DE2104856C3 - Verfahren unter Ausnutzung des Dopplereffektes zur Bestimmung der von einem Fahrzeug durchlaufenen Bahn und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren unter Ausnutzung des Dopplereffektes zur Bestimmung der von einem Fahrzeug durchlaufenen Bahn und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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- DE2104856C3 DE2104856C3 DE2104856A DE2104856A DE2104856C3 DE 2104856 C3 DE2104856 C3 DE 2104856C3 DE 2104856 A DE2104856 A DE 2104856A DE 2104856 A DE2104856 A DE 2104856A DE 2104856 C3 DE2104856 C3 DE 2104856C3
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Description
Die Erfindung betrifft die Bestimmung der von einem Fahrzeug durchlaufenen Bahn bezüglich einer Bezugsfläche unter Benutzung der bezüglich seiner Geschwindigkeit
erhaltenen Informationen durch Messung der Frequenzverschiebungen akustischer oder elektromagnetischer
Wellen aufgrund des Doppler-Fizeau-Effektes.
Die Erfindung richtet sich auch auf die Bestimmung der von einem Fahrzeug durchlaufenen Bahn, das sich in
Wasser oder auf dem Wasser bezüglich des unter Wasser befindlichen Erdbodens, der als Bezugsfläche
genommen wird, fortbewegt.
Zu den verwendeten Mitteln, die eine solche Bestimmung auf dem Gebiet der Navigation in oder auf
dem Wasser zulassen, seien die Schraubenumdrehungszähler, Logs genannt, die direkt die bezüglich der
Wassermasse durchfahrene Bahn messen, und auch die Unterdrucklogs oder Magnetlogs, welche die Relativgeschwindigkeit
des Fahrzeugs gegenüber der Wassermasse messen. Die Integration der Geschwindigkeit gibt
im letztgenannten Fall ein Maß für die durchfahrene Bahn.
Neuere Methoden wurden unter Anwendung des wohlbekannten Dopplereffekts entwickelt, wonach die
Relativgeschwindigkeit eines Fahrzeugs von der Verschiebung zwischen der Frequenz einer akustischen
Welle, die vom Fahrzeug ausgesandt wird, und derjenigen der nach Reflexion an einem Hindernis
empfangenen Welle abhängt.
Ein oder mehrere Wandler-Sender senden kontinuierlich Ultraschallwellen von konstanter Frequenz
gegen den unter Wasser befindlichen Erdboden und in Richtung schräg bezüglich der Vertikalen des Fahrzeugs
aus.
Ein oder mehrere Wandler-Empfänger, die untereinander gekoppelt sein können, eimpfangen die rückgestreuten
Ultraschallwellen. Diese Empfänger sind an eine Vorrichtung gekoppelt, welche die Abweichung
zwischen der Frequenz der ausgesandten Welle und der der empfangenen Welle ermittelt und die Geschwindig-
keit und die vom Fahrzeug durchlaufene Entfernung gibt.
Diese Vorrichtungen arbeiten aber nur dann zufriedenstellend, wenn die Wassertiefe zwischen Fahrzeug
und Boden relativ gering ist. Aus Gründen des Platzbedarfs sind die Vibrationsempfänger meist in der
Nähe der Vibrationssender angeordnet und empfangen aufgrund dieser Tatsache die Sekundär- und Direktstrahlungen,
die aus letzteren kommen. Wenn die durch den Erdboden rückgestreuten akustischen Wellen zu
stark abgeschwächt werden, werden sie durch diese direkten Strahlungen maskiert und gestört.
Ein bekanntes Verfahren, um diese Nachteile zu vermeiden, besteht darin, akustische Wellen diskontinuierlich
auszusenden. Auf das Emissionszeitintervall folgt ein Hör- oder Lauschzeitintervall, das auch mit dem
Ausdruck Hörfenster bezeichnet wird, währenddessen die Empfänger nur die durch den Erdboden rückgestreuten
Wellen einfangen.
