DE1516601C1

DE1516601C1 - Verfahren und Einrichtung zur Ortung von schallabstrahlenden Objekten

Info

Publication number: DE1516601C1
Application number: DE1966B0086236
Authority: DE
Inventors: Johannes Dr H C Peters
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1966-03-17
Filing date: 1966-03-17
Publication date: 1977-09-15

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Ortung schallabstrahlender Objekte miT Hilfe von im Erdboden befindlichen Körperschallempfängern, wobei jeweils mehrere Körperschallempfänger zur Erzielung einer Richtcharakteristik in Gruppen zusammengefaßt sind, die die aufgenommenen Schallsignale über mechanisch-elektrische Wandler in elektrische Signale umformen und einer Auswerteeinrichtung zuführen, in der die elektrischen Signale der räumlich voneinander getrennten Empfängergruppen miteinander korreliert werden und aus den gebildeten Korrelationsfunktionen die Laufzeitdifferenz und damit die Richtung eines wahrgenommenen Objektes ermittelt wird.

Es ist bereits bekannt, aus Schallereignissen die örtliche Lage der betreffenden Schallquelle zu bestimmen. So werden z. B. bei der Erdbebenforschung und in

der angewandten Geologie durch Messung des Bodenschalles die Ortskoordinaten der Schallquellen bestimmt. Bei der Bestimmung der Ortskoordinaten solcher Schallquellen stehen den Meßinstrumenten allerdings meist relativ hohe Schalleistungen zur ί Verfügung, und die Anforderungen an das örtliche Auflösungsvermögen sind gering.

Bei der Ortung von schallabstrahlenden Objekten, wie beispielsweise rollenden Panzern oder feuernden Geschützstellungen, sind die am Empfangsort ankom- ία menden Schalleistungen dagegen sehr gering, so daß sie mit den aus der Geologie bekannten Verfahren nicht ausreichend genau nach Richtung und Entfernung erfaßt werden können.

Aus der Radartechnik, vergleiche z. B. die US-Patentschrift 30 90 044, ist es bekannt, durch Korrelieren der von zwei jeweils mit einer eigenen Antenne versehenen Empfängern x, y aufgenommenen Radarechosignale über die bekannte Fremdkorrelationsfunktion

F_x(t)· F_y(r-t) dt,

25 wobei F_x das von dem Empfänger χ und F_y das von dem Empfänger y aufgenommene Radarechosignal, τ die Laufzeitdifferenz zwischen beiden Signalen und Φ_χγ (τ) die Korrelation in Abhängigkeit von τ zwischen beiden Radarechosignalen angibt, die Laufzeitdifferenz zu ermitteln. Die Korrelationsfunktion Φ_χγ (τ) kann mehrere Maxima bei verschiedenen Werten von τ haben, dabei bedeutet dann jedes Maximum ein ein Radarecho abstrahlendes Objekt mit einer eigenen diskreten Richtung, die sich aus dem jeweils zu diesem Maximum gehörenden Wert τ ergibt.

Diese gleichen Verhältnisse gelten nun aber auch bei der Ortung von schallabstrahlenden Objekten.

Bei der Ortung schallabstrahlender Objekte ist es gleichfalls bekannt, mehrere Schallempfänger derart zusammenzuschalten, daß sich eine bestimmte Richtwirkung der auf Schallereignisse ansprechenden Empfangsanlage ergibt (vergleiche z. B. deutsche Patentschrift 7 31993).

Außerdem ist es bekannt, von mehreren Schallempfängern aufgenommene Signale in geeigneter Weise auszuwerten und auf einer Braunschen Röhre so sichtbar zu machen, daß ein Betrachter aus dem Bild der Braunschen Röhre unmittelbar die Richtung der die empfangenen Schallsignale aussendenden Schallquelle ersehen kann (vgl. DT-PS 8 74 078).

