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Abstandsmesser, insbesondere Höhenmesser für Flugzeuge mit mindestens zwei
Messbereichen
EMI1.1
Kurvenform in der Frequenz moduliert werden, wobei die frequenzmodulierten Schwingungen von einer Antenne 3 ausgestrahlt werden. Der
Höhenmesser weist ferner eine Empfangsvor- richtung 4 auf, die mit einer Empfangsantenne 5 verbunden ist und in der die ausgestrahlten
Schwingungen, die die Empfangsantenne auf direktem Wege erreichen, mit den nach Reflexion durch die Erdoberfläche in der Empfangsantenne auftretenden Schwingungen gemischt werden.
Das nach der Mischung erhaltene Anzeigesignal, dessen Frequenz die zu messende Höhe bestimmt, wird dann über einen Verstärker 6 einem Fre- quenzmesser 7 zugeführt, der eine Vorrichtung 8 zur Umwandlung der dem Frequenzmesser zugeführten sinusförmigen Schwingung in eine rechteckförmige Schwingung der gleichen Frequenz und der gleichen Amplitude aufweist.
In dem Ausgangskreis der Vorrichtung 8 liegt die Reihenschaltung eines Kondensators 9 und eines Gleichrichters 10, dessen Anode über einen Widerstand 11 und einen von einem Kondensator 12 überbrückten Strommesser 13 mit der Kathode verbunden ist.
Während jeder positiven Halbperiode der im Ausgangskreis der Vorrichtung 8 auftretenden rechteckförmigen Schwingung wird der Kondensator 9 über den Gleichrichter 10 geladen, während sich der Kondensator während jeder negativen Halbperiode, in der der Anode des Gleichrichters eine in bezug auf die Kathode negative Spannung zugeführt wird und somit die Röhre 10 gesperrt ist, über den Widerstand 11 und den Strommesser 13 entlädt. Die Zeitkonstante des Entladekreises ist derart gewählt, dass der Kondensator 9 während jeder negativen Halbperiode völlig entladen wird. Da die Amplitude der rechteckförmigen Spannung, durch die der Kondensator geladen wird, konstant ist, ist die in jeder Periode dieser Spannung den Messer 13 durchfliessende Ladung ebenfalls konstant.
Der mittlere den Messer durchfliessende Strom wird jedoch durch die Anzahl der Entladungen des Kondensators 9 in der Sekunde und somit durch die Frequenz des dem Frequenzmesser 7 zugeführten Anzeigesignals bestimmt, dessen Frequenz die zu messende Höhe bestimmt.
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Der Ausschlag des Messers 13 ist also ein Mass für den zu messenden Abstand.
Um bei der Messung von innerhalb des niedrigsten Messbereichs liegenden Höhen einen grösseren Ausschlag des Messers 13 zu erhalten, als mit der bisher beschriebenen Vorrichtung möglich ist, ist der Frequenzmesser 7 mit einem Kondensator 14 versehen, der bei dem Übergang auf einen niedrigeren Messbereich parallel zum Kondensator 9 geschaltet wird, wodurch die resultierende Kapazität im Ausgangskreis der Vorrichtung 8 zunimmt. In diesem Falle ist die während jeder positiven Halbperiode der rechteckförmigen Spannung im Ausgangskreis der Vorrichtung 8 fliessende Ladung grösser, so dass der Messer 13 bei derselben Frequenz einen grösseren Ausschlag zeigt.
Der Übergang auf einen anderen Messbereich erfolgt selbsttätig mittels eines Relais 15, das bei dem Übergang vom höheren zum niedrigeren zweier benachbarter Messbereiche durch eine von der zu messenden Höhe abhängige Spannung erregt wird und das bei dem Übergang von dem niedrigeren zum höheren Messbereich durch die Abnahme der genannten Spannung unterhalb eines bestimmten Wertes abfällt.
