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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung einer Temperatur oder eines Abstandsmaßes durch Auswerten der Laufzeit von Schall zwischen einer Schallquelle und einem Schallempfänger, wobei die Schallquelle zur Messung einen bestimmten Schall abgibt und der Schallempfänger den Schall empfängt.
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Es ist bereits bekannt geworden, etwa zur Verwendung bei Mobiltelefonen, die gemessene Laufzeit eines Schalls zur Bestimmung der Temperatur im Bereich der Umgebung dieser Messung, also im Bereich bspw. eines Mobiltelefons, heranzuziehen. Hierzu sei etwa auf die
EP 1 591 764 B1 verwiesen. Weiter ist zum Stand der Technik auf die
DE 31 08 756 A1 zu verweisen. Hieraus ist es bekannt, eine analoge bzw. digitale Korrelation zwischen Laufzeit und Intensitätsabnahme des Signals vorzunehmen. Aus der
WO 89/07753 A ist es bekannt, die Schallmessung mittels eines akustischen Resonators durchzuführen.
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Die bekannten Messmethoden sind entweder aufwendig, weil sie einen exakt definierten Resonatorraum benötigen oder ungenau, weil Störeinflüsse nicht ausgeschlossen werden können. Dies betrifft insbesondere die Messung mit einem Mobiltelefon, bei welchem ein Lautsprecher als Schallquelle und ein Mikrofon als Schallempfänger nicht weiter nach außen abgeschirmt sind und Schallanteile von fremden Schallquellen ebenso empfangen werden.
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Ausgehend hiervon stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zur Messung einer Temperatur oder eines Abstands auf Basis der Auswertung der Laufzeit von Schall anzugeben, das bei einfachem Aufbau möglichst genaue Ergebnisse liefert.
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Eine mögliche Lösung der Aufgabe ist nach einem ersten Erfindungsgedanken bei einem Verfahren gegeben, bei welchem darauf abgestellt ist, dass der abgegebene Schall sowie der am Schallempfänger empfangene Schall einer Analyse unterworfen wird, und dass lediglich der Schallanteil des empfangenen Schalls zur Bestimmung der Schalllaufzeit herangezogen wird, welcher durch die Analyse als ausreichend ähnlich (korreliert) zu dem abgegebenen Schall erkannt wird. Zur Bestimmung der Laufzeit wird also bevorzugt nur der Schallanteil verwendet, welcher der genannten Analyse entspricht. Wesentlich ist, dass nur die mit dem gesendeten Schall in einer engen Beziehung stehenden Anteile des empfangenen Schalls zu der weiteren Analyse herangezogen werden. Eine Verfälschung der Messung durch Störgeräusche anderer Schallquellen kann so praktisch ausgeschlossen werden.
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Die Lehre der Erfindung kann auch dahingehend formuliert sein, dass eine möglichst exakte Nachbildung des akustischen Übertragungspfads zwischen Schallquelle und Schallempfänger erzeugt wird und die Laufzeit dieses nachgebildeten Übertragungspfades gemessen wird.
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Der zur Messung dienende Schall kann aus einem einzelnen Ton bestehen. Bevorzugt ist jedoch eine Mischung von Tönen, besser noch ein Geräusch bzw. ein Schallspektrum, das einem „weißen Rauschen” oder ferner einer zeitlichen Zufallssequenz entspricht. Die Analyse ist eine mathematische Analyse der Schallwellen, aus der sich ein bestimmtes Muster der abgegebenen Schallwellen, wie auch der empfangenen Schallwellen ableiten lässt. Beispielsweise kann im Frequenzbereich eine Häufigkeitsverteilung von erfassten Schalldruckwerten bzw. erfassten elektronischen Signalen hinsichtlich der Amplitude und/oder Phase vorgenommen werden. Die in der Analyse als ausreichend ähnlich erkannten Schallsignale können dann durch Verschieben, bspw. durch Ermittlung der zeitlichen Korrelationsfunktion, in eine möglichst gute Übereinanderlage gebracht werden. Der zur Übereinanderlage benötigte Verschiebungswert ist zugleich der Wert für die verstrichene Zeit.
