DE1766753A1 - Anordnung zur Richtungsbestimmung einfallender Wasserschallwellen in einem grossen Winkelbereich - Google Patents

Description

FRIED.KRUPP GESEIiSCHAJ¹T MIi BESCHRÄNKTER HAFTUNG

Anordnung zur Richtungsbestimmung einfallender Wasserschallwellen in einem großen Winkelbereich.« '

Die" Erfindung betrifft eine Anordnung zur Richtungsbestimmung einfallender Wasserschallwellen, in einem großen Winkelbereich, bestehend aus einer Vielzahl von Empfängern bzw. Empfängergruppen mit anschließenden Empfangskanälen, denen Richtcharakteristiken zugeordnet sind, die verschiedenen aneinder grenzenden ^X^jiXyS^^X- £$.&$. winkelmäßigen Teilbereichen des gesamten Winkelbereiches zugehöfen, einem Hauptabtaster zur periodischen Schnellabtastung der- En&angssignale aller Teilbereiche, einer Einrichtung zur Ableitung von Feinpeilwerten aus jeweils zwei, demselben Teilbereich zugehörigen Empfangskanälen und einem Anzeigegerät mit zur Abtastung aller Teilbereiche synchroner Ablenkung der Richtungsanzeige, insbesondere mittels des Kathodenstrahles einer Kathodenstrahlröhre.

Bei den bekannten Anordnungen dieser Art erfolgt die Feinpeilung durch Interpolation zwischen den Amplituden der in einem Winkelbereich sich überlappenden Richtcharakteristiken. Dabei besteht der Nachteil, daß sich Fehlweisungen durch unterschiedliche Verstärkung in den Empfangskanälen ergeben können. Es besteht ferner der Nachteil, daß die Genauig-

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• · · · ο Cf

keit der Richtungsanzeige von der Zahl der sich in einem Teilbereich überlappenden, zur Interpolation herangezogenen Richtcharakteristiken abhängig ist und an den Grenzen eines Gesamtbereiches von weniger als 560° absinkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs gekennzeichneten Art zu schaffen, welche die eben dargelegten Fachteile vermeidet und eine genauere Richtungsbestimmung ohne Erhöhung der Zahl der Empfangskanäle bzw. Richtcharakteristiken ermöglicht.

Bei der Lösung dieser Aufgabe wird von der Überlegung ausgegangen, für die Feinpeilung in den einzelnen Teilbereichen das an sich bekannte Verfahren der Phasen- oder Laufzeitdifferenzmessung zwischen zwei Empfängern oder Empfängergruppen mit akustischem Schwerpunktabstand zu verwenden, da sich mit einem solchen Verfahren eine vom Verstärkungsgrad und der Empfindlichkeit der verschiedenen Empfänger unabhängige Genauigkeit der Richtungsbestimmung erzielen ρ läßt.

Ausgehend von diesen Überlegungen wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) jedem der Teilbereiche zwei die beiden Empfangskanäle speisende)* Empfänger oder Empfang er gruppen J^ mit vorgegebenem, akustischem Schwerpunktyjabstand (d) zugeordnet sind,

b) als Istwertgeber Meßanordnungen für die Phasen-

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oder Laufzeitdifferenz en zwischen den zwei Empfangskanälen eines Teilbereiches vorgesehen sind,

c) für jeden der Teilbereiche ein einstellbarer Kurzzeitgeber, dessen zeitlicher Abla.uf der Winke!anordnung des Teilbereiches entspricht, vorgesehen ist, wobei der Kurzzeitgeber vom Istwertgeber einstellbar ist und vom Hauptabtaster bei dessen Eintritt in den betreffenden Teilbereich gestartet wird,

d)der Ausgang des KurzZeitgebers das Ireigabesignal für die Eichtungsanzeige bei Ablauf der vom Istwertgeber ermittelten Zeitspanne seit Eintritt des Hauptabtasters in den Teilbereich liefert.

Dadurch ist eine Anordnung zur Feinpeilung geschaffen, deren Göafihiigkeit von Abweichungen der Empfindlichkeit und der Verstärkung unabhängig ist, indem die mit der Phasen- bzw. Laufzeitdifferenzmessung ji^ mögliche hohe Meßgenauigkeit ausgenutzt wird. Außerdem wird.in jedem Teilbereich die gleiche Genauigkeit erzielt, unabhängig davon, ob sich benachbarte Teilbereiche anschließen.