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Ortungsverfahren und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit dem relativ ferne unbekannte Objekte auf dem Lande auch dann noch nach Richtung und Entfernung zu orten sind, wenn diese nur relativ schwache Schalleistungen abgeben. Ferner sollen verschiedene einzelne schallabstrahlende Objekte, auch wenn sie nur wenig voneinander entfernt sind, noch einwandfrei getrennt identifizierbar sein. Das Verfahren soll dabei mit einer relativ einfachen Einrichtung durchführbar sein und auch einem Beobachter ohne Spezialausbildung einen einfachen und leicht verständlichen Überblick über den Beobachungsraum und alle sich in diesem befindenden schallabstrahlenden Objekte bieten.

Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren zur Ortung schallabstrahlender Objekte mit Hilfe von im Erdboden befindlichen Körperschallempfängern, wobei jeweils mehrere Körperschallempfänger zur Erzielung einer Richtcharakteristik in Gruppen zusammengefaßt sind, die die aufgenommenen Schallsignale über mechanischelektrische Wandler in elektrische Signale umformen und einer Auswerteeinrichtung zuführen, in der die elektrischen Signale der räumlich voneinander getrennten Empfängergruppen miteinander korreliert werden und aus den gebildeten Korrelationsfunktionen die Laufzeitdifferenz und damit die Richtung eines wahrgenommenen Objektes ermittelt wird, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß aus den elektrischen Signalen dreier benachbarter Gruppen von Körperschallempfängern (x,y, z) mindestens zwei Korrelationsfunktionen Φ_χγ (τ), Φγχ (τ) gebildet werden, die sich gegenseitig um eine Parallaxe unterscheiden, daß diese beiden Korrelationsfunktionen auf zwei Braunsche Röhren eines Sichtgerätes aufgezeichnet und mit dem menschlichen Auge betrachtet werden, wobei die Braunschen Röhren zueinander derart für einen Beobachter eingestellt sind, daß ihre beiden ebenen Bilder als ein gemeinsames räumliches Bild erscheinen, und daß auf oder vor den Braunschen Röhren mindestens ein Koordinatennetz angeordnet wird, dessen Koordinate »Entfernung« in Abhängigkeit der auftretenden Parallaxe und dessen Koordinate »Richtung« in Abhängigkeit der Zeitverzögerung τ geeicht sind, so daß eine Abschätzung des Ortes der Schallquelle möglich wird.

Werden nämlich aus den Schallsignalen dreier benachbarter Körperschallempfängergruppen, z. B. x, y und ζ zwei Korrelationsfunktionen, nämlich Φ^χχηά Φ^ gebildet, so unterscheiden sich diese beiden Funktionen um eine bestimmte Parallaxe. Bei der Betrachtung der beiden sichtbar gemachten Korrelationsfunktionen macht das menschliche Auge aus den beiden getrennten Bildern der Korrelationsfunktionen ein einziges, wobei der Parameter »Tiefe« entsteht und so durch ein geeignetes auf den Bildschirmen der Braunschen Röhren angebrachtes oder optisch eingeblendetes Koordinatenetz die Entfernung der einzelnen wahrgenommenen Objekte bestimmt werden kann,

Soll ein größeres aufzuklärendes Gebiet gleichzeitig beobachtet werden, so wird nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ein zu überwachendes Gebiet in einzelne Streifen unterteilt und jeder Streifen von drei benachbarten Gruppen von Körperschallempfängern mit Richtcharakteristik überwacht, die die aufgenommenen Schallwellen in Form elektrischer Signale jeweils drei Auswerteeinrichtungen gleichzeitig derart übermitteln, daß jeweils in einer Auswerteeinrichtung Objekte innerhalb des Streifens ermittelt werden können, der die von den benutzten Körperschallempfängern gemeinsam erfaßte Fläche des zu überwachenden Gebietes darstellt. Jeder Geländestreifen wird also von einem Sichtgerät, auf das jeweils drei Gruppen von Körperschallempfängern einwirken, überwacht.

