DE10332247A1 - Narrow band transmission link ultrasonic variable delay measurement procedure for plastic manufacture uses cross correlation of transmitted and reference path signals - Google Patents

Narrow band transmission link ultrasonic variable delay measurement procedure for plastic manufacture uses cross correlation of transmitted and reference path signals Download PDF

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Abstract

A narrow band transmission link ultrasonic variable delay measurement procedure uses Fourier transform techniques to cross-correlate a broadband white noise input signal with known transmission function and the same signal sent in parallel through a direct connection or a filter with known time delay to give an impulse response with delay difference.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur variablen Laufzeitbestimmung an schmalbandigen Übertragungsgliedern mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Merkmalen.The The invention relates to a method for variable transit time determination on narrow-band transmission links with the features mentioned in the preamble of claim 1.

Es ist allgemein bekannt, die Laufzeit von breitbandigen Übertragungsgliedern mittels Korrelation zu bestimmen. Dabei wird an den Eingang des breitbandigen Übertragungsglieds ein Signal gelegt, vorzugsweise ein weißes Rauschen, und durch Korrelation des gleichzeitig aufgenommenen Ein- und Ausgangssignals wird die Impulsantwort des Übertragungsgliedes ermittelt. Aus der so bestimmten Impulsantwort lässt sich die Laufzeit des Signals bestimmen.It is generally known, the duration of broadband transmission links to determine by correlation. It is at the input of the broadband transmission element put a signal, preferably a white noise, and by correlation the simultaneously recorded input and output signal is the Impulse response of the transmission element determined. From the thus determined impulse response, the duration of the signal can be determine.

So ist aus der DE 197 37 276 C2 ein Verfahren zur Ultraschall-Überwachung der Aushärtung von Duroplasten vorbekannt, bei dem die Materialeigenschaften durch Auswertung des Ultraschallsignals hinsichtlich ihrer Zeitverzögerung und Signaldämpfung ermittelt werden. Bei dem Verfahren wird durch einen Ultraschallwandler ein Impuls ausgesendet, der nach Passieren der Formmasse durch einen zweiten Ultraschallwandler empfangen und hinsichtlich seiner Zeitverzögerung und Signaldämpfung ausgewertet wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Referenzsignal bestimmt wird, das mit dem Messsignal verglichen wird. Dieses erfolgt beispielsweise durch Berechnung der Faltung der zu den beiden Ultraschallwandlern gehörenden Impulsantworten. Das so ermittelte Referenzsignal wird mit dem Messsignal, das die Formmasse passiert hat, einer Kreuzkorrelation unterworfen. Aus der so erhaltenen Kennlinie kann aus der Amplitude und der Zeitverzögerung des Korrelationspeaks die Aushärtezeit ermittelt werden.So is out of the DE 197 37 276 C2 a method for ultrasonic monitoring of the curing of thermoset previously known, wherein the material properties are determined by evaluating the ultrasonic signal in terms of their time delay and signal attenuation. In the method, a pulse is emitted by an ultrasonic transducer, which is received after passing through the molding material by a second ultrasonic transducer and evaluated in terms of its time delay and signal attenuation. The method is characterized in that a reference signal is determined, which is compared with the measurement signal. This takes place, for example, by calculating the convolution of the impulse responses belonging to the two ultrasonic transducers. The reference signal thus determined is subjected to cross-correlation with the measurement signal which has passed through the molding compound. From the characteristic curve thus obtained, the curing time can be determined from the amplitude and the time delay of the correlation peak.

Aus der DE 44 07 456 A1 ist eine Einrichtung zur Messung der Entfernung zwischen einem Sender und einem Empfänger für modulierte Schallwellen vorbekannt, bei der ein Messsignal und ein Referenzsignal übertragen und miteinander korreliert werden. Aus der Zeitdifferenz zwischen Schall- und Referenzsignal wird dann die Entfernung ermittelt.From the DE 44 07 456 A1 a device for measuring the distance between a transmitter and a receiver for modulated sound waves is previously known, in which a measurement signal and a reference signal are transmitted and correlated with each other. The distance is then determined from the time difference between the sound signal and the reference signal.