Da die Entfernung zwischen Fahrzeug und Erdboden mit Genauigkeit nicht bekannt ist, ist die Dauer des Hin-
und Rückwegs der ausgesandten Wellen zufallsbedingt Das Emissionszeitintervall muß also ziemlich kurz
gewählt werden, um jede Überlappung beim Empfang zwischen den ausgesandten Wellen und ihren Echos zu
vermeiden. Das Messen der Frequenzabweichung aufgrund des Dopplereffekts erfolgt an Wellenzügen
kurzer Dauer und ist daher mit Ungenauigkeiten behaftet.
Erfindungsgemäß soll nun ein Navigationsverfahren unter Verwendung des Dopplereffekts vorgeschlagen
werden, wodurch es möglich wird, die obengenannten Nachteile zu vermeiden. Gegenstand der Erfindung ist
auch eine Vorrichtung, die für die besonderen Notwendigkeiten, die auf der Durchführung dieses
Verfahrens beruhen, ausgelegt ist
Das Verfahren besteht darin, Wellen festgelegter Frequenzen gegen die Bezugsfläche und in einer
Richtung schräg gegenüber der Vertikalen auszusenden, die durch diese Fläche reflektierten Wellen zu
empfangen, die empfangenen Wellen in elektrische Größen umzuformen und während einer Empfangsstufe
den durchlaufenen Raum zu berechnen, in den die Differenz zwischen der Frequenz der ausgesandten
Wellen und der empfangenen Wellen benutzt wird. Das Verfahren nach der Erfindung sich dadurch aus, daß
man nacheinander Wellenzüge von der konstanten Dauer Θ und von vorbestimmter Wiederholperiode T
aussendet Die Emission wird in dem Augenblick der Ankunft der an der Bezugsfläche reflektierten Wellen
unterbrochen; die Anzahl π der ausgesandten Wellenzüge ist eine ganze ZahL
Die Emissionsdauer wird also auf ihrem Maximalwert gehalten, welcher kompatibel mit der Entfernung
rwischen Fahrzeug und Oberfläche ist
Man verlängert die Emissionsperiode durch eine Empfangsperiode, deren Dauer von η abhängt Die
Genauigkeit der Messungen, die ausgehend von den empfangenen Wellenzügen vorgenommen wird, steigt
mit der Emissionsdauer und wird daher auf einem t>o
optimalen Wert gehalten.
Die Erfindung zeichnet sich im übrigen dadurch aus, daß man ein konstantes und unabhängiges Verhältnis
von π zwischen der Wiederholperiode Trep von zwei
aufeinanderfolgenden Sequenzen und dem tatsächlichen Emissionszeitintervall ηθ aufrechterhält
Die Konstanz dieses Verhältnisses vermeidet eine Maßstabs- oder Skalenänderung für die benutzte
Meßvorrichtung sowie jede Schwankung in der Genauigkeit der Messungen als Funktion der Wassertiefe.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, der Emission der Wellenzüge ein
Erkennungs- oder Kennsignal vorhergehen zu lassen, dessen Echo leicht in der Empfängerstufe identifizierbar
ist, und im Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Emissionen von Wellenzügen ein Hörintervall
vorzusehen, um das eventuelle Echo des Kennsignals zu ermitteln und die Empfängerstufe im Fall dieser
Eventualität zu öffnen.