Ein Körperschallempfänger besteht gemäß der Erfindung aus einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Gefäß, dessen Material mit der Dichte und Elastizität des Erdbodens annähernd übereinstimmt bzw. das Material des Gefäßes etwa den gleichen Wert für das Produkt ρ · c wie der Erdboden aufweist, wobei ρ die Dichte und c die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls ist. Mit diesem Körperschallempfänger ist ein Rohr verbunden, das von einem Schallwandler mit dem transformierten Wellenwiderstand des Gefäßes abge-

schlossen ist, wobei an dem Schallwandler die aufgenommene Schallenergie in Form elektrischer Signale abnehmbar ist.

Der Empfang von Körperschall durch in den Boden versenkte Körperschallempfänger hat den Vorteil, daß einfache Schalldruckempfänger verwendet werden können. In der Praxis reichen z.B. mit Flüssigkeit gefüllte Behälter wie Benzinkanister oder ähnliches. Dabei ist es möglich, durch Weiterleiten des Schalldruckes von den mit Flüssigkeit gefüllten Behältern in die mit Flüssigkeit gefüllten Rohre eine erhebliche Transformation des Schalldruckes vorzunehmen, da der Querschnitt der Rohre um ein vielfaches kleiner als die Oberfläche des Schallempfängers ist. Am Ende eines Rohres wird das Schallsignal mit Hilfe des mechanischelektrischen Wandlers in ein elektrisches Signal umgeformt, wobei dieser mechanisch-elektrische Wandler das eigentliche Mikrofon darstellt.

Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen Welle im Erdboden anders ist als auf der die Körperschallempfänger verbindenden Rohrleitung, sind zur Erzielung einer in einem breiten Frequenzband wirksamen Richtwirkung in die einzelnen Rohrleitungen mechanische Verzögerungsglieder, z.B. in Form von Umwegleitungen, eingebaut, um die Schaligeschwindigkeit auf der Rohrleitung gleich der im Erdboden zu machen. Ist jeder einzelne Körperschallempfänger mit einem mechanisch-elektrischen Wandler verbunden, so sind analog in den elektrischen Leitungen elektrische Verzögerungsglieder eingebaut, z. B. Verzögenmgsleitungen mit etwa gleichen Laufzeiten, wie sie von der Schallwelle im Erdboden erzielt werden.

Durch das Zusammenfassen mehrerer Körperschallempfänger zu einer Gruppe mit einer bestimmten Richtwirkung wird die Empfindlichkeit der Mikrofone zum Beobachtungsgebiet hin vergrößert und gleichzeitig die Empfindlichkeit gegenüber Schallereignissen aus dem eigenen Gebiet verringert.

Hierzu kann z. B. das Prinzip der logarithmischen Antenne sinngemäß auf die räumliche Anordnung der Körperschallempfänger angewendet werden. Die Körperschallempfänger sind dabei so angeordnet, daß die Gesamtlaufzeit von der Schallquelle zum mechanischelektrischen Wandler, also zum Mikrofon, für jeden einzelnen am Mikrofon angeschlossenen Körperschallempfänger gleich ist.

Zum schnellen und zuverlässigen Erstellen der Fremdkorrelationsfunktionen ist die Auswerteeinrichtung nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung so ausgebildet, daß zur Aufzeichnung der elektrischen Signale von drei benachbarten Gruppen von Körperschallempfängern auf ein Magnetband in getrennten Spuren jeweils in gleicher Höhe des Magnetbandes angebrachte Aufnahmeköpfe vorgesehen sind, daß zur Abtastung dieser drei Spuren drei Wiedergabeköpfe vorgesehen sind, von denen zwei gegenüber dem dritten in zwei Richtungen kontinuierlich verschiebbar angeordnet sind, daß jeweils einer der verschiebbaren Wiedergabeköpfe zusammen mit dem festen dritten Wiedergabekopf zur Korrelation ihrer Signale auf je einen Multiplikator und einen Summierer geschaltet sind und daß diesen zur Sichtbarmachung der Korrelationssignale jeweils eine der Bräunsehen Röhren des Sichtgerätes nachgeschaltet sind.

