DE1673904C1 - Verfahren und Geraet zum Erfassen und Orten einer Strahlungsquelle - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zum Erfassen und Orten einer Strahlungsquelle, z. B. einer sichtbares Licht, ultraviolette oder infrarote Strahlen oder auch elektromagnetische Wellen hoher Frequenz aussendenden Quelle.

Man kennt bereits Geräte zum automatischen Bestimmen der Winkelkoordinaten eines leuchtenden Punktes, welcher einen genügenden Kontrast gegenüber seinem Hintergrund aufweist. Solche Geräte können z. B. bei Bodenverteidigungssystemen zur automatischen Verfolgung oder zur Lenkung eines Flugkörpers, aber auch zum Aufspüren und zum Orten einer nuklearen Explosion eingesetzt werden.

Einige der heute bekannten Geräte der vorgenannten Art liefern die Information unmittelbar in Form elektrischer Signale, während andere eine Ablesung oder eine Auswertung erfordern, die eine erhebliche Verzögerung bei der Erlangung der Information zur Folge haben.

Ein Gerät der letztgenannten Art, wie es z. B. in der amerikanischen Patentschrift 29 25 498 besehrieben ist, bildet die Strahlungsquelle auf einer wärmeempfindlichen Schicht ab und erfordert eine manuelle Auswertung der Aufzeichnung.

Geräte, weiche die Information unmittelbar in Form elektrischer Signale liefern, bedienen sich im allgemeinen eines photoelektrischen Empfängers, wobei ein einziger Empfänger mit einem mechanischen Wandler, oder ein Mosaik von Empfängern, oder endlich ein einziger Empfänger in Verbindung mit einer elektronischen Abtastung vorgesehen sein kann. Ein Beispiel für ein Gerät, das ein Mosaik von Empfängern aufweist, ist in der französischen Patentschrift 10 92 324 beschrieben.

Alle bisher bekanntgewordenen Geräte haben entweder bei hoher Genauigkeit ein kleines Beobachtungsfeld oder bei geringer Genauigkeit ein großes Beobachtungsfeld.

ίο Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisherige Unvereinbarkeit der beiden Forderungen, nämlich großes Beobachtungsfeld und hohe Genauigkeit zu überwinden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren zur Bestimmung der Winkelkoordinaten einer Licht- oder elektromagnetische Wellen aussendenden Strahlungsquelle durch folgende Schritte gekennzeichnet: Der von der aufzuspürenden Strahlungsquelle ausgesandte Strahlungsfluß wird aufgefangen, von diesem Strahlungsfluß wird periodisch und fortlaufend ein »Seitenwinkel«-Spalt und ein »Höhenwinkel«-Spalt überstrichen, wobei diese Spalte in nichtparalleler Lage an einem strahlungsundurchlässigen Material angebracht' sind; es werden fortlaufend elektrische Seitenwinkel-Impulse und Höhenwinkel-Impulse beim Überwandern des Strahlungsflusses über den Seitenwinkel-Spalt bzw. den Höhenwinkel-Spalt erzeugt, es wird der Abstand zwischen dem Seitenwinkel-Impuls und einem Bezugspunkt des Überstreichungszyklus, ebenso das Intervall zwischen den Seitenwinkel-Impulsen und den Höhenwinkel-Impulsen gemessen, um aus diesen Meßwerten die Seitenwinkel- bzw. Höhenwinkel-Werte der aufgespürten Strahlungsquelle abzuleiten.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Gerät zur Bestimmung der Winkelkoordinaten einer Licht- oder elektromagnetische Wellen aussendenden Quelle, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine - optische Baugrupe umfaßt, die um eine vertikale Achse rotiert und die Strahlungsquelle in der Brennebene eines Objektivs abbildet, eine Blende, in welche nichtparallele Spalte eingearbeitet sind, nämlich ein Seitenwinkel-Spalt und ein Höhenwinkel-Spalt, wobei diese Blende in der Brennebene des Objektivs angeordnet ist, einen Empfänger, der hinter den genannten Spalten angeordnet ist, welcher fortlaufend einen ersten elektrischen Seitenwinkel-Impuls und einen zweiten Höhenwinkel-Impuls jedesmal dann aussendet, wenn der Strahlungsfluß den Seitenwinkel-Spalt bzw. den Höhenwinkel-Spalt überquert und ferner eine Vorrichtung zum

so Messen des Abstandes zwischen dem ersten Seitenwinkel-Impuls und einem Null-Bezugspunkt, um daraus den Seitenwinkel-Wert abzuleiten, und ferner eine Vorrichtung zum Messen des Abstandes zwischen den Seitenwinkel-Impulsen und den Höhenwinkel-Impulsen, um daraus den Höhenwinkel-Wert der Strahlungsquelle zu gewinnen.

Das Verfahren und das Gerät gemäß der Erfindung haben den Vorzug, daß mit ihrer Hilfe eine Strahlungsquelle in einem Rundum-Beobachtungsfeld und einer Erhöhung von bis zu 30° geortet werden kann. Das erfindungsgemäße Gerät hat außerdem einen beträchtlich einfacheren Aufbau als bekannte Geräte.

Nachstehend werden beispielshalber verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben und anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung das Prinzip des Gerätes gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine senkrechte Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Gerätes nach der Erfindung,

F ί g. 3 in schematisc'her Darstellung eine Anordnung der Seitenwinkel-Spalte und der Höhenwinkel-Spalte, wie sie zur Ermittlung der Winkelkoordinaten einer Lichtquelle benutzt werden,

F i g. 4 das synoptische Schaubild eines Gerätes, das zur Ortung einer Lichtquelle bei jedem . Umlauf eingerichtet ist;

Fig.5 zeigt in einem synoptischen Schaubild eine Abwandlung der Ausführungsform des Gerätes nach F i g. 4, zur Ortung von zwei Lichtquellen je Umlauf des Gerätes;

F ί g. 6 zeigt ein Schaubild der Impulsformen, wie sie an verschiedenen Stellen der in Fig.4 und 5 dargestellten Schaltungen auftreten, wobei der linke Teil der F i g. 6 der Funktion der Schaltung nach F i g. 4 entspricht, während der rechte Teil die Funktion der Schaltung nach F i g. 5 wiedergibt;

Fig.7, 8, 9 und 10 zeigen in schematischer Weise verschiedene Abwandlungsmöglichkeiten für die Anordnung und die Form der Seitenwinkel-Spalte und der Höhenwinkel-Spalte.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die schematisch das Arbeitsprinzip des Gerätes gemäß der Erfindung zeigt.

Das Gerät besteht im wesentlichen aus einem Drehwinkel-Kodierer 1, der von einem Motor 2 in gleichförmiger Drehung um eine vertikale Achse gehalten wird.

Der Kodierer 1 kann von jeder gebräuchlichen Art sein und kann beispielsweise eine Glasscheibe 3 aufweisen, die drehfest mit der Welle des Motors 2 verbunden ist, wobei am Umfang der Scheibe 3 mit sehr hoher Genauigkeit eine gewisse Anzahl von Teilungsstrichen auf zwei ringförmigen Feldern 4 und 5 graviert ist.

