Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Einfallsrichtung von Schwingungsvorgängen durch Vergleich ihrer totalen Laufzeiten. Zur Bestimmung der Einfallsrichtung von Schwingungsvorgängen, beispielsweise von elektromagnetischen Wellen oder von Schallwellen kommen gewöhnlich Methoden zur Anwendung, bei denen an ortsverschiede nen Punkten die Schwingungen durch ge nügend weit auseinanderliegende Empfänger kontrolliert werden. Die Kontrolle erfolgt bei diesen Methoden gewöhnlich in bezug auf Gleichheit der Laufzeiten.
Es sind verschie dene Vergleichsmethoden bekannt, nach de nen je zwei zu vergleichende Schwingungen auf möglichst genaue Deckung, d. h. auf gleiche totale Laufzeiten sgebracht werden können. Die bekannten Methoden, welche die Laufzeit- oder auch Phasenunterschiede zum Vergleich verwenden, sind die Interferenz- oder Kompensationsmethode, sowie die vor wiegend für akustische Vorgänge geeignete Binauralmethode.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bestim- mung der Einfallsrichtung von Schwingungs- vorgängen, welches eine wesentlich genauere Richtungsbestimmung bezweckt als sie mit den bekannten Methoden möglich ist.
Dies wird mittels Vergleiches der totalen Laufzei ten dadurch erreicht, dass zwei den beiden Schwingungen zugeordnete elektrische Span nungen erzeugt werden, wobei frequenzglei- chen Komponenten der zu vergleichenden Schwingungen frequenzgleiche Komponenten dieser beiden Spannungen mit einem um wenigstens annähernd<B>90'</B> geänderten gegen seitigen Phasenunterschied entsprechen und aus diesen zugeordneten Spannungen dann durch gegenseitige Modulation eine Kontroll- <RTI
ID="0001.0031"> spannung gewonnen wird, deren Gleichstrom komponente nach Grösse und Vorzeichen kleinen Laufzeitunterschieden der zu ver gleichenden Schwingungen entspricht.
Diese Kontrollspannung ist gleich Null bei Deckung beider zu vergleichenden Vor gänge und zeigt ferner durch entsprechende. positive oder negative Werte kleine positive oder negative Laufzeitunterschiede an. Man kann deshalb von einem "Modulations- Minimum-Verfahren" sprechen.
Rechnerisch lässt sich das folgendermassen formulieren. Die periodischen oder nicht periodischen Schwingungsvorgänge haben eine totale Laufzeit z1 bezw. z. beim Auf treten auf die beiden Empfänger oder eine entsprechende Laufzeitdifferenz nach einer zusätzlichen Verzögerung durch besondere Verzögerungseinrichtungen. Es sei an, bezw. an., die Amplitude. c)" die Kreisfrequenz und 99" die ursprüngliche Phasenlage zweier fre- quenzgleicher Komponenten.
Man kann also für die beiden zu vergleichenden Schwin gungskomponenten schreiben:
EMI0002.0013
Aus den Komponenten der ursprünglichen Schwingungen werden die zugeordneten elek trischen Spannungen mit allenfalls geänder ter Amplitude a n1 bezw. a'12 allenfalls auch um den Betrag 2. geänderter Frequenz und mit der um !P"1 bezw. t1'".= geänderten Pha senlage erzeugt.
Für diese gegenseitig zu modulierenden Spannungen kann man also allgemein schrei ben:
EMI0002.0020
Durch gegenseitige Modulation wird daraus eine Kontrollspannung gebildet, deren Gleich- stromkomponente, welche aus frequenzglei- chen Spannungskomponenten hervorgeht, dar zustellen ist durch:
EMI0002.0024
Gemäss der oben genannten Bedingung der Phasenlage der frequenzgleichen Komponen ten bezw. beider zugeordneten Spannungen ist dabei:
EMI0002.0027
Es ist daraus ersichtlich, dass diese Gleich stromkomponente bei Gleichheit beider tota len Laufzeiten z, und z2 zu Null wird, und dass sie bei relativ kleinen Laufzeitunter schieden entsprechende positive oder negative Werte annimmt. Bei grossen Laufzeitunter schieden wird G je nach Zusammensetzung und Charakter der zu vergleichenden Vor gänge wegen dem teilweisen Vorzeichen- Wechsel von sin co"(zl-z,) kleiner und ver schwindet praktisch bei genügendem Fre- quenzreichtum der ursprünglichen Schwin gungen.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Komponenten der ursprünglichen Schwin gungen und der ihnen zugeordneten Kompo- iienten der elektrischen Spannungen im all gemeinen weder frequenzgleich noch ampli- tudengleich zu sein brauchen. Ein besonders einfacher Fall liegt allerdings bei Frequenz gleichheit vor. In diesem Falle können die elektrischen Spannungen mit gewöhnlichen linearen Übertragungssystemen gewonnen werden.