Um ein wahrgenommenes sich bewegendes Objekt dauernd auf dem Sichtgerät behalten und auch den Bewegungsvorgang kontinuierlich beobachten zu können, sind nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung zur gleichzeitigen Aufzeichnung der elektrischen Signale von drei benachbarten Gruppen von Körperschallempfängern auf mindestens ein Magnetband in getrennten Spuren jeweils in gleicher Höhe des Magnetbandes angebrachte Aufnahmeköpfe vorgesehen, wobei zwei der getrennten Magnetbandspuren für sich in eine Mehrzahl parallel zueinander verlaufender Spuren mit gleichem aufgezeichneten Inhalt aufgeteilt sind, zur Abtastung dieser Mehrzahl von Spuren ist eine Vielzahl räumlich aneinander anschließender Wiedergabeköpfe derart über das Magnetband verteilt, daß sich in jeder Stellung, die einer Einstellung eines verschiebbaren Wiedergabekopfes entspricht, ein eigener fester Wiedergabeköpf befindet, jeder dieser Wiedergabeköpfe ist auf einen ihm individuell zugeordneten Multiplikator und Summierer geschaltet und alle Multiplikatoren sind mit dem die Einzelspur abtastenden Wiedergabekopf verbunden, und die Ausgänge aller Summierer sind auf die Braunschen Röhren des Sichtgerätes geschaltet. Alles Nähere der Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 einen im Schnitt dargestellten, mit einem mechanisch-elektrischen Wandler verbundenen Körperschallempfanger, -

Fig.2 zwei Körperschallempfänger gemäß Fig.1, die über ein elektrisches Laufzeitglied miteinander verbunden sind,

Fig.3 zwei Körperschallempfänger gemäß Fig. 1, die auf einen gemeinsam mechanisch-elektrischen Wandler geschaltet und untereinander über ein mechanisches Verzögerungsglied verbunden sind,

F i g. 4 die Zusammenfassung mehrerer Körperschallempfänger gemäß F i g. 1 zu einer Gruppe zur Erzielung einer Richtwirkung nach dem Prinzip einer logarithmischen Antenne,

Fig.5 die Anordnung von Mikrofonen und Sichtgeräten zur Überwachung eines in Streifen aufgeteilten breiten Beobachtungsgebietes,

Fig.6 die graphische Darstellung einer möglichen Fremdkorrelationsfunktion $Ay(zr^zweier Körperschallempfängergruppen ^rund 7,

F i g. 7 die graphische Darstellung der sich nur um eine Parallaxe unterscheidenden Fremdkorrelationsfunktionen Φ_Χγ (τ) und Φγζ (ν) dreier benachbarter Körperschallempfängergruppen Around 2;

F ig. 8 das Bild, wie es bei Betrachtung zweier sich um eine Parallaxe unterscheidender auf Braunschen Röhren sichtbar gemachter Korrelatiönsfunktiorien entsteht,

Fig.9 eine schematische Darstellung einer Auswerteschaltung mit einem Magnetband und verschiebbaren Wiedergabeköpfen,

Fig. 10 eine schematische Darstellung einer Auswerteschaltung mit einem Magnetband und einer Vielzahl von festen Wiedergabeköpfen zur gleichzeitigen kontinuierlichen Laufzeitdifferenzermittlung.