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Diejenigen Schallwellen, welche im Muster sehr ähnlich sind, werden entsprechend zur Messung der Geschwindigkeit des Schalls zwischen Schallsender und Schallempfänger herangezogen. Hierdurch lässt sich ausschließen, dass Fremdeinflüsse, wie sie insbesondere in der Umgebung von nicht ortsgebundenen Messeinrichtungen, wie sie etwa bevorzugt an einem Mobiltelefon zu finden sind, einen Einfluss haben können.
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Die Verwirklichung der Erfindung kann entsprechend zunächst bei einem Mobiltelefon vorgenommen sein. Sie kann aber auch bei einer stationären Messeinrichtung vorgenommen sein oder, wie nachstehend noch weiter erläutert, in Bezug auf zwei oder mehr Messstationen, die sämtlich feststehend sein können oder von denen eine oder mehrere auch eine mobile Messstation, hier wiederum bspw. gegeben durch ein Mobiltelefon, sein kann.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind nachstehend, auch in der Figurenbeschreibung und der Zeichnung, oftmals in ihrer bevorzugten Zuordnung zu dem bereits vorstehend erläuterten Konzept beschrieben bzw. dargestellt, sie können aber auch in einer Zuordnung zu nur einem oder mehreren einzelnen Merkmalen, die hier beschrieben oder zeichnerisch dargestellt sind, oder unabhängig oder in einem anderen Gesamtkonzept, von Bedeutung sein.
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Bevorzugt ist, dass die genannte Analyse gemäß der „Least Mean Squares (LMS)”-Methode durchgeführt wird, die aus der Literatur bspw. zum Zwecke der Systemidentifikation in der Signalverarbeitung bekannt ist. Es kann beispielsweise auf „Adaptive Signal Processing", April 1985, Verlag Prentice Hall, ISBN 978-0130040299, verwiesen werden. Weiter auf das Buch „Active Noise Control Systems – Algorithms and DSP Implementations", Sen M. Kuo und Dennis R. Morgan, John Wiley & sons, ISBN 978-0471134244.
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Mittels LMS-Algorithmus wird in der elektrischen Domäne (elektronische Schaltung, Prozessor etc.) ein adaptives Filter ausgebildet, welches die akustische Übertragungsfunktion zwischen Schallquelle und Schallempfänger möglichst exakt nachbildet. Die Übertragungsfunktion des nachbildenden Filters beinhaltet in möglichst exakter Näherung die Amplituden- und Phaseninformationen der nachgebildeten akustischen Übertragungsfunktion. Durch Auswertung der Phaseninformation kann die Laufzeit des Schalls zwischen Schallquelle und Schallempfänger in ausreichendem Maße bestimmt werden.
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Durch die genannte Analyse, die eine ständige Korrelation des über die Schallquelle abgegebenen Signals mit dem am Empfänger eingehenden Signals beinhaltet, kann der Einfluss von fremden Schallquellen erfindungsgemäß soweit reduziert werden, dass eine störungsfreie Messung der Schallaufzeit zwischen Schallquelle und Empfänger ermöglicht wird. Da Reflexionen an Objekten, die sich in der Umgebung der Messeinrichtung befinden, in gleichem Maße wie der direkt zwischen Schallquelle und Empfänger übertragene Schallanteil korreliert sind, kann die Schalllaufzeit, die unmittelbar zwischen Schallquelle und Empfänger stattfindet nicht von der Schalllaufzeit der Reflektionen unterschieden werden. Dies gelingt jedoch, wenn die genannte Analyse über einen vergleichsweise kurzen Zeitraum der Abstrahlung des Schalls vorgenommen wird. Wenn dieser kurze Zeitraum etwa der Schalllaufzeit zwischen Schallquelle und Empfänger und damit der Schalllaufzeit des Direktschalls zwischen Schallquelle und Empfänger entspricht, können Schallanteile, die an benachbarten Hindernissen reflektiert werden und die den Empfänger aufgrund ihrer längeren Laufzeit später erreichen, ausgeschlossen werden.
