DE1548525A1

DE1548525A1 - Elektromagnetischer Entfernungsmesser

Info

Publication number: DE1548525A1
Application number: DE19661548525
Authority: DE
Inventors: Claude Picou
Original assignee: RECH S ET CONST ELECTRONIQUES
Current assignee: RECH S ET CONST ELECTRONIQUES
Priority date: 1965-10-29
Filing date: 1966-10-21
Publication date: 1970-09-03
Also published as: AT266925B; CH462901A; US3360797A; BE688187A; NL6615368A; FR1485532A; FR1402826A; GB1154149A; DE1548525C3; SE327740B; DE1548525B2

Description

Unser Zeichen: S 2251 SOCIESE B¹EXU])ES, Re ehe rohe a et Constructions Electronique - Sercel -

96, Avenue Yerdier, Montrouge (Seine) Frankreich

Elektromagnetischer Entfernungsmesser

Bekanntlich ist es möglich, die Entfernung zwischen zwei Punkten durch die Phasenverschiebung zu messen, die durch die Laufzeit einer von einem Sender an einem Ende der zu messenden Entfernung abgestrahlten modulierten elektromagnetischen Welle hervorgerufea wird, welche am anderen Ende reflektiert und von einem in der Nähe des Senders angeordneten Empfänger aufgefangen wird·

Die Geschwindigkeit von elektromagnetischen Wellen ist sehr genau bekannt» Um die Genauigkeit zu erhöhen, ist

S3.

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es ausserdem möglich, die tfahre Geschwindigkeit in Luft in einem bestimmten Gebiet und zu einer bestimmten Zeit ausgehend von dem Wert der Geschwindigkeit bei Formalbedingungen durch Berücksichtigung von Korrekturfaktoren, wie z.B. der Temperatur, des Drucks, der feuchtigkeit und des Brechungsindex, zu berechnen.

Um eine ausreichende Präzision zu erhalten, muss die Periode der modulierten Spannung sehr viel kleiner als die Laufzeit sein, und dies ergibt eine Vieldeutigkeit, weil die Phasenmessgeräte die Messungen nur bis auf ganzzahlige Vielfache der benachbarten Perioden erlauben.

Bezüglich der vorliegenden Erfindung ist die Art der Modulation gleichgültig, und es kann eine Frequenz,- Phasenoder Amplitudenmodulation verwendet werden, und die einzige Bedingung ist die, dass die Modulation eine sinus«, förmige Funktion der Zeit ist.

Im folgenden wird die Verwendung einer Awplituden-Modulation vorausgesetzt, doch sei darauf hingewiesen, dass eine Phasen-oder frequenzmodulation ebenfalls verwendet werden kann.

In

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In der deutschen Patentschrift 767 406 wurde bereits vorgeschlagen, die zwischen der emittierten und der empfangenden Welle bestehende Phasenverschiebung nicht direkt 2SU messen, sondern die beiden Wellen aufeinandertreffen zu lassen, während man die frequenz der emittierten Welle zwischen zwei vorbestimmten Grenzwerten verändert, wobei diese Veränderung ausreichend langsam sein soll. Beim Vergleich der Phasen des direkten und des reflektierten Strahls ist die Variation der Frequenz des Senders während der Laufzeit vernachlässigbar. Die Messung des Abstandes ergibt sich aus der Bestimmung der Anzahl der Hull-Stellen der Überlagerung während der Variation der Sendefrequenz zwischen den beiden festen Grenzwerten.

In der französischen Patentschrift 1 402 826 wurde bereits vorgeschlagen, die Vieldeutigkeit dadurch auszuschalten, dass gleichzeitig eine Veränderung der Modulationsfrequenz der emittierten Wellen verwendet wird, wobei ein Rotations-Phaeenmessgerät, welches eine Umdrehung je Periode ausführt, verwendet wurde, und wobei der Xirehwinkel des Phasenmessgeräts bestimmt wurde, der nicht hur einen Bruchteil einer Umdrehung, sondern auch mehrere Umdrehungen ausmachen kann, wenn die Modulationsfrequenz vom unteren zum oberen Wert läuft.