Vorteilhaft besteht der Istwertgeber aus einer Meßanordnung für die Phasenlaufzeit ν . Dadurch lassen sich hohe Meßgenauigkeiten für die Richtung einfallender Empfangssignale verschiedenster Art in einem weiten Frequenzbe-

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• . · ο ^r

reich erzielen, was für die Einsatzmöglichleit der Anordnung von Bedeutung ist.

Zur Messung der Phasenlaufzeit Γ kann erfindungsgemäß eine als Istwertgeber dienende Meßanordnung, die aus einem Phasenmesser mit' anschließendem Sechenwerk "besteht, vorgesehen sein, in das einerseits die Phasenmeßgröße If (uj _t T ) und andererseits die Kreisfrequenz US der Eingangssignale des Phasenmessers eingegeben werden, und dessen Ausgangsgröße nur noch von der Phasenlaufzeit ^ abhängt.

Das Rechenwerk kann aus einem Regelkreis bestehen, in dem ein monostabiler Multivibrator vorgesehen ist, dessen Kippdauer durch eine Spannung steuerbar ist, der von aus der Signalspannung der Kreisfrequenz ^j abgeleiteten Impulsen getriggert wird und dessen nach Siebung durch einen Tiefpaß gewonnene Ausgangsspannung proportional der

.. - In den;

Kreisfrequenz co und der Kipp/dauer ist, eis Regelkreis sind iit-dea ferner ein Differenzbildner für die Spannungen des Phasenmessers un-d des monostabilen Multivibrators und ein Gleichspannungsverstärker vorgesehen s-iad-, der die Differenzspannung verstärkt und dem monostabilen Multivibrator als steuernde Spannung zuführt, wobei diese Spannung, die nur noch von t abhängige Ausgangsgröße des Rechenwerkes ist.

Der Kurzzeitgeber ist vorzugsweise als ein monostabiler Multivibrator ausgeführt, dessen Kippzeit vom Ausgang

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des Istwertgebers gesteuert wird.

Ein funktionsgetreues Zusammenarbeiten des KurzZeitgebers und des Rechenwerkes läßt sich auf einfache Weise dadurch erreichen, daß die monostabilen Multivibratoren des Rechenwerkes und des Kurzzeitgebers bis auf die die Kippdauer bestimmenden Kondensatoren gleich aufgebaut sind, wobei das Verhältnis der Kapazität des zeitbestimmenden Kondensators im Multi-vibrajzitor des Kurzzeitgebers zur Kapazität des zeitbestimmenden Kondensators im Multivibrator des Rechenwerkes gleich dem Verhältnis der Wasserschallgeschwindigkeit zu dem Produkt aus der Kreisfrequenz des Hauptabtasters und dem zugehörigen akustischen Schwerpunktsabstand ist. ·

Eine Steigerung der Zielerkennbarkeit durch Erhöhung des Bündelungsmaßes bei geringem Mehraufwand läßt sich dadurch erreichen, daß die Ausgänge zweier Empfänger oder Empfängergruppen jedes Teilbereiches kreuzweise einerseits direkt, andererseits über Laufzeitglieder an Summenbildner angeschlossen sind, die je zwei aneinlander grenzende und-um deahalben Winkel des Teilbereiches gegeneinander versetzte Richtkeulen bilden,"und daß die von diesen Richtkeulen aufgenommenen Signale zur Intensitätssteuerung des Signales für die Richtungsanzeige verwendet werden. Dabei kann jedem Kanal einer Richtkeule ein Tor zugeordnet sein, da# die Signalspannung des zugehörigen

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Kanales durchläßt,wenn gleichzeitig vom Hauptabtaster ein Freigabesignal für den zugehörigen Empfänger oder die zugehörige Empfängergruppe des Teilbereiches und vom Kurzzeitgeber ein Ausgangssignal anliegen.

