DE2029712C2

DE2029712C2 - Vorrichtung zur Bestimmung der Fortpflanzungsrichtung einer ebenen Welle

Info

Publication number: DE2029712C2
Application number: DE2029712A
Authority: DE
Inventors: Anne-Marie Jeanne Paris Goursolas; Andre Simon Georges Fresnes Lambert
Original assignee: Compagnie Industrielle de Telecommunication CIT Alcatel SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1969-06-16
Filing date: 1970-06-16
Publication date: 1982-03-25
Also published as: CA932438A; US3691514A; GB1311332A; BE751600A; DE2029712A1; FR2049666A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Fortpflanzungsrichtung einer ebenen Welle nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine solche Vorrichtung ist bekannt, z. B. aus der FR-PS 15 69 897. Diese bekannte Vorrichtung besitzt eine elektronische Schaltmatrix un-J eine Verzögerungsleitung mit mehreren Eingängen. Die Matrix ordnet die einzelnen Schalldetektoren zeitlich den verschiedenen Eingangsleitungen derart zu, daß die von einer ebenen Welle aus einer bestimmten Richtung herrührenden zueinander zeitversetzten Signale der verschiedenen Detektoren in der Verzögerungsleitung korreliert werden.

Die Korrelationssignale von Wellen, die aus benachbarten Richtungen auf die Detektoren auftreffen, durchlaufen die Verzögerungsleitung hintereinander und können durch einen der Leitung nachgeschalteten Verteilerschalter isoliert werden.

Will man eine große Zahl von Richtungen mit einer derartigen Vorrichtung erfassen, dann benötigt man entsprechend viele Detektoren und eine sehr umfangreiche, schnell umschaltbare und damit störanfällige Schaltmatrix. Aufgabe der Erfindung ist es, den Schaltungsaufwand bei einer gegebenen Anzahl von diskriminierbaren Richtungen zu verringern. Diese Aufgabe wird durch die ^;m Patentanspruch gekennzeichnete Vorrichtung gelöst.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe der Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit einer aus einer bestimmten Richtung einfallenden Weile; die

F i g. 2 und 3 zeigen dieselbe Vorrichtung mit aus zwei weiteren Richtungen einfallenden Wellen; F i g. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem Schema der Verbindungen zwischen den Detektoren, den Addiereinrichtungen und einem Schieberegister, welche entsprechend der Richtung, die festgelegt werden soll, variieren.

In F i g. 1 sind Detektoren 24 bis 32 dargestellt, welche durch gestrichelte Linien senkrecht zu einem Pfeil, der eine mögliche Fortpflanzungsrichtung der ebenen Welle anzeigt, voneinander getrennt sind. Diese Linien iü bestimmen drei Abschnitte im Raum, welche jeweils eine Detektorteilschaltung enthalten. Die Teilschaltung A enthält die Detektoren 28,27,29,26, die Teilschaltung B die Detektoren 30, 25, 31, die Teilschaltung C die Detektoren 24,32. Die Detektoren der Teilschaltungen is A, B, Csind jeweils mit Abschnittsaddiereinrichtungen 33,34,35 durch nicht dargestellte Verbindungsleitungen und Torschaltungen verbunden; das öffnen der Torschaltungen wird durch ein einziges Schieberegister 36 gesteuert.

Dieses Schieberegister 36 ist mit der Steuerung der Verschiebungen der Abschnittsaddiereinrichtungen 33, 34,35 verbunden. Diese Abschnittsaddiereinrichtungen 33, 34, 35 werden mit einem Auswerteorgan 37 verbunden, wenn das Schieberegister 36 einen Steuerimpuls an die Steuerung für die Verschiebung der Abschnittseinrichtungen 33,34,35 schickt.

F i g. 2 zeigt die gleiche Anordnung von Detektoren 24 bis 32 wie in F i g. 1, die ebenfalls in drei Teilgruppen von Detektoren unterteilt ist, welche in aufeinanderfoljo genden Raumabschnitten senkrecht zu einer zweiten möglichen Fortpflanzungsrichtung, unterschiedlich zur vorhergehenden, angeordnet sind.

Die Detektoren 31,30,32,29,28 befinden sich hier im ersten Abschnitt, der Detektor 27 allein befindet sich im ■j5 zweiten Abschnitt und die Detektoren 24, 25, 26 im dritten Abschnitt.