Die eine Spannung kann beispiels weise durch amplituden- und phasentreue Übertragung als direktes Abbild des ihr zu geordneten Vorganges erzeugt werden, wäh rend die andere Spannung in diesem Falle unter Verwendung geeigneter phasendrehen der Netzwerke so gebildet wird, dass die ge nannte Phasenbedingung für alle massgeben den Frequenzen erfüllt ist. Eine -amplituden- txeue Übertragung wird nicht gefordert und ist aus verschiedenen Gründen nicht immer zweckmässig.
Selbstverständlich können auch beide erzeugten elektrischen Spannungen für sich durch Netzwerke in ihrer Phase um be liebige Beträge gedreht werden, wobei nur darauf zu achten ist, dass für den Bereich der Nutzfrequenzen die Differenz der Pha sendrehungen etwa 90 beträgt.
Die Fig. 1 bis 8 zeigen beispielsweise einige Schaltungen, die sich zur Durchfüh rung des erfindungsgemässen Verfahrens eig nen.
Besonders einfache phasendrehende Netz werke bestehen gemäss Fig. Ja bis ld aus Schaltungen mit Ohmschen Widerständen in Verbindung mit Induktivitäten oder Kapazi täten, welche bei passender Dimensionierung im massgebenden Frequenzbereich eine fast frequenzunabhängige Phasendrehung der Ausgangsspannung am glemmenpaar 13 ge genüber der Eingangsspannung am Klem- menpaar 7 bei einem bestimmten Frequenz gang der Amplitudenübertragung ergeben.
Aber auch phasendrehende Netzwerke in beiden Übertragungskreisen zeigen dieselbe Wirkung. Geeignete Schaltungen und ihr Verhalten sind aus der Theorie, namentlich der Kreuzglieder und aus den verschiedenen praktischen Anwendungsgebieten solcher Netzwerke zur Genüge bekannt.
Die gesamte Einrichtung für die Durch führung des neuen Verfahrens kann zum Beispiel durch die Schaltschema nach Fig. 2 bezw. 3 unter Vernachlässigung aller für das Verständnis unwesentlichen Einzelheiten und Apparaturen dargestellt werden. Darin sind durch S1 und SZ die beiden verschiebbaren bezw. ortsfesten Empfänger und durch L1 und L2 (in Fig.3) veränderbare Laufzeit verzögerungseinrichtungen dargestellt.
Der artige Verzögerungseinrichtungen, welche bei Vorrichtungen mit ortsfesten Empfängern in Anwendung kommen, dienen zur Verzöge- rung aller übertragenen Signale um eine be stimmte vorgegebene und einstellbare Zeit. Sie ergeben also eine gleiche Wirkung wie eine Verschiebung der Empfänger in Rich tung der einfallenden Wellen.
Eine solche Laufzeitverzögerungseinrichtung kann bei spielsweise aus einem magnetisierbaren, Band- oder fadenförmigen Träger bestehen,' der mit bestimmter Geschwindigkeit vor einem Sprech- und einem Abhörkopf vorbei bewegt wird. Die elektrischen Signale werden durch den Sprechkopf in Form einer veränderlichen Magnetisierung des Trägers aufgezeichnet.
Nach einer bestimmten Zeit, welche durch den Abstand beider Köpfe und die Bandge schwindigkeit gegeben ist, erfolgt die Ab nahme der magnetischen Aufzeichnung durch den Hörkopf, wobei wieder die ursprüng lichen Signale in entsprechender zeitlicher Verzögerung erzeugt werden.