Das Teilungsfeld 5 weist nur einen einzigen Teilungsstrich auf, während auf dem Teilungsfeld 4 A/Teilstriche in gleichen Abständen angebracht sind, wobei einer dieser Teilungsstriche in genauer Verlängerung des einzigen Teilungsstriches des Teilungsfeldes 5 sich befindet

Der Kodierer 1 umfaßt ferner ein Lesegerät 6 zum Ablesen der Terlungsstriche auf den Teilungsfeldern 4 und 5. Das Lesegerät kann z. B. Photodioden aufweisen, auf die eine Glühlampe durch die Glasscheibe 3 hindurch ihr Licht wirft. Das Lesegerät 6 liefert an zwei Ausgangsleitungen 7 und 8 jedesmal Impulse, wenn das Lesegerät einen Teilungsstrich abgelesen hat. Demzufolge gibt das Lesegerät 6 auf die Leitung 7 einen Impuls b bei jeder vollen Umdrehung der Scheibe 3, wenn der einzige Teilungsstrich auf dem Teilungsfeld 5 abgelesen wird. Das Lesegerät 6 liefert gleichermaßen in die Leitung 8 N Impulse a entsprechend den NTeilungsstrichen des Teilungsfeldes 4. Der einzige Impuls b, welcher dem einzigen Teilungsstrich des Teilungsfeldes 5 entspricht, stellt den Null-Bezugspunkt für die Messung des Seitenwinkels dar.

Das Gerät gemäß der Erfindung enthält: ferner eine optische Baugruppe 9, die zusammen mit dem Kodierer I umläuft. Die optische Baugruppe 9, die weiter unten noch in Verbindung mit F i g. 2 näher beschrieben wird, besteht im wesentlichen aus einem Objektiv.11, das. das Empfangs-Lichtbündel auf die in seiner Brennebene liegenden Spalte 12 und 13 wirft. Diese beiden Spalte sind in eine Platte 14 eingearbeitet, die -aus Metall bestehen kann, in welchem Falle die Spalte als Durchbrechungen ausgebildet sind. Besteht die Platte aus Glas, werden die Spalte mittels-einer metallischen Belegung hergestellt.

Der Spalt 12, als »Seitenwinkel«-Spalt bezeichnet, liegt in" der die optische Achse des Objektivs enthaltenden vertikalen Ebene. Der andere Spalt 13, hier »Höhenwinkel«-Spalt genannt, verläuft in der Brennehene in schräger Richtung zum Seitenwinkel-Spatt 12. Hinter der die Spalte 12 und 13 enthaltenden Platte 14 ist ein photoelektrischer Empfänger 15 angeordnet; er enthält vorzugsweise eine Vakuum-Photokathodenröhre. Dieser photoelektrische Empfänger ist normalerweise bei der nachstehend beschriebenen Ausführungsform des Gerätes fest "angeordnet; um jedoch die Erläuterung zu erleichtern, wird bei dem schematisch in F i g. 1 dargestellten Gerät von der. Annahme ausgegangen, daß der Empfänger zusammen mit der optischen Baugruppe 9 und dem Kodierer 1 in Umlauf gehalten werde.

Die Wahl eines photoelektrischen Empfängers 15 ist durch zwei Gegebenheiten bestimmt: Ansprechgeschwindigkeit und Spektral-Empfindlichkeit. Der Durchmesser seiner wirksamen Oberfläche ist mindestens gleich der Länge der Spalte 12 und 13.

Der Empfänger ist so angeordnet, daß er den aus den Spalten 12 und 13 austretenden Lichtfluß aufnimmt. Der Ausgang des photoelektrischen Empfängers 15 ist über eine Leitung 16 mit" einem logischen elektronischen System verbunden, das, u. a., drei Zähleinheiten enthält.

Im nachstehenden wird· kurz das Arbeitsprinzip des Gerätes nach der Erfindung beschrieben.

Zunächst sei die Annahme gemacht, daß der Höhenwinkel-Spalt 13 lichtundurchlässig und daß lediglich der Selteriwinkel-Spalt 12 vorhanden sei. Das vom Beobachtungsfeld ausgehende Lichtbündel wird vom Objektiv 11.in seiner Brennebene fokussiert. Der Spalt 12 läßt nur den Teil des Lichtbündels durch, der solchen Punktes des Beobachtungsfeldes (bzw. am Horizont) entspricht, die dem Spalt des optischen Systems zugeordnet sind, d. h. ein schmales vertikales Band 12a, das in unterbrochenen Linien angedeutet ist. Dessen Winkelbreite ist e//und dessen Winkelhöhe h/f, wobei /die Brennweite des Objektivs, edie Breite und h die Länge oder Höhe des Spaltes 12 ist.

Das Rundum-Beobachtungsfeld wird erhalten durch eine Abtastung des Horizontes vermittels des Elektromotors 2, der die optische Baugruppe 9 über den Kodierer 1 in Rotation versetzt.
Die Periode eines Gerät-Umlaufes wird kleiner gewählt als die der aufzuspürenden Lichterscheinung. Beispielsweise kann die Umlaufgeschwindigkeit zehn Umläufe in der Sekunde betragen. Zufolge dieser Umlaufbewegung überstreicht das dem Spalt 12 zugeordnete Band 12a den gesamten Horizont bei einem Umlauf des Kodierers 1. Der Empfänger 15 empfängt somit den Lichtfluß des Horizontes in fortlaufender Aufteilung in vertikale Bündel, wobei der überstrichene Raum das Beobachtungsfeld darstellt.

Bei "Fehlen einer intensiven Lichtquelle im Beobachtungsfeld schwankt das vom Empfänger 15 abgegebene elektrische Signal c in Abhängigkeit von den Himmel-Erde-Helligkeitsunterschieden und von der Stellung der Sonne. Eine zu dem logischen elektronischen System gehörende Schwellenwertschaltung ermöglicht, wie später noch beschrieben wird, alle Impulse zu unterdrücken, deren Amplituden unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegen. Diese Schwelle ist derart eingestellt, daß die Schwellenwertschaltung überhaupt

kein Signal liefert, wenn nicht eine intensive Lichtquelle vorhanden ist. . ·

Wenn eine intensive Lichtquelle /" im Beobachtungsfeld' erscheinen sollte, erzeugt der Empfänger 15, wenn das Bild /'dieser Lichtquelle über den Spalt 12 wandert, einen Impuls C\ von großer Amplitude, der in das logische elektronische System 12 eingespeist wird. Dieser Impuls C\ wird dazu benutzt, wie "nachstehend noch erläutert wird, einen elektronischen Zähler in Gang zu setzen bzw. anzuhalten, der die Anzahl der Zeitgeber-Impulse a zählt, die in einen durch einen Nullpunkt-Bezugsimpuls b und den Impuls c\ begrenzten Zeitraum fallen. Die Anzahl der gezählten Impulse ergibt den Wert g des Seitenwinkels, wie in Fi g. 1 dargestellt, bezogen auf die Lage des Null-Bezugspunktes, welche diejenige ist, in welcher der einzige Teilungsstrich des Teilungsfeldes 5 Vom Lesegerät 6 abgelesen wird. Dieser Seitenwinkel-Wert g kann danach mit irgendwelchen geeigneten Mitteln sichtbar gemacht werden.

Es wird nunmehr der Fall der gleichzeitigen Vermessung des Seitenwinkels und des Höhenwinkels der Lichtquelle / betrachtet Der in geneigter Richtung verlaufende HÖhenwinkel-Spalt 13 wird zur Ermittlung des Höhenwinkels benutzt Wie deutlicher aus Fig.3 hervorgeht, ist, bezogen auf die Spalte 12 und 13 die Bewegungsbahn des Bildes /' der feststehenden Lichtquelle /eine Gerade x, die senkrecht auf der Achse des Spaltes 12= steht. Die Höhenlage dieser Geraden χ hängt vom Höhenwinkel der Lichtquelle / ab. Hat die Lichtquelle eine tiefe Lage, schneidet die Gerade x\ den Spalt 12 an seinem oberen Ende, während bei hoher Lage der Lichtquelle die Gerade x? den Spalt 12 ah seinem unteren Ende schneidet.

Der Höhenwinkel-Spalt verläuft in zum Seitenwinkel-Spalt 12 geneigter Richtung und ist so angeordnet, daß das Bild /'der Lichtquelle /zuerst den Seitenwinkel-Spalt 12 und dann erst den Höhenwinkel-Spait 13 überstreicht; anders ausgedrückt, wandert in der Fig. 3 das Bild/'von links nach rechts.

Wenn sich im Beobächtungsfeld keine Lichtquelle befindet, ändert sich nichts; der Empfänger 15 empfängt den ."Lichtfluß, der den von den zwei Bändern abgetasteten Punkten des Horizontes entspricht, d.h. eines vertikalen Bandes 12a, das dem Seitenwinkel-Spalt 12 zugeordnet ist, und eines Bandes 13a, das in geneigter Richtung zu dem Band 12a verläuft und dem Höhenwinkel-Spalt 13 zugeordnet ist. Der Mittelwert des vom Detektor 15 ausgehenden Signals ist zwar verdoppelt, seine Schwankung bei einem Umlauf aber geringer. Es empfiehlt sich daher im elektronischen System einen auf diesen doppelten Wert eingestellten Diskriminator vorzusehen-

Wenn eine Lichtquelle /im Beobachtungsfeld auftritt, wandert das Bild /' dieser Lichtquelle zuerst über den Spalt 12, und der Empfänger 15 erzeugt einen Impuls c\ von großer Amplitude. Wenn dann weiterhin das Bild V über den Höhenwinkel-Spalt 13 wandert, erzeugt der Empfänger einen zweiten Impuls ei von gleichermaßen großer Amplitude.

Die Impulse Ci und & werden dem elektronischen logischen System 12 zugeführt, um einen Höhenwinkel-Zähler zu steuern, der die Zeitgeber-Impulse a zählt, welche in das Zeitintervall fallen, der von den Impulsen Ci und Ci begrenzt wird. Die Anzahl der solchermaßen im Intervall gezählten Impulse ist eine Funktion des Höhenwinkels s der Lichtquelle und entspricht dem zeitlichen Abstand der beiden Impulse Ci und C2. .

Schließlich ermöglicht das Gerät gemäß der Erfindung auch die Bestimmung des Winkel-Durchmessers der Lichtquelle i. Das heißt, die Dauer des vom Empfänger 15 erzeugten Impulses ei ist eine direkte Funktion dieses Winkel-Durchmessers. Das logische System 17 kann daher noch einen Zähler enthalten, der die Anzahl der Zeitgeber-Impulse a während der Dauer des Empfänger-Impulses Ci zählt, um auf diese Weise einen Wert für den scheinbaren Durehmesser d der Lichtquelle aufgrund der Impulssumme zu liefern. -

Im nachstehenden wird nunmehr anhand der Fi g. 2 eine bevorzugte Ausführungsform des Gerätes nach der Erfindung beschrieben.

Dieses Gerät weist einen Stativkopf 18 auf, der mittels eines Drehbeines 19 auf dem Erdboden aufgestellt ist. Auf dem Stativkopf 18 ist unter Zwischenschaltung von drei Stellschrauben 22 ein Tisch 21 angeordnet. An dem Tisch sind (nicht dargestellte) Wasserwaagen angeordnet, um ihn am Aufstellort genau in die Horizontale einstellen zu können. Mit dem Tisch 21 ist fest verbunden ein zylindrischer Körper 23, der mittels einer Mikrometerschraube 24 um seine Symmetrieachse gedreht werden kann. Der Körper 23 kann in einer gegebenen Winkellage mittels einer Feststellvorrichtung 25 fixiert werden. In fester Verbindung mit dem zylindrischen Körper 23 steht ein dichtes Metallgehäuse 26, welches die Form eines Zylinders mit vertikaler Rotationsachse hat. Ein für Strahlung durchlässiges zylindrisches Schutzglas 27 ist in eine Ausnehmung im oberen Teil des zylindrischen Gehäuses 26 eingebaut.

Wenn der zylindrische Körper 23 mittels der Mikrometerschraube 24 gedreht wird, dreht sich auch das zylindrische Gehäuse 26 um seine Achse,

Wenn der Tisch 21 in eine Horizontalebene eingerichtet ist, steht die Achse des Gehäuses 26 in der Vertikalen des betreffenden Ortes.

Wenn das Gerät an seinem Ort fest aufgestellt ist, kann der Ursprung der Polarkoordinaten mit Hilfe einer Fadenkreuzlupe 28 festgelegt werden, die fest mit dem zylindrischen Körper 23 verbunden ist und deren Achse in einer zur Achse des Gehäuses 26 parallelen Ebene liegt. "■.--■■.-:"

Unten am Gerät befindet sich der Elektromotor 2, der den Kodierer 1 unter Zwischenschaltung einer elastischen Pfäzisionskupplung 29 in Umlauf hält.

Der Kodierer 1 dreht seinerseits über eine elastische Gelenkverbindung 31 eine vertikale Welle 32, die bei 33 und 34 gelagert ist. Mit dem oberen Ende der vertikalen Welle 32 ist ein Gehäuse 30 fest verbunden, in dessert Hohlraum die optische Baugruppe 9 eingebaut ist; zu ihr gehörtem ebener Spiegel35 in Form einer Kreisscheibe geeigneten Durchmessers. Der Spiegel 35 ist in bezug auf die Horizontale in einem solchen Winkel geneigt angeordnet, daß er auf das Objektiv 11 den gesamten Lichtfluß wirft, der ein Fenster 36 durchdringt, das in die Wandung des Gehäuses 30 der optischen Baugruppe 9 eingearbeitet ist, nachdem zuerst der Lichtfluß das Schutzglas 27 durchtreten hat. Das Objektiv 11 ist ein Objektiv klassischer Bauart, dessen Achse mit der Achse des Gehäuses 26 zusammenfällt.

Das Objektiv 11 sammelt den empfangenen Lichtfluß auf den Spalten 12 und 13, die in seiner Brenn-Bildebene angeordnet und in einer Platte 14 angebracht sind, die ihrerseits fest mit einem oberen, das Schutzglas 27 fassenden Gehäuse 40 verbunden ist In dem gegebenen Falle befindet sich der Seitenwinkel-Spalt 12 in der Symmetrieebene des optischen Systems, das durch das

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Objektiv 11 und den geneigten Planspiegel 35 gebildet wird.

Die Konstruktion ist derart getroffen, daß die Drehachse.des Motors 2, die Achse des rotierenden Kodierers 1, die Achse des Objektivs ti der optischen Baugruppe 9 und die Achse des Gehäuses 26 in jedem Augenblick zusammenfallen. Der photoelektrische Empfänger 15 ist am oberen Ende des Gerätes oberhalb der Spalte 12 und 13 angeordnet. Derselbe ist fest mit dem Gehäuse 40 verbunden.

Vor der wirksamen Fläche des Empfängers können Filter angebracht werden. Es können neutrale Filter, selektive Filter, schließlich eine Vereinigung beider Arten zur Anwendung gelangen, um den Detektor zu schützen bei gleichzeitiger Aufreehterhaltung eines maximalen Kontrastes zwischen der Lichtquelle und dem Hintergrund.

Es wird nunmehr insbesondere unter Bezugnahme auf Fig.4 eine besondere Ausführungsform des elektronischen logischen Systems beschrieben, und zwar für den Fall, daß das Gerät für die Ortung einer einzigen Lichtquelle je Umlauf vorgesehen ist.

In F ig. 4 sind schematisch dargestellt der Kodierer 1, der in seine Ausgangsleitungen 7 und 8 die Impulse b und a einspeist, die optische Baugruppe-9. mit Spiegel 35 und Objektiv 1.1, die Spalte Λ2 und 13 und der Empfänger 15, der in seine Ausgangsleitung 16 die Impulse c\ und C₂ liefert.

In Fig.6 sind Impulsformen dargestellt, wie sie an verschiedenen Punkten der Schaltung nach Fig.4 3.0. auftreten. Die Großbuchstaben, die den verschiedenen Querlinien der Fig.6 zugeordnet sind, entsprechen Punkten, die mit dem gleichen Bezugszeichen in FLg.4 gekennzeichnet sind.

Die Ausgangsleitung 8 des Kodierers 1 ist mit dem j> Eingang eines Impulsformers 41 verbunden, der eine Taktimpulsfolge A liefert. Diese Impulse, diejbeispielsweise in einer Anzahl von 5000 je Umlauf geliefert werden können, werden den Eingangsklemmen 42e, 43e, 44e von drei Zählern zugeführt, nämlich einem Seitenwinkel-Zähler 42, einem Höhenwinkel-Zähler 43 und'einem Schein-Durchmesser-Zähler44. Diese Zähler können von klassischer Bauart sein und weisen Auslöse-KIemmen 42c/, 43c/, 44c/ auf, über welche Impulse zum Ingangsetzen der Zähler eingespeist"+> werden, ferner Stopp-Klemmen 42a, 43a, 44a, über welche Stopp-Impulse eingespeist werden, um den Zählvorgang anzuhalten und schließlich sRückstell· Klemmen 42r, 43r, 44r zum Zweck, den Zählerinhalt zu löschen. Diese Zähler 42, 43 und 44 sind unter w Zwischenschaltung von ■ Übertragungstorschaltungen 45, 46, 47 mit den Speichern 48, 49 und 51 verbunden, welche ihrerseits an ein Anzeigesystem 52 angeschlossen sind.

Die Ausgangsleitung 7 des Kodierers 1, auf welcher v, die Nullpunkt-Bezugsimpulse b erscheinen, ist mit dem Eingang eines Impulsformers 53 verbunden, der an seinem Ausgang die Impulse B abgibt. Der Ausgang des Impulsformers 53 ist mit dem Eingang eines monostabilen Multivibrators 54 verbunden, der an seinen beiden . Ausgängen positive Impulse Wund negative Impulse 0 abgibt, welche beispielsweise eine Zeitdauer von lO^sechaben.

Der positive Impuls N wird den _; Rückstellklemmen 42r, 43r, 44r der drei Zähler 42, 43 und 44 zugeführt, während der negative Impuls O der Auslöse-Klemme 42c/ des Seitenwinkel-Zählers 42 zugeführt -wird. Demzufolge wird am Beginn eines Meßzyklus der

' . ■ ■ ;tO

Zähler 42 in Lauf gesetzt und zählt die Taktimpulse A.

Die Ausgangsleitung 16 des Empfängers 15, auf der die Meßimpulse ei. und .C2 auftreten, ist mit dem Eingang eines Impulsformers 55 verbunden, dessen Ausgang seinerseits zum Eingang einer bistabilen Kippstufe 56 führt. Diese bistabile Kippstufe 56 wird durch die positive Impulsflanke der an seinem Eingangeintreffenden Impulse eingeschaltet und durch die negative Impulsflanke ausgeschaltet. Die an den beiden Ausgän-. gen der bistabilen Kippstufe 56 auftretenden Impulse sind bei C und D inF ig. 6 angedeutet. Der Ausgang C der bistabilen Kippstufe 56 ist mit dem Eingang einer zweiten bistabilen Kippstufe 57 verbunden. An den Ausgängen Eund Fdieser Kippstufe 57 treten die in den Linienzügen £ und Fder Fig.6 angezeigten Impulse auf.

Die bistabile Kippstufe 57 wird nur von den positiven ■Impulsflanken der Eingangsimpulse ein- und ausgeschaltet.

Der Ausgang B des Impulsformers 53 ist u. a. mit den Rückstell-Eingängen der beiden Kippstufen 56 und 57 verbunden. Demzufolge stellt am Beginn eines Meßzyklus, wenn der Kodierer 1 einen Impuls Z> aussendet, der Impuls ßdie beiden bistabilen Kippstufen 56 und 57 auf Null. .

Wenn der Empfänger 15 im Augenblick der Erfassung einer Lichtquelle den ersten Impuls ei aussendet, bewirkt dieser Impuls mit seiner vorderen positiven Impulsflanke die Einschaltung der bistabilen Kippstufe 56 und, mittels seiner negativen rückwärtigen Impulsflanke die Ausschaltung dieser Kippstufe, welche ihrerseits einen positiven Impuls Ci an ihrem Ausgang C und einen negativen Impuls D\ an ihrem Ausgang D erzeugt.

Die positive Vorderflanke des Rechteckimpulses Ci bewirkt dieEinschaltung. der zweiten Kippstufe 57, mit der Folge, daß der Ausgang Edieses Kippkreises auf ein hohes Niveau und der Ausgang F auf ein niedriges Niveau übergehen.

Nach der Aussendung des zweiten Impulses ο durch den Empfänger 15 bewirkt die vordere positive Impulsflanke c> von neuem die Einschaltung der Kippstufe 56, während die negative ,Rückflanke des Impulses die Ausschaltung der genannten Kippstufe bewirkt. Diese Kippstufe gibt über ihren Ausgang C einen zweiten positiven Impuls C> ab und, über ihren Ausgang D, einen zweiten negativen Impuls Di. Die positive Vorderflanke des Impulses Ci bewirkt die Ausschaltung der Kippstufe 57, so daß ihr Ausgang Eauf .ein niedriges Niveau zurückkehrt und ihr Ausgang Faul' ein hohes Niveau.

Der Impuls E wird dem Eingang eines monostabilen Multivibrators 58 zugeführt, der an seinem Ausgang einen positiven Impuls Pabgibt, welcher seinerseits der Stopp-Klemme 42a des Seitenwinkel-Zählers 42 zugeführt-wird und außerdem den Auslöse-KIemmen 43c/ und -44c/ des Höhenwinkel-Zählcis 43 und des Schein-Durchmesser-Zählers 44.

Der Ausgang des monostabilen Multivibrators 58 ist mit dem Eingang eines weiteren monostabilen Multivibrators 59 vorbunden, der an seinem Ausgang einen negativen Impuls Q liefert. Dieser Impuls Q wird in die Übertragungstorschaltung 45 eingegeben, um die Übertragung des Inhaltes des Seitenwinkel-Zählers 42 in den Speicher 48 zu steuern. Von diesem Augenblick an speichert der Speicher 48den Seitenwinkel-Wert g:

Der Ausgang D der ersten Kippstufe 56 ist mit dem Eingang eines monostabilen Multivibrators· 61 vcrbiin-

den, der seinerseits an seinem Ausgang einen Impuls R liefert, welcher der Stopp-Klemme 44a des Schein-Durchmesser-Zählers44zugeführt wird. Wie aus F ig. 6 hervorgeht, wird der Zähler 44 in Betrieb gesetzt um die Taktimpulse A zwisehenden Vorderflanken der Impulse P und R zu zählen. Die derart ermittelte Impulssumme entspricht folglich der Dauer eines Impulses c\ und dementsprechend dem scheinbaren Winkel-Durchmesser der Lichtquelle.

Der Ausgang des monostabilen Multivibrators 61 ist mit dem Eingang eines weiteren monostabilen Multivibrators 62 verbunden, welcher an seinem Ausgang einen Impuls Sliefert, der in die Übertragungstorschaltung 47 eingespeist wird. Dieser Impuls steuert die Übertragung des Inhaltes des Zählers 44 in den Speicher 51, so daß der letztere nunmehr den Wert des Schein-Durchmessers d speichert.

Der Ausgang Fder Kippstufe 57 ist mit dem Eingang eines bistabilen Multivibrators 63, dessen Ausgang einen Impuls Γ zur Stopp-Klemme des Höhenwinkel-Zählers 43 liefert. Wie aus F i g. 6 hervorgeht, zählt der Höhenwinkel-Zähler 43 die Anzahl der Taktimpulse A, die zwischen der Vorderflanke des Impulses Ci liegen. Die ermittelte Impulssumme entspricht somit dem Wert des Höhenwinkels s.

Der Ausgang des Multivibrators 63 ist mit dem Eingang eines Multivibrators 64 verbunden, der an seinem Ausgang einen Impuls LJ liefert, welcher der Übertragungstorschaltung 46 zugeführt wird. Diese steuert die Übertragung des Inhaltes des Höhenwinkel- jo Zählers 43 in den Speicher 49.

Die Anzeige der in den Speichern 48, 49 und 5,1 gespeicherten Resultate wird über eine Torschaltung.65 gesteuert, die an ihren Eingängen die Impulse Fund N empfängt. Der Ausgang dieser Torschaltung 65 ist mit ji dem Eingang eines monostabilen Multivibrators 66 verbunden, der seinerseits an seinem Ausgang einen Schreib-Impuls K liefert. Dieser Impuls wird in das Anzeigegerät 52 eingespeist, um darin eine Anzeige des Seitenwinkel-Wertes, des Höhenwinkel-Wertes und des Schein-Durchmessers der Lichtquelle hervorzurufen, wie diese Werte.in den betreffenden Speichern 48, 49 und 51 enthalten sind.

Die Torschaltung 65 gewährleistet, daß eine Anzeige durch die Vorrichtung 52 nur stattfindet, wenn von dem -r> Empfänger 15 zwei Impulse c\ und ei zwischen zwei Rückstell-Impulsen b erzeugt worden sind. Wenn dieses nicht erfolgt ist, verbleibt das Signal Fauf tiefem Niveau bis zur Nullstellung durch den folgenden Impuls B. Während der Nullstellung bildet sich die-positive Flanke >n des Impulses Fzur gleichen Zeit wie der Impuls N aus. Folglich wird die Torschaltung 65 in der Weise erregt, daß sie während der Dauer des Impulses N gesperrt ist. Das hat zur Folge, daß die Torschaltung 65 in diesem F⁷alle überhaupt kein Schreibsignal weitergibt und es zu v> keiner Anzeige von Falsehresultaten kommen kann.

Es wird im weiteren unter Bezugnahme auf Fig. 5 eine abgeänderte Ausführungsform des erfindüngsgemäßen Gerätes beschrieben, mit der zwei Lichtquellen je Umlauf oder Meßzyklus des Gerätes aufgespürt und lokalisiert werden können.

Im Fall der Fig.5 sendet der Empfänger 15 zwei Paare von Seitenwinkel-Impulsen und Höhenwinkel-Impulsen je Geräteumlauf aus und folglich liefert die Kippstufe 56 während der Erfassung der ersten Lichtquelle die Impulse Ci, C₂ und Di, D₂, gleich wie in dem vorher beschriebenen Fall und während der Erfassung der zweiten Lichtquelle Impulse C; und Ct und die entsprechenden Umkehrimpulse Di und A-Auch hier wird der Seiteawinkel g\ der ersten Lichtquelle bestimmt durch die Messung des Intervalls zwischen dem Rückstell-Bezugsimpuls ß und der positiven Vorderflanke des ersten Impulses -CiV der scheinbare Durchmesser d\ der ersten Lichtquelle wird vom Beginn der Zeitdauer des Impulses Q gemessen, und der Höhenwinkel S\ der ersten Lichtquelle wird unter Auswertung des Intervalls zwischen den Vorderflanken der Impulse Ci und Ci gemessen. Bis dahin arbeitet das Gerät nach Fig.5 in der gleichen Weise wie das Gerät nach Fig.4. Indessen werden in diesem Falle die Zähler 42,43 und 44 in der Weise betätigt, daß sie mit dem Zählen während des ganzen Umlaufes des Gerätes fortfahren, weilsie eingeschaltet worden sind, und »fliegend« ihren Inhalt den verschiedenen Speiehern 48, 49 und 51 übermitteln. Aus diesem Grunde fehlen die Torschaltungen 45, 46 und 47, und die Klemmen 42a, 43a, 44a steuern die »fliegende« Übertragung des Inhaltes eines angeschlossenen Zäh- . lers sobald sie einen.Impuls empfangen. =

Am Beginn eines Meßzyklus zieht der Impuls N den Anlauf des Zählers 42 nach sieh, und während der Erfassung der ersten Lichtquelle wird ein Impuls;P\ der Übertragungsklemme 42a des Zählers 42 übermittelt, um in diesem Augenblick den Inhalt des Zählers zu übertragen, d. h., den Wert g\ des Seitenwinkels der ersten Lichtquelle in den Speicher 48 einzuspeisen. Wie im Falle der Fig.4 wird der Impuls P\ gleichermaßen den Auslöse-Klemmen 43c/und 44d/der Zähler 43 und44 zugeführt, welche damit beginnen, die Taktimpulse A von diesem Augenblick an zu summieren.

Der Rückflanke des Impulses Ci entspricht der Impuls Ru der der Übertragungsklemme 44a des Zählers 44 zugeführt wird, welcher dann den Wert d\ des scheinbaren Durchmessers der ersten Lichtquelle in den Speicher 51 überführt, wobei der Zähler 44 damit fortfährt, die Impulse zu summieren, die er an seinem Eingang empfangen hat.

Beim Eintreffen der Vorderflanke des zweiten Impulses C₂ wird der Impuls T\ der Übertragungsklemme 43a des Zählers 43 zugeführt, der bereits den Wert .vi des Höhenwinkels der ersten Lichtquelle enthält, ein Wert, der dem Speicher 49 übertragen wird. In der Folge wird ein Schreibimpuls Kder Anzeigevorrichtung 52 zugeführt, auf eine Art und Weise, die im einzelnen noch nachstehend beschrieben wird, um die Werte g\, d\ und /Ι, die der ersten Lichtquelle /.ugehören, zur Anzeige zu bringen.

Beim Erfassen der zweiten Lichtquelle, das sich im Erscheinen der Impulse Ci-und .Ct. am Ausgang der Kippstufen 56 äußert, laufen die gleichervFunktionen ab. wie sie vorstehend beschrieben worden sind. Mil anderen Worten, wird der Impuls -P>, dessen Vorderflanke der Vorderflanke des Impulses Ci entspricht, der Übertragungsklemme 42a des Zählers 42 zugeführt, der sich dann in dem Zustand der Sum-mierung einer Anzahl von Impulsen befindet, die dem Wert des Seitenwinkels gi der zweiten Lichtquelle .entspricht. Dieser Wert gi wird daraufhin dem Speicher 48 übermittelt.

Der impulsFiist ohne Wirkung auf die Zähler 43 und 44, da diese bereits durch den Impuls Pi gestartet worden sind.