Die Detektoren der ersten, zweiten und dritten Abschnitte können durch nicht dargestellte Torschaltungen jeweils mit nicht dargestellten Addiereinrichtungen gleich den Addiereinrichtungen 33, 34, 35 verbunden sein.

F i g. 3 zeigt noch einmal die gleiche Anordnung aus Detektoren 24 bis 32; diese Anordnung ist in drei Teilgruppen unterteilt, welche in aufeinanderfolgenden Raumabschnitten senkrecht zu einer dritten möglichen Fortpflanzungsrichtung angeordnet sind, welche sich von den Fortpflanzungsrichtungen der F i g. 1 und 2 unterscheidet.

Die Detektoren 26, 25, 28 und 24 befinden sich im so ersten Raumabschnitt, die Detektoren 29,30 im zweiten Abschnitt, die Detektoren 31, 32 im dritten Abschnitt. Die Detektoren des ersten, zweiten und dritten Abschnitts können über nicht dargestellte Torschaltungen jeweils mit nicht dargestellten Addiereinrichtungen gleich den Addiereinrichtungen 33, 34, 35 verbunden sein.

In Fig. 1 ist der Raum, in dem sich die Detektoren befinden, in drei Fortpflanzungsabschnitte unterteilt; die kodierten, von den Detektoren jedes der Abschnitte bo kommenden Spannungen werden in ihrer Abschnittsaddiereinrichtung akkumuliert.

Man kann einen Ausgangszustand, wo keine ebene Welle vorhanden ist, betrachten. Die Spannungen am Ausgang der Detektoren und am Ausgang der t,5 Abschnittsaddiereinrichtungen sind Null. Um das Verständnis für die Vorrichtung nach F i g. 1 zu erleichtern, wird auf die untenstehende Tabelle Bezug genommen, in der ak Funktion der Teil der Ablauf des

Zählverfahrens in den Addiereinrichtungen 33, 34 und 35 angegeben ist Hierzu müssen die Leitungen L 1, L 2, L3, LA und L5 dieser Darstellung mit Leitungen gleichen Bezugszeichens wie in F i g. 1 angegeben verbunden werden. ■-,

Kommt eine ebene Welle im ersten Raumabschnitt an, so werden die Detektoren 28, 27, 29, 26 nacheinander erreicht, und die Summe der Spannungen, die an diesen Detektoren vorliegen, wird in der Addiereinrichtung 33 gebildet Auf Leitung L 4 der Darstellung ist diese Summe durch die Anzeige 2^i im Inneren der ersten Periode des Schieberegisters 36 markiert. Wenn die ebene Welle an der Leitung L 3 ankommt, welche den ersten vom zweiten Abschnitt trennt, ist die erste Periode festgelegt; die »1« des r> Schieberegisters gelangt zur nächsten Stufe und sorgt für die Überführung des Inhaltes der Addiereinrichtung

33 in die Addiereinrichtung 34. Die Addiereinrichtung

34 lädt sich um die Größe 2-^i auf, die durch die Addiereinrichtung 33 aufgezeichnet wurde, die Anzeige Σ A\ wird auf die Leitung bzw. Linie L 3 der Darstellung aufgetragen und die »1« wird erneut am Eingang des Schieberegisters eingegeben.

Während der zweiten Periode des Schieberegisters werden die Detektoren 30,25,31 nacheinander erreicht. In dem Augenblick, wo die »1« am Ende des Schieberegisters, wie vorher erwähnt, ankommt, ist die Summe Y_-1Bi, die an diesen Detektoren empfangen wurde, in der Addiereinrichtung 34 zur Summe 2^i hinzugefügt.

Die Summe £A) + Σ B₂ wird durch die Leitung bzw. Linie L 3 der Darstellung innerhalb der zweiten Periode angezeigt. In der zweiten Periode bildet, wenn die Detektoren des ersten Abschnittes noch erreicht werden, die Addiereinrichtung 33 die Summe ^A₂, die in der Leitung oder auf der Linie L 4 innerhalb der zweiten Periode eingeschrieben wird.

Bei Ende der zweiten Periode geht die Gesamtsumme 2-42 der Addiereinrichtung 33 in die Addiereinrichtung 34 und die Gesamtsumme Σ^Α\ + Σ&2 der Addiereinrichtung 34 gelangt in die Addiereinrichtung 35. Die Anzeige Σ ^2 gelangt aus der Leitung oder von der Linie L 4 zur Leitung oder Linie L 3 und die Anzeige Σ^ΐ + Σ02 gelangt von Leitung oder Linie L 3 zur Leitung oder Linie L 2.

Die im Schieberegister 36 enthaltene »1« wird erneut an den Eingang gegeben; während der dritten Periode empfängt die Addiereinrichtung 33 eine Gesamtsumme ΣΑ3, die Addiereinrichtung 34 empfängt die Gesamtsumme ΣΒ} und die Addiereinrichtung 35 die Gesamt- -,0 summe Σ G- Man findet jeweils die Anzeigen auf der Leitung bzw. auf der Linie L4:2^3. auf der Linie £-3 : ΣΛ2+2^3, auf der Linie L 2 : £ A₁ + £ ft+£C₃.

Bei Ende der dritten Periode geht die Gesamtsumme nach dem folgenden Diagramm 2-⁴I + Σ&+ Σ ^ ⁱⁿ » das Auswerteorgan 37 über.

An Hand der F i g. 1 bis 3 konnte gezeigt werden, wie die Vorrichtung nach der Erfindung eine Berechnung — während jedes der Intervalle — der Zeiten Te entsprechend einer Periode des Schieberegisters 36 t>o einer algebraischen Summe ermöglicht, die die Summe der algebraischen in den Addiereinrichtungen der Abschnitte A₁ B, C für eine einzige vorbestimmte Richtung aufgezeichneten Werte darstellt.

Fig. 4 zeigt die gesamte Vorrichtung in Anwendung _hi auf die genaue Bestimmung der Flirtpflanzungsrichtung einer ebenen Welle in einem isotropen Medium, d. h. in Anwendung auf di^ Bestimmung einer großen Anzahl

4»

4; algebraischer Summer, von denen jede einer der vorbestimmten Richtungen entspricht Man führt diese algebraischen Summen in ein Auswerteorgan ein, welches während aller Intervalle die Zeit Te die Richtung der größten Summe ermittelt

Ip Fig. 4 sind drei Gruppen von Addierern dargestellt, welche jeweils drei unterschiedlichen Richtungen entsprechen. Die ersten, zweiten, dritten Gruppen umfassen die Addierer 38-39 bzw. 40-41 bzw. 42-43. Die ersten, zweiten und dritten Gruppen von Addierern sind jeweils mit einem der Eingänge eines Auswerteorgans 44 verbunden, welches entsprechend den bekannten Verfahren die den höchsten Wert aufnehmende Richtung bestimmt Die vertikalen Striche stellen mit den Eingängen der Addierer 38 bis 43 verbundene Drähte dar. Die Detektoren 45 bis 54 sind mit an sich bekannten Digitalanalogumformereinrichtungen versehen, welche die an den Detektoren empfangenen Spannungen in Digitalsignale umformen, welche durch die Addiereinrichtungen gesammelt werden.

Ihre horizontalen Striche sind Drähte, die jeweils mit einem Detektor 45 bis 54 verbunden sind. Kreise am Schnittpunkt eines vertikalen Striches und eines horizontalen Striches stellen Torschaltungen dar, die, wenn sie durchgeschaltet sind, eine Verbindung zwischen einem Detektor und einem Additionsdraht bilden. Die Strichelungen stellen Drähte dar, welche die Steuerungen der Torschaltungen vereinigen, die sich gleichzeitig mit einem in sich geschlossenen Schieberegister 55 öffnen sollen und so für eine vollständige Periode während einer Zeit Te sorgen, die der Probeentnahmeperiode der in einem Abschnitt enthaltenen Detektoren entspricht.

Hat man die Addierer, die mit Detektoren in einer Anordnung verbunden werden müssen, die einer vorbestimmten Richtung entspricht, bestimmt, so vereinigt man über Torschaltungen die Detektoren eines Abschnitts mit dem dem Abschnitt entsprechenden Addieren Die ebene Welle, die sich in einer Anordnung aus Detektoren entsprechend der durch den Pfeil angegebenen Richtung verschiebt, läuft beispielsweise nacheinander über die Detektoren 50, 49, 48, 51 des ersten Abschnitts, dann über die Detektoren 52,47,

53, 46, 54, 45 des zweiten Abschnitts. Man schaltet den Addierer 38 über Torschaltungen mit den Detektoren 50,49, 48,51 und den Addierer 39 über Torschaltungen mit den Detektoren 52,47,53,46,54,45 zusammen.