Es sind auch andere Mittel zur Laufzeitverzögerung be kannt, so zum Beispiel die akustische Über tragung durch ein Rohrsystem bestimmter Länge oder die elektrische Übertragung über eine Spulenleitung. Die Verstärker V, und v, werden zweckmässig mit automatischer Verstärkungsregelung durch Rückführung der gleichgerichteten Ausgangsspannung über eine beruhigende Regelleitung B, bezw. BZ ausgerüstet. Die phasendrehenden Netzwerke sind durch K, und KZ dargestellt.
Als Modu- lationskreis IN kann beispielsweise eine ge eignete Ring- oder Gegentakt-Modulations- schaltung zur Anwendung kommen.
Die so gebildete Kontrollspannung wird in der Beruhigungsschaltung B von den Wechselstromkomponenten soweit erforder lich befreit und kommt auf den Indikator J, ein optisches Anzeigeinstrument oder ein ge eignetes Relais zur Betätigung von Reglern zur automatischen Nachführung der Emp fänger bezw. Verzögerungsapparatur. Das Verfahren kann aber auch angewendet wer den bei Apparaturen mit mehreren örtlich weit auseinanderliegenden Empfängern.
Es liegen beispielsweise acht solche Empfänger gemäss Fig. 4 vor, die einzeln mit verschie denen Laufzeitverzögerungseinrichtungen Ll bis L" verbunden sind. Es lassen sich nun alle acht Verzögerungseinrichtungen so ein stellen, dass ihre Ausgangsspannungen sich bezüglich Laufzeit genau decken. Bewegt sich nun die Schwingungsquelle, beispiels weise ein Flugzeug, von "Ost" nach "West" über die Empfänger hinweg, so können die Verzögerungseinrichtungen ständig derart nachverstellt werden, dass ihre Ausgangs spannungen in Deckung bleiben.
Das gleiche kann auch erreicht werden, wenn sich das Flugzeug von "Nord" nach "Süd" bewegt. Es ist bekannt, da.ss nun die Veränderung der Verzögerungseinrichtung bei Ost-West- Bewegung bezw. bei Nord-Süd-Bewegung ge trennt voneinander derart erfolgen kann, dass für jede dieser Bewegungen veränderbare Elemente der Verzögerungseinrichtung in besonderer Art miteinander gekoppelt sind, so dass jede der beiden Bewegungen der orts veränderlichen Schwingungsquelle durch eine einzige gemeinsame Nachstellung der hierzu geeignet gekoppelten Verzögerungseinrich tungen verfolgt werden kann.
Handelt es sich beispielsweise bei der Verzögerung um eine Aufzeichnung auf Stahlband, so sind zum Beispiel alle Aufnahmeköpfe derart mechanisch miteinander zu koppeln, da.ss eine gemeinsame Verschiebung derselben einer Ost-West-Bewegung der Schallquelle ent spricht, während die Abnahmeköpfe so mit einander mechanisch zu verbinden sind, dass ihre gemeinsame Bewegung einer Nord-Süd- Bewegung der Schwingungsquelle entspricht.
Diese beiden Eingriffsmöglichkeiten auf die Verzögerungsapparatur sind in der Fig. 4 durch die beiden Einstellhebel A' und A" dargestellt, wobei sich zum Beispiel A' auf die Nord-Süd-Bewegunz bezieht, während mit A" eine Ost-West-Bewegung verfolgt wird.
Es ist nun möglich, die Ausgangsspan nungen der acht einzelnen Laufzeitverzöge- rungseinrichtungen derart nach dem Modu- lationsprinzip miteinander zu vergleichen, dass kleine Abweichungen in Ost-West-Rich tung, sowie auch in Nord-Süd-Richtung bei- spielsweise durch die Instrumente<B>J</B> bezw. J" abgelesen werden können.
Zu diesem Zweck werden vorerst. die verzögerten Span nungen, welche von einer nördlichen Emp fängergruppe S1, 8z, S3, S4 herstammen, durch die Verstärker V, VZ verstärkt und über den Phasendrehkreis K1' als erste Ein gangsspannung 13 der Modulationssehaltung M' zugeführt.