In F i g. 1 ist ein mit Flüssigkeit gefüllter, im Erdboden versenkter Hohlkörper 1 dargestellt, dessen Form ziemlich gleichgültig ist; so kann statt einer hier dargestellten Kugel z.B. auch ein handelsüblicher Benzinkanister verwendet werden. Das Material der Wandung spielt bei einer Wandstärke von z, B. 1 mm kaum eine Rolle, es kann aber auch ein Material ausgewählt werden, das in Dichte und Elastizität mit der Dichte und Elastizität des Erdbodens übereinstimmt. Über eine ebenfalls mit Flüssigkeit gefüllte Rohrleitung ist der Hohlkörper mit einem mechanisch-elektrischen Wandler 5 verbunden. Der mechanisch-elektrische

Wandler 5 ist über eine Leitungsverbindung 4 an die Auswerteschaltung angeschlossen. Die Rohrleitung dient der Transformation des Schalldruckes, da die im Rohr enthaltene Flüssigkeit die gleiche Druckamplitude bei einer wesentlich kleineren Querschnittsfläche und damit eine um das Flächenverhältnis vergrößerte Schallwellenamplitude aufweist. Durch diese Transformation werden die Verluste durch Schallabstrahlung des Rohres verringert; eine weitere Verringerung der Verluste durch Schallabstrahlung wird durch Umhüllen des Rohres mit einer Mineralwolleschicht 3 erreicht, die eine weit geringere Schallhärte als der Erdboden hat. Der mechanisch-elektrische Wandler 5 schließt die Rohrleitung am Ende mit dem transformierten Wellenwiderstand ab, so daß auch Verluste durch Reflexionen vermieden werden.

In Fig.2 sind zwei Körperschallempfänger 1 einzeln mit je einem mechanisch-elektrischen Wandler 5 verbunden. Untereinander sind dann die einzelnen Wandler 5 über ein elektrisches Laufzeitglied 8 miteinander verbunden, um die durch die unterschiedliche räumliche Lage bedingten Laufzeitdifferenzen auszugleichen.

In Fig.3 sind die mit Flüssigkeit gefüllten, als Körperschallempfänger dienenden Hohlkörper 1 unmittelbar untereinander mit ebenfalls mit Flüssigkeit gefüllten Rohrleitungen 2 verbunden und gemeinsam auf einen mechanisch-elektrischen Wandler 5 geschaltet. Zum Ausgleich der Laufzeitdifferenz zwischen der Schallwelle im Erdboden und in der Rohrleitung sind die Körperschallempfänger 1 jeweils über als mechanische Verzögerungsglieder wirkende Umwegleitungen 6 verbunden.

In F ig. 4 sind die Körperschallempfänger 1 derart zu einer Gruppe zusammengefaßt und räumlich angeordnet, daß sich nach dem Prinzip einer logarithmischen Antenne eine starke Richtwirkung über einen größeren Frequenzbereich ergibt. Die Körperschallempfänger 1 sind daher so angeordnet, daß die Laufzeit der von ihnen aufgenommenen akustischen Signale über die jeweiligen Strecken a und b gleich der Laufzeit der akustischen Welle im Erdboden von der Schallquelle über die Strecke b ist.

F i g. 5 zeigt die Anordnung verschiedener Richtmikrofone 5 und deren Zusammenschaltung auf einzelne Sichtgeräte 70, 71, 72 und 73 zur Beobachtung eines relativ breiten Gebietes, wobei jedes Sichtgerät jeweils nur einen schmalen Streifen dieses Gebietes kontrolliert. Die Richtmikrofone 51, 52, 53 wirken auf das Sichtgerät 71 und beobachten damit z. B. den schraffierten Streif en 20.

In F i g. 9 ist ein über Rollen 9 geführtes Magnetband 10 dargestellt, auf welches die von den Wandlern 5 stammenden elektrischen Signale der von den Körperschallempfängern aufgenommenen Schallsignale über Verstärker 11 und Aufnahmeköpfe 12 auf nebeneinanderliegenden Spuren aufgezeichnet werden. Über einen festen Wiedergabekopf 13 und in jeweils verschiedene Richtungen verschiebbare Wiedergabeköpfe 14 und 54 werden diese Spuren abgetastet und die Signale über Multiplikatoren 16 und Summierer 17 korreliert.