Weiterhin ist aus der DE 33 24 693 C2 ein Verfahren zur Zweiweg-Laufzeitmessung nach dem Korrelationsprinzip vorbekannt, bei dem ein erstes moduliertes elektromagnetisches Hochfrequenzsignal ausgesendet und am Ende der Messstrecke mit einem zweiten, gleichartigen Signal synchronisiert wird. Das so erhaltene Signal wird zum ersten Ende der Messstrecke zurückgesendet und dort mit dem Modulationssignal des ersten Signals korreliert. Aus dem Ergebnis wird die Laufzeit ermittelt, die ein Signal zur Zurücklegung der Messstrecke benötigt.Furthermore, from the DE 33 24 693 C2 a method for two-way propagation time measurement according to the correlation principle previously known, in which a first modulated electromagnetic high-frequency signal is transmitted and synchronized at the end of the measurement path with a second, similar signal. The signal thus obtained is sent back to the first end of the measuring section and correlated there with the modulation signal of the first signal. From the result, the transit time is determined, which requires a signal to cover the measuring path.

Nachteilig ist, dass diese Verfahren nur für breitbandige Übertragungsglieder geeignet sind. In der Technik werden aber verstärkt schmalbandige Übertragungsglieder eingesetzt, da diese gegenüber breitbandigen Übertragungsgliedern beispielsweise eine bessere Empfindlichkeit, einen höheren Trenneffekt sowie eine bessere Signalverstärkung aufweisen. Oder verwendete Übertragungsglieder weisen von vornherein aus physikalischen Gründen schmalbandige Eigenschaften auf. Schmalbandige Übertragungsglieder haben aber die Eigenart, dass sie nach dem Eintreffen des Impulses im wesentlichen auf ihrer Resonanzfrequenz schwingen. Die Amplitude erreicht erst eine gewisse Zeit nach dem Eintreffen des Impulses ihr Maximum und schwingt dann längere Zeit nach. Der Einsatz der bekannten Kreuzkorrelationstechnik liefert dementsprechend sehr breit gefächerte Impulsantworten mit nur schwach ausgeprägten Maxima, wodurch die Bestimmung der Laufzeit unsicher wird. Dadurch ist der notwendige Nutz-Störsignalabstand sehr groß, entweder muss mit unpraktikabel großen Schallleistungen gesendet werden, oder das Ergebnis wird aufgrund der auftretenden Störsignale verfälscht. Durch die Auswertung über die Kreuzkorrelationsfunktion geraten zunächst nur sehr kleine Anteile der Störsignale in die Auswertung. Durch die sehr geringen Steigungen im Bereich der Maxima können aber auch diese sehr geringen Anteile wieder recht große Auswirkungen zeitigen.adversely is that these procedures only for broadband transmission links are suitable. In the art but increasingly narrow-band transmission elements used, as these over broadband transmission links for example, a better sensitivity, a higher separation effect as well as a better signal amplification exhibit. Or used transfer elements have from the outset for physical reasons narrow-band properties on. Narrow-band transmission links but have the peculiarity that they are after the arrival of the impulse vibrate essentially at its resonant frequency. The amplitude only reaches a certain time after the arrival of the impulse their maximum and then oscillates for a long time to. The use of the known cross-correlation technique provides accordingly very broad Impulse responses with only weak peaks, causing the determination the term becomes uncertain. This is the necessary useful-Störsignalabstand very large, either has to be sent with impractically large sound powers be, or the result is due to the interference occurring falsified. By the evaluation over the Cross-correlation function initially only very small proportions the interference signals in the evaluation. Due to the very low slopes in the area the maxima can but even these very small proportions again quite big impact time.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur variablen Laufzeitbestimmung an schmalbandigen Übertragungsgliedern zu schaffen, mit dem eine Verfälschung des Ergebnisses durch Störsignale und durch die resonanten Eigenschaften des Übertragungssystems weitestgehend vermieden werden kann.Of the Invention is based on the object, a method for variable Runtime determination to provide narrow-band transmission elements, with that a falsification of the result due to interference signals and by the resonant properties of the transmission system as far as possible can be avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.These The object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved.