In gleicher Weise gelangen die verzögerten Spannungen, welche von der südlichen Empfängergruppe S5, se, S7, S$ herstammen, über die Verstärker V3, V4 und den Phasendrehkreis K,' als zweite Ein gangsspannung 14 ebenfalls auf die Modu- lationsschaltung M'.
Ist nun die Schwin gungsquelle im Vergleich zu der Nord-Süd- Einstellung der gesamten Verzögerungsein- richtung beispielsweise etwas zu nördlich, so eilen die Ausgangsspannungen von L,-L4 etwas vor gegenüber den Ausgangsspannun gen von L-LH. Die Folge ist, dass durch die Modulationsvorrichtung nach geeigneter Pha sendrehung in K1' und K2' eine entspre chende Gleichspannungskomponente erzeugt wird, welche durch<B>J</B> zur Anzeige kommt.
Das Instrument<B>J</B> weist also ständig auf kleine Fehleinstellungen der Nord-Süd-Ein- stellung hin, welche durch den Hebel A' ständig wieder nachgestellt werden können.
In analoger Weise lassen sich nun auch die östlich liegenden und die westlich liegen den Empfänger zu einer östlichen Gruppe E2" und einer westlichen Gruppe E," zu sammenfassen, welche aus den Empfängern S3. S4, S7, <B>8,</B> bezw. Si, S, S1, S6 bestehen.
Die Spannungen der östlichen Gruppe wer den nach der Verzögerung in L9, L4, L7, L8 in 11,1, V" verstärkt, in K_" phasengedreht und auf die Modulationsschaltung 3T" ge führt. Ebenfalls werden die verzögerten Ge räuschspannungen der westlichen Empfänger gruppe Ei" in V5, VB verstärkt, in K1" pha sengedreht und als Eingangsspannung 15 auf die gleiche Modulationsschaltung Y" ge führt.
Liegt nun die Schwingungsquelle ge genüber der Verzögerungseinstellung etwas zu weit östlich, so eilen die Geräuschspan nungen am Eingang des Phasendrehkreises frs" etwas vor gegenüber den Spannungen am Eingang von K,". Nach der Modulation der in gewohnter Weise gedrehten Spannun gen entsteht also wieder eine Gleichspan nungskomponente, die durch J" angezeigt wird.
Am Instrument J" können also kleine Fehleinstellungen der gesamten Verzöge rungseinrichtung, die einer Ost--#Vest-Abwei- ehung entsprechen, nach Grösse und Vorzei chen abgelesen werden. Diese Fehler sind ständig durch entsprechende Nachstellung z an A" zu korrigieren.
Es ist klar, dass auch hier beispielsweise die Phasendreh-kreise Kj und K2" wegge lassen werden können, wenn die Phasendre bung von KKi und K," _gerade <B>90'</B> beträgt.
Auf alle Fälle besteht die Forderung, dass sich die Phasendrehungen von Ki bezw. K1" gegenüber den Phasendrehungen von K=' bezw. K=" bei den massgebenden Frequenzen um genau<B>90'</B> -unterscheiden. Natürlich ist mit Rücksicht auf die geringen Mikrophon ausgangsspannungen im allgemeinen auch eine Verstärkung der Eingangsspannungen aller acht Verzögerungseinrichtungen L,-L$ erforderlich.
Das gleiche Verfahren lässt sich auch anwenden, wenn es sich um eine andere Anzahl auseinanderliegender Empfänger und eine entsprechende Anzahl Verzögerungsein richtungen handelt.
Die den empfangenen Schwingungsvor gängen zugeordneten elektrischen Spannun gen können auch in der Weise gewonnen werden, dass sich ihre Komponenten stets um bestimmte konstante Frequenzbeträge von den Komponenten der ursprünglichen Schwin gungen unterscheiden. Eine solche Frequenz transformation erfolgt zweckmässig durch be sondere Modulation, indem eine Trägerwelle bestimmter Frequenz mit den empfangenen Schwingungen moduliert und das eine Sei tenband aus dem so gewonnenen Frequenz gemisch ausgesiebt wird.