Die von der zu messenden Höhe abhängige Spannung zur Umschaltung des Messbereichs wird dem Ausgangskreis eines Tiefpassfilters 16 entnommen, dessen Durchlasskurve, d. h., die Kurve, welche die Amplitude v der durchgelassenen Schwingungen als Funktion der Frequenz f darstellt, in Fig. 2 dargestellt ist, und dem das im Ausgangskreis des Verstärkers 6 auftretende Anzeigesignal mit einer gleichbleibenden Amplitude zugeführt wird. Die Empfangsvorrichtung 4 weist daher vorzugsweise eine an sich bekannte Vorrichtung zum Konstanthalten der Amplitude des im Ausgangskreis auftretenden Anzeigesignals auf, so dass die Amplitude des dem'Filter zugeführten Signals unabhängig von der gemessenen Höhe konstant ist, während die Frequenz von der zu messenden Höhe abhängig ist.
Der Durchlassbereich des Filters wird vorzugsweise derart gewählt, dass wenigstens die Frequenz 1100 des Anzeigesignals, das bei Messung der grössten im niedrigeren Messbereich liegenden Höhe erhalten wird, und vorzugsweise ausserdem die der kleinsten im höheren Messbereich liegenden Höhe entsprechende Frequenz, auf der schrägen Flanke der Durchlasskurve liegen.
Im Ausgangskreis des Filters treten in diesem Falle Schwingungen auf, deren Amplitude für sämtliche den im niedrigeren Messbereich liegenden Höhen entsprechenden Frequenzen grösser, für sämtliche grösseren Höhen entsprechenden Frequenzen kleiner als die Amplitude der obenerwähnten Frequenz 1100 ist. Die im Ausgangskreis auftretenden Schwingungen werden einer Verstärkerröhre 17 zugeführt, in deren Ausgangskreis ein Widerstand 18 liegt. Die über den Widerstand 18 auftretenden verstärkten Schwingungen werden dann über einen Kopplungs- kondensator 19 und einen Widerstand 20 einer in der Röhre 17 vorgesehenen, durch eine Elektrode 21 und die Kathode gebildeten Diode, in deren Ausgangskreis das Relais 15 liegt, zugeführt und durch diese Diode gleichgerichtet.
Die Kurve, die den Verlauf der über das Relais 15 auftretenden Gleichspannung als Funktion der Frequenz des Anzeigesignals, in vorliegendem Fall die zu messende Höhe angibt, entpricht dem Verlauf der Durchlasskurve des Filters 16 und kann daher gleichfalls durch die Kurve in Fig. 2 dargestellt werden.
Die Schaltung wird auf bekannte Weise, z. B. mittels eines Spannungsteilerwiderstandes 22 im Eingangskreis der Verstärkerröhre 17 derart eingestellt, dass das Relais 15 erregt wird bzw. abfällt, wenn die im Ausgangskreis des Detektors auftretende Gleichspannung den der kleinsten bzw. grössten Höhe des höheren bzw. niedrigeren Messbereichs entsprechenden Wert über-bzw. unterschreitet.
Wenn die gemessene Höhe also kleiner als die grösste im niedrigeren Messbereich liegende Höhe ist, ist das Relais 15 erregt und der Kondensator 14 parallel zum Kondensator 9 geschaltet, so dass der Höhenmesser zur Angabe mit grosser Genauigkeit von innerhalb des niedrigeren Messbereichs liegenden Höhen eingestellt ist. Wenn die gemessene Höhe jedoch die grösste innerhalb des niedrigeren Messbereichs liegende Höhe von 100 m übersteigt, nimmt die gleichgerichtete Spannung bis unterhalb der beim Empfang der Frequenz 1100 auftretenden Spannung ab und das Relais 15 fällt ab. In diesem Augenblick wird der Kondensator 14 ausgeschaltet, wodurch die Umschaltung auf den höheren Messbereich bewerkstelligt wird.