Die Steuerung zur öffnung der mit den Detektoren 50, 49, 48, 51 verbundenen Torschaltungen erfolgt genau in den Augenblicken, in denen die ebene Welle über diese Detektoren streicht. Eine »1« verschiebt sich auf dem einzigen Schieberegister 55, und die Stufen des Schieberegisters, in denen sich eine »1« befindet, sind in der Lage, Öffnungsimpulse an die Torschaltungen, mit denen sie verbunden sind, zu geben.

Die Steuerung der mit den Detektoren 52, 47, 53,46,

54, 45 verbundenen Torschaltungen erfolgt, indem man das gleiche Schieberegister 55 in der gleichen Weise wie für die Detektoren 50,49,48 verwendet.

Die räumliche Verteilung der Detektoren überdeckt zwei Bänder A und B, man könnte aber genauso gut diese Verteilung über mehrere Bänder (C, D und E) geh°n lassen.

Die Beschreibung erfolgte so, daß die Verbindungen für die durch den Pfeil angegebene Fortpflanzungsrichtung realisiert wurden. Um Verbindungen relativ zu anderen ForipflanzunKsrichtungen auszuführen, seh;

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man in der gleichen Weise vor. So kann für eine Seismographie zur Anwendung bringen, beispielsweise

Richtung senkrecht zu der durch den Pfeil angegebenen zur Ortung von Ebenen, wo Reflexionen, d. h. Änderun-

die räumliche Verteilung der Detektoren die fünf gen der Art des Erdbodens, erzeugt werden. Ebenfalls

möglichen Bänder A bis E überdecken, wobei diese kann dieses Verfahren auf die Schallortung für in

Bänder sich senkrecht zur festzulegenden Richtung -, Bewegung befindliche Körper oder Gegenstände

erstrecken. angewendet werden.
Man kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in der

37

IA (ΣΑ, + Σ B₂ +Σί\)

Li σα, +σβ₂ σα_] +σβ_: +rc;, σ A₁ +σβ_}

IJi ΣΑ\ ΣΑ, +Σ B₁ Σ A₂ Σ A₁ + Σ B, Σ Ay

L4 0 ΣΑ₂ 0 ΣΑ, 0

linde I.
Periode

Beginn 2.
Periode

Ende 2. Periode

Beginn 3.
Periode

Ende 3.
Periode

Beginn A Periode

Additionen

Shift
/.5

Additionen

Shift

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zur Bestimmung der FortpflanzungsrichtuDg einer ebenen Welle mit Hilfe einer Mehrzahl von Detektoren, deren Ausgangssignale digitalisiert und dann in einer Addiereinrichtung in einer Zeitlage addiert werden, die durch die Lage einer vorbestimmten Fortpflanzungsrichtung bezüglich der Detektoren festgelegt ist, wobei das Ausgangssignal der Addiereinrichtung dann einen Höchstwert zeigt, wenn die Fortpflanzungsrichtung einer ebenen Welle mit der vorbestimmten Richtung übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet, daß für jede vorbestimmte Richtung die Detektoren (24 bis 32, 45 bis 54) in mehrere Gruppen (A, B, C) von zeitlich benachbart angeregten Detektoren unterteilt sind, daß für die gleichzeitige Verknüpfung der Ausgangssignale jeder Gruppe von Detektoren eine Abschnittsaddiereinrichtung (33 bis 35, 38, 39) vorgesehen ist, daß die Abschnittsaddiereinrichtungen in Serie geschaltet sind und nach Maßgabe der Zeitlage, die durch die Lage einer vorbestimmten Fortpflanzungsrichtung bezüglich der Detektorengruppe festgelegt ist, ihren Inhalt an die jeweils nächste Abscbnittsaddiereinrichtung weitergeben und daß die letzte Abschnittsaddiereinrichtung das Ausgangssignal an ein Auswerteorgan (37, 44) liefert.