Die Einhaltung der Phasenbedingung erfolgt in diesem Falle vorteilhaft in der Weise, dass zwei gegen seitig um<B>90'</B> phasenverschobene Trägerwel len mit einer konstanten Frequenz S2 ver wendet werden, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Hier ist der Trägerwellengenerator durch O bezeichnet.
Mit Hilfe der phasendrehenden greise Dl und Dz wird der Phasenunter schied von<B>90'</B> beider auf die Hüfsmödu- lationsschaltungen H, und H, geführten Trägerwellen erzeugt:
Da diese Phasendre hung nur für die konstante Trägerfrequenz genau erfüllt sein muss, kann es sich bei Dl und DZ um relativ sehr einfache Schaltungen handeln, beispielsweise gemäss Fig. 1 bei zweckmässiger Dimensionierung der verschie denen Elemente.
Die Ausscheidung des einen Seitenbandes mit den Frequenzen co" -2 bezw. con + f2 erfolgt durch die Tiefpass- bezw. Hochpassfilter P, und P,.
Ist die Einrichtung zur Bestimmung der Einfallsrichtung akustischer Schwingungen gedacht, dann können statt der Hilfsmodu- lationsschaltungen H,_ und H, zur Träger wellenmodulation auch die Schallempfänger selbst benützt werden, indem man beispiels weise den gondensatormikrophonen statt einer konstanten Vorspannung die beiden ge genseitig um 90 gedrehten Trägerwellen zu führt.
Eine einfache Korrekturmöglichkeit besonderer Phasenfehler besteht darin, dass frequenzproportionale Phasenabweichungen, welche einer Laufzeitabweichung gleichkom men, durch eine bestimmte konstante Lauf- . zeitkorrektur eliminiert werden.
Im allgemeinen sind zur Bestimmung der Einfallsrichtung von Schwingungsvorgängen, insbesondere von Schallwellen zwei Vorrich tungen erforderlich, wobei die eine Vorrich tung beispielsweise zur Feststellung der Lage in Nord-Süd-Richtung und die zweite zur Ortsbestimmung in Ost-West-Richtung dient, so dass mit beiden Vorrichtungen die Einfallsrichtung nach Höhe und Azimut festgestellt werden kann. Es sind also im allgemeinen zwei Indikatoren erforderlich;
durch welche Fehleinstellungen in Nord-Süd- Richtung bezw. in Ost-West-Richtung fest zustellen sind. Natürlich können diese beiden Indikatoren auch in geeigneter Weise zu einem gemeinsamen Instrument kombiniert werden, welches gleichzeitig die Abweichun gen in beiden Richtungen sichtbar macht.
In besonders augenfälliger Weise kommen die Abweichungen zur Anzeige, wenn als An zeigeinstrument ein Braunsches Rohr ver- @%-endet wird, bei dem die beiden Kontroll- spannungen je auf eines der beiden senk recht zueinander wirkenden Ablenksysteme geführt werden.
Aus Abweichungen des Leuchtfleckes nach oben oder unten kann so beispielsweise auf Fehleinstellung in Nord- bezw. Südrichtung geschlossen wer den, während seitliche Auswanderungen des Leuchtfleckes auf entsprechende Fehleinstel lungen in Ost- bezw. West-Richtung hinwei sen. Beim Arbeiten mit der Apparatur soll also der Leuchtfleck ständig durch entspre chende Regulierungen in der Mitte gehalten werden.
Man kann die Kontrollspannung aber auch zur automatischen Betätigung eines Nachführungsmechanismus benützen, wobei die Erfahrung aus der Regeltechnik weit gehend zu berücksichtigen ist.
Eine solche Automatik ist im Schalt schema Fig. 6 dargestellt. Durch ein polari siertes Relais R, nötigenfalls nach besonderer vorausgehender , Verstärkung, wird ein Mo tor A gesteuert, welcher beispielsweise die Empfänger stets so nachführt, dass der totale Laufzeitunterschied und damit auch die be ruhigte Kontrollspannung auf einem Mini mum gehalten wird. Bei dem Relais R kann es sich naturgemäss auch um eine Steuerung in mehr oder weniger fein unterteilten Stu fen oder in stetiger Abhängigkeit handeln.