Da die in Fig. 2 durch die gestrichelte Linie a dargestellte Spannung, bei der das Relais 15 abfällt, in der Regel niedriger ist als die durch die gestrichelte Linie b dargestellte Spannung, bei der das Relais 15 anspricht, erfolgt der Übergang vom höheren zum niedrigeren Messbereich mittels des Relais 15 bei einer geringeren Höhe als die der Frequenz 1100 entsprechende Höhe. Die Frequenz, welche der Höhe entspricht, bei der der Übergang vom höheren zum niedrigeren Messbereich stattfindet, ist in Fig. 2 mit 190 bezeichnet.
Durch Verkleinerung der Hysteresis des Relais 15 lässt sich der Abstand zwischen der grössten innerhalb des niedrigeren Messbereichs liegenden Höhe und der kleinsten innerhalb des höheren zweier benachbarter Messbereiche liegenden Höhe kleiner machen. Ausserdem ist dieser Abstand um so kleiner je steiler die schräge Flanke der Durchlasskurve des Filters 16 ist.
Da der Flieger die Umschaltung von dem einen auf den anderen Messbereich nicht selbst verrichtet und also ohne weiteres nicht weiss, ob eine Umschaltung stattgefunden hat oder nicht, sind vorzugsweise Anzeigemittel zum Anzeigen des eingeschalteten Messbereichs vorgesehen. Zu diesem Zweck kann das Relais 15
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z. B. einen zusätzlichen Kontakt aufweisen, der bei der Umschaltung auf den höheren Messbereich eine Lampe einschaltet, wodurch eine Anzeige erhalten wird, dass die Skala mit zehn zu multi- plizieren ist.
Auch kann das Anzeigeinstrument, auf dem die Höhe abgelesen wird, für jeden Messbereich eine besondere Skala aufweisen, wobei Mittel zur Angabe der zu dem eingeschalteten Mess- bereich gehörigen Skala vorgesehen sind. Die letztgenannten Mittel können aus zwei Skalen- beleuchtungslampen bestehen, die je zur Be- leuchtung einer der Skalen dienen und von denen mittels eines zusätzlichen Satzes von Kontakten des Relais 15 stets nur jene Lampe eingeschaltet ist, die die zu dem eingeschalteten Messbereich gehörige Skala beleuchtet.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird ein Tiefpassfilter 16 benutzt. Es ist jedoch selbstverständlich, dass gewünschtenfalls ein Hoch- passfilter, das die den innerhalb des höheren
Messbereichs liegenden Höhen entsprechenden
Frequenzen durchlässt, angewendet werden kann.
Das Filter ist in diesem Falle derart bemessen, dass zumindest die der kleinsten innerhalb des niedrigeren zweier benachbarter Messbereiche liegenden Höhe entsprechende Frequenz und vorzugsweise ausserdem die der grössten innerhalb des niedrigeren dieser Messbereiche liegenden Höhe entsprechende Frequenz auf der schrägen Flanke der Durchlasskurve des Filters liegt.
Allgemeiner ausgedrückt gilt für die Anwendung sowohl eines Tief-als auch eines Hochpassfilters, dass vorzugsweise die Frequenz, welche einer den beiden Messbereichen gemeinsame Höhe entspricht, auf der schrägen Flanke der Durchlasskurve liegt.
Bei Anwendung eines Hochpassfilters ist es ausserdem erwünscht, dass ein'Relais mit Ruhekontakt angewendet wird, da in diesem Falle die Amplitude der im Ausgangskreis des Filters' auftretenden Spannung bei dem Übergang vom niedrigeren auf den höheren Messbereich zunimmt und somit bei-Erregung des Relais 15 der zugehörige Schalter geöffnet werden muss. Bei der in Fig. l dargestellten Vorrichtung mit Tiefpassfilter wird ein Relais mit Arbeitskontakt angewendet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Abstandsmesser, insbesondere Höhenmesser für Flugzeuge, bei dem frequenzmodulierte elektrische Schwingungen ausgesandt werden und die durch Überlagerung von direkten und reflektierten Schwingungen erhaltene Differenz- frequenz als Mass für den Abstand benutzt wird und mindestens zwei Messbereiche vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Um- schaltung des Messbereichs selbsttätig erfolgt in Abhängigkeit von einer von dem zu messenden
Abstand abhängigen Spannung.