung auf den Kern bewegenden Gegenstand zur Folge hat, daß halbleitende Fasern aus der halbleitenden Schicht (13) durch den in der elektrisch leitenden Schicht (12) von dem Gegenstand gebildeten Spalt gestoßen werden und einen leitenden Pfad zwischen der halbleitenden Schicht (13) und den ein Signal übertragenden Mitteln (11) bilden.

2. Signalführendes Element nach Anspruch 1, bei dem die Mittel, die ein elektrisches Signal zu übertragen vermögen, eine innere halbleitende Schicht (11) sind, welche den Kern (10) umgibt und von der zuerst erwähnten äußeren halbleitenden Schicht (13) durch die elektrisch isolierende Schicht (12) getrennt ist.

3. Signalführendes Element nach Anspruch 1, bei dem die elektrisch isolierende Schicht eine spiralförmige Wicklung aus einem Isolierband (12) aufweist, welches ein halbleitendes Band (13) über weniger als der halben Breite des Isolierbands trägt, wobei das halbleitende Band (13) die halbleitende Schicht bildet.

4. Signalführendes Element nach Anspruch 2, auf dem mindestens zwei schraubenförmige Wicklungen eines Isolierbandes (12) vorgesehen sind, welches ein halbleitendes Band (11, 13) über weniger als der halben Breite des Isolierbands trägt, wobei die beiden Wicklungen des halbleitenden Bandes (11, 13) die innere und die äußere halbleitende Schicht bilden.

5. Signalführendes Element nach Anspruch 2 oder Anspruch 4, an dem ein Detektor vom Widerstandbrückentyp (18) angeschlossen ist, wobei jede halbleitende Schicht mindestens einen Teil eines Zweigs der Widerstandsbrücke (11', 13') bildet.

6. Signalführendes Element nach Anspruch 5, bei dem ein Isolierdraht (23) in zumindest einer der Wicklungen verläuft und an die äußeren Enden der halbleitenden Schichten (11', 13') und an einen Anschluß des Detektors (18) angeschlossen ist.

7. Signalführendes Element nach Anspruch 5, bei dem ein fester Widerstand (16) in Reihe zu einer halbleitenden Schicht (11') und ein veränderlicher Widerstand in Reihe zu der anderen halbleitenden Schicht (13) angeschlossen ist.

8. Signalführendes Element nach Anspruch 5 mit einer oder mehreren weiteren Wicklungen aus halbleitendem Band (37), wobei verschiedene halbleitende Bänder (31, 32, 35) derart miteinander verbunden sind, daß sie mehr als zwei Zweige gleichen Widerstands bilden und an den Detektor angeschlossen sind.

9. Signalführendes Element nach Anspruch 8, bei dem die halbleitenden Bänder (E1, E8; E2, E3, E6, E10; E4, E5, E7, E9), die zur Bildung eines der Zweige (YY', XX'; ZZ') verschaltet sind, aus verschiedenen Wicklungsschichten ausgebildet sind.

10. Signalführendes Element nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, bei dem die oder jede Isolierbandwicklung aus einem Isolierband (12) gewickelt ist, welches auf sich zwei oder mehr parallel beabstandete Halbleiterbänder (13) trägt.

11. Signalführendes Element nach Anspruch 5 mit einer Schalteinrichtung (45), die elektrisch zwischen die halbleitenden Schichten und den Detektor (18) geschaltet ist und nach Belieben betätigbar ist, um die elektrischen Verbindungen zwischen den Schichten und dem Detektor (18) zu variieren.







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