Es kann sich für die praktischen Zwecke, besonders bei Horchapparaturen zum mög lichst raschen Suchen und Verfolgen beweg ter Geräuschquellen, beispielsweise auch als zweckmässig erweisen, dass die Grösse der Kontrollspannung den Differentialquotient der Umfangsgeschwindigkeit des Antriebs motors A, d. h. dessen Beschleunigung be stimmt.
Diese Steuerung der Beschleunigung kann beispielsweise in der Weise erfolgen, dass die Kontrollspannung die Umlaufge schwindigkeit eines Hilfsmotors steuert, welche seinerseits die für die Umlaufge schwindigkeit des Antriebsmotors massgeben- den Regelorgane betätigt. Gemäss den Erfah rungen aus der automatischen Regeltechnik kann es sich auch empfehlen, die Umlaufge schwindigkeit des Antriebsmotors zur auto matischen Nachführung der Schallempfänger einerseits, durch die beruhigte Kontrollspan- nung selbst, und anderseits gleichzeitig durch den zeitlichen Differentialquotienten dieser Kontrollspannung zu steuern,
wo durch ein genaues Arbeiten auch bei raschen Schallrichtungsänderungen gewähr leistet wird. Eine Spannung, die dem zeit lichen Differentialquotienten der Kontroll- spannung entspricht, kann beispielsweise bei Schaltungen gemäss Fig. Ja oder 1d an den Ausgangsklemmen 13 entnommen werden, wenn diese Kontrollspannung zwischen den Eingangsklemmen 7 angelegt wird.
Solche Apparaturen lassen sich, z. B. ge mäss Fig. 7, auch zur ständigen Nachführung von elektrischen oder akustischen Verzöge rungseinrichtungen verwenden.
Eine besondere Erleichterung beim prak tischen Arbeiten mit der Apparatur wird ge schaffen durch vorübergehende Ausschaltung der besonderen phasendrehenden Kreise, wo durch die Phasendrehungen in beiden Über tragungskanälen vorübergehend gleich wer den. Während dieser Ausschaltung ergeben also alle Geräuschspannungen gleicher Lauf zeit nach der Modulation als Spannungs quadrate eine positive Gleielsstromkompo- nente und damit einen entsprechenden posi tiven Ausschlag des Anzeigeinstrumentes, so dass aus diesem Ausschlag direkt auf die Amplitude der aus einer bestimmten,
durch die Einstellung der Empfänger bezw. der Verzögerungsapparatur gegebenen Richtung einfallenden Wellen geschlossen werden kann. Durch diese vorübergehende Ausschal tung der Phasendrehkreise kann also stets die Amplitude der in ihrer Richtung verfolg ten Wellen kontrolliert werden.
Es empfiehlt sich insbesondere bei IIorchgeräten, alle Frequenzen, welche für die Richtungsbestimmung nicht von Nutzen sind, insbesondere auch die Frequenzbereiche, in welchen Störungen besonclers stark vertre ten sind, durch besondere elektrische Filter zu unterdrücken, die mindestens in einem der beiden Übertragungskanäle vorzusehen sind.
Da sich die Amplitude der zu vergleichen den Wellen in sehr weiten Grenzen ver ändern kann, ist es zweckmässig, die Span nungen, welche auf die Modulationsschal- tung M geführt werden, durch eine auto matische Verstärkungsregelung der Verstär- her ungefähr auf einen konstanten Mittel wert zu regulieren.
Diese Verstärkungsrege lung kann in der Weise erfolgen, dass die verstärkten Spannungen gleichgerichtet wer den, wobei die so gebildete Regelspannung nach einer besonderen Beruhigung die Röh renverstärkung zur Erreichung einer fast konstanten Ausgangsspannung beeinflusst.
Anhand der Fig. 8 wird zur weiteren Er läuterung eine Apparatur zur Richtungsbe- stimmung von Schallwellen beschrieben.