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der folgenden, auf die Figuren Bezug
nehmenden Beschreibung. Diese zeigen in
F i g. 1 die Lage eines Emissionsbündels akustischer Wellen zum Fahrzeug bei Anwendung auf ein
Wasserfahrzeug,
F i g. 2 das Chronogramm eines Sende-Empfangszyklus
nach einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens,
F i g. 3 die Chronogramme eines Sende-Empfangszyklus
nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens,
F i g. 4 die Lage der Emissionsfrequenz der Wellenzüge und die der Emissionsfrequenz des Kennsignals im
Durchlaßband der Sender- und Empfänger-Wandler,
F i g. 5 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des in F i g. 3 erläuterten Verfahrens,
F i g. 6 die Chronogramme der verschiedenen erzeugten Signale für die Koordination der von der
Vorrichtung nach F i g. 5 vorgenommenen Operationen, F i g. 7 schematisch die die Koordinationsvorrichtung
für die Operationen bildenden Elemente, wobei erstere durch die Vorrichtung nach Fig.5 vorgenommen
werden, und
F i g. 8 die Chronogramme der Signale, die durch die Elemente der Koordinationsvorrichtung nach F i g. 7
erzeugt wurden.
Aus F i g. 1 erkennt man die Lage des Emissionsbündels bezüglich des verwendeten Fahrzeugs. Die Achse
der Sendekeule ist schräg bezüglich der Vertikalen OZ orientiert und beispielsweise bezogen auf das Fahrzeug
nach vorn gerichtet
Mit β wird der Winkel bezeichnet welcher durch die Richtung des Emissionsbündels mit der Vertikalen
gebildet wird; mit ρ die Projektion des Geschwindigkeitsvektors V des Fahrzeugs auf die Achse des
Emissionsbündels.
Ist Af die Abweichung zwischen der Frequenz der ausgesandten akustischen Wellen und der nach Rückstreuung
empfangenen Wellen, so ist ρ mit dieser Abweichung verknüpft über die Beziehung
wobei λ die im Wasser ausgesandte Ultraschallwellenlänge
ist Die Projektion ρ ist gleich Vsin/?; die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist mit Af verknüpft
durch die Beziehung
V =
2 sin/;
1/,
unter Berücksichtigung der Beziehung (1).
Man kann mehrere Wandler-Sender und Wandler-Empfänger benutzen, die an dem Rumpf des Schiffes für
den Fall befestigt sind, daß man die Vorrichtung an einem Seefahrzeug benutzt Die Wandler-Sender und
T.
< -p.-Z. = ΤΛΛ.
(Cos/i) c
(Cos/i) c
(3)
TM = TE
\T
(4)
Während eines zusätzlichen Zeitintervalls Δ Twerden
beim Empfang sämtliche Echos der ausgesandten Wellen entsprechend Achsen unterschiedlich zur
Hauptachse des Emissionsbündels eingefangen. Letzteres hat eine Öffnung, die nicht gleich Null ist und umfaßt
Sekundärkeulen, die zu beider. Seiten der Hauptkeuler.
angeordnet sind. Die nach den Richtungen innerhalb dieser Sekundärschleifen ausgesandten Wellen sind mit
Dopplerfrequenzverschiebungen unterschiedlich zu denen behaftet, die an den entsprechend der Hauptachse
ausgesandten Wellen beobachtet werden und tragen zur statistischen Messung der Geschwindigkeit und der
Fortbewegung des Fahrzeugs bei.
Während des Zeitintervalls TM ermittelt die Meßvorrichtung
die Frequenzverschiebung aufgrund des Dopplereffekts durch Synchrondemodulation und zählt
beispielsweise die Anzahl von Malen, wo dieses Signal eine Amplitude von Null aufweist
An die Emissionsstufe mit der Dauer Tb schließt sich
das Warteintervall 4 Γ und das Empfängerintervall TM
an, welches durch die Beziehung (1), ausgehend von exakten Messungen, berechnet wurde, die an Te und Δ Τ
-Empfänger, seien sie nun getrennt oder in einem einzigen Gehäuse angeordnet, können beispielsweise in
an sich bekannter Weise symmetrisch bezüglich der Vertikalen angeordnet sein; zwei von ihnen können in
der durch die Schlinger- oder Rollachse verlaufenden Ebene und zwei von ihnen in der durch die Stampfachse
verlaufenden Ebene angeordnet sein.