Dabei durchläuft ein breitbandiges Eingangssignal sowohl eine Messstrecke als auch eine dazu parallel angeordnete Referenzstrecke, die bis auf die Laufzeit eine ähnliche Übertragungsfunktion aufweist wie die Messstrecke, bevor beide Ausgangssignale einem gemeinsamen Kreuzkorrelator zugeführt werden. Durch Kreuzkorrelation der beiden Signale wird ein phasentreues, aber im Frequenzumfang reduziertes Abbild der Impulsantwort eines Laufzeitgliedes ermittelt, dessen Laufzeit infolge der Phasentreue die Differenz der Laufzeiten von Mess- minus Referenzstrecke ist. Die gesuchte Laufzeit kann somit als Summe aus der bestimmten Differenz und der bekannten Laufzeit der Referenzstrecke ermittelt werden.there goes through a broadband input signal both a measuring section and a reference path arranged parallel to it, except for the Running time has a similar transfer function like the measuring section, before both output signals are common Cross correlator supplied become. By cross-correlation of the two signals, a phase-true, but in the frequency range reduced image of the impulse response of a delay element whose duration is due to the phase fidelity the difference the transit times of measuring minus reference distance is. The searched Term can thus be calculated as the sum of the difference and the difference known term of the reference distance can be determined.

Die für die einwandfreie Funktion notwendige, an die Messstrecke angepasste Übertragungsfunktion der Referenzstrecke wird durch Fouriertransformation der Impulsantwort eines mit einer bekannten Laufzeit aufgegebenen Eingangssignals ermittelt.The necessary for proper functioning, adapted to the measuring section transmission function of the reference path is determined by Fourier transformation of the impulse response of a discontinued with a known propagation time input signal.

Eine Variante sieht vor, dass die Referenzstrecke auch durch Faltung des Eingangssignals mit der vorgenannten Impulsantwort realisiert werden kann. Der Korrelator ebenso wie die anderen Teile des Aufbaus können in jeder beliebigen Technik realisiert werden. Der Korrelator kann also z. B. wahlweise als Hard- oder Software, im Falle der Hardware wahlweise digital oder analog, diskret oder integriert, verwirklicht werden.A Variant provides that the reference distance also by folding realized the input signal with the aforementioned impulse response can be. The correlator as well as the other parts of the structure can be realized in any technique. The correlator can So z. B. optionally as hardware or software, in the case of hardware optional digital or analogue, discrete or integrated, be realized.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich die Laufzeit eines Signals an schmalbandigen Übertragungsgliedern mit einer ausreichenden Genauigkeit ermitteln. Verfälschung des Ergebnisses durch Störsignale und durch die auftretenden Eigenschwingungen des Übertragungssystems werden durch das jetzt auch für schmalbandige Übertragungsstrecken nutzbare Korrelationsverfahren weitestgehend vermieden.By the inventive method can be the duration of a signal to narrow-band transmission elements with a determine sufficient accuracy. Falsification of the result by noise and by the occurring natural oscillations of the transmission system by now also for narrowband transmission links usable correlation methods largely avoided.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben, sie werden in der Beschreibung zusammen mit ihren Wirkungen erläutert.Further advantageous embodiments are described in the subclaims, they are explained in the description together with their effects.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:The The invention will be described in more detail with reference to an embodiment. In the corresponding Drawings show:

1: ein vereinfachtes Schaltbild zur variablen Laufzeitbestimmung an schmalbandigen Übertragungsgliedern, 1 : a simplified circuit diagram for the variable delay determination on narrow-band transmission elements,

2: eine mögliche Modellierung von Messstrecke und Referenzstrecke, 2 : a possible modeling of measuring section and reference section,

3: eine äquivalente Variante gemäß 1 und 2 und 3 : an equivalent variant according to 1 and 2 and

4: ein vereinfachtes Schaltbild zur Ermittlung der Daten der Referenzstrecke. 4 : a simplified circuit diagram for the determination of the data of the reference section.

In 1 ist der grundsätzliche Aufbau einer Anlage zum Ermitteln der variablen Laufzeitbestimmung an schmalbandigen Übertragungsgliedern dargestellt. Dabei besteht die Anlage aus der eigentlichen Messstrecke, einer parallel dazu angeordneten Referenzstrecke sowie einem der Mess- und Referenzstrecke nachgeschalteten Korrelator. Zum Ermitteln der Laufzeit an einem schmalbandigen Übertragungsglied, dessen Übertragungsfunktion identisch mit der entsprechenden schmalbandigen Messstrecke ist, wird ein breitbandiges Eingangssignal gleichzeitig sowohl an den Eingang der Messstrecke als auch der parallel dazu angeordneten Referenzstrecke gelegt. Das Eingangssignal durchläuft die schmalbandige Messstrecke mit einer unbekannten Laufzeit und gelangt anschließend auf den einen Eingang des Korrelators. Dasselbe breitbandige Eingangssignal durchläuft parallel dazu die Referenzstrecke und wird einem zweiten Eingang des Korrelators zugeführt. Die Referenzstrecke wird gebildet aus einem Filter mit bekannter Laufzeit und gleicher Übertragungsfunktion wie die schmalbandige Messstrecke. Auf die Ermittlung der für den Aufbau der Referenzstrecke benötigten Daten und deren Übertragungsfunktion wird an späterer Stelle noch genauer eingegangen.In 1 the basic structure of a system for determining the variable transit time determination is shown on narrow-band transmission elements. In this case, the system consists of the actual measuring path, a reference path arranged parallel thereto and a correlator connected downstream of the measuring and reference path. For determining the transit time at a narrowband transmission element whose transfer function is identical to the corresponding narrowband measurement path, a broadband input signal is simultaneously applied to both the input of the measurement path and the reference path arranged parallel thereto. The input signal passes through the narrow-band measurement path with an unknown transit time and then reaches the one input of the correlator. The same wideband input signal passes through the reference path in parallel and is supplied to a second input of the correlator. The reference section is formed from a filter with a known transit time and the same transfer function as the narrow-band test section. The determination of the data required for the construction of the reference link and its transfer function will be discussed in more detail later.

Im Korrelator erfolgt durch Kreuzkorrelation des einen Eingangssignals des Gesamtaufbaus, das einerseits die Messstrecke und andererseits die Referenzstrecke passiert hat, die Berechnung der Impulsantwort. Die Impulsantwort stellt ein phasentreues, aber im Frequenzumfang reduziertes Abbild der Impulsantwort eines Laufzeitgliedes dar, dessen Laufzeit die Differenz der Laufzeiten von Mess- minus Referenzstrecke ist. Aus diesem reduzierten Abbild der Impulsantwort wird die Differenz der Laufzeiten bestimmt, wobei die gesuchte Laufzeit für das schmalbandige Übertra gungsglied als Summe aus der bestimmten Differenz und der bekannten Laufzeit der Referenzstrecke ermittelt wird.in the Correlator is done by cross-correlation of the one input signal of the overall structure, on the one hand the measuring section and on the other the reference distance has passed, the calculation of the impulse response. The impulse response is in phase, but in the frequency range reduced image of the impulse response of a delay element, whose transit time is the difference between the transit times of the measurement minus the reference distance is. From this reduced image of the impulse response becomes the difference the maturities determined, the sought term for the narrow-band transmission link as the sum of the determined difference and the known duration of the Reference distance is determined.

Um die Referenzstrecke entsprechend auslegen zu können, ist es erforderlich, vor dem eigentlichen Messvorgang die benötigte Übertragungsfunktion der Referenzstrecke zu ermitteln. In der 4 ist ein Aufbau zum Ermitteln der Übertragungsfunktion der Referenzstrecke dargestellt. Die Anlage besteht ebenfalls aus einem Korrelator, dem dazu parallel die Mess- und die Referenzstrecke vorgeschaltet sind, wobei die Referenzstrecke durch eine direkte Verbindung zwischen Eingangssignal und Korrelator ersetzt wird. In der 4 wird die Messstrecke modelliert aus einem Filter, das den bisher unbekannten Anteil der Übertragungsfunktion modelliert, der die Schmalbandigkeit beschreibt, und einem reinen Laufzeitglied mit bekannter Laufzeit. Die Eingänge der Mess- und der Referenzstrecke werden mit einer gemeinsamen weißen Rauschquelle verbunden, die das Eingangssignal liefert. Durch Kreuzkorrelation der im Korrelator eingegangenen Signale wird die Impulsantwort der Messstrecke ermittelt. Die daraus bestimmbare Fouriertransformierte der ermittelten Impulsantwort ist die Übertragungsfunktion der Messstrecke bei bekannter Laufzeit. Dies ist aber gerade eine Übertragungsfunktion, die ideal die oben aufgestellten Anforderungen an eine Referenzstrecke erfüllt.In order to interpret the reference path accordingly, it is necessary to determine the required transfer function of the reference path before the actual measurement process. In the 4 a structure for determining the transfer function of the reference link is shown. The system also consists of a correlator connected in parallel to the measurement and the reference path, the reference path being replaced by a direct connection between the input signal and the correlator. In the 4 the measurement path is modeled from a filter, which models the hitherto unknown part of the transfer function, which describes the narrowbandness, and a pure delay element with known transit time. The inputs of the measurement and reference paths are connected to a common white noise source that provides the input signal. By cross-correlation of the signals received in the correlator, the impulse response of the measurement path is determined. The determinable Fourier transform of the determined impulse response is the transfer function of the measurement path with known propagation time. But this is just a transfer function that ideally meets the requirements set out above for a reference link.

Die so in ihrem Übertragungsverhalten festgelegte Referenzstrecke wird bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Bestimmen der Laufzeit an schmalbandigen Übertragungsgliedern eingesetzt.The reference path thus determined in its transmission behavior is used in the above-described method for determining the transit time at narrowband transmission links puts.

Alternativ wird durch Faltung des bekannten Eingangssignals mit der vorgenannten Impulsantwort der Messstrecke das Ausgangssignal der Referenzstrecke gebildet. Die Referenzstrecke wird bei dieser Realisierung also gar nicht mehr benötigt, sie stellt nur noch eine Modellvorstellung zur Beschreibung des Verfahrens dar.alternative is achieved by convolution of the known input signal with the aforementioned Impulse response of the measuring path the output signal of the reference path educated. The reference distance is in this realization so no longer needed, it only provides a model for the description of the Process dar.

Als breitbandige Eingangssignale eignen sich grundsätzlich alle Signale, die auch zur Bestimmung der Impulsantwort breitbandiger Übertragungsglieder mittels Kreuzkorrelation eingesetzt werden. Bevorzugt wird dabei ein sogenanntes weißes Rauschen, ein statisches Signal mit einer über der Frequenz gleichverteilten Amplitude.When broadband input signals are basically all the signals that are too for determining the impulse response of broadband transmission elements by means of Cross correlation can be used. Preference is given to a so-called white Noise, a static signal with an equal distribution over the frequency Amplitude.

Die Berechnung der Faltung und der Korrelation bei der Ermittlung der Referenzstrecke sowie bei der Laufzeitbestimmung erfolgt alternativ zur direkten Bestimmung nach den Definitionsgleichungen mittels der bekannten Standardalgorithmen der schnellen Faltung und der schnellen Korrelation auf der Basis der schnellen Fouriertransformation und ihrer inversen Funktion. Dabei entfallen bei der Berechnung direkt aufeinander folgende schnelle Fouriertransformation und inverse Funktion, deren Wirkungen sich mathematisch aufheben. Durch dieses Vorgehen kann die Rechnung ggf. stark beschleunigt werden.The Calculation of convolution and correlation in the determination of the Reference distance as well as the transit time determination takes place alternatively for the direct determination according to the definition equations by means of the known standard algorithms of fast convolution and fast Correlation on the basis of fast Fourier transformation and their inverse function. In this case, the calculation does not apply directly consecutive fast Fourier transform and inverse Function whose effects cancel each other mathematically. Because of this If necessary, the invoice can be greatly accelerated.

Die jeweilige Referenzstrecke und/oder der Korrelator werden entweder als elektronische Baugruppe oder nach Abtastung und analog/digitaler Umsetzung von Ein- und Ausgangssignal der Messstrecke als Algorithmen in einem Elektronenrechner gebildet, wobei das Eingangssignal alternativ mit geeigneten Algorithmen im Rechner erzeugt und über Digital/Analog-Umsetzer dem Eingang der Messstrecke zugeführt werden kann. Ggf. können dabei sich in ihrer Wirkung aufhebende, direkt aufeinander im Signalweg folgende Analog-/Digital- und Digital-/Analog-Umsetzungen entfallen.The respective reference path and / or the correlator become either as an electronic module or after sampling and analog / digital conversion of input and output signal the measuring section formed as algorithms in an electronic computer, where the input signal alternatively with appropriate algorithms in the Computer generated and via digital / analog converter can be supplied to the input of the measuring section. Possibly. can do it Ineffective in their effect, directly on each other in the signal path The following analog / digital and digital / analogue conversions are omitted.

In der 2 wird die Mess- und die Referenzstrecke durch die Hintereinanderschaltung von reinem Filter, das den die Schmalbandigkeit der Strecke charakterisierenden Anteil der Übertragungsfunktion beschreibt, und reinem Laufzeitglied modelliert. Beide Strecken unterscheiden sich nur durch ihre Laufzeitdifferenz.In the 2 the measurement and the reference distance is modeled by the series connection of pure filter, which describes the part of the transfer function characterizing the narrow band of the distance, and pure delay element. Both routes differ only by their transit time difference.

Eine konkrete Anwendung findet der beschriebene Algorithmus bei der Bestimmung der Laufzeit einer akustischen Strecke, an deren Ein- und Ausgang sich resonante, also schmalbandige elektroakustische Wandler befinden. Die Übertragungsfunktionen der beiden Wandler stellen jeweils ein Filter dar, zwischen denen sich die nur durch eine Laufzeit beschriebene akustische Strecke befindet. Da die Reihenfolge hintereinanderliegender Zweitore für die Gesamtübertragungsfunktion ohne Belang ist, wird das modellierte Filter in zwei Teilfilter zerlegt, die entsprechend der 3 vor und nach der unbekannten Laufzeit in der Messstrecke angeordnet sind. Die unbekannte Laufzeit modelliert die akustische Laufzeit der Strecke, die bestimmt werden soll. Die Referenzstrecke fasst in einem Filter nach erneuter Vertauschung der Reihenfolge die beiden ermittelten schmalbandigen Übertragungsfunktionen der Schallwandler zusammen.A concrete application of the algorithm described in the determination of the duration of an acoustic path at the input and output are resonant, ie narrow-band electroacoustic transducer. The transfer functions of the two transducers each represent a filter between which the acoustic path described only by a transit time is located. Since the order of consecutive two-ports is irrelevant to the overall transfer function, the modeled filter is split into two sub-filters, which correspond to the 3 are arranged before and after the unknown transit time in the measuring section. The unknown transit time models the acoustic transit time of the route to be determined. The reference section summarizes the two narrow-band transmission functions of the sound transducers in a filter after a new exchange of the order.