Die von der Geräuschquelle Q, z. B. einem Flugzeug, ausgehenden Schallwellen werden von den beiden Schallempfängern S'1 und s, empfangen. Diese Empfänger sind mit einem gegenseitigen Abstand b ortsfest montiert, so dass für die einfallenden Schall wellen ein Wegunterschied d besteht. Diesem Wegunterschied entspricht ein Laufzeit unterschied der empfangenen Geräusche:
EMI0007.0031
wenn c die Schallgeschwindigkeit ist.
Die Schallschwingungen werden in Mikrophonen der Schallempfänger S, und S2 in entspre chende elektrische Schwingungen umgesetzt, welche über die Eingangsklemmen 8 bezw. 4 dem Verstärker lTi bezw. V2 zugeführt wer den.
Diese Verstärker können, wie bei Vl dargestellt, beispielsweise aus zwei oder mehreren widerstand-kondensator-gekoppel- ten Verstärkerröhren A1 und AZ aufgebaut sein.
Die verstärkten Geräuschspannungen werden nun in einer Diode D der Regelvor richtung Rl bezw. Bz gleichgerichtet, so dass nach Beruhigung in W2, C1, W3, C2 am Aus- @ang dieser Regelschaltung eine negative Spannung entsteht,
deren Grösse jeweils der Geräuschspannung am Ausgang der Verstär ker V,. bezw. TTZ entspricht. Diese gleichge richtete Spannung wird nun als Regelspan nung dem Regelgitter der als Regelverstär ker geschalteten Hexode A, zugeführt, deren Verstärkung somit mit zunehmender Ampli tude der Verstärkerausgangsspannung ab nimmt.
In dieser Weise wird also die Ver stärkung von J7, bezw. KZ ständig in der Weise geregelt, dass die Ausgangsspannung sich in ihrer Amplitude nur wenig ändert, wenn auch die vom Mikrophon gelieferte Eingangsspannung starken Amplitudenunter- schieden unterworfen ist, je nach Entfer nung und Lautstärke der jeweiligen Ge räuschquelle.
Die in der Weise geregelte und verstärkte Geräuschspannung wird nun über die Klem men 5 bezw. 6 der Laufzeitverzögerungsein- richtung L, bezw. L, zugeführt. Ein solche Verzögerungseinrichtung besteht aus einem endlosen Stahlband, das an den Magneten X, Y, Z vorbeigeführt wird.
Durch den Magnet X1, den sogenannten Sprech- oder' Auf nahmekopf, werden die über 5 zugeführten Spannungsschwankungen als entsprechende Schwankungen der Magnetisierung auf dem Band aufgezeichnet. Diese Aufzeichnung kommt infolge der Bandbewegung nach einer gewissen Zeit unter dem Hör- oder Abnahme kopf Y, zum Durchgang, so dass im letztern wieder eine entsprechende elektrische Span nung erzeugt wird, welche über die Klem men 7 zur Phasendrehung und Modulation weitergeleitet wird.
Offenbar besteht also zwischen den Geräuschspannungen an den Klemmen 5 bezw. 7 ein Laufzeitunterschied, der durch die Bandgeschwindigkeit und den Abstand der Magnete wie folgt gegeben ist:
EMI0007.0106
wenn durch 1, der Abstand. der Köpfe und durch v die Bandgeschwindigkeit bezeichnet ist.
In analoger Weise ist dann die Laufzeit- Yerzögerung in der Verzögerungseinrich- tung L2:
EMI0008.0001
Durch die Löschmagnete Z, bezw. Z. wird die Aufzeichnung auf den endlosen Stahl bändern jeweils wieder gelöscht.
Mit Hilfe beider Laufzeitverzögerungs- einrichtungen L, und L_ ist es nun möglich, den ursprünglichen Laufzeitunterschied z beider Geräuschspannungen wieder auszu gleichen, so dass sich die Spannungen bei 7 und 8 wieder decken.
Dies ist der Fall, wenn -r,-a2 = -c wird. Wenn also die Spannungen bei 7 und 8 mit Hilfe der nachfolgenden Modulationsverglei- chung zur Deckung gebracht sind, so ist:
EMI0008.0011
Aus dem Einstellungsunterschied (l,-l2) kann also direkt der Wegunterschied der bei S, bezw. SZ einfallenden Schallwellen gefun den werden.