In der Folge tritt dann der Impuls R2 auf, dessen Vorderflanke der Rückfront des Impulses Cj entspricht. Dieser Impuls Ri wird der Übertragungsklemme 44a des Zählers 44 übermittelt, der in diesem Augenblick einen Wert c/2' enthält, welcher der Summe der Impulse

/.wischen der Vorderflanke des Impulses Ci und der Rückflanke des Impulses G entspricht. Manerkennl in Fig.6, daß der Wert des Schein-Durchmessers d₂ der zweiten Lichtquelle gegeben ist durch dieBeziehung

d₂-(di+g\)-g2.

Der Wert d₂ wird dann in den Speicher 51 überführt, und durch eine einfache Rechnung kann man von diesem den Effektivwert des scheinbaren Durchmessers di der zweiten Lichtquelle ableiten.

Weiterhin wird ein zweiter Impuls T₂, dessen Vorderflanke der Vorderflanke des . Impulses G entspricht, der Überlragungsklemme 43a des Zählers 43 zugeführt. In diesem Augenblick enthält der Zähler einen Wert S₂ gleich der Summe der Impulse zwischen der Vorderfront des Impulses G und der Vorderfront des Impulses G.

Man erkennt in F i g. 6, daß der effektive Wert des Höhenwinkels S₂ der zweiten Lichtquelle aus der Beziehung

S₂ = (S₂'+g\)-g₂

erhalten wird. Dieser Wert Sz wird dem Speicher 49 zugeführt, um in der Vorrichtung 52 angezeigt zu werden, undman kann daraus leicht den effektiven Wert des Höhenwinkels 52 der zweiten Lichtquelle ableiten.

Im weiteren wird eine Ausführungsform eines Sicherheitsschaltkreises beschrieben, der schematisch in Fig.5 dargestellt ist und das Erfassen von zwei Lichtquellen je Umlauf ermöglicht.

Diese Sicherheitsschaltung ist dafür vorgesehen, zu gewährleisten, daß eine Anzahl von Meßimpuls-Paaren zwischen zwei Null-Bezugsimpulsen B empfangen werden, d. h. bei jedem Umlauf des Geräts, ferner ist diese Schaltung vorgesehen, die Anzeige. durch die Anzeigevorrichtung 52 von Koordinaten der zweiten Lichtquelle so lange aufzuschieben, als die Koordinaten der ersten Lichtquelle noch nicht in das Anzeigegerät eingeschrieben worden sind. .

Die Sicherheitsschaltung enthält eine Torschaltung 71 entsprechend der Torschaltung 65 in Fig.4. Die an ihren Eingängen die Signale E und N empfangende Torschaltung 71 ist mit dem Eingang eines monostabilen Multivibrators 72 verbunden, der an seinen beiden Ausgängen die Signale Wund /liefert. Die Kippzeit des Multivibrators 72 ist gleich der Zeitspanne, die erforderlich ist, für die Einschreibung der Koordinaten einer Lichtquelle durch die Anzeigevorrichtung 52. Die genannte Kippzeit kann beispielsweise 20 msec entsprechen. Der Ausgang H des monostabilen Multivibrators 72 ist mit dem Eingang eines anderen monostabilen Multivibrators 73 verbunden, der an seinem Ausgang den Impuls /liefert. Der Ausgang /ist einerseits mit dem Eingang eines anderen monostabilen Multivibrators 74 verbunden, der an seinem Ausgang den Impuls.M liefert und andererseits mit dem Eingang zur Einschaltung einer bistabilen Kippstufe 75 zu deren Einschaltung in die Position »1«. Diese Kippstufe 75 liefert an ihrem Ausgang ein Signal L, und dieser Ausgang'L ist ebenso wieder Ausgang Mdes monostabilen Multivibrators 74 an den Eingang eines monostabilen Multivibrators 66 angeschlossen, der an seinem Ausgang den Einschreibimpuls V liefert.

Der Ausgang /des monostabilen Multivibrators 72 ist einerseits an einen Eingang einer Torschaltung 76 " angeschlossen und andererseits an- den Umschalteingang der bislabilen Kippstufe 75.

Die Torschaltung 76 weist einen weiteren Eingang auf, der das Ausgangssignal Fder bistabilen Kippstufe 57 empfängt, wobei dieses Signal gegebenenfalls eine Anpassungsstufe in-Form einer Emitterfolge durchlaufen kann. Der Ausgang der Torschaltung 76, an welchem das Signal K auftritt, ist mit dem Eingang der bistabilen Kippstufe 75-für die Ausschaltung in die Position »0« verbunden.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der obigen Sicherheitsschaltung beschrieben. Beim Erfassen einer Lichtquelle läuft die negative Rückflanke des Impulses E₁. die der positiven Vorderflanke des Impulses C₂ entspricht, durch die Torschaltung 71 und bewirkt den Impuls G, der die Einschaltung des Multivibrators 72 bewirkt. Dieser seinerseits gibt an seinem Ausgang die Impulse Hund /mit einer Dauer von 20 ms ab. Der dem monostabilen Multivibrator 73 zugeführte Impuls //löst die fortlaufende Erzeugung der Impulse /und Mhervor und die Einschaltung des monostabilen Multivibrators 66, um schließlich den Einschreib-Impuls Vzu erzeugen, der über eine Zeit (z. B. 18 mm) andauert, die für das Einschreiben der Koordinaten der Lichtquelle durch die Vorrichtung 52 benötigt wird.

Beim Erfassen der ersten Lichtquelle bewirkt der Impuls J gleichermaßen die Einschaltung der bistabilen Kippstufe 75 in den Zustand »1«, wenn diese sich nicht bereits schon in diesem Zustand befindet. In F i g. 6 ist der Ausgang L mit einem hohen Niveau vom Beginn des Meßzyklus an eingezeichnet, wobei dieses Niveau dem Zustand »1« entspricht.

Es wird nunmehr von der Annahme ausgegangen, daß im Verlauf ein und desselben Abtast-Umlaufes das Gerat eine zweite Lichtquelle aufspürt, die durch die Impulse G und C₄ der Fig.6 gekennzeichnet ist. Weiterhin wird angenommen, daß der Zeitabstand zwischen den Impulsen G und d größer ist als die Zeit, welche für die Einschreibung der Koordinaten der ersten Lichtquelle erfordert wird, d.h* größer als 20 ms im Beispielsfalle.

Unter diesen Bedingungen durchläuft die negative Rückflanke des Impulses E die Torschaltung 71 und bewirkt den Impuls G, der die Einschaltung des monostabilen Multivibrators 72 auslöst. Die Impulse H, J und M werden in gleicher Weise erzeugt wie im Falle der Erfassung der ersten Lichtquelle und der monostabi-Ie Multivibrator 66 liefert dann den Einschreib-Impuls V. Der Impuls J hat keinerlei Wirkung auf die Kippstufe 75, die sich bereits im Zustand »1« befindet. Wenn der Multivibrator 72 in seine Ruhelage zurückkehrt, nimmt der Impuls / wieder ein hohes Niveau an und blockiert die Torschaltung 76, denn dieselbe ist nur so lange durchlässig, als der Impuls / sich auf niederem Niveau befindet. Die positive Rückflanke des Impulses F kann folglich dann, nicht mehr durch die Torschaltung 76 durchtreten, weil diese bereits gesperrt ist.

Für das weitere wird angenommen, daß der Zeitabstand zwischen den Impulsen G und C3 kleiner ist als die Zeitdauer von 20 ras, weiche die Arbeitsweise der Anzeigevorrichtung erfordert. In diesem Falle, wenn also die Rückflanken der Impulse fund /^erscheinen, ist der monosfabile Multivibrator 72 noch immer eingeschaltet und der Impuls / befindet sich auf niedrigem Niveau. Der Impuls E hat keinerlei Wirkung auf den Multivibrator 72, sondern es kann im Gegenteil der Impuls Fdurch die Torschaltung 76 durchgehen, um zu einem negativen Impuls K zu werden, der den bistabilen Kippschaltkreis 75 in den Zustand »0« zurückstellt.