Eine erste Ausführungsform dieses Verfahrens soll nun mit Bezug auf die F i g. 1 und 2 beschrieben werden.
Wenn der Vertikalabstand Z des Fahrzeugs von der die Wellen streuenden Oberfläche, beispielsweise mit
Hilfe eines Echolots bekannt ist, regelt man die Emissionsdauer Te in folgender Weise:
vorgenommen wurden. Das Wiederholintervall für zwei aufeinanderfolgende Emissionen wird dann zu
5 oder auch = TE
Tri:i· —
\T + TM
(5)
(6)
10
15 —
wobei Tar die Dauer des Hin- und Hergangs der akustischen Wellen entsprechend der Achse des
Bündels und c die Fortpflanzugsgeschwindigkeit des Schalls in Wasser ist.
Die Sendephase E umfaßt die Emission eines Wellenzuges Eo von der Frequenz /0, wobei ein
Kennsignal E, von einer zu /0 gegebenenfalls unterschiedlichen Frequenz vorhergeht und im Durchlaßband
der Wandler-Sender und -Empfänger angeordnet ist. Dieses Signal E, wird im folgenden mit Tonalität
bezeichnet. Dieses Kennsignal E, kann vorteilhaft aus einer Kombination mehrerer Frequenzen f\, F2, /3... Fn
nach einem Kode oder einer bekannten Modulation zusammengesetzt sein.
Die Empfänger werden erst vom Augenblick Te + Δ T an empfindlich gemacht. Während des
Intervalls Δ T kommen an den Empfängern Störsignale an, welche aus nahen Echos resultieren, wie sie
beispielsweise durch die Reflexionen an der Wasseroberfläche, am Schiffsrumpf oder beispielsweise an
einer Schutzhülle der Wandler erzeugt werden, sowie auch direkte Emissionen, die aus Sendern stammen und
auf die Spur der ausgesandten Wellenzüge zurückzufüh- w ren sind.
Beim Empfang der Tonalität verbindet man eine Meßvorrichtung mit den Empfängerkreisen während
eines Zeitintervalls
45 —
50 — unter Berücksichtigung der Beziehung (4).
Kurz gesagt: Die erste Ausführungsform des Verfahrens wird durch folgende Operationen zusammengefaßt:
— Man stellt die Emissionsperiode Tf auf das Zeitintervall
Tar für den Hin- und Hergang der ausgesandten
Wellen ein,
man nimmt die Messung der Dopplerfrequenzverschiebung an den empfangenen Weiien nach
Empfang der Tonalität vor,
— man nimmt diese Messung während eines Zeitintervalls Tm gleich der Emissionsdauer Te, vergrößert
um das Konstantzeitintervall Δ Τ, vor,
— man unterbricht die Messung und löst von neuem eine Emissionsphase mit einer Wiederholperiode
gleich dem Doppelten der Meßdauer Tm aus.
Die erste Ausführungsform zum erfindungsgemäßen Verfahren wurde erläutert, indem die Wassertiefe unter
dem Fahrzeug als bekannt angenommen wurde und die Dauer der Emission auf einen zweckmäßigen Wert zu
regeln gestattete.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens wird mit Bezug auf F i g. 3 erläutert und betrifft den
Fall, wo die Wassertiefe nicht bekannt ist und wo der Augenblick der Ankunft der rückgestreuten Wellen
beliebig ist.
Erfindungsgemäß wird es möglich, völlig selbsttätig
— die Emissionsdauer bis zum Beginn der Ankunft der rückgestreuten Wellen zu verlängern und so die
Meßgenauigkeit bis zum möglichen Maximum zu steigern,
— ein konstantes Verhältnis zwischen der tatsächlichen Sendedauer und dem Wiederholzeitintervall zwischen
zwei aufeinanderfolgenden Emissionsphasen beizubehalten.