Auf Braunschen Röhren des Sichtgerätes 7 erscheinen dann die sichtbaren Korrelationsfunktionen (vgl. F i g. 6 und 7), aus denen Richtung und Entfernung der betreffenden wahrgenommenen Objekte mit Hilfe eines z. B. auf den Schirmbildern angebrachten kartesischen Koordinatennetzes abgeschätzt werden können (vgl. Fig.8).

Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 10 sind statt der in Fig.9 dargestellten verschiebbaren Köpfe 14 und 15 jeweils eine Vielzahl von Wiedergabeköpfen 19 über eine Mehrzahl von Spuren 21 bzw. 22, die alle jeweils den gleichen Aufzeichnungsinhalt tragen, lückenlos verteilt. Der nach der in Fig.9 dargestellten Ausführungsform nur auf einer Spur aufzeichnende Aufnahmekopf 12 zeichnet jetzt parallel auf mehreren Spuren auf, die alle die gleiche Information nur eines Wandlers 5 enthalten. Die abtastenden Wiedergabeköpfe sind jeweils mit einem ihnen individuell zugeordneten Multiplikator 16 verbunden, wobei alle diese Multiplikatoren parallel an dem auch hier wie in F i g. 9 festen einzelnen Wiedergabekopf 13 angeschlossen sind. Die Multiplikatoren sind wie in Fig.9 über Summierer 17 mit dem Sichtgerät 7 verbunden.

Die Wirkungsweise des Ortungsverfahrens ist folgende: Der von Körperschailempfängern 1 aufgenommene Körperschall des Erdbodens wird über die Rohrleitungen 2 auf die mechanisch-elektrischen Wandler 5 gegeben und von diesen in ein elektrisches Signal umgeformt. Dabei ist es gleichgültig, ob die Richtwirkung durch die Anordnung mehrerer Körperschallempfänger 1 und deren Verbindung untereinander über Rohrleitungen und gemeinsame Anschaltung aller Körperschallempfänger einer solchen Gruppe auf einen als Mikrofon wirkenden mechanisch-elektrischen Wandler 5 gemäß F i g. 3 erzielt wird, ober aber gemäß Fig.2 jeder einzelne Körperschallempfänger 1 einer Gruppe einzeln auf jeweils ein Mikrofon wirkt und die Signale dieser Mikrofone zu einem gemeinsamen Empfänger weitergeleitet werden.

Die Signale eines Richtmikrofons, also einer ganzen Gruppe von Körperschailempfängern, z. B. gemäß Fig.4, werden mit den Signalen eines benachbarten Richtmikrofons über die Korrelationsanalyse zusammengefaßt und aus diesen über die Laufzeitdifferenz der Schallwellen von der Schallquelle zu den beiden Richtmikrofonen die Richtung dieser Schallquelle zum Beobachtungsstand ermittelt. Die Korrelationssignale jeweils zweier benachbarter Richtmikrofone (F i g. 7) unterscheiden sich durch einen durch die Parallaxe gegebenen Betrag, so daß durch Ausnutzung der Parallaxe auch die Entfernung der Schallquelle ermittelt werden kann.

Die Korrelationssignale zweier benachbarter Mikrofonpaare werden auf jeweils eine Kathodenstrahlröhre eines nicht näher dargestellten Sichtgerätes gegeben, wobei durch den Parallaxenunterschied zwischen den beiden Korrelationssignalen bei der Betrachtung durch einen Beobachter ein räumliches Bild entsteht. Durch Unterlegen eines geeigneten Koordinatennetzes auf die beiden Schirmbilder der Kathodenstrahlröhren läßt sich aufgrund des räumlichen Sehvermögens des Menschen recht genau auf die Entfernung einer Schallquelle vom Beobachtungsstand schließen (F i g. 8).

Bei der Beobachtung größerer in einzelne Streifen zerlegter Gebiete braucht nicht unbedingt für jeden einzelnen zu beobachtenden Streifen ein eigenes Sichtgerät, also eine Kathodenstrahlröhrenanordnung, vorgesehen werden, sondern es ist durchaus ausreichend, die einzelnen zu beobachtenden Streifen nacheinander an eines oder wenige Sichtgeräte anzuschließen.