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Aus der Laufzeit des Schalls kann mit Kenntnis des Abstands zwischen Schallquelle und Empfänger die Schallgeschwindigkeit ermittelt werden. Die Schallgeschwindigkeit ist, wie aus der Physik bekannt, in hohem Maße von der Temperatur und nur geringfügig von der Luftfeuchte abhängig, so dass die Temperatur aus der Schallgeschwindigkeit hinreichend genau abgeleitet werden kann. Die derartig gemessene Temperatur wird in der Literatur häufig als Pfadtemperatur bezeichnet. Sie gibt die mittlere Temperatur des Mediums zwischen Sender und Empfänger wieder.
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Die Auswertung basiert in weiterer Einzelheit auf dem physikalischen Zusammenhang, dass die Schallgeschwindigkeit der Wurzel der jeweiligen Temperatur, unter Einsatz des absoluten Temperaturwertes, dividiert durch 273, entspricht, welcher Wert sodann mit einer Konstante, nämlich 331, zu multiplizieren ist. So erhält man das Ergebnis in m/sec. Die Zeit, welche der Schall zum Durchlaufen einer bekannten Strecke benötigt, entspricht dem Produkt aus dem Kehrwert der Schallgeschwindigkeit und der Strecke. Entsprechend kann diese Gleichung auch zu der Strecke hin aufgelöst werden, dass also eine zu findende Strecke dem Produkt der Schallgeschwindigkeit (bei einer gegebenen Temperatur) und der Zeit entspricht. Auf diesem Hintergrund lässt sich die genannte Auswertung auch zur Bestimmung eines Abstandes heranziehen.
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So kann bspw. in einem Mobiltelefon der von einer Wand oder einem Gegenstand reflektierte Schall, bei einer angenommenen oder gegebenen Temperatur, zur Bestimmung des Abstandes von dem Mobiltelefon zu der Wand oder dem Gegenstand herangezogen werden. In gleicher Weise kann so bezüglich einer festen Messstation, in welcher die Schallquelle und der Schallempfänger angeordnet sind, vorgegangen werden.
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Hierbei wird entsprechend umgekehrt zur Messung der Temperatur so vorgegangen, dass die reflektierten Schallwellen, erfasst über die längere Schalllaufzeit ausgewertet werden und der Direktschallanteil über die kürzere Schalllaufzeit bzw. über eine Differenzbildung von Stoßantworten, ausgeschlossen wird.
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Durch die Differenzbildung von Stoßantworten ergibt sich, konkret bezogen auf das hierbei bevorzugt eingesetzte, beispielsweise mittels LMS-Algorithmus ermittelte Filter, eine vom Direktschallanteil befreite Stoßantwort. Ohne Differenzbildung wird sich eine Stoßantwort ergeben, in der der Direktschall grundsätzlich als erster Stoß bzw. Ausschlag und die später einfallenden Reflexionen als weitere Stöße bzw. Ausschläge ausgebildet werden. Durch Differenz mit der Stoßantwort, die sich unter Abwesenheit von Reflexionen ergibt und daher nur den durch den Direktschallanteil hervorgerufenen Stoß bzw. Ausschlag besitzt, wird der durch den Direktschallanteil hervorgerufene Stoß bzw. Ausschlag ausgeblendet. Die Stoßantwort, die sich unter Abwesenheit von Reflexionen ergibt, kann auch als Referenz dauerhaft gespeichert werden und gegebenenfalls in folgenden Auswertungen zur Differenzbildung herangezogen werden. Hinsichtlich der Frequenz kann eine weitere Aufteilung der verbleibenden Stöße bzw. Ausschläge dahingehend vorgenommen werden, dass nur ein bestimmter hochfrequenter Anteil berücksichtigt wird. Denn bei unmittelbarer frontaler Reflexion, wenn also die Schallquelle auf den hinsichtlich der Distanz zu messenden Gegenstand gerichtet ist, hat die diesbezügliche Reflexion die höchsten Frequenzen, während andere etwa in der Umgebung befindliche und Reflexionen verursachende Gegenstände oder abweichend reflektierende Bereiche eines selben Gegenstandes zu geringeren Reflexionen hoher Frequenzen führen, so dass im Schallbild dann die niedrigeren Frequenzen dominieren oder in vielen Fällen nur noch erscheinen.