Der vom Istwertgeber für j&en Teilbereich einstellbare Kurzzeitgeber kann auch aus einer Koinzident^stufe und einem Sägezahngenerator bestehen, dessen Kippdauer der Durchlaufzeit des Hauptabtasters durch einen Teilbereich entspricht, und dessen auf die Steuerspannung des Istwertgebers angestiegene Kippspannung durch die Koinzidentfistufe den Zeitpunkt für das Freigabesignal angibt.

In der Zeichnung ist die Erfindung am Beispiel einer Panorama-Sonaranlage veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1a eine solche Panorama-Sonaranlage in einer ersten, Fig. 2a in einer abgewandelten Ausführungsform, Fig. 1b, 1c und 2b Richtcharakteristiken in den Sonar-

anlagen nach Fig. 1a und 2a, und Fig. 1d ein Spannungsdiagramm zu Fig. 1a.

Zur Überwachung eines Rundumbereiches von 360° sind Wandler in Form einer Zylinderbasis mit z.B. 48 Wandlern W^. bis W^₈ vorgesehen. Diese Wandler sind zu Empfängergruppen so zusammengefaßt, daß über die Verzögerungsnetzwerke zweier Empfangskanäle Richtcharakteristiken gebildet werden, die Teilbereichen von je 7,5° des Umkreises zugehören.

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Jedem Teilbereich sind zwei Empfangskanäle, z.B. jiu dem in Fig. 1a dargestellten Teilbereich 1 άύέάΐά. die Empfängergruppen V bis Wg und W^ bis W^g, zugeordnet; durch die Verzögerungsnetzwerke EL und IL, werden einander deckende Richtcharakteristik«
bereich gebildet. (Fig. 1b).

deckende Richtcharakteristiken R^ und R^-, für den Teil-

Die beiden dem ersten Teilbereich zugehörigen Empfangskanäle mit den Empfängergruppen wL bis Wg und W.^ bis W40 h^en einen akustischen Schwerpunktsabstand d, so daß sich je nach Einfallsrichtung der empfangenen Wasserschallwellen eine Phasendifferenz zwischen den Ausgängen der Verzögerungsnetzwerke ML und ML^ ergibt.

Insgesamt sind 48 Paare von Empfangskanälen # vorgesehen. Die dem zweiten Teilbereich von 7»5° bis 15° zugehörigen Empfangskanäle- bestehen aus den Wandlern W2 bis Wq und W^₂ "bis W,-, dem 48. Teilbereich beispielsweise gehören die beiden Empfangskanäle mit den Wandlern W^ bis W,-, und W^₀ bis W^n an. Im folgenden wird nur der Vorgang für die Empfangskanäle des ersten Teilbereiches beschrieben.

Zur Messung der Phasendifferenz zwischen den Ausgängen der Verzögerungsnetzwerke NL und Έ^ der beiden Empfangskanäle ist ein Phasenmesser P^ vorgesehen, der eine dem Phasenwinkel proportionale Ausgangsspannung liefert.

Die beiden Ausgangssignale der Verzögerungsnetzwerke

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EL und EL- werden ferner in einem Summenbildner A₇. addiert. Das Summensignal folgt in Abhängigkeit vom Einfallswinkel der Wasserschallwellen der Richtcharakteristik IL· nach Pig. 1a. Die Ausgangsspannungen der Phasenmesser P^ bis P^₈ und der Summenbildner A,. bis

werden durch synchron laufende Hauptabtaster und S. abgetastet. Der Ausgang des Hauptabtasters wird an einen der beiden Eingänge einer Koinziden&istufe C gegeben, der Ausgang des Hauptabtasters S. an den Signaleingang eines Gatters G.

Ein Sägezahngenerator K, der mit den Hauptabtastern und S. synchronisiert ist, liefert eine Sägezahnspannung an den zweiten Eingang der Koinzidenzstufe C.

Die Koinzidenzstufe C liefert einen Ausgangsimpuls U_G an den zweiten Eingang des Gatters G, wenn die Augenblicksspannung Ug- des Sägezahngenerators K (vgl. Fig. 1d) und die Ausgangsspannung U_p des Phasenmessers P übereinstimmen.

Die Phasenmesser P₇. bis P^g sind so ausgelegt, daß der Spannungshub, der einem Einfallswinkelbereich von ί 3,75° um die Mittenrichtung Sy des Teilbereiches entspricht, gleich ist dem Spannungshub am Ausgang des Sägezahngenerators K. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der Ausgangsimpuls Uq der Koinzidenzstufe 0 das Gatter G zu einem Zeitpunkt öffnet, der dem Einfalls-

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winkel der. Wasserschallwelle fest zugeordnet ist.