In der Auswerteeinrichtung gemäß F i g. 9 werden die von den Wandlern 5 der drei benachbarten Gruppen von Körperschallempfängern gelieferten elektrischen Signale über Verstärker 11 mit Hilfe der drei getrennten

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Aufnahmeköpfe 12; auf drei getrennte Spuren des Magnetbandes aufgezeichnet Die Wiedergabeköpfe 14 und 15 werden kontinuierlich gegenüber dem feststehenden Wiedergabekopf 13 verschoben. Die Verschiebung, bei der ein Korrelationssignal am Ausgang des Summierers 17 auftritt, gibt die Laufzeitdifferenz der Schallsignäle zu den einzelnen Gruppen der Körperschallempfänger an. Aus dieser wird dann die Richtung der Schallquelle von jeweils zwei Gruppen aus gesehen ermittelt, aus beiden 'Richtungsangaben ergibt sich wiederum die Entfernung der Schallquelle. Die Wredergabeköpfe 14 und 15 lassen sich jeweils in beide Richtungen gegenüber dem Wiedergabekopf 13 verschieben, um positive und negative Winkel» d. h. »links« oder »rechts«^ unterscheiden zu können, ;

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig, IO können dagegen alle eventuell auf tretenden Laufzeitdifferenzen in positiver und negativer Richtung gleichzeitig erfaßt werden, da für jede auftretende Laufzeitdifferenz im Rahmen eines ausreichenden Auflösungsvermögens ein eigener Wiedergabekopf vorgesehen ist. Die elektrischen Signale der beiden äußeren Wandler 5 der drei benachbarten Körperschallempfängergruppen werden über je einen Aufnahmekopf in einer Mehrzahl gleichartiger paralleler Spuren aufgezeichnet.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind es sechs Spuren, über die dann in lückenloser Folge die Wiedergabeköpfe für »positive« und »negative« Laufzeitdifferenzen verteilt sind. Die Signale der Wiedergabeköpfe gelangen auf je einen ihnen individuell zugeordneten Multiplikator, wobei der jeweils zweite Eingang aller Multiplikatoren mit dem Ausgang des festen Wiederg;abekopfes13 verbunden ist. Die von den Summierern 17 abgegebenen Korrelationssignale werden wieder auf einem Sichtgerät 7 dargestellt, wobei wieder Hüllkurven gemäß F i g. 6 und 7 erscheinen.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ortung schallabstrahlender Objekte mit Hilfe von im Erdboden befindlichen Körperschallempfängern, wobei jeweils mehrere Körperschallempfänger zur Erzielung einer Richtcharakteristik in Gruppen zusammengefaßt sind, die die aufgenommenen Schallsignale über mechanischelektrische Wandler in elektrische Signale umformen und einer Auswerteeinrichtung zuführen, in der die elektrischen Signale der räumlich voneinander getrennten Empfängergruppen miteinander korreliert werden und aus den gebildeten Korrelationsfunktionen die Laufzeitdifferenz und damit die Richtung eines wahrgenommenen Objektes ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus den elektrischen Signalen dreier benachbarter Gruppen von Körperschallempfängern (1) (x, y, z) mindestens zwei Korrelationsfunktionen Φ_χγ (τ), Φ_γχ (τ) gebildet werden, die sich gegenseitig um eine Parallaxe unterscheiden, daß diese beiden Korrelationsfunktionen auf zwei Braunsche Röhren eines Sichtgerätes (7) aufgezeichnet und mit dem menschlichen Auge betrachtet werden, wobei die Braunschen Röhren zueinander derart für einen Beobachter eingestellt sind, daß ihre beiden ebenen Bilder als ein gemeinsames räumliches Bild erscheinen, und daß auf oder vor den Braunschen Röhren mindestens ein Koordinatennetz angeordnet wird, dessen Koordinate »Entfernung« in Abhängigkeit der auftretenden Parallaxe und dessen Koordinate »Richtung« in Abhängigkeit der Zeitverzögerung τ geeicht sind, so daß eine Abschätzung des Ortes der Schallquelle möglich wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zu überwachendes Gebiet in einzelne von drei benachbarten Gruppen (50,51,52 ... 55) von Körperschallempfängern (1) jeweils gemeinsam erfaßte Streifen (20) unterteilt wird, wobei jede Gruppe von Körperschallempfängern jeweils mit drei ihr am nächsten liegenden Auswerteeinrichtungen (70, 71, 73) · gleichzeitig verbunden ist.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Körperschallempfänger (1) der benachbarten Gruppen mit einer Flüssigkeit gefüllte Gefäße -'(ta) sind, deren Material mit der Dichte und Elastizität des Erdbodens annähernd übereinstimmt, und mit einem gemeinsamen Rohr (6) verbunden sind, das von einem Schallwandler (5) mit dem transformierten Wellenwiderstand des Empfängers (!) abgeschlossen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich der Laufzeitdifferenz zwischen.dem akustischen Signal im Boden und dem elektrischen Signal auf der Leitung elektrische Verzögerungsglieder (8) vorgesehen sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich der Laufzeitdifferenz zwischen dem akustischen Signal im Boden und dem akustischen Signal in der Rohrleitung (2) mechanische Verzögerungsglieder (6) vorzugsweise in Form von Umwegleitungen in den Rohrleitungen (2) vorgesehen sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Schirmbildern der als Sichtgerät