Unter

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Unter diesen Bedingungen ist dann die Gesamtphasenveränderung, die sich aus der Formel:

0₂ - 0₁ = (I₂ - I₁) .

ergibt, vollständig und nicht nur bis auf ein ganzzahliges Vielfaches benachbarter Perioden bekannt, d.h. bis auf eine ganze Zahl k von Umdrehungen des Phasenmessgerät es. In der Gleichung ist 0₁ die Gesamtphasenverschiebung bei der Frequenz F₁ j 0o die Phasenverschiebung bei der Frequenz Fp, R der Abstand zwischen dem Ort des Senders-Empfängers und dem des Reflekixrs und 0 die Geschwindigkeit der elektromagnetischen Wellen. Aus dieser Gleichung folgt für R:

ρ — — 2 1
4. · _,

t? fr

Diese nicht mehr vieldeutige Messung stellt eine Grobmessung dar.Die Feinmessung erfolgt durch die Ablesung des Phasenmessgeräts für die Frequenz Fg.

Es gilt die Beziehung:

d _ τ» 4 *' R

^Ψ2 - *₂ q

In dieser Gleichung ist 0p jedoch nur bis auf ein ganz

zahliges

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zahligeh Vielfaches von benachbarten Perioden bekannt, so dass sich nach dieser !Feinmessung ergibt:

wobei |i— die Wellenlänge λ ₂ ist, die der frequenz entspricht.

Baraus folgt:
Ό ^ ^^ ^)

4·^* 2

Offensichtlich ist die letzte Messung umso genauer, je kleiner die Wellenlänge ^₂ ist.Wenn man beispielsweise die Phase auf 1,5° genau messen kann, beträgt der Fehler a über die Entfernung :

HiIt aan beispielsweise für F₂ einen Wert von 15 MSz, so ergibt sich:

^₂ s 20 in

und ._R

Se ist Aufgabe dtr vorliegenden Erfindung, ein verbessertes •liktronagnetleohte Entfernungeaeiigträt zu schiffen·

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Die vorliegende Erfindung umfasst verschiedene vorteilhafte Ausführungen des angegebenen Verfahrens.

Obwohl der Verstärker bei einer praktisch festen Frequenz arbeitet, muss für diese Arbeitsweise ein Verstärker mit ziemlich hoher Bandbreite wegen der Abweichungen des Ίβ:- stärkers von der Mittelfrequenz im Laufe des Hessvorgangs vorgesehen sein, wobei diese Abweichungen z.B. auf die Temperatur und auf die Alterung der verwendeten Röhren oder Transistoren zurückgeht.

Würde man einen selektiven Verstärker verwenden, so würde dieser unter den genannten Einflüssen Phasenverschiebungen von unbekanntem Wert erzeugen, die den Messungen jeden Aussagewert nehmen würden.

Ausserdem muss dieser Niederfrequenzverstärker eine automatische Verstärkersteuerung aufweisen, damit dieser dem Phasenkomparator trotz der Variationen der Amplitude des empfangenden Signals ein Signal mit praktisch fester Amplitude zuführt· Sonst würde nämlich die Messung der Phase mehr oder weniger von der Amplitude des dem Phasenkomparator zugeführten Signals abhängen. Ausserdem ist bekannt, dass der Störpegel eines Verstärkers umso grosser ist, je breiter sein Band ist.

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Es wurde nun gefunden, dass zur Schaffung eines in der Praxis zufriedenstellenden Geräts die Leistung des Senders der elektromagnetisoneη Wellen sehr stark "begrenzt werden muss. Dies "bedeutet, dass das empfangene, zurückkommende Signal sehr klein ist und in manchen Fällen unterhall) des Rauschpegel liegt. Dadurch wird also die Möglichkeit eines korrekten Phasenvergleichs nicht ausgeschaltet, da "bei dem Phasenkomparator die Eoherenz-Eigenschaften des Signals ausgenutzt werden, die das Rauschen nicht hat.