äf "bei öffnen des Gatters G- und "bei Durchgang des vom Hauptabtaster^ S^ kommenden Signales eine Aufhellung des Sichtsignales auf der Kathodenstrahlröhre O getreu dem Einfallswinkel erfolgt, wird über einen Frequenzteiler D eine Wechselspannung erzeugt, deren Frequenz den 48. Teil der Frequenz des Sägezahngenerators K "beträgt. Diese Wechselspannung wird in einem Filter F gesiebt und das Ausgangssignal eines Multiplikators M dann in zwei um 90° gegeneinander verschobene Wechselspannungen aufgeteilt, die in bekannter Weise eine Kreisablenkung mit der geteilten Frequenz erzeugen. Hierzu ist die Phasendrehung von 90° im Phasenschiebeglied H · vorgesehen.

Die Kreisspur der Kreisablenkung des Kathodenstrahles wird in für Panoramadarstellungen üblicher Weise zeitproportional aufgebläht. Zu diesem Zweck ist ein Rampengenerator T vorgesehen, dessen Spannung mit der FiIterausgangssgiannung im Multiplikator M multipliziert wird.

Bei akti#ven Sonaimnlagen ist der Rampengenerator T mit der ImpulsausSendung synchronisiert, und sein Ausgangssignal steigt von der Spannung 0 bei Beginn der Lotperiode auf einen Maximalwert am Ende der Lotperiode an.

Statt, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, die Phasendifferenz zwischen den beiden Empfangskanälen

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eines Teilbereiches zu messen, kann, wie im zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig..2 dargestellt ist, die Laufzeitdifferenz (Phasenlaufzeit X) gemessen und als Maß für die Ablage der Schalleinfallsrichtung aus der mittleren Richtung Sy des zugehörigen Teilbereiches benutzt werden. Eine solche Laufzeitmessung läßt sich dadurch erreichen, daß zunächst eine Phasenmessung zwischen beiden Ausgangsspannungen der Empfangskanäle durchgeführt und in einem anschließenden Rechenwerk die PhasenlaufzeitT? zwischen beiden Empfangskanälen ermittelt wird. Die Phasenlaufzeit T wird somit in als Laufzeitmessern ausgebildeten Istwertgebern L^. bis Lo/, gemessen, welche, wie die Phasenmesser P,, bis Png in Fig. 1a, an die Ausgänge der beiden Empfangskanäle angeschlossen sind.

Daß in diesem Ausführungsbeispiel,abweichend von dem in Fig. 1a gezeigten, nicht 48, sondern nur 24 Paare von Empfangskanälen vorgesehen sind, ergibt sich, aus einer weiteren, mit der Laufzeitmessung nicht in Zusammenhang stehenden Maßnahme, die weiter unten näher beschrieben wird.

Phasen^ Die in den Istwertgebern L,. bis L^ gemessene Tauf zeit

3 liegt am Ausgang des Laufzeitmessers als laufzeitabhängige Spannung vor und wird benutzt, um einen Kurzzeitgeber Zy. bis Zp. zu steuern. Jeder Kurzzeitgeber wird, entsprechend dem Sägezahngenerator K in Fig. 1a₍

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Tl

jeweils gestartet, wenn der Hauptabtaster S an der Grenze des zugehörigen Teilbereiches ankommt.

Der Hauptabtaster S besteht aus einem Taktgenerator 101, der in einem Schieberegister 102 ein L-Signal rythmisch weiterschaltet. Das Schieberegister 102 hat 48 Ausgänge. Nachdem das L-Signal den 48. Ausgang erreicht hat, wird es wieder auf den 1. Ausgang zurückgeführt.

An einem jeden Ausgang des Schieberegisters erscheint das L-Signal somit nur bei jedem 48. Takt des Taktgebers 101.