Am Ende der 20-ms-Periode des monostabilen

Multivibrators 72 läßt die positive Rüekflanke des Impulses / die bistabile Kippstufe 75 aus dem Zustand »0« in den Zustand »1« übergehen, wodurch in diesem Augenblick allein die Aussendung eines zweiten Impulses hervorgerufen wird, der an den monostabilen Multivibrator 76 gelangt.

Das hat zur Folge, daß die Einschreibung der Koordinaten der zweiten im Zuge ein und desselben Geräteumlaufes erfaßten Lichtquelle erst stattfinden kann, wenn die Einschreibung der Koordinaten der ersten Lichtquelle beendet ist.

Die zuvor beschriebene Sicherheitsanordnung hat sich im Hinblick auf die Tatsache als notwendig erwiesen, daß die verwendete Anzeigevorrichtung ungefähr 20 ms für die Anzeige der Koordinaten einer erfaßten Lichtquelle benötigt.

Bei dem zuvor beschriebenen Gerät ist die Meßgenauigkeit für den Seitenwinkel und den Höhenwinkel im wesentlichen eine Funktion von N und von f/e. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist N= 5000 und f/e= t/500 und die Genauigkeit in der Größenordnung von 8 bis 10 Winkel-Minuten.

Die Meßgenauigkeit für den Höhenwinkel hängt gleichermaßen von dem Winkel α ab, den die beiden Spalte 12 und 13 miteinander bilden. Wenn ά kleiner, gleich oder größer als 45° ist, ist die Meßgenauigkeit für den Höhenwinkel kleiner bzw. gleich bzw. größer als die Meßgenauigkeit für den Seitenwinkel.

Es ist im allgemeinen wünschenswert, daß die Meßgenauigkeit für den Höhenwinkel und den Seitenwinkel von gleicher Größenordnung ist und, gelegentlich, daß die Messung des Höhenwinkels mit größerer Genauigkeit erfolgt als die des Seitenwinkels, insbesondere wenn nukleare Explosionen geortet werden sollen.

Es ist daher gegebenenfalls notwendig, Winkel <x zu verwenden, die größer als 45° sind, was aber eine Reihe von Schwierigkeiten bietet.

Man sieht aus Fig.7, daß der Durchmesser der wirksamen, empfindlichen Oberfläche 15a des photoelektrischen Empfängers 15 erheblich vergrößert 4& werden müßte, woraus sich Schwierigkeiten sowohl bei der Herstellung wie beim Gebrauch ergeben.

Ist die Neigung des Höhenwinkel-Spaltes 13 in bezug auf den Seitenwinkel-Spalt 12 erheblich größer als 45°, kann das zu ₌ einem Meßfehler führen, wenn die aufzuspürende Quelle nicht sphärisch ist.

Um diesem Nachteil zu begegnen, kann man die Spalte 12 und 13 so ausbilden, wie das in den F i g. 8 bis 10 gezeigt ist.

In F i g. 8 liegt der Seitenwinkel-Spalt 12 nicht mehr in der Symmetrieebene y'y, ist vielmehr in bezug auf diese parallel versetzt; bei gleichem Neigungswinkel des Höhenwinkel-Spaltes 13 wie in F i g. 7 kommt man zu einem erheblich kleineren Durchmesser der erforderlichen empfindlichen Oberfläche 15a des Empfängers. Dieser Versetzung des Spaltes 12 entspricht in der Praxis eine »konstante« Winkelversetzung, der aber ohne Schwierigkeiten bei der Vermessung des Seitenwinkels Rechnung getragen werden kann.

Bei der in F i g. 9 dargestellten Ausführungsform, wo die Spalte 12 und 13 symmetrisch in bezug auf die Symmetrieebene y'y geneigt sind, ist der Wert des Seitenwinkels gegeben durch die halbierte Summe der an dem ersten und dem zweiten Spalt ausgeführten Winkelmessungen.

Bei der in Fig. 10 veranschaulichten Ausführungsform, bei welcher die Spalte 12 und 13 beliebige Lage und Form haben, kann die Messung des Höhenwinkels, des Seitenwinkels und des Winkel-Durchmessers der Lichtquelle mit gleicher Genauigkeit ausgeführt werden, wenn das Gerät zuvor geeicht wird.

Es versteht sich, daß noch zahlreiche weitere Modifikationen vorgenommen werden könnten, ohne aus dem Rahmen der vorliegenden Erfindung herauszutreten.

Insbesondere könnte man anstelle des rotierenden Kodierers 1 mit zwei Teilungsfeldern (4 und 5) in Weiterbildung des Erfindungsgedankens einen rotierenden Kodierer klassischer Bauart mit λ Teilungsbahnen verwenden, von dem die kodierte momentane Winkel-

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position mit einer Genauigkeit von ± -^₅- Winkelgeraden abgefragt werden kann.

Die Wirkungsweise des mit einem Kodierer dieser zweiten Bauart ausgestatteten erfindungsgemäßen Gerätes ist folgende:

Bei jedem Impuls des photoelektrischen Empfängers, genauer gesagt im Augenblick des Eintreffens einer ansteigenden oder einer abfallenden Impulsflanke des Empfängers, wird der rotierende Kodierer abgefragt. Die abgefragte kodierte Zahl wird in den Speicher gegeben, daraufhin angezeigt oder gegebenenfalls durch einen Fernmeß-Sender weitergeleitet.

Bei jedem Umlauf des Gerätes werden vier Zahlen aufgezeichnet, welche die Ermittlung der gewünschten Werte ermöglichen, nämlich: des Seitenwinkels, des Höhenwinkels und des scheinbaren Durchmessers der Strahlungsquelle. Beispielsweise ist bei Anordnung der Spalte 12 und 13 nach F i g. 9:

Der Seitenwinkel eine Funktion von

Der Höhenwinkel eine Funktion von

ng2 — ngl 2

Der scheinbare Durchmesser eine Funktion von

An+ An'

wenn die Spalte die gleiche Winkelbreite haben.

ng 1 ist die Zahl, die im Zeitpunkt der Anstiegsflanke des ersten vom Empfänger ausgesandten Impulses aufgezeichnet wird und ng 2 die Zahl, die im Zeitpunkt der Anstiegsflanke des zweiten Empfänger-Impulses aufgezeichnet wird, und Δη und Δη' sind die Differenzen der Zahlenwerte, die im Zeitpunkt der Anstiegsflanke und dem Zeitpunkt der Abstiegsflanke des ersten bzw. des zweiten Empfänger-Impulses aufgezeichnet worden sind.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen 709 686/54

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bestimmen der Winkelkoordinaten einer Licht- oder elektromagnetische Wellen aussendenden Strahlungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß der von der aufzuspürenden Strahlungsquelle ausgesandte Strahlungsfluß aufgefangen wird, daß von diesem Strahlungsfluß periodisch und fortlaufend ein Seitenwinkel-Spalt und ein Höhenwinkel-Spalt überstrichen wird, die in nichtparalleler Lage in einem strahlungsundurchlässigen Material angebracht sind, daß fortlaufend elektrische Seitenwinkel-Impulse und Höhenwinkel-Impulse beim Überwandern des Strahlungsflusses über den Seitenwinkel-Spalt bzw. den Höhenwinkel-Spalt erzeugt werden, daß der Abstand zwischen dem Seitenwinkel-Impuls und einem Bezugspunkt des Überstreichungszyklus gemessen wird, um daraus den Wert des Seitenwinkels der Strählungsquelle abzuleiten und das Intervall zwischen den Seitenwinkel-Impulsen und den Höhenwinkel-Impulsen gemessen wird, um daraus den Höhenwinkel-Wert der aufgespürten Strahlungsquelle abzuleiten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des Seitenwinkel-Impulses gemessen wird, um daraus den Wert des scheinbaren Durchmessers der Strahlungsquelle abzuleiten.