Dieser Wegunterschied ermög licht aber seinerseits die Bestimmung des räumlichen Einfallwinkels <I>a</I> aus cos <I>a -
EMI0008.0018
</I> Es handelt sich also nur darum, die Ge räuschspannungen bei 7 und 8 bezüglich Laufzeit in Deckung zu halten. Dies ge schieht folgendermassen: Die Spannung bei 7 wird auf einen Phasendrehl.:#reis gemäss Fig. 1a geführt. Durch die relativ kleine Kapazität C in Verbindung mit der relativ grossen Ableitung über 1i in diesem Phasen drehkreis K, werden also alle Komponenten des Frequenzgemisches um annähernd<B>90'</B> gedreht.
Die frequenzabhängige Amplituden übertragung ist dabei mit Rücksicht auf den besonderen Vergleich durch Modulation in M gewöhnlich ohne nachteilige Wirkung.
Die so gedrehte Spannung wird nun im Verstärker V,' soweit nötig nochmals ver stärkt und über die Klemmen 13 der Modu- lationssehaltung M zugeführt. Die Spannung der Klemmen 8 kann im vorliegenden Fall ohne besondere Drehung direkt über einen zweiten Verstärker TV.' über die Klemmen 14 ebenfalls dieser Modulationsschaltung zuge- führt werden.
Die Modulationsschaltung 31 enthält nun beispielsweise ausser den beiden Übertragern T, und TZ mit mittelangezapfter Sekundärwicklung vier Gleichrichter, die in bekannter Ringmodulatorschaltung in einem geschlossenen Ring hintereinander geschaltet sind (G,-G4). Durch diese Modulations- schaltung wird nun in an sich bekannter Weise in jedem Moment das Produkt beider Eingangsspannungen, die über 13 bezw. 14 zugeführt wurden, gebildet.
Dieses Modu- lationsprodukt wird nun in der Beruhigungs schaltung B von allen höheren Frequenz komponenten befreit, so dass am Instrument J die Gleichstromkomponente abgelesen wer den kann. Diese Gleichstromkomponente ist nun aber, wie bereits früher ausgeführt, nach Grösse und Vorzeichen kennzeichnend für kleine Laufzeitunterschiede der Geräusch spannungen bei 7 und B. Nach Massgabe des Ausschlages bei J können also die Verzöge rungseinrichtungen L, und L., stets derart machgestellt werden, dass der genannte Lauf zeitunterschied ein Minimum bleibt, d. h. dass sich die Spannungen bei 7 und 8 zeit lich praktisch decken.
Es ist dann leicht möglich, aus den Einstellungsunterschieden von L, und L2 den Einfallswinkel<I>a zu er-</I> rechnen oder mit Hilfe einer geeigneten Ab leseskala direkt abzulesen.
Schliesslich sei darauf hingewiesen, dass auch Empfänger mit teilweise begrenzter Richtwirkung verwendet werden können. So lässt sich beispielsweise im einen der Über tragungswege ein Empfänger sehr grosser Richtwirkung verwenden, während für den zweiten Übertragungsweg ein Empfänger sehr geringer Richtwirkung vorgesehen wer den kann. Es können auch zwei Empfänger vorgesehen werden, die je nur für Wellen empfindlich sind, welche in einer bestimmten Ebene einfallen. Da die Kontrollspannung nur von Wellen abhängt, die gleichzeitig von beiden Empfängern aufgenommen werden, wird sie nur durch Wellen beeinflusst, die aus der durch die Schnittlinie dieser beiden Ebenen gegebenen Richtung einfallen.
Es braucht nicht besonders betont zu werden, dass auch die aus der Horchtechnik, sowie die aus den bezüglichen übrigen Teilgebieten der Technik bekannten Apparaturen, Schal tungen, Einrichtungen und Erfahrungen, so weit erforderlich mit den notwendigen Er weiterungen und.Abänderungen, weitgehend bei der praktischen Anwendung dieses neuen Verfahrens berücksichtigt werden können und eine Reihe weiterer Ausführungsmöglichkei ten unter Beibehaltung des gleichen Grund gedankens ergeben.