Mit jedem ungradz ahligen Ausgang des Schieberegisters 102 sind die 24 Kurzzeitgeber Z^. bis Z^₁. verbunden. Das Erscheinen des L-Signales an einem der genannten 24 Ausgänge des Schieberegisters bewirkt ein Anstoßen des angeschlossenen Kurzzeitgebers Z über einen monostabilen Kipper 103ο Nach deasen einstellbarer Kippdauer wird aus der Rückflanke des Ausgangsimpulses ein Nadelimpuls über die Impulsformerstufen 104 und 105 gewonnen, der seinerseits einen Multivibrator 106 anstößt. Die KippdauerA T dieses Multivibrators 106 wird durch die der Phasenlaufzeit

X proportionale Spannung U^x/. vom Ausgang des betreffenden Istwertgebers L bestimmt. Am Ende der Kippdauer Δ T tritt somit am Ausgang des betrachteten Kurzzeitgebers Z ein/ Ausgangsimpuls auf.

Die von den Kurzzeitgebern Z^ bis Zo^. gelieferten Ausgangs-

• · ο · IC-

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impulse dienen als Steuerimpulse für zugehörige Torschaltungen. Wenn eine Torschaltung durch einen Impuls des Kurz zeitgeber s geöffnet wird, läßt sie die in dem "betreffenden Sektor empfangenen Signale als Videosignale zur Helltastung der Kathodenstrahlröhre 0 durch. In diesem Falle hat der Taktgenerator 101 in Fig. 2a die gleiche Wirkung, wie der Sägezahngenerator K in Fig. 1a und das Schieberegister 102 die des Frequenzteilers D in Fig. 1a. Die in dem Schieberegister 102 heruntergeteilte Frequenz wird wie im zuerst beschriebenen Beispiel in einem Filter F gesiebt und über einen Multiplikator M, nach Aufspaltung in zwei um 90° gegeneinander verschobene Anteile, den Ablenksystemen der Kathodenstrahlröhre 0 zugeführt. In diesem Beispiel ist zwischen dem Filter und dem Multiplikator noch ein Phasendrehglied Q für Darstellungskorrekturen eingefügt worden.

Die Ausgangsspannungen der beiden Empfangskanäle, die am Ausgang der Verzögerungsnetzwerke N,. und EL-. abgegriffen werden, werden addiert, und zwar einmal nachdem eine der beiden Spannungen in einem Laufzeitglied 107 bzw. 108 um einen gewissen Betrag verzögert worden ist, derart, daß durch Addition in Summenbildnern 109 und 110. Summenspannungen entstehen, welche zwei Richtcharakteristiken zugeordnet sind, die gegeneinander um 7»5° und gegen die Mittenrichtung Sy des Teilbereiches um

'

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ο ο sind.

+ 5,75 bzw. - 3,75 versetzt -ie** Dadurch gewinnt

i¹ einenj Aufwand von nur 24 Teilbereiche'⁰, also nur 24 Paare von Empfangskanälen und den angeschlossenen 24- Verzögerungsnetzwerken N insgesamt 48 Richtkeulen, und es sind infolgedessen nur 24 Istwertgeber L und Kurzzeitgeber Z erforderlich.

In Fig. 2b sind die für die Empfangergruppen W. bis Ug und VL,, bis W^g enthaltenen Richtcharakteristiken veranschaulicht. Darin entspricht R^ der um + 3i75° gegen die Mittenrichtung versetzten Richtcharakteristik am Ausgang des Summenbildners 110 und R^ deiy-^ 3?75° gegen die Mittenrichtung versetzten Richtcharakteristik am Ausgang des Summenbildners 109. Die einander deckenden Richtcharakteristiken R_x. und R^-. sind an den Ausgängen der Verzögerungsnetzwerke N,. und IL, wirksam und werden für die Phasenlaufzeitm.essung verwendet.