Die verschiedenen Stufen des Verfahrens nach der Erfindung sind die folgenden:
Man emittiert zu einem Augenblick ίο, der als
Ursprung für die Zeit angesehen werden soll, ein Kennsignal, welches durch einen ersten Wellenzug
der Dauer T gebildet wird und hernach Tonalität bezeichnet werden soll;
nach einer eventuellen Warteverzögerung <5, die nicht notwendig ist, emittiert man einen Wellenzug
E] bei der Frequenz f0 während eines ZcitintervaUs θ
(Darstellung 3a). An diese Emission schließt sich eine Wartezeitdauer ΔΘ an, während der Störechos
auftreten können;
man sensibilisiert den Empfänger während einer Dauer T, um das eventuelle Echo des Tonalitätssignals
(Darstellung 3b) zu ermitteln. Man bezeichnet nachstehend das Intervall T mit Wächterdauer.
Die Werte θ,ΔΘ und T werden so eingestellt, daß
(7)
— wenn kein Echo während des Wächterintervalls T
empfangen wird, d. h., wenn die Tiefe ausreichend ist,
damit das Zeitintervall Tar für den Hin- und Rückgang der Wellen größer als das Zeitintervall
wird, welches seit dem Beginn t0 der Emissionsoperationen
verflossen ist, so sendet man im Augenblick
2 T + δ einen zweiten Wellenzug E2 mit der
Frequenz k und der Dauer Θ aus;
— nach Unterbrechung dieser Emission £2 und dem
Warteintervall ΔΘ sensibilisiert man den Empfänger während eines neuen Wächterintervalls T;
— wenn das Echo S' des Tonalitätswellenzuges
während dieses zweiten Wächterintervalls T (Darstellung 3c) empfangen ist, unterbricht man die
Emission und verlängert das Sensibilisierungsintervall T der Empfänger um eine zusätzliche Größe 7>,
die Empfängerstufe oder Meßfenster genannt wird (Darstellung 3d);
— man schließt dann die Meßvorrichtung an, die beispielsweise die Anzahl von Malen zählt, in denen
das Niederfrequenzsignal, welches durch synchrone Demodulation der empfangenen Wellen E' erhalten
wurde, eine Amplitude von Null aufweist, das ist die Anzahl der Perioden des Signals im wirksamen
Meßintervall.
Wir kein Echo während des zweiten Wächterintervalls ermittelt, so sendet man neue Wellenzüge £3, E4
etc. aus.
Allgemein bezeichnet man mit η die Anzahl von
Wellenzügen E\, E2 · · · En, die im Anschluß an das
Tonalitätssignal Sgesendet wurden und mit E\, E'2...
E'n die empfangenen Wellenzüge. Die Emissionsphase
dauert (n + 1) T + ö, und die Länge des Meßfensters 7>
wird ausreichend gewählt, um die Echos einzufangen, die auf die entsprechend den unterschiedlichen Achsen
der Hauptachse emittierten Wellenzüge zurückzuführen sind.
Das Wiederholintervall Trep zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Emissionsphasen wird gleich 3nrgewählt, das Intervall 7>wird nach der Beziehung errechnet zu
In diesem Fall kann der Multiplikationsfaktor ausgedrückt werden:
'-ΐ (in
TR
(S)
Aufgrund des Wertes von Trep = 3nrieitet man den
Wert von 7>durch die Beziehung ab:
Die Länge dieses Fensters variiert als Funktion von n, d. h. als Funktion der Tiefe. Man überprüft, daß dieses
Fenster eine ausreichende Dauer aufweist, um die n-Ef-hos F'], E'2... E'n einzufassen.
Mit dem für Trep gewählten Wert ist der Skalen- oder Maßstabsfaktor F, der durch das Verhältnis 7W bei der
tatsächlichen Emissionsdauer ηΘ definiert wird, konstant,
unabhängig von der Emissionsdauer und gleich
r*
3 7
Der vom Fahrzeug während der Wiederholperiode Tßcpdurchfahrene Weg wird erhalten, indem man mit F
die Anzahl der Null-Durchgänge des Signals multipliziert, die während der tatsächlichen Emissionszeit
gewählt wurde, und dann mit dem Faktor
2 sin />'
(siehe Gleichung 2).