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Bevorzugt wird die Abstandsmessung mit einer gerichteten Schallquelle vorgenommen.
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Im Hinblick auf die beschriebene Möglichkeit der exakten Temperaturmessung kann in einem solchen Fall auch derart vorgegangen werden, dass in zeitlichen Abständen einerseits die Temperatur, wie vorstehend beschrieben, und andererseits der Abstand, prinzipiell auch wie vorstehend beschrieben, gemessen wird. So kann die gemessene Temperatur bei der Messung des Abstands als gegebener Temperaturwert verwendet werden. Ersichtlich können derartige Messungen mit hoher Frequenz durchgeführt werden, auch einer hohen Frequenz hinsichtlich der genannten Abwechslung.
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Eine weitere Ausgestaltung schlägt vor, dass zwei derartige Messstationen, also bspw. zwei Mobiltelefone, hinsichtlich der Messung und der Auswertung zusammengeschaltet werden. So kann ein von dem ersten Mobiltelefon abgegebener Schall hinsichtlich der Laufzeit bei Empfang mit dem zweiten Mobiltelefon ausgewertet werden, wobei durch eine gleichzeitige Sendeverbindung zwischen den Mobiltelefonen die hierfür erforderlichen Daten des Absendens und des Empfangens in zeitlicher Hinsicht zusammengeführt werden können. Die Auswertung kann dann in einem der Mobiltelefone oder in beiden erfolgen.
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Im Hinblick auf die für die Abstandsbestimmung insofern auch erforderliche Temperatur kann zunächst so vorgegangen werden, dass die Temperatur jeweils als Parameter, bspw. entsprechend der Raumtemperatur, vorgegeben ist, also bspw. 20°C. Es kann aber auch so vorgegangen werden, dass eine oder beide der genannten Mobiltelefone zunächst für sich in der genannten Weise die aktuelle Temperatur bestimmen und eine oder beide der Temperaturen dann bei der Auswertung, ggf. durch eine Mittelwertbildung, herangezogen werden.
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Die angesprochene Abfolge von Messungen einerseits der Temperatur und andererseits des Abstandes können jeweils an demselben Gerät in dieser Abfolge vorgenommen werden. Sie können aber auch in der beschriebenen Zusammenwirkung von mehreren Geräten jeweils vorgenommen werden. Darüber hinaus kann auch eine Auswertung, bspw. hinsichtlich der Temperatur, auch bei zusammengeschalteten mehreren Mobilfunkgeräten nur jeweils an einem, demselben, Mobilfunkgerät durchgeführt werden, während die andere Messung, also bspw. des Abstandes, in Zusammenwirkung mit den mehreren Geräten durchgeführt wird. Hierbei kann dann entsprechend die bei nur dem einen Gerät gemessene Temperatur als gegebene Temperatur in der Abstandsmessung herangezogen werden. Weiter können auch bei diesen mehreren Geräten jeweils die Messungen der Temperatur an beiden Geräten, aber jeweils für sich, vorgenommen werden und aus den so gemessenen Temperaturen für die Bestimmung des Abstandswertes ein Mittelwert gebildet werden.