Die Ausgangspannungen der Summenbildner 109 und 110 werden in Auswerteschaltungen 111, 112 verarbeitet und liegen als aufbereitete Signale an den Toren 113 und114 an. Da 48 Tore vorhanden sind, entsprechend den 48 Richtcharakteristiken, aber nur 24 Kurzzeitgeber, muß eine Auswahlschaltung für die richtige Zuordnung der von den Kurzzeitgebern kommenden Steuerimpulse zu den 48 Toren, also den 48 Richtcharakteristiken, vorgesehen werden. Diesem Zwecke dienen zwei UND-Stufen 116 und 117» denen

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die Impulse aus dem Kurzzeitgeber gleichzeitig über parallel liegende Eingänge zugeleitet werden, und die an aufeinanderfolgenden Ausgängen des Schieberegisters 102 liegen, so daß sie nacheinander in Tätigkeit treten. Dadurch wird erreicht, daß das Signal der Richtcharakteristik R,p dann durch das Tor 114 hindurchgelassen wird, wenn im Istwertgeber L^ eine Laufzeit gemessen wird, die einem Einfallswinkel links der Symmetrieachse Sy der Empfängergruppen W.^ bis W^g und W^. bis Wg entspricht, und (§$ß das Tor 113 das Signal der Richtcharkateristik R2 durchschaltet, wenn die Laufzeit einem Einfallswinkel rechts der genannten Symmetrieachse Sy entspricht.

Um die Aufleuchtdauer eines Signales, d.h. die Breite eines Bildpunktes, zu steuern, sind hinter den UND-Stufen 116, 117 monostabile MuIt!vibratoren 118, 119 mit einstellbarer Kippdauer vorgesehen. Diese öffnen die Tore für eine vorgegebene Zeitdauer und bestimmen damit die Größe der Bildpunkte.

Wie oben bereits ausgeführt wurde, besteht ein Istwertgeber L auf einem Phasenmesser, der die Momentanphase Y der ankommenden Signale mißt, und einem Rechenwerk.

Jeder Istwertgeber L enthält zwei Zweipunktglieder 120 und 121, die die Amplituden der in den beiden Teilgruppen einfallenden Signale begrenzen. Durch Differenzieren der so gewonnenen Rechteckspannungen in Differenzierstufen

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122 und 123 und nach Ausfiltern der negativen Impulse in Begrenzerstufen 124 und 125 erhält man am Ausgang dieser Stufen positive Nadelimpulse zu den Zeitpunkten positiver Nulldurchgänge der Signalspannungen.

Die von der Signalspannung herrührenden Nadelimpulse am Ausgang der Begrenzerstufe 124 werden durch die Kombination aus monostabilem Kipper 126, Differenzierstufeji 127 und Begrenzerstufe 128 um eine Zeit T q verzögert. Die Verzögerungszeit T _Q muß größer sein als die maximal auftretende Laufzeitdifferenz zwischen Echosignalen, die von den den Empfangskanälen zugeordneten RichtchaA-teristfcen R,, und R_x,-, aufgenommen werden. Sie entspricht zweckmäßigerweise einer halben Periodendauer der höchsiSa Signalfrequenz.

Die aus dem Empfangskanal mit dem Verzögerungsnetzwerk N,- herrührenden Nadelimpulse schalten eine bistabile Kippstufe 129 ein, die von denen aus N,-, wieder zurückgesetzt wird. Am Ausgang der bistabilen Kippstufe 129 entstehen so im Takte der Signalfrequenz" Rechteckimpulse konstanter Amplitude und von einer Dauer, die dem Laufzeitunterschied der Schallwellen an den beiden Teilgruppen

zögert ~,

paaren entspricht, veöe um die Verzögerungszeit -' _Q. Der nachfolgende Tiefpaß I5I siebt aus der Folge von Recht eckimpulsen eine Gleichspannung aus, die proportional

Kreisdem Laufzeitunterschied und der frequenz <J ist.

•... 1Θ 209813/0487

♦ * ♦ · I^D

Im Rechenwerk wirdjiie frequenz w eliminiert und die Phasenlaufzeit -J getrennt ermittelt. Zu diesem Zweck schalten die Nadelimpulse der Begrenzerstufe 125 gleichzeitig eine monostabile Kippstufe 13CT im Rechenwerk im Takte der Signalfrequenz ein. Die Kippdauer dieser Stufe ist über eine Spannung IL· -,^ steuerbar. Die Kippdauer ist aber durch geeignete Maßnahmen auf minimal 0,2 Ύ Q und maximal 0,8 T _Q begrenzt. Die Ausgangspannung der monostabilen Kippstufe 130 besteht aus Rechteckimpulsen gleicher Amplitude und gleichen Taktes wie die der bistabilen Kippstufe 129. Auch aus der Ausgangsspannung der monostabilen Kippstufe 130 wird durch einen Tiefet paß 132 eine Gleichspannung ausgesiebt. Diese/proportional der an der monostabilen Kippstufe I30 durch die Spannung^134- eingestellten Verzögerungszeit und der Signalfrequenz. Die Gleichspannungen aus den Tiefpässen