(siehe Gleichung 2).
Man erkennt leicht, daß die Genauigkeit der Messung um so besser wird, je näher die tatsächliche Emissionsdauer ηΘ dem Wert des Wiederholintervalls Trep
kommt, d. h, je mehr der Faktor F3 benachbart ist
Im Rahmen der Erfindung kann man aber auch allgemein ein Wiederholzeitintervall Trep gleich pnT
wählen, wo ρ eine ganze Zahl größer als 3 ist.
Nach Fig.4 bezeichnet man mit & und fs die
Frequenzen, die das Durchlaßband π der Wandler begrenzen, welches um die Frequenz Z0, die zur Emission
verwendet wird, zentriert ist. Im übrigen bezeichnet ίο man mit fm und 4fdie Frequenzen der bei der Frequenz
/o ausgesandten Wellen, die um den maximalen Dopplereffekt verschoben sind und der größtmöglichen
Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs entsprechen; mit Γ bezeichnet man die Breite des um /o zentrierten und
durch/„,und/M begrenzten Bandes.
Die Frequenz F des Tonalitätsweilenzugcs vor der
Emission wird im Durchlaßband der Wandler derart gewählt, daß ein Band von einer Frequenz, die durch f'm
und Fm begrenzt ist und von einer Breite Γ ist, die auf /'
zentriert ist, das Intervall fm /ω nicht schneidet.
Emission bei der Frequenz /', die mit einer beliebigen Frequenzverschiebung behaftet ist, befindet sich beim
Empfang also außerhalb des Intervalls fn hl und wird
aufgrund dieser Tatsache völlig identifizierbar.
Die Identifizierung des Tonalitätssignals wird erleichtert, wenn es, wie bei der Vorrichtung nach der Erfindung, aus n-Wellenzügen gebildet wird (n ist eine beliebige Zahl), die gleichzeitig bei unterschiedlichen Frequenzen ausgesandt wurden (F\, F2... Fn) und mit Begrenzungen gleich denen der Wahl von /' gewählt wurden.
Die Identifizierung des Tonalitätssignals wird erleichtert, wenn es, wie bei der Vorrichtung nach der Erfindung, aus n-Wellenzügen gebildet wird (n ist eine beliebige Zahl), die gleichzeitig bei unterschiedlichen Frequenzen ausgesandt wurden (F\, F2... Fn) und mit Begrenzungen gleich denen der Wahl von /' gewählt wurden.
Im Rahmen der Erfindung kann man aber auch ein Signal unterschiedlicher Tonalität wählen, beispielsweise
ein Signal von der Frequenz Jo oder ein frequenzmoduliertes Signal von der Frequenz /o.
Beschreibung und Arbeitsweise der bevorzugten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der
Erfindung soll mit Bezug auf F i g. 5 unter Berücksichtigung der Chronogramme der F i g. 6 gegeben werden.
(9) 40 Die Vorrichtung umfaßt eine Senderanordnung I, eine Empfängeranordnung II, eine Berechnungs- und Sichtbarmachungsanordnung III und eine Folgeschalteinrichtung IV, welche die verschiedenen in diesen Anordnungen vorgenommenen Funktionen koordiniert.
Die Senderanordnung I wird gebildet einerseits durch /j-Oszillatoren (1 a, 1 b... 1 /j)(wobei η eine beliebige Zahl ist), welche auf verschiedene Frequenzen (F,, F2... Fn) abgestimmt sind und die das komplexe Tonalitätssignal erzeugen; und andererseits durch einen Oszillator 2, der so auf die Frequenz /o abgestimmt ist.
(9) 40 Die Vorrichtung umfaßt eine Senderanordnung I, eine Empfängeranordnung II, eine Berechnungs- und Sichtbarmachungsanordnung III und eine Folgeschalteinrichtung IV, welche die verschiedenen in diesen Anordnungen vorgenommenen Funktionen koordiniert.
Die Senderanordnung I wird gebildet einerseits durch /j-Oszillatoren (1 a, 1 b... 1 /j)(wobei η eine beliebige Zahl ist), welche auf verschiedene Frequenzen (F,, F2... Fn) abgestimmt sind und die das komplexe Tonalitätssignal erzeugen; und andererseits durch einen Oszillator 2, der so auf die Frequenz /o abgestimmt ist.
Die Gruppe von Oszillatoren 1 a, 1 b... 1 η ist über den
Leiter 17 mit dem Ultraschallsender-Empfänger-Wandler
3 über ein Relais Kt verbunden. Die Folgeschalteinrichtung
IV gibt ein Signal k\ ab, welches das Relais K^
während eines Zeitintervalls 7und mit einer Folgeperiode 7R£r(Darstellung 6a in F i g. 6) betätigt.
Der Oszillator 2 ist ebenfalls mit dem Wandler 3 über
den Leiter 18 vermittels eines Relais K2 verbunden.
Nach einer fakultativen Schutzverzögerung δ steuert die Sequenzfolgeeinrichtung IV über ein Signal k2 die
aufeinanderfolgenden Schließvorgänge von K2 mit einer
Folgeperiode 7und während der Intervalle Θ. Während dieser Intervalle werden die Wellenzüge £Ί, E2 ... En
erzeugt (Darstellung 6b in F i g. 6).
Die Empfängereinrichtung II umfaßt eine Verstärkerund Detektorkette für die auf den Dopplereffekt
zurückzuführende Frequenzverschiebung oder -abweichung.
Die durch den Wandler 3 erzeugten elektrischen Signale werden in einem Hochfrequenzverstärker 4
verstärkt, dessen auf die Frequenz /o zentriertes
Durchlaßband ausreicht, um die das komplexe Tonalitätssignal bildenden Frequenzen, welches um den
Dopplereffekt verschoben ist, durchzulassen; eine weitere Verstärkung erfolgt dann in einem Verstärker
mit programmierter Verstärkung 5.
Letzterer kann beispielsweise aus einem Operationsverstärker bekannter Art gebildet sein, der mit einer
Anordnung von Gegenreaktionswiderständen genau bestimmter Werte ausgestattet ist
Die Verstärkung des Verstärkers 5 wird durch eine Programmspannung g (graphische Darstellung 6h der
F i g. 6) gesteuert, die von der Folgeschalteinrichtung IV über der. Verbindungsleiter 21 ausgegeben wird. Die
Spannung ^wächst stufenartig von dem Augenblick des Aussendens des ersten Wellenzuges Fi an bis zu dem
Augenblick, wo das Tonalitätsecho bestimmt wird. Die Verstärkung bleibt dann fest bis zu dem Augenblick des
Beginns der folgenden Senderfrequenz, wo die Verstärkung auf ihren Ausgangsminimalwert zurückkehrt. Da
der Verstärkerzuwachs der Dämpfung als Funktion der Zeit des Weges der akustischen Wellen im Wasser
folgen muß, steigt die Spannung hier in quantifizierten Stufen, die nicht notwendigerweise eine konstante Höhe
aufweisen.
Der Ausgang des Verstärkers 5 ist mit einem synchronen Demodulator 6 verbunden, der über den
Leiter 22 die Oszillation von der Frequenz /o empfängt,
die durch den Oszillator 2 erzeugt wurde, und ein Signal erzeugt, dessen Frequenz der Frequenzabweichung
aufgrund des Dopplereffekts entspricht.
Der Detektor 6 ist mit einem Niveaubegrenzer 7 verbunden, welcher die Störamplitudenmodulationen
reduziert. Der Begrenzer 7 kann ohne Nachteile vor den Detektor 6 geschaltet werden.
Der Ausgang des Begrenzers 7 ist mit zwei Relais K3
und Ki verbunden. Das Relais K3 wird durch Impulse k3
(Darstellung 6c in Fig.6) geschlossen, die aus der Folgeschalteinrichtung IV über den Leiter kommen.
Diese Impulse ks haben eine Dauer T (Wächterintervall)
und werden durch die Folgeschalteinrichtung zwischen zwei aufeinanderfolgender Emissionen mit einer Folgeperiode
/"abgegeben.
Hinter dem Relais K3 ist ein Bandpaßfilter 8a
angeordnet, weichers nur das Frequenzband entsprechend den demodulierten Echos des Tonalitätssignals
durchläßt
Ein Energiedetektor 9a an sich bekannter Art, der mit dem Filter 8a verbunden ist erzeugt einen Impuls η
(Darstellung 6e in F i g. 61 sobald er ein Signal während eines der Impulse k3 ermittelt
Dieser Impuls λ wird über den Leiter 26 auf die Folgeschalteinrichtung IV gegeben, welche
a) die Abgabe der Emissionsimpulse ki und der
Schließimpulse Jt3 des Relais K3 unterbricht
b) die Verstärkung des Verstärkers 5 auf dem erreichten Wert hält und ihm jedes spätere
Weiterarbeiten oder jede spätere Progression untersagt,
c) das Schließen des Relais K4 durch einen Rechteckimpuls
h (Darstellung 6f in F i g. 6) über den Leiter
25 steuert Dieser Impuls, bei dem es sich um nichts anderes als den entsprechend dem Meßfenster
handelt dauert bis zum Ende der Wiederholperiode Trep.
Hinter dem Relais Ka ist ein Bandpaßfilter Sb
angeordnet, welches nur die Frequenzen durchläßt, die im Band fm /M(siehe F i g. 4) enthalten sind. Das Filter 8b
ist mit einem Null-Durchgangsdetektor 9b von der Amplitude der Niederfrequenzsignale verbunden.
Die Zähl- und Sichtbarmachungsanordnung III umfaßt zunächst einen horizontalen Entfernungszähler
10, der mit dem Detektor 96 verbunden ist, welcher die Anzahl der Null-Durchgänge der Amplitude zählt, die
während des tatsächlichen Empfangszeitintervalls n&
ίο ermittelt wurde. Dieser Zähler 10 ist mit einem
Sichtbarmachungselement 12 über einen Stufenvervielf acher 11 verbunden, der die Anzahl der Null-Durchgänge
einerseits mit dem Stufen- oder Maßstabskoeffizienten Fund andererseits mit einem Koeffizienten gleich
multipliziert (/? ist der Neigungswinkel der ausgesandten
Bündel gegen die Vertikale und λ die Wellenlänge der ausgesandten akustischen Wellen), um die Horizontale
vom Fahrzeug während des Folgeintervalls Trep durchlaufene Entfernung zu liefern.
Die Anordnung III umfaßt auch eine Anordnung von Zählern zur Bestimmung der Wegstrecke des Fahrzeugs
bezüglich der Bezugsfläche.
Diese Anordnung setzt sich zusammen aus einem Näherungszähler 15, der mit der Folgeschalteinrichtung
IV über den Leiter 31, mit dem Detektor 9a über den Leiter 32 und mit der Ausgangsklemme der Folgeschalteinrichtung
IV verbunden ist und die Impulse fo über den Leiter 33 erzeugt. Dieser Zähler 15 wird durch einen
Null-Rückstellungsimpuls (RAZ) ausgelöst, der mit einer Periode Trep zu Beginn jeder Sendephase ausgesandt
wurde, und zählt die Anzahl der ausgesandten Impulse ki. Dieser Zählvorgang ermöglicht es, die Anzahl π der
Impulszüge E\, E2 ... En der ausgesandten Impulse zu
bestimmen und damit das Zeitