DE1275916B

DE1275916B - Transducer arrangement for sound location and / or direction finding

Info

Publication number: DE1275916B
Application number: DE1962A0041871
Authority: DE
Inventors: Dr Heinz Thiede
Original assignee: Beteiligungs und Patentverwaltungs GmbH
Current assignee: Beteiligungs und Patentverwaltungs GmbH
Priority date: 1962-12-13
Filing date: 1962-12-13
Publication date: 1968-08-22

Description

Schwingeranordnung zur Schallortung und/oder Peilung Die Erfindung betrifft eine Schwingeranordnung zur Schallortung und/oder Peilung, bestehend aus mehreren Einzelelementen, die zwecks Veränderung von Form oder Lage der Richtcharakteristik der Anordnung gegeneinander beweglich angeordnet sind.Transducer arrangement for sound location and / or direction finding The invention relates to a transducer arrangement for sound location and / or direction finding, consisting of several individual elements that change the shape or position of the directional characteristic the arrangement are arranged to be movable relative to one another.

Bei den bekannten Schwingeranordnungen dieser Art werden die Schwingerelemente zur Veränderung der Richtcharakteristik quer zur gemeinsamen Strahl-bzw. Empfangsfläche verschoben. Dieser bekannten Anordnung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere die Lage der Richtcharakteristik, d. h. den Peilwinkel, zu verändern, ohne die Schwinger verschwenken zu müssen. Die Form der Richtcharakteristik läßt sich auf diese Weise nur geringfügig beeinflussen. Ferner hat die Querverschiebung der Strahlerflächenteile gegeneinander den Nachteil, daß in der Gesamtstrahl fläche mehr oder weniger große Stufen auftreten, die zu Beeinträchtigungen der Schallübertragungen und der Charakteristikform führen. In the known oscillator arrangements of this type, the oscillator elements to change the directional characteristic transversely to the common beam or. Reception area postponed. This known arrangement is based on the object, in particular the position of the directional characteristic, d. H. change the bearing angle without the transducer to have to pivot. The shape of the directional characteristic can be changed in this way affect only slightly. Furthermore, the transverse displacement of the radiator surface parts against each other the disadvantage that in the total beam area more or less large Steps occur that impair the sound transmission and the characteristic shape to lead.

Es ist ferner bekannt, die Form der Richtcharakteristiken durch elektrische Mittel zu verändern, indem die zu verschiedenen Flächenteilen der Gesamtstrahlfläche gehörigen Elemente elektrisch ein-oder ausgeschaltet werden. Die elektrische Lösung hat jedoch den Nachteil, daß für ein vorgegebenes Programm der Strahlflächenumwandlung eine größere Zahl von Schwingerelementen benötigt wird. It is also known that the shape of the directional characteristics by electrical Means to change by adding to different surface parts of the total radiant area associated elements can be switched on or off electrically. The electrical solution however, it has the disadvantage that, for a given program, the beam area conversion a larger number of transducer elements is required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schwingeranordnung der eingangs gekennzeichneten Art zu schaffen, welche mit einfachen Mitteln eine weitgehende Veränderung von Form oder Lage der Strahlfläche und damit der Richtcharakteristik ermöglicht. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß die Einzelelemente der Schwingeranordnung parallel zur gemeinsamen Strahl-bzw. Empfangsfläche gegeneinander verschiebbar oder verschwenkbar sind. Vorzugsweise können eine feste Mittelgruppe und zwei in ihrer Mitte geteilte Außengruppen vorgesehen sein, deren Hälften um die Ecken der Mittelgruppe derart um 1800 schwenkbar angeordnet sind, daß sie wechselweise Randgruppen an verschiedenen Seiten der Mittelgruppe bilden. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, daß der mechanische Schwerpunkt erhalten bleibt. The invention is based on the object of a transducer arrangement of the type identified at the beginning, which with simple means a extensive change in the shape or position of the beam surface and thus the directional characteristic enables. According to the invention, this object has been achieved in that the individual elements the oscillator arrangement parallel to the common beam or. Reception area against each other are displaceable or pivotable. Preferably a fixed middle group and two outer groups divided in their middle are provided, their halves around the corners of the center group are arranged to be pivotable by 1800 so that they alternate Form fringe groups on different sides of the middle group. Such an arrangement has the advantage that the mechanical center of gravity is retained.

Die Schwingeranordnung nach der Erfindung ist besonders geeignet, um die Schwingerstrahifläche den gegebenen Störverhältnissen anzupassen und um durch Veränderungen der Richtcharakteristik schneller zu besseren Ergebnissen zu gelangen. Sobald z. B. in Flachwassergebieten eine Begrenzung durch Oberflächen- und Grundnachhall gegeben ist, kann die Richtkeule horizontal schärfer gebündelt werden. The transducer arrangement according to the invention is particularly suitable in order to adapt the transducer radiation surface to the given disturbance conditions and in order to achieve through Changes in the directional characteristic to achieve better results faster. As soon as z. B. in shallow water areas a limitation by surface and ground reverberation is given, the directional lobe can be bundled more sharply horizontally.

Dies wird durch eine größere Ausdehnung der Schwingerstrahlfläche in horizontaler Richtung und eine Verkürzung in vertikaler Richtung erreicht. Dagegen ist in Tiefwassergebieten eine gleiche Ausdehnung der Schwingerstrahlfläche in horizontaler wie in vertikaler Richtung zweckmäßig. Diesen verschiedenen Anforderungen entspricht die neue Anordnung bei besonders einfacher Bauweise und Wirkungsweise.This is due to a larger expansion of the oscillator beam area achieved in the horizontal direction and a shortening in the vertical direction. Against it In deep water areas there is an equal horizontal expansion of the oscillating jet area as appropriate in the vertical direction. Meets these various requirements the new arrangement with a particularly simple construction and mode of operation.

Zur Erzielung schnellerer und genauerer Meßergebnisse kann die Schwingeranordnung während eines Arbeitsvorganges gemäß der Erfindung mehrfach schnell verändert werden: Wenn durch die kegelförmige Richtkeule einer quadratischen Schwingerstrahlfläche ein Unterwasserziel festgestellt ist, kann die Schwingerstrahlfläche durch Umschwenken der beiden Randgruppen in ein horizontal oder vertikal gestrecktes Rechteck verwandelt, und es kann dann durch mehrere schärfer gebündelte Richtkeulen der Standort bzw. die Tiefe des Objekts in dem vorher grob ermittelten Winkelbereich ausgemacht werden. To achieve faster and more accurate measurement results, the oscillator arrangement be changed quickly several times during a work process according to the invention: If through the conical directional lobe of a square transducer beam surface An underwater target has been established, the oscillating jet surface can be swiveled around of the two marginal groups transformed into a horizontally or vertically stretched rectangle, and the location or the depth of the object can be determined in the previously roughly determined angular range.

Um bei Umgestaltung mit schärferer Bündelung der Richtkeule trotzdem einen größeren Winkelbereich zu erfassen, sind zweckmäßig elektrische Kompensationsglieder in an sich bekannter Weise so angeordnet, daß die Ortung und/oder Peilung gleichzeitig in mehreren, vorzugsweise aneinander grenzenden oder einander überlappenden Sektoren durchgeführt werden kann. Zweckmäßig kann hier mit verschiedenen Frequenzen selektiv gearbeitet werden. To with redesign with sharper bundling of the directional lobe anyway To cover a larger angular range, electrical compensation elements are expedient arranged in a manner known per se so that the location and / or bearing can be carried out simultaneously in several, preferably adjoining or overlapping sectors can be carried out. It is useful to selectively use different frequencies here to be worked.

Die Erfindung sei an einigen Beispielen veranschaulicht. The invention is illustrated by a few examples.

Fig. 1 und 2 zeigen zwei der möglichen Schwingeranordnungen aus Einzelelementen; F i g. 3 zeigt die Verwendung von drei Frequenzen mit den entsprechenden Kompensationsgliedern für Sendung und Empfang. 1 and 2 show two of the possible oscillator arrangements made of individual elements; F i g. 3 shows the use of three frequencies with the corresponding compensation elements for sending and receiving.

Die Schwingeranordnung F i g. 1 besteht aus sechzehn Einzelelementen, bei denen die mittleren acht Elemente eine feste Einheit 1 bilden, während die anderen acht Elemente in Zweiergruppen 2, 3, 4, 5 an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der festen Mittelgruppe 1 angeordnet sind. Die Schwingerstrahlfläche hat in dieser Anordnung eine vertikal längere Ausdehnung und würde die Richtkeule in der Vertikalebene V stärker bündeln. The transducer arrangement F i g. 1 consists of sixteen individual elements, in which the middle eight elements form a fixed unit 1, while the others eight elements in groups of two 2, 3, 4, 5 on two opposite sides the fixed center group 1 are arranged. The oscillating beam surface has in this Arrangement a vertically longer extension and would be the directional lobe in the vertical plane Bundle V more tightly.

Die Zweiergruppen 2, 3, 4, 5 können um Achsen 6, 7, 8, 9 an den Ecken der Mittelgruppe 1 jeweils um 1800 geschwenkt werden, so daß 2' neben 5' und 3' neben 4' an den anderen beiden einander gegenüberliegenden Seiten der festen Mittelgruppe als Randgruppen liegen und eine horizontal längere Ausdehnung der Schwingerstrahlfläche und damit eine in der Horizontalebene H schärfere Bündelung der Richtkeule oder der Richtkeulen bewirken. Diese beiden Anordnungen können je nach der gegebenen Aufgabe in Flach- oder Tiefwasser oder zum Ausmachen des Standortes eines Objekts zunächst im horizontalen und dann im vertikalen Sektor benutzt werden. The groups of two 2, 3, 4, 5 can around axes 6, 7, 8, 9 at the corners of the middle group 1 can be swiveled by 1800, so that 2 'next to 5' and 3 ' next to 4 'on the other two opposite sides of the fixed central group lie as marginal groups and a horizontally longer extension of the oscillating beam surface and thus a sharper bundling of the directional lobe or in the horizontal plane H of the directional lobes. These two arrangements can vary depending on the given Task in shallow or deep water or to determine the location of an object can be used first in the horizontal and then in the vertical sector.

Fig. 2 zeigt eine Schwingeranordnung mit einer rechteckigen, aus vier Elementen bestehenden festen Mittelgruppe 10, an deren Längsseiten vier Einzelelemente 11, 12, 13, 14 so anliegen, daß die sich ergebende Schwingerstrahlfläche quadratisch ist. Um die Achsen 15,16,17,18 können die Einzelelemente 11, 12, 13, 14 um 1800 umgeschwenkt werden, so daß 11' und 14' mit ihren Schmalseiten an der einen, 12' und 13' mit ihren Schmalseiten an der anderen, gegenüberliegenden Schmalseite der Mittelgruppe 10 anliegen. Dadurch entsteht ein Rechteck im Verhältnis 2: 1/2 gegenüber der ersten Anordnung eines Quadrats 1 : 1. Fig. 2 shows a transducer arrangement with a rectangular, from four elements consisting of a fixed central group 10, on the long sides of which there are four individual elements 11, 12, 13, 14 rest in such a way that the resulting transducer beam area is square is. The individual elements 11, 12, 13, 14 around 1800 be swiveled so that 11 'and 14' with their narrow sides on one, 12 ' and 13 'with their narrow sides on the other, opposite narrow side of the Middle group 10 are in contact. This creates a rectangle with a ratio of 2: 1/2 opposite the first arrangement of a square 1: 1.

Beiden im Beispiel gezeigten Schwingeranordnungen ist gemeinsam, daß die Strahlflächenabmessungen der Klappschwinger-Einzelelementell, 12, 13 14 oder -Zweiergruppen 2,3,4,5 in der einen Dimension die Hälfte der einen, in der zweiten Dimension die Hälfte der anderen Seitenlänge der Mittelgruppe betragen. Both transducer arrangements shown in the example have in common: that the beam surface dimensions of the folding oscillator individual elements, 12, 13 14 or groups of two 2,3,4,5 in one dimension half of the one in which second dimension be half the length of the other side of the middle group.

Fig.3 zeigt, wie Schwingerl9, 20, 21, 22 über Verzögerungsketten 23, 24, 25 und 26, 27, 28 mit Hilfe eines Umschalters 29 entweder mit Sendern 30 a bis 30c oder mit den Eingängen 31a bis 31c von Empfängern bzw. Richtungsanzeigern verbunden sind. Dabei sind auf die Frequenzen fi, f2, f3 abgestimmte Verstärker 32 a bis 32 c und 33 a bis 33 c in die Schwingerleitungen eingeschaltet. Die Verzögerungsketten 23, 24, 25 und 26, 27, 28 sind so bemessen, daß in drei verschiedenen Sektoren entsprechend drei Richtkeulen 34,35,36 gesendet bzw. empfangen wird. 3 shows how Schwingerl9, 20, 21, 22 have delay chains 23, 24, 25 and 26, 27, 28 with the help of a switch 29 either with transmitters 30 a to 30c or with the inputs 31a to 31c of receivers or direction indicators are connected. There are amplifiers tuned to the frequencies fi, f2, f3 32 a to 32 c and 33 a to 33 c switched into the transducer lines. The delay chains 23, 24, 25 and 26, 27, 28 are sized so that in three different sectors accordingly three directional lobes 34,35,36 is sent or received.

Im Rahmen der Erfindung sind noch andere Konfigurationen der Schwingeranordnung möglich, insbesondere die, daß aus einer quadratischen Schwingerstrahlfläche sowohl ein horizontal als auch ein vertikal gestrecktes Rechteck hergestellt werden kann. Ferner kann mit n Verzögerungsketten in n Richtungen gleichzeitig gesendet und empfangen werden, dabei kann mit n Frequenzen gearbeitet werden. Other configurations of the transducer arrangement are within the scope of the invention possible, especially the one that consists of a square oscillating beam area both a horizontally as well as a vertically stretched rectangle can be produced. Furthermore, with n delay chains, it is possible to transmit and receive simultaneously in n directions can be worked with n frequencies.

Claims

Claims: 1. transducer arrangement for sound location and / or Bearing, consisting of several individual elements that change shape or position of the directional characteristic of the arrangement arranged to be movable relative to one another are characterized in that the individual elements are parallel to the common beam respectively.

Receiving surface are mutually displaceable or pivotable.

2. transducer arrangement according to claim 1, characterized by a fixed middle group and two outer groups divided in their middle, their halves are arranged around the corners of the central group by 1800 pivotable in such a way that they alternately form fringe groups on different sides of the middle group.

3. transducer arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that that their electrical compensation elements are assigned in such a way that they are in opposition to one another selectively sends and receives offset sectors.

Documents considered: German Patent No. 893 769; U.S. Patent No. 2928068.