(7) dienenden Kathodenstrahlröhren kartesische Koordinatennetze untergelegt oder eingeblendet sind.

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufzeichnung der elektrischen Signale von drei benachbarten Gruppen von Körperschallempfängern auf ein Magnetband (10) in getrennten Spüren jeweils in gleicher Höhe des Magnetbandes angebrachte Aufnahmeköpfe (12) vorgesehen sind, daß zur Abtastung dieser drei Spuren drei Wiedergabeköpfe (13, 14, 15) vorgesehen sind, von denen zwei (14, 15) gegenüber dem dritten (13) in zwei Richtungen kontinuierlich verschiebbar angeordnet sind, daß jeweils einer der verschiebbaren Wiedergabeköpfe (14,15) zusammen mit dem festen dritten Wiedergabekopf (13) zur Korrelation ihrer Signale auf je einen Multiplikator (16) und einen Summierer (17) geschaltet sind und daß diesen zur Sichtbarmachung der Korrelationssignale jeweils eine der Braunschen Röhren des Sichtgerätes (7) nachgeschaltet sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufzeichnung der elektrischen Signale von drei benachbarten Gruppen von Körperschallempfängern auf mindestens ein Magnetband (10) in getrennten Spuren jeweils in gleicher Höhe des Magnetbandes (10) angebrachte Aufnahmeköpfe (12) vorgesehen sind, wobei zwei der getrennten Magnetbandspuren für sich in eine Mehrzahl parallel zueinander verlaufender Spuren (21, 22) mit gleichem aufgezeichneten Inhalt aufgeteilt sind, daß zur Abtastung dieser Mehrzahl von Spuren (21, 22) eine Vielzahl räumlich aneinander anschließender Wiedergabeköpfe (19) derart über das Magnetband (10) verteilt ist, daß sich in jeder Stellung, die einer Einstellung eines verschiebbaren Wiedergabekopfes (14, 15) entspricht, ein eigener fester Wiedergabekopf (19) befindet, daß jeder dieser Wiedergabeköpfe (19) auf einen ihnen individuell zugeordneten Multiplikator (16) und Summierer (17) geschaltet und alle Multiplikatoren (16) mit dem die Einzelspur abtastenden Wiedergabekopf (13) verbunden sind und daß die Ausgänge aller Summierer (17) auf die . Braunschen Röhren des Sichtgerätes (7) geschaltet sind.