Differenzbildner 131 und 132 werden in einen 133 gegeneinanderge schaltet. Die Differenz spannung U/.,, wird nach Verstärkung in einem Gleichspannungsverstärker 134 der monostabilen Kippstufe I30 als steuernde Spannung XL·,^ zugeführt. Die Stufen I30, 132, 133 und 134 stellen einen Regelkreis dar, der bei ausreichender Regelver-Stärkung bewirkt, daß die Kippdauer der monostabilen Kippstufe 130 praktisch gleich ist der Summe aus der Verzögerungszeit T _ und der Phasenlaufzeit V der Schall-

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wellen an den beiden Empfangskanälen. Parallel zur monostabilen Kippstufe 130 wird der monostabile Multivibrator 106 durch die gleiche Spannung IL 34. eingestellt. Diese stellt die Ausgangsspannung des Istwertgebers L bzw. die Eingangsspannung des KurzZeitgebers Z dar. Der monostabile Multivibrator 106 ist bis auf die die Kippdauer bestimmende Kapazität völlig gleich aufgebaut wie die monostabile Kippstufe 130. Daher unterscheiden sich die eingestellten Kippdauern unabhängig von der Steuerkennlinie nur um einen konstanten Faktor, nämlich das Verhältnis ihrer Kapazitäten. Dieses Verhältnis ist so zu wählen, daß es dem Verhältnis der Wasserschallgeschwindigkeit zu dem Produkt aus der Kreisfrequenz des Hauptabtasters und dem zugehörigen akustischen Schwerpunkt ^abstand d der betreffenden Empfangskanäle entspricht.

Damit stellt sich die Kippdauer des monostabilen Multivibrators 106 proportional zur genannten Laufzeitdifferenz ein, sojdaß das Signal auf der Kathodenstrahlröhre 0 richtungsgetreu angezeigt wird.

Im Rahmen der Erfindung sind noch mancherlei Abänderungen und andere Ausführungen möglich. Insbesondere kann die Erfindung auch in Verbindung mit Empfängergruppen anderer Art angewandt werden. Die vorgeschlagene Anordnung zur Messung der Phasenlaufzeit hat fernher allgemeine Bedeutung, unabhängig vom Gegenstand des Hauptanspruches.

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Claims (8)

1. Ansprüche

   33 = 3333 = 333 = 33=::=:=

   Anordnung zur Richtungsbestimmung einfallender Wasserschallwellen in einem großen Winkerbereich, bestehend aus einer Vielzahl von Empfängern bzw. Empfangergruppen, denen Richtcharakteristiken zugeordnet sind, die verschiedenen aneinander grenzenden winkelmäßigen Teilbereichen des gesamten Winkelbereiches zugehören, einem Hauptabtaster zur periodischen Schnellabtastung der Empfangssignale aller Teilbereiche,- einer Einrichtung zur Ableitung von Feinpeilwerten aus jeweils zwei, demselben Teilbereich zugehörigen Empfangskanälen und einem Anzeigegerät mit zur Abtastung aller Teilbereiche synchroner Ablenkung der Richtungsanzeige, insbesondere mittels des Kathodenstrahles einer Kathodenstrahlröhre, dadurch gekennzeichnet, daß

   a) jedem der Teilbereiche zwei die beiden Empfangskanäle speisende Empfänger oder Empfangergruppen mit vorgegebenem akustischem Schwerpunktabstand (d) zugeordnet sind,

   b) als Istwertgeber Meßanordnungen für die Phasenoder Laufzeitdifferenzen zwischen den zwei Empfangskanälen₄eines Teilbereiches vorgesehen sind,

   c) für jeden der Teilbereiche ein einstellbarer Kurzzeitgeber, dessen zeitlicher Ablauf der Winkelanordnung des Teilbereiches entspricht, vorgesehen ist, wobei der Kurzzeitgeber vom Istwertgeber