3. Gerät zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine optische Baugruppe (9), die um eine vertikale Achse rotiert und ein Bild (i') der Strahlungsquelle (i) in der Brenn-Bildebene eines Objektivs (11) erzeugt, eine Blende (14) aus für die Strahlung nicht durchlässigem Material, in welcher zwei nichtparallele Spalte angebracht sind, nämlich ein Seitenwinkel-Spalt (12) und ein Höhenwinkel-Spalt (13), wobei diese Blende

(14) in der Brenn-Bildebene des Objektivs angeordnet ist, weiter gekennzeichnet durch einen Empfänger (15), der hinter den Spalten (12 und 13) angeordnet ist und fortlaufend einen ersten elektrischen Seitenwinkel-Impuls (c\) und einen zweiten elektrischen Höhenwinkel-Impuls (oft aussendet, jedesmal dann, wenn der Strahlungsfluß den Seitenwinkel-Spalt (12) bzw. den Höhenwinkel-Spalt (13) überstreicht, ferner gekennzeichnet durch eine elektronische Vorrichtung zum Messen des Abstandes zwischen dem ersten Seitenwinkel-Impuls und einem Null-Bezugspunkt des Überstreichungszyklus, zum Zwecke, dadurch den Seitenwinkel-Wert zu

. ermitteln und den zeitlichen Abstand zwischen den Seitenwinkel-Impulsen und den HÖhenwinkel-Impulsen zu messen zum Zwecke, daraus den Wert für den Höhenwinkel der Strahlungsquelle zu ermitteln.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Elektromotor (2) mit konstanter Drehzahl enthält, einen Winkel-Kodierer (1), der von dem Elektromotor (2) in Umlauf gehalten wird, daß die optische Baugruppe (9) einen Spiegel (35) aufweist, der in einem Winkel von etwa 45° zur Horizontalen geneigt ist und um die vertikale Achse des Gerätes rotiert, wobei dieser Spiegel den aufgefangenen Strahlungsfluß auf das Objektiv (11) wirft, das auf der vertikalen Achse angeordnet ist, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv (11) und der Spiegel (35) vom Elektromotor (2) in Umlauf gehalten werden und daß der Empfänger

(15) und die Blende (14), in welcher die Spalte für den

Seitenwinkel (12) und den Höhenwinkel (13) eingearbeitet !sind, fest angebracht und auf die vertikale Achse des Gerätes zentriert sind.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv (11) und der Spiegel (35) in ein rotierendes Gehäuse (35) eingebaut sind, das in einem feststehenden, koaxialen zylindrischen Schutzgehäuse (40) untergebracht ist, an welchem sich ein zylindrisches, strahlungsdurchlässiges Fenster (27) befindet, wobei hinter dem Fenster (27) eine Öffnung (36) liegt, die in der Wandung des rotierenden Gehäuses (23) angebracht ist und hinter welcher sich der Spiegel (35) befindet.

6. Gerät nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Stativkopf (18), der auf dem Erdboden aufruht, einen Tisch (21), der am Stativkopf mittels dreier Stellschrauben (22) befestigt ist und Wasserwaagen enthält, zum Zweck seiner genauen Einstellung in die Horizontale, einen zylindrischen Körper (23), welcher drehbar auf dem Tisch (21) angebracht und mit dem fest das zylindrische Schutzgehäuse (40) der optischen Baugruppe verbunden ist, eine Vorrichtung (24) zum Einstellen der Winkellage des zylindrischen Körpers (23) und des Schutzgehäuses fltk (40) um die vertikale Achse und eine Vorrichtung ^^ (25)' zum Feststellen des zylindrischen Körpers (23) in bezug auf den Tisch (21).

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es eine mit dem zylindrischen Körper fest verbundene Fadenkreuzlupe (28) aufweist, deren Achse in einer zur vertikalen Achse des Gerätes parallelen Ebene liegt.

8. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel-Kodierer (1) aufgebaut ist aus einer Glasscheibe (3), die von dem Motor (2) in Umlauf gehalten wird und an deren Peripherie mit sehr hoher Präzision Strichteilungen eingraviert sind, und zwar auf einem ersten Teilungsfeld (5) ein einziger'Teilungsstrich oder Seitenwinkel-Nullpunkt und auf einem zweiten Teilungsfeld (4) eine Anzahl (N) in gleichem Abstand aufeinanderfolgender Teilungsstriche, von welchen einer in der Verlängerung des einzigen Teilungsstriches des Teilungsfeldes (5) liegt und ferner dadurch gekennzeichnet, daß Lese-Photodioden für die Teilungen (4 und 5) JäL· vorgesehen sind, die von einer Glühlampe beleuch- I^ tet werden.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits der Winkel-Kodierer (1) zwei Ausgänge (7 und 8) aufweist, von denen jeder mit einem Impulsformer und mit einem Verstärker verbunden ist, deren betreffende Ausgänge ihrerseits mit einem logischen Schaltkreis verbunden sind, der aus »UND«-Schaltungen, »ODER«-Schaltungen und Kippstufen aufgebaut ist, andererseits gekennzeichnet dadurch, daß der photoelektrische Empfänger (15) mit einem Impulsformer verbunden ist, im weiteren mit einem Verstärker, dem eine Schwellenwertschaltung zur Unterdrückung von Rauschsignalen nachgeordnet ist, deren Ausgang ebenfalls mit dem genannten logischen Schaltkreis verbunden ist, welcher zwei Ausgänge aufweist, die einerseits an einen ersten Zähler (42) zur Bestimmung des Seitenwinkels, der mit einem ersten Speicherkreis (48) verbunden ist, und andererseits an einen zweiten Zähler (43) zur Bestimmung des Höhenwinkels angeschlossen sind, welcher einem zweiten Speicherkreis (43) zugeordnet ist.

ORIGINAL INSPEGTED

10. Gerät nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Zähler (44), der dem Ausgang des logischen Schaltkreises zugeordnet ist und den scheinbaren Durchmesser der Strahlungsquelle mißt.

11. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel-Kodierer (1) ein an sich bekannter Kodierer mit π Teilungsbahnen ist, der bei der Abfragung seine momentane Winkellage in Form einer Anzahl von η Bits angibt mit einer

Winkelgenauigkeit von ± -^- Winkelgraden, wobei

zwischen den Empfänger und den Kodierer eine logische Anordnung zur Auswertung der Empfängersignale und der vom Kodierer abgefragten Signale zwischengeschaltet ist.

12. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Seitenwinkel-Spalt (12) geradlinig verläuft und in der Symmetrieebene der optischen Baugruppe liegt und daß der ebenfalls geradlinige Höhenwinkel-Spalt (13) einen Winkel <% mit dem Seitenwinkel-Spalt bildet.

13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel oc 45° beträgt.

14. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der geradlinig verlaufende Seitenwinkel-Spalt (12) in bezug auf die Symmetrieebene des optischen Systems (9) parallel seitenversetzt ist.

15. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwinkel- und die Höhenwinkel-Spalte (12 bzw. 13) geradlinig verlaufen und symmetrisch in bezug auf die Symmetrieebene des optischen Systems (19) geneigt sind.

16. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der= Spalte (12, 13) eine gekrümmte Form aufweist.