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Die Messungen einerseits der Temperatur und andererseits des Abstandes können auch zeitgleich erfolgen, indem die Pfadtemperatur, d. h. die Temperatur, die im Bereich zwischen Schallsender und Schallempfänger gegeben ist, über denjenigen Schallanteil, der den kürzesten Weg von Schallsender zu dem relativ dazu fest angebrachten Schallempfänger zurück legt, ermittelt wird, während der Abstand zu weiter entfernten Objekten über denjenigen Schallanteil ermittelt wird, der später am Schallempfänger eintrifft. Darüber hinaus ist es auch möglich, ohne Kenntnis der zwischen einem relativ zu einem Schallsender fest angebrachten Schallempfänger herrschenden Pfadtemperatur den Abstand zu einem Gegenstand zu bestimmen, indem der bekannte Abstand zwischen dem fest angebrachten Schallsender und dem Schallempfänger als Referenz herangezogen wird und die dort gemessene Schalllaufzeit auf die Schalllaufzeit zwischen abgegebenen und reflektiertem Schall bezogen wird, so dass aus dem Verhältnis der Schallaufzeiten auf das Verhältnis der Abstände zueinander geschlossen werden kann.
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Die Messungen, wie sie hier beschrieben sind, können zunächst und vornehmlich im hörbaren Schallbereich durchgeführt werden. Dies entspricht auch insbesondere den Möglichkeiten, die etwa bei einem Mobiltelefon gegeben sind. Im Weiteren können solche Messungen aber auch im Ultraschall- oder Infraschallbereich durchgeführt werden. Hiermit lassen sich insbesondere auch bezüglich einer Abstandsmessung noch andere Reichweiten erreichen. Die Abstandsmessung im hörbaren Schallbereich wird bevorzugt in Bezug auf Abstände von wenigen Zentimetern bis einigen Metern, im einstelligen Meterbereich bevorzugt, durchgeführt.
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Nachstehend ist die Erfindung weiter anhand der beigefügten Zeichnung, die jedoch lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellt, erläutert. Hierbei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Mobiltelefons;
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2 eine schematische Auswerteschaltung;
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3 eine Anordnung zur Messung zwischen zwei Mobiltelefonen;
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4 eine Anordnung zur Abstandsmessung zu einem Gegenstand einer Wand; und
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5a–5d) über die Zeit aufgetragene Schallwellen (Stoßanwort), wobei
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5a die Stoßanwort im freien Raum (keine Reflexionen) widergibt;
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5b eine Darstellung gemäß 5a, nach Subtraktion der Stoßantwort des Direktschallanteils;
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5c eine Darstellung gemäß 5b, wobei ein reflektierender Gegenstand frontal vor der Schallquelle vorlag; und
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5d eine Darstellung gemäß 5c, wobei reflektierende Gegenstände vorgelegen haben, von denen der eine frontal vor der Schallquelle und der zweite demgegenüber seitlich versetzt und näher an der Schallquelle angeordnet war.
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Dargestellt und beschrieben ist zunächst mit Bezug zu 1 ein Mobiltelefon 1, das neben den üblichen Tasten und Display einen Schallsender 2 als Schallquelle und ein Mikrofon 3 als Schallempfänger aufweist. Über den Lautsprecher 2 kann zur Messung einer Temperatur über einen bestimmten Zeitraum ein bestimmtes Schallsignal abgegeben werden. Hierbei ist das Schallsignal bevorzugt kein einzelner Ton, sondern eine Mischung aus vielen Tönen, besser ein Geräusch, bevorzugt im Sinne eines „weißen Rauschens”. Das Schallsignal kann aber auch aus einzelnen oder mehreren Impulsen oder auch aus Gleitsinussignalen, die einen bestimmten Frequenzbereich abdecken, bestehen.
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Das Mikrofon 3 kann das übliche Mikrofon des Mobiltelefons sein, über das auch Gespräche geführt werden.
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Der Schallsender 2 und das Mikrofon 3 sind hier nur aus Darstellungsgründen als aus dem Mobiltelefon herausragend dargestellt. Sie können auch in üblicher Weise in die Kontur einbezogen sein oder innerhalb des Gehäuses sitzen Der Schall kann insbesondere im Ultraschallbereich abgegeben werden, bevorzugt in einem Frequenzbereich von 16 kHz bis 1 GHz.
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2 zeigt eine entsprechende Auswerteschaltung. Hierbei ist mit 2 die Schallquelle und mit 3 der Schallempfänger dargestellt. Der strichlinierte Pfeil soll den Schallweg, gekennzeichnet durch eine akustische Übertragungsfunktion P verdeutlichen. Der Abstand a zwischen der Schallquelle 2 und dem Schallempfänger 3 kann bekannt oder eben, wie nachstehend noch erläutert, zu bestimmen sein.
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Auf eine Eingangsleitung 4 kann mittels eines Generators 8 ein bestimmtes Strommuster (Signal) zur Erzeugung des Schalls in der Schallquelle 2 aufgegeben werden. Die Eingangsleitung 4 der Schallquelle 2 ist über eine Leitung 9 mit dem Analysator 5 verbunden. In gleicher Weise ist eine Abgangsleitung 10 des Schallempfängers 3 mit dem Analysator 5 verbunden. Die durch den Analysator 5 als auf der Sender- wie der Empfängerseite zueinander ähnlich (korreliert) erkannten Signalanteile werden im Analysator 5 zur möglichst exakten Nachbildung der Übertragungsfunktion P verwendet. Die Ergebnisse aus dem Analysator 5 werden sodann an die Auswerteeinheit 7 übergeben, welche bspw. den zeitlichen Abstand und alle weiteren daraus ableitbaren Messergebnisse bestimmt und darstellt.
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In 3 ist schematisch eine Messung zwischen zwei Messstationen, die hier als mobile Messstationen, konkret als Mobiltelefone, Mobiltelefone 1, dargestellt sind, wiedergegeben. Hierbei soll der Abstand b zwischen dem Schallsender 2 des ersten Mobiltelefons 1 und dem Schallempfänger 3 des zweiten Mobiltelefons 1 bestimmt werden. Zu diesem Zweck werden in dem Analysator 5 des zweiten Mobiltelefons 1 und/oder des ersten Mobiltelefons 1, die Schallwellen am Empfänger 3 und am Sender 2 miteinander verglichen, um in gleicher Weise die übereinstimmenden Signalanteile zur Laufzeitanalyse heranzuziehen. Die Laufzeitdaten können von dem einen Mobiltelefon 1 an das zweite Mobiltelefon 1 über Funkwellen als Daten übertragen werden, so dass die Auswertung insgesamt vorgenommen werden kann.
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Zugleich kann bevorzugt vorgesehen sein, dass an einem oder beiden Mobiltelefonen 1 auch die zuvor beschriebene Temperaturmessung im Hinblick auf einen bekannten Abstand zwischen dem an demselben Mobiltelefon jeweils angebrachten Sender und Empfänger vorgenommen wird. Diese, etwa in zeitlicher Abfolge vorgenommenen Messungen können dann auch die Temperatur liefern, welche der Messung für den Abstand b zugrunde gelegt wird.
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In 4 ist dargestellt, wie mit einer solchen mobilen Messstation auch ein Abstand c zu einem Gegenstand wie einer Wand 11 bestimmt werden kann. Hierzu kann die Zeit zwischen dem abgegebenen und dem empfangenen reflektierten Schall gemessen werden. Zugleich wird hierbei wiederum die Auswertung des Schalls, wie im Hinblick auf 2 erläutert, vorgenommen. Auch an diesem Mobiltelefon 1 kann zwischen einem dort fest angebrachten Schallsender und Schallempfänger ergänzend und alternativ die Temperaturmessung gemäß 2 vorgenommen werden. Die so gemessene Temperatur kann der Abstandsmessung hinsichtlich des Abstandes c dann auch unterlegt werden. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, ohne Kenntnis der zwischen einem am Mobiltelefon 1 fest angebrachten Schallsender und Schallempfänger herrschenden Pfadtemperatur den Abstand zu einem Gegenstand wie einer Wand 11 zu bestimmen, indem der bekannte Abstand zwischen einem am Mobiltelefon 1 fest angebrachten Schallsender und Schallempfänger als Referenz herangezogen wird und die dort gemessene Schalllaufzeit auf die Schalllaufzeit zwischen abgegebenen und reflektiertem Schall bezogen wird, so dass aus dem Verhältnis der Schallaufzeiten auf das Verhältnis der Abstände zueinander geschlossen werden kann.
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Mit Bezug zu der 5 ist die Grundlage für eine Entfernungsmessung verdeutlicht.
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Hierbei zeigt 5a die Stoßanwort eines Filters, welches den akustischen Übertragungspfad zwischen Schallquelle und Empfänger nachbildet und sich bspw. unter Verwendung des LMS-Algorithmus bei Abwesenheit von Reflexionen ergibt. Die Amplituden sind durch die entsprechenden Ausschläge nach oben und unten bezüglich der Nulllinie ersichtlich, die Frequenz durch die Häufigkeit der Nulldurchgänge.
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5b zeigt die Stoßantwort gemäß 5a, die sich nach Abzug der Referenzstoßantwort bei Abwesenheit von Reflexionen ergibt. Die Stoßantwort ist von dem durch den Direktschallanteil hervorgerufenen Ausschlag bzw. Stoß befreit.
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In 5c ist das Ergebnis dargestellt, das sich bei frontal angeordnetem Schallreflektor, d. h. bezüglich einer Schallquelle, die vorzugsweise einen gerichteten Schall abgibt, in Längsrichtung dieser Schallrichtung und senkrecht hierzu angeordnetem reflektierenden Gegenstand, als Stoßantwort ergibt. Es ist zu erkennen, dass die zunächst annähernd in der Nulllinie sich bewegenden Amplituden gegeben sind. Diese befinden sich in dem Zeitabschnitt der Stoßantwort, in dem der direkt gesendete Schall Ausschläge hervorruft, die jedoch auf Grund der Differenzenbildung praktisch in diesem Zusammenhang vernachlässigbar sind. Es folgt dann der Ausschlag bzw. Stoß, der von dem reflektierten Schall hervorgerufen wird, und der mit einer großen Amplitude beginnt und dann abklingt. Der Abstand vom Ursprung des Graphen bis zu der Stelle auf der Zeitachse, an der der größte Ausschlag ermittelt wird, entspricht der Schalllaufzeit zwischen Schallquelle, reflektierendem Gegenstand und Empfänger und wird im Hinblick auf die Entfernungsmessung zur Auswertung herangezogen.
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Im Falle mehrerer Reflexionen, wie in 5d dargestellt, zeigt sich, dass die Frequenz bezüglich des in der genannten Weise frontal angeordneten Gegenstandes bei dem reflektierten Schall am höchsten ist. Die hohen Frequenzen werden jedenfalls auch sehr stark reflektiert, so dass sie in einem Schallbild gemäß 5d erscheinen. Bei weiteren Reflexionen werden jedoch, wie schon angeführt, die hohen Frequenzen eher nicht oder weitgehend nicht reflektiert, so dass im Schallbild insofern dann die niedrigeren Frequenzen dominieren. Entsprechend kann auch hier mathematisch, bspw. durch eine Frequenzanalyse, der durch andere Gegenstände reflektierte Schall ausgeschlossen werden und die Auswertung nur bezüglich des interessierenden, bspw. hochfrequenten Schalls durchgeführt werden.
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Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Mobiltelefon
- 2
- Schallsender, Lautsprecher, Schallquelle
- 3
- Mikrofon, Schallempfänger
- 4
- Eingangsleitung
- 5
- Analysator
- 6
- Leitung
- 7
- Auswerteeinheit
- 8
- Generator
- 9
- Leitung
- 10
- Abgangsleitung
- 11
- Wand
- a
- Abstand
- b
- Abstand
- c
- Abstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1591764 B1 [0002]
- DE 3108756 A1 [0002]
- WO 89/07753 A [0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- „Adaptive Signal Processing”, April 1985, Verlag Prentice Hall, ISBN 978-0130040299 [0011]
- „Active Noise Control Systems – Algorithms and DSP Implementations”, Sen M. Kuo und Dennis R. Morgan, John Wiley & sons, ISBN 978-0471134244 [0011]