In diesem !"all ist es jedoch nicht möglich, eine automatische Verstärkungssteuerung der Gesamtheit der auf den Eingang des Verstärkers treffenden Signale, d.h. der Summe aus Rauschen und brauchbarem Signal, vorzunehmen, da die automatische Verstärkungssteuerung in dem Fall, in dem das brauchbare Signal kleiner als das Rauschen ist, statistisch und sogar in einem dem Zweck entgegengesetzten Sinn arbeiten würde.

Diese Schwierigkeit kann vermieden werden, und es kann eine automatische Verstärkungssteuerung für den Breitbandverstärker selbst für den Fall geschaffen werden, in dem das brauchbare Signal kleiner als der Rauschpegel ist, indem in der automatischen Verstärkuiq^steuerung ein auf

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das brauchbare Signal eingestellter Filter eingeschaltet wird. Dies ist möglich, da in diesem Schaltkreis die Phasenverschiebungen ohne Bedeutung sind, da die Spannung für die automatische Verstärkungssteuerung gleichgerichtet ist und keine Kopplung mit dem Phasenwert des verwendeten Signals hat.

Es wird ein Niederfrequenzverstärker im Empfangssystem mit grosser Bandbreite verwendet, welcher einen automatischen Verstärkungssteuerkreis aufweist, in dem ein Filter vorgesehen ist, welcher das brauchbare Signal isoliert, um dieses in eine Steuerspannung zur automatischen Verstärkungssteuerung umzuwandeln.

Es sei zunächst auf die Figuren 1 und 2 der Zeichnung zur näheren Erläuterung des Verfahrens Bezug genommen.

In'Fig.1 ist die gesamte Vorrichtung schematisch dargestellt.Ein Programmierer 1 verändert die Frequenzen F des Oszillators 2 in kontinuierlicher Weise zwischen zwei vorbestimmten und mit ausreichender Genauigkeit eingestellten Grenzwerten F^ und F₂. Die sinusförmige Auegangsspannung des Oszillators 2 dient zur Modulation eines Senders für elektromagnetische Wellen 3, die sowohl Lidtwellen

ill

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als auch HP-Welieα sein können. Die von dem an einem Ende des zu messenden Abstands angeordneten Sender 3 emittierte Welle gelangt zum anderen Ende der Strecke, an dem sich ein Trieder 4 befindet, der den Reflektor bildet. Die Welle wird zum Sender hin reflektiert und von einem beim Sender 3 angeordneten Empfänger 5 empfangen. Dieser Empfänger stellt die Spannung der Modulationsfrequenz 1 fest, die bei 6 verstärkt wird. Die Spannung am Ausgang von 6 wird mit derjenigen des Ausgangs des Oszillators 2 in einem Phasenmessgerät 7 verglichen, welches die Phasenverschiebung der Modulationsspannung , die durch die Laufzeit von 3 nach 4 und zurück erzeugt wird, bestimmt.

Wenn man Lichtwellen verwendet, kann man als Modulationsvorrichtung für die Wellen eine KERR-Zelle oder als Lichtquelle einen Laser, z.B. einen Halbleiter-Laser, verwenden. Man kann auch Infrarot-Strahlen verwenden, und benutzt in diesem Fall als Sender eine Halbleiter-Infrarot-Emissionsdiode.

In Pig.2 ist ein· vorteilhaft· Aueführungsform des BaueIeaents 7 gezeigt, welche einen von einem Servo-Motor angetriebeaen Rotationsphasenschieber aufweist. 42 ist die Verbindung susj Oszillator 2 und 46 die Verbindung zum Verstärker 6.Di· Phase der Ausgangsspannung in 42 wird.

duroh

009836/0100 bad original

durch, einen Rotationsphasenscliieber 8 verschoben, der ■beispielsweise ein Selsyn ist. Biese phasenverschobene Spannung wird auf den einen Eingang des Phasenkomparators 9 gegeben, dessen anderen Eingang mit der Leitung 46 vom Verstärker 6 verbunden ist.

Sie Ausgangsspannung des !Comparators 9 steuert einen Gleichstrommotor 10, auf dessen Achse der Rotationsteil des Phasenschiebers 8 und ein Indikator 11 aufgekeilt sind. Offensichtlich, hat sieb, die Motorachse, wenn das Gleichgewicht erreicht ist, d.h. wenn der Motor 10 steht, um einen solchen Winkel gedreht, dass der Phasenschieber 8 eine Phasenverschiebung zwischen den über 42 und 46 sageführten Spannungen misst.Dieser Srehwinkel wird durch den Indikator 11 angegeben.

Bei dieser Ausf uhrungsform muss das Phasenmessgerät während der gesamten Sauer der Frequenzänderung vom Wert P^ zum Wert ?2 überwacht werden, um ausser der Anfangs- und Endstellung des Zeigers die Ansah! der Umdrehungen dieses Zeiger· während der frequenzänderung zu bestimmen.

Gemäse einen ersten Merkmal der Erfindung wird diese Notwendigkeit durch die Verwendung eines Phasenmesegerät· vermieden, welche· nicht einen, sondern zwei Indikatoren auf-

weirfe BAD ORIGINAL

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weist, von denen einer dem anderen gegenüber im Verhältnis von η untersetzt ist, und zwar in der Weise, dass praktisch die Nadel des zweiten Indikators sicher weniger als eine Umdrehung im Laufe der Frequenzänderung ausführt.

G-emäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Nadel des zweiten Indikators von Hand so veranhiebbar , dass sie auf Null gestellt werden kann, wenn die Modulationaspannung gleich einem der Extremwerte der Frequenzänderung, z.B. gleich dem unteren Wert F., ist.

Es ist bekannt, dass die Änderung des Wertes der Phasenverschiebung, wenn die Modulati οnsspannung von der Frequenz F. zu der Frequenz F₂ verschoben wird, gleich der Phasenverschiebung ist, die auch bei einer Messung auftreten würde, welche bei einer Modulatiοnsfrequenz durchgeführt würde, die gleiche der Differenz (F₂-F₁) ist, dergestalt, dass diese Phasenverschiebung durch den Faktor:

F₂

im Verhältnis γ: derjenigen, die bei der Frequenz F« auftritt, dividiert wird.

Der Endetand des Zeigers des zweiten Indikators zeigt

nach

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nach Beendigung des Frequenzdurchganges einen Phasenverschiebungswinkel an,, der mit dem Produkt np zu multiplizieren ist, um den Wert der Phasenverschiebung für die Frequenz F₂ zu erhalten.

Diese Endstellung des Zeigers des zweiten Indikators stellt somit ein grobes Mass für die Phasenverschiebung ohne Vieldeutigkeit dar, während die Ablesung des ersten, nicht untersetzten Indikators die Feinmessung ergibt.

In der Praxis wählt man vorzugsweise η = ρ ·' 10. Die Indikatoren sind in Hundertstel-Umdrehung unterteilt.Wenn der Zeiger des untersetzten Indikators am Ende des Frequenzganges beispielsweise einen Wert von 63 und der des nicht untersetzten Indikators einen Wert von 26 liefert, so ergibt sich als genauer Messwert für die Gesamtphasenverschiebung bei der Frequenz F₂ ein Wert von 63,26 ^wPhasendrehungen".

In der folgenden Beschreibung wird für ρ und η der Wert vorausgesetzt, doch ist die Erfindung auch bei anderem Wert als 10 und verschiedenen Werten für η und ρ anwendbar.

In Fig.3 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemässen Indikatoranordnung dargestellt. Der Gleichstrom-

Botor

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motor 10 treibt den Phasenschieber 8 und den nieht untersetzten Indikator 11 an. Auf der gemeinsamen Welle dieser drei Organe ist ein Ritzel 12 aufgekeilt, welches ein Zahnrad 13 antreibt, das im Verhältnis n, beispielsweise η = 10, unterteilt ist.Das Rad 13 treibt über eine Reibungskupplung eine Welle 14- an, und zwar über eine am Ende der Welle angeordnete Scheibe. Auf der Welle 14 ist der Zeiger 13 des zweiten Indikators 17 aufgekeilt, wobei der Antrieb dadurch erfolgt, dass eine Feder 44 die Atischlagscheibe der Welle 14 axial gegen die ebene Fläche des Rades 13 presst. Diese Welle 14 weist auf der Seite des Indikators einen gerändelten Knopf 16 auf· Zum Lösen der Welle 14 vom Rad 15 und zum Drehen des Zeigers 15 genügt es offensichtlich, den gerändelten Knopf 16 unter Druck zu drehen. Dies erfolgt, während die Modulationsfrequenz 'während einer gewiesen Zeit bei dem Extremwert P₁ gehalten wird. Man stellt den Zeiger 15 am Indikator 17 auf Null· Anechlieesend kann die Frequenzverschiebung beginnen.

In Fig.4 ist eine weitere Aueführungsform gezeigt, bei der die beiden Zeiger 11 und 15 konzentrisch angeordnet ■ind·

2t1 dieier Auiführungiform giod der Motor 10 und der Ph*- •taeohitbtr 8 nicht near auf ditMlbt WtI 1· aufgtktilt,

■ondtrn

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sondern einzeln angeordnet und ,über ein Getriebe miteinander verbunden, welches ein Ritzel 18 aufweist, das auf die Welle des Motors 10 aufgekeilt ist, ein Ritzel 19, welches den gleichen Durchmesser hat, wie das Ritzel 18 und welches auf die Welle des Phasenschiebers 8 aufgekeilt ist und ein Zahnrad 53, welches auf die Welle 54 aufgekeilt ist und mit den Ritzeln 18 und 19 derart kämmt, dass sich die Ritzel 18 und 19 mit derselben Geschwindigkeit drehen.

Das Zahnrad 53 treibt auch ein Ritzel 52 an, welches auf eine Welle 55 aufgekeilt ist, an der der Zeiter 61 des nioht untersetzten Indikators befestigt ist, wobei das Ritzel 52 denselben Durchmesser wie die Ritzel 18 und 19 hat. Sin zur Welle 54 konzentrisch angeordnetes Zahnrad 20 wird durch Reibungskupplung von der Welle 54 mit Hilfe eines auf der Welle 54 aufgekeilten Rades 20 und einer elastischen Scheibe 23 angetrieben. Dieses Zahnrad 20 steht mit einem Zahnrad 21 in Eingriff, welches ein Teil einer Hohlwelle 56 ist, die konzentrisch zur Welle 55 angeordnet ist.Diese Welle 56 treibt den Zeiger 65des untersetzten Indikators an, wobei das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Zahnrad 18 und der untersetzten Welle 56 gleich dem Verhältnis η (η * 10) ist, ·ο dass die Welle 56 beispieleweise ein* Zehntel-Umdrehung ausführt, wenn das Ritzel 18 eine Umdrehung ausführt«

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Der Reibungsantrieb des Rades 20 ermöglicht vor dem Frequenzgang die Einstellung des Zeigers 65 auf Null. Zu diesem Zweck ist ein gsrändelter Knopf 66 vorgesehen, welcher auf einem mit dem Zahnrad 20 kämmenden Zahnrad 22 angeordnet ist und mit welchem das Zahnrad 20 trotz der Reibung mit der Scheibe 23 gedreht werden kann,

25 stellt die Skalenscheibe dar, auf deren Torderseite die Stellungen der Zeiger 61 und 65 abgelesen werden können.

Das Reibungsantriebsmoment des Zahnrads 20 auf die Welle 54 wird ausreichend klein gewählt, damit beim Einstellen des Zeigers 65 auf Null das Zahnrad 20 die Achse 54 nicht mitnimmt, nämlich so klein, dass das von demGetriebe 18, 19 und 52 erzeugte Gegenmoment ausreicht, um jedeVerdrehung dieser Welle 54 zu vermeiden.

Erfindungsgemäss ist auch eine verbesserte Ausführung der elektronischen Schaltkreise für die Spannungen -vorgesehen, deren Phasenverschiebung zu messen ist.

der schematisch in der Fig.1 dargestellten Ausführungsform treten Schwierigkeiten insbesondere deswegen auf, weil die Frequenz der Modulati οnsspannung variiert, d.h.

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— 1D —

stark von der mittleren Frequenz abweicht, wobei die Abweichung 10$ beträgt, wenn man, wie oben angenommen, ρ = 10 wählt.

Es ist bekannt, dass die von einem Verstärker eingeführten Phasenverschiebungen gleichzeitig eine Punktion der Frequenz und der lokalen Bedingungen, z.B. der !Temperatur, sind. Somit ergeben die Änderungen des Wertes der Modulationsfrequenz bei der Phasenverschiebung für die Messwerte unzulässige Fehler.

Ausserdem muss der in Fig.1 dargestellte Verstärker 6 ein Breitbandverstärker sein, dessen Bandbreite beispielsweise 10% der mittleren Frequenz für ρ = 10 beträgt. Ein derartiger Verstärker ist infolgedessen teuer und schwierig herzustellen, und führt einen erheblichen Störpegel ein, da der Störpegel proportional zur Bandbreite ansteigt. Schliess-Iich erfolgt der Phasenvergleich auch noch bei einer variablen Frequenz, was die Angelegenheit kompliziert macht.

Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung werden diese Nachteile durch dieVerwendu ng von Oszillatoren und Frequenzmischern beseitigt, mit denen die Verstärkung der empfangenen Signale und der Vergleich der Phase bei festen Frequenzen erfolgen kann.

HftJQ

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Man. verwendet zu diesem Zweck vorzugsweise zwei a.uartzstabilisierte Oszillatoren, die innerhalb eines Gehäuses so angeordnet sind, dass sich deren Abweichungen gegenseitig tompensieren. Diese Oszillatoren liefern praktisch konstante Frequenzen, deren Differenz eine sehr kleine Frequenz von praktisch festem Wert ist. Die Phasenverschiebung der Spannungen wird bei dieser siehr kleinen festen Frequenz gemessen.

Zur Bestimmung der Grossenordnungen seien im folgenden typische Werte der Frequenzen zur praktischen Durchführung angegeben.

Die Frequenz der Modulationsspannung variiert während der Frequenzänderung von 13,5 MHz auf 15 .MHz. Der erste Hohlraumoszillator arbeitet bei einer Frequenz von 4 MHz und der zweite Oszillator bei einer Frequenz von 4 MHz + 2,400 Hz, so dass das Phasenmessgerät mit einer Frequenz von 2,400 Hz arbeitet.

In Fig.5 ist diese verbesserte Ausfuhrungafora sohematisoh dargestellt.

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26 stellt den ersten Oszillator mit der Eigenfrequenz H (beispielsweise H. β 4 MHz) und 27 den zweiten Oszillator mit der Eigenfrequenz H - f, oder H + f, dar, wobei f eine sehr kleine Frequenz, beispielsweise 2,400 Hz, ist. Bei dieser sehr niedrigen Frequenz f arbeitet das Phasenschiebersystem.Die Oszillatoren 26 und 27 werden vorzugsweise in demselben Gehäuse angeordnet, so dass sie den gleichen Schwankungen unterworfen sind·

2 ist der Oszillator, der eine sinusförmige Spannung mit variabler Frequenz, gesteuert von der Spannung des Programmierers 1, liefert, doch variiert die Frequenz hier nicht zwischen F₁ und F₂, sondern zwischen F₁ + H und F₂ + H (oder auch zwischen F₁-H und F - H), .

Die Ausgangsspannung des Oszillators 2 wird bei 29 verstärkt, wobei dieser Verstärker gleichzeitig eine Isolation bildet, die verhindert, dass irgendeine an die Ausgangsklemme angelegte Spannung zu den Eingangskle'mmen zurückgelangt·

Bei diesem Verstärker 29 kann insbesondere eine elektrooptische Verbindung vorgesehen sein, die aus einer Ideht-•miaaionediode besteht, welche das Eingangssignal empfängt, und einer Fotoeopfangsdiode, die eine der dem Eingang der

elektro-

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elektro-optisehen Vorrichtung zugeführten Spannung entsprechende Spannung abgibt. Bekanntlich tritt bei einer derartigen Vorrichtung keinerlei schädliche Rückkopplung vom Ausgang zum Eingang auf.

Die Ausgangsspannungen von 26 und 29 speisen einen Frequenzwandler 28, der an seinem Ausgang die zwischen den Werten F. und Ρ« variierende Modulationsfrequenz F liefert.

Die Modulationsspannung wird bei 59 verstärkt und dem Sender 3 zugeführt.Es sind wieder ein reflektierender Frieder 4 und ein Empfänger 5 vorgesehen.Der Empfänger 5 nimmt die zurückkommenden Signale auf.

Die Spannung bei der Frequenz F + H (oder F - H) am Ausgang von 2 wird über zwei Filter 36 und 37 dem Eingang eines Frequenzwandlers 30 zugeführt, dessen allerer Eingang die Signale des Empfängers 5 aufnimmt. So erhält man am Ausgang von 30 ein- Signal mit der festen Frequenz H. Der Filter 36 hat den Zweck, jede schädliche Spannung der Frequenz F,die in dem Mischer 28 erzeugt wurde, auszuschalten. Entsprechend sperrt der Filter 37 bei jedeijevtl. auftretenden S^örspannung mit der Frequenz H, die aus dem Mischer kommen kann. BIe vom Oszillator 27 stammende Frequenz H + f und

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die vom Wandler 30 stammende Frequenz H werden gleichzeitig in dem Terstärker 6 mit kleiner Bandbreite verstärkt.Die in diesem Verstärker möglicherweise auftretenden Phasendrehungen der von 27 und 30 stammenden Signale kompensieren sich gegenseitig. Der Ausgang des Verstärkers 6 speist einen Frequenzwandler 33, der an seinen Ausgangsklemmen das Signal mit der sehr kleinen Frequenz f von praktisch konstantem Wert liefert.

Die von 26 und 27 ausgehenden Schwingungen werden einem Mischer 31 zugeführt, der dann an seinem Ausgang eine Spannung mit der Frequenz f abgibt. Diese Spannung wird bei

32 verstärkt. Entsprechend wird die Ausgangsspannung von

33 bei 34 verstärkt. Die Ausgangssignale bei 32 und 34 der gleichen Frequenz f haben die zu messende Phasenverschiebung «Diese Spannungen werden dem durch eine gestrichelte Linie angeaaxteten Gerät 7 zugeführt. In diesem Gerät ist der Phasenschieber 8, der Mischer 9, der Motor und der Indikator 11 angeordnet.Ausserdem ist ein Terstärker 35 zum Verstärken der von 9 stammenden Gleichspannung vor dem Motor 10 angeordnet .AuMerdem ist ein Verstärker 35 zum Verstärken der von 9 stammenden Gleichspannung vor dem Motor 10 angeordnet. Ale Geräte 7 ist das in Fig· gezeigte Geräte vorgesehen. Bei der praktischen Durchführung wird die in Fig.3 oder die in Fig.4 gezeigte Ausführungsform verwendet.

Die. 009836/0190

- Die fig.6 stellt ein scheeatisches Diagramm eines !Teils der EmpfangsVorrichtung dar.Es handelt sich hierbei um den in der Pig.5 gezeigten Empfängerteil.

In Pig.6 ist 33 der Mischer, der an seinem Ausgang das Signal mit niedriger Frequenz f abgibt. 34 ist der Verstärker,

7 ist die Phasenmessvorrichtung, deren einer Eingang von dem Verstärker 32 , der die aus der Modulatiοnsspannung stammende frequenz f verstärkt, gespeist wird, während der andere Eingang von 7 mit dem Ausgang von 34 verbunden ist.

Der Verstärker 34 ist ein niederfrequenzverstärker mit grosser Bandbreite und variabler Verstärkung, und es ist eine automatische Veretärkungssteuerung vorgesehen. Bei dieser automatischen Verstärkungssteuerung wird die Auegangsspannung des Verstärkers 34 verwendet. Diese Spannung wird durch den filter 60 mit kleiner Bandbreite auf den Wert f filtriert.D«r filter trennt das Signal vom Rauschen, und die Auegangsspannung dee filtere wird bei gleichgerichtet, um die Spannung für die automatische Verstärkungeetsutrung zu liefern, die bei 62 verstärkt werden kann, wobei der Aufgang von 62 über dit Leitung 63 die Verstärkung des Verstärkere 34 steuert·

Patentanspruchs 009836/0190

Claims

- 22 Patentansprüche

1. Elektromagnetischer Entfernungsmesser, bei welchem eine grobe, jedoch eicht mehrdeutige Messung der zu messenden Entfernung durch kontinuierliche Variation der Modulati ons frequenz zwischen zwei bestimmten Grenzwerten und Beobachtung der Yeränderung der Phasenverschiebung, die mehr als eine Vollumdrehung ausmachen kann, erzielt wird, gekennzeichnet durch einen Indikator, der eine mehrdeutige Feinmessung der Entfernung liefert und der mit einem untersetzten Indikator so verbunden ist, dass der Zeiger des zweiten Indikators während der Frequenzveränderung weniger als eine Umdrehung ausführt.

2. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeiger des zweiten Indikators von Hand auf Null einstellbar ist.

3. Entfernungsmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennseichnet, dass die beiden Zeiger konzentrisch über einer gemeinsamen Skalenscheibe angeordnet sind.

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4. Entfernungsmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Sender-Empfängersystem zwei Oszillatoren für Frequenzen angeordnet sind, die sich um einen sehr kleinen Wert f unterscheiden, wobei diese Frequenz f gleich derjenigen ist, mit der die Phasenverschiebung gesessen wird, dass die beiden Oszillatoren vorzugsweise in derselben Umgebung angeordnet sind, so dass sie denselben Schwankungen unterliegen, dass von den beiden Oszillatoren der erste dazu dient, den Wert der Modulatiοnsfrequenz um einen festen Wert zu vermindern und bei den empfangenen Signalen eine feste Frequenz zu erzeugen, dass ein Verstärker mit kleiner Bandbreite für diese feste Frequenz und für die Signale des zweiten Oszillators vorgesehen ist, hinter dem e.lr-e Frequenzänderung stattfindet, die die sehr niedrige Frequenz f ergibt, dass die beiden Oszillatorspannungen, gemischt werden, um dieselbe sehr kleine Frequenz f zu liefern, und dass eine' Vorrichtung vorhanden ist, die "die Phasenverschiebung zwischen den beiden sehr kleinen Frequenzen f, die gleich der zu messenden Phasenverschiebung Jab,misst.

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5. Entfernungsmesser nach. Anspruch. 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederfrequenzverstärker, der in der Leitung zum Detektor des am Phasenkomparator ankommenden Sig nals eingeschaltet ist, ein Breitbandverstärker mit
variabler Verstärkung ist, und dass in den automatischen Verstärkersteuerkreis ein filter mit kleiner
Bandbreite um die niedrige Frequenz derart eingeschaltet ist» dass dieser keine Phasenverschiebung einführt.

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