   • ο · · IJ

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   einstellbar ist und vom Hauptabtaster "bei dessen Eintritt in den betreffenden Teilt)er/eich gestartet wird,

   d) der Ausgang des Kurzzeitgebers das Freigabesignal für die Richtungsanzeige bei Ablauf der vom Istwertgeber ermittelten Zeitspanne seit Eintritt des Hauptabtasters in den Teilbereich liefert.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwertgeber (L,, bis L04.) eine Meßanordnung für die Phasenlaufzeit w) ist.
3. 3· Anordnung, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Istwertgeber(L)dienende Meßanordnung für die Phasenlaufzeit (T ) aus einem Phasenmesser und einem anschließenden Rechenwerk besteht, in das einerseits die Phasenmeßgröße Y (l·' , / ), andererseits die Kreisfrequenz (CJ) der Eingangs signale des Phasenmessers eingegeben werden, und dessen Ausgangsgröße nur noch von der Phasenlaufzeit ( T) abhängt.
4. 4·· Anordnung nach Anspruch 3j dadurch gekennzeichnet, daß das Rechenwerk aus einem Regelkreis (130, 132, 133» 13^) besteht, in dem ein monostabiler Multivibrator (130) ^vorgesehen ist, dessen Kippdauer durch eine Spannung (IL^) steuerbar ist, der von aus der Signalspannung der Kreisfrequenz (to) abgeleiteten Impulsen getriggert wird und dessen nach Siebung durch einen Tiefpaß (132) gewonnene

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   •···ο &Ό

   Ausgangsspannung (U^,_Q) proportional der Kreisfrequenz (et?) und der Kippdauer ist, in dem ferner ein Differenz-Bildner (133) für die Spannungen des Phasenmessers und der monostabilen Kippstufe (1JO) und ein Gleichspannungsverstärker (134) vorgesehen sind, der die Differenzspannung (IL,,) verstärkt und der monostabilen Kippstufe (130) als Spannung (U,-34.) zuführt, und daß die Spannung (IL^₁₃) die nur noch von der Phasenlaufzeit (f) abhängige Ausgangsgröße ist.
5. 5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzzeitgeber ein monostabiler Multivibrator (106) ist, dessen Kippzeit vom Ausgang des Istwertgebers (L) gesteuert wird.
6. G.Anordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der monostabile Multivibrator (106) des Kurzzeitgebers und die monostabile Kippstufe (130) des Rechenwerkes bis auf die die Kippdauer bestimmenden Kondensatoren gleich aufgebaut sind, wobei das Verhältnis der Kapazität des Kondensators im Multivibrator (106) zur Kapazität des Kondensators in der Kippstufe (I30) gleich dem Verhältnis der Wasserschallgeschwindigkeit zu dem Produkt aus der Kreisfrequenz des Hauptabtasters und dem zugehörigen akustischen Schwerpunktsabstand (d) der Empfangskanäle ist.
7. 7. Anordnung, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

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   zeichnet, daß die Ausgänge der zwei Empfangskanäle Jd jedes Teilbereiches kreuzweise einerseits direkt und andererseits über Laufzeitglieder (107, 108) an Summenbildner (109,110) angeschlossen sind, die je zwei aneinander grenzende und um den halben Winkel des Teilbereiches gegeneinander versetzte Richtkeulen bilden, und daß die von diesen Richtkeulen aufgenommenen Signale zur Intensitätssteuerung des Sichtsignales verwendet werden.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß jedem Kanal einer Eichtkeule ein Tor (HJ, 114) zugeordnet ist, das 'die Signaispannung des zugehörigen Kanals durchläßt, wenn gleichzeitig vom Hauptabtaster ein Frei-. gabesignal für den zugehörigen Empfangskanal des Teilbereiches und vom Kurzzeitgeber (Z) ein Ausgangs signal

   9- Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Istwertgeber für jeden Teilbereich einstellbare Kurzzeitgeber aus einer Koinzidenzstufe (G) und einem Sägezahngenerator (K) besteht, dessen Kippdauer der Durchlaufzeit des Hauptabtasters (S^, Sp) durch einen Teilbereich entspricht _t und dann die Koinzidenzstufe (C) das Preigabesignal ajargibt, wenn die Kippspannung auf die Steuerspannung des Istwertgebers angestiegen ist.

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