Claims (11)

Verfahren zur variablen Laufzeitbestimmung an schmalbandigen Übertragungsgliedern mittels einer Kreuzkorrelation, dadurch gekennzeichnet, dass – ein breitbandiges Eingangssignal eine schmalbandige Messstrecke mit unbekannter Laufzeit aber ansonsten bekannter Übertragungsfunktion passiert und einem ersten Eingang eines Korrelator zugeführt wird, – dasselbe breitbandige Eingangssignal parallel dazu eine Referenzstrecke, bestehend aus einem Filter mit bekannter Laufzeit und gleicher, bekannter Übertragungsfunktion wie die schmalbandige Messstrecke, passiert und einem zweiten Eingang eines Korrelator zugeführt wird, – im Korrelator durch Berechnung der Kreuzkorrelation aus beiden Signalen ein phasentreues, aber infolge der Filterung im Frequenzumfang reduziertes Abbild der Impulsantwort eines Laufzeitgliedes ermittelt wird, dessen Laufzeit die Differenz der Laufzeiten von Mess- minus Referenzstrecke ist, – aus dem reduzierten Abbild der Impulsantwort die Differenz der Laufzeiten bestimmt wird, – die gesuchte Laufzeit der Messstrecke als Summe aus der bestimmten Differenz und der bekannten Laufzeit der Referenzstrecke ermittelt wird.Method for variable transit time determination on narrow-band transmission elements by means of a cross-correlation, characterized in that - a broadband input signal passes a narrow-band measuring path with unknown transit time but otherwise known transfer function and a first input of a correlator is supplied, - the same broadband input signal parallel to a reference path consisting of a filter with a known transit time and the same known transfer function as the narrow-band measuring section, and is supplied to a second input of a correlator, - in the correlator by calculating the cross-correlation of two signals in-phase, but due to the filtering in the frequency range reduced image of the impulse response of a delay element whose transit time is the difference between the transit times of the measurement minus the reference distance, - the difference of the transit time from the reduced image of the impulse response is determined, - the desired duration of the measuring section is determined as the sum of the determined difference and the known running time of the reference distance. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der dann zunächst unbekannten Übertragungsfunktion der Mess- und damit der Referenzstrecke – die Referenzstrecke durch eine direkte Verbindung ersetzt wird, – die Messstrecke unverändert ihre unbekannte Übertragungsfunktion mit bekannter Laufzeit aufweist, – an den Eingang der Messstrecke und parallel dazu der Referenzstrecke ein breitbandiges Eingangssignal gelegt wird, – durch Kreuzkorrelation der im Korrelator eingegangenen Signale der Mess- und Referenzstrecke die Impulsantwort der Messstrecke ermittelt wird, – durch Fouriertransformation der Impulsantwort die Übertragungsfunktion der Messstrecke bei bekannter Laufzeit und damit die Übertragungsfunktion einer einsetzbaren Referenzstrecke ermittelt wird.A method according to claim 1, characterized in that for determining the then initially unknown transfer function of the measurement and thus the reference distance - the reference distance is replaced by a direct connection, - the measuring path unchanged has its unknown transfer function with known running time, - to the input of By cross-correlation of the signals received in the correlator of the measurement and reference path, the impulse response of the measurement path is determined by Fourier transformation of the impulse response, the transfer function of the test section at a known term and thus the transfer function of a usable reference distance is determined. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsantwort vor der Fouriertransformation um eine bekannte Zeitspanne verschoben wird, um damit die Impulsantwort einer Referenzstrecke mit der gewünschten, beliebig festlegbaren Laufzeit zu erhalten.Method according to claim 2, characterized in that in that the impulse response before the Fourier transformation is a known one Time span is shifted, so that the impulse response of a reference distance with the desired, to obtain arbitrarily definable duration. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Referenzstrecke durch eine direkte Verbindung ersetzt wird, – die Messstrecke unverändert ihre unbekannte Übertragungsfunktion mit bekannter Laufzeit aufweist, – an den Eingang der Messstrecke und parallel dazu der Referenzstrecke ein breitbandiges Eingangssignal gelegt wird, – durch Kreuzkorrelation der im Korrelator eingegangenen Signale der Mess- und Referenzstrecke die Impulsantwort der Messstrecke ermittelt wird, – durch Faltung des breitbandigen Eingangssignals mit der Impulsantwort das Ausgangssignal der dann nicht mehr notwendigen Referenzstrecke gebildet wird.Method according to claim 1, characterized, that - the Reference link is replaced by a direct connection, - the measuring section unchanged their unknown transfer function having known duration, - to the entrance of the measuring section and parallel to the reference path, a broadband input signal is placed, - by Cross-correlation of the signals received in the correlator of the measurement and reference path the impulse response of the measuring section is determined - by Convolution of the broadband input signal with the impulse response the output signal of the then no longer necessary reference path is formed. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangssignal ein Rauschsignal (weißes Rauschen) ist.Method according to Claims 1 to 4, characterized that the input signal is a noise signal (white noise). Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der Faltung und der Korrelation mittels der bekannten Standardalgorithmen der schnellen Faltung und der schnellen Korrelation auf der Basis der schnellen Fouriertransformation und ihrer inversen Funktion erfolgen.Method according to Claims 1 to 5, characterized that the calculation of the convolution and the correlation by means of known standard algorithms of fast convolution and fast Correlation on the basis of fast Fourier transformation and their inverse function. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzstrecke und/oder der Korrelator jeweils durch eine elektronische Baugruppe gebildet wird.Method according to Claims 1 to 6, characterized that the reference path and / or the correlator are each by a electronic assembly is formed. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Teile des beschriebenen Aufbaus nach Abtastung und AD- bzw. DA-Umsetzung von Ein- und Ausgangssignalen durch Algorithmen in einem Elektronenrechner ersetzt werden.Method according to Claims 1 to 7, characterized that parts of the described structure after sampling and AD- or DA conversion of input and output signals by algorithms in be replaced by an electronic computer. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangssignal mit geeigneten Algorithmen im Rechner erzeugt und über DA-Umsetzer dem Eingang der Messstrecke zugeführt wird.Method according to claim 8, characterized in that that generates the input signal with suitable algorithms in the computer and over DA converter the Input of the measuring section supplied becomes. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrecke durch ein der Laufzeitstrecke vor- und/oder nachgeschaltetes Filter und die Referenzstrecke durch ein Filter mit einem dem Produkt der Übertragungsfunktionen der Filter der Messstrecke identischem Übertragungsfunktionsanteil und einem Laufzeitglied mit bekannter Laufzeit gebildet wird.Method according to Claims 1 to 9, characterized that the measuring section by one of the delay line and / or downstream filter and the reference path through a filter with a product of transfer functions the filter of the measuring section identical transfer function share and a runtime term of known duration is formed. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die bisher benutzte klassische Korrelationsfunktion durch verwandte Verfahren wie Bereichskorrelation, Vorzeichenkorrelation oder Rangkorrelation ganz oder teilweise ersetzt wird.Method according to claims 1 to 10, characterized in that that the previously used classical correlation function by related Methods such as area correlation, sign correlation or rank correlation completely or partially replaced.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109541310A (en) * 2018-11-30 2019-03-29 成都德辰博睿信息技术有限公司 A kind of signal processing method and device
EP3851656A1 (en) * 2020-01-16 2021-07-21 IAV GmbH Method and device for evaluating measured values determined during the actual operation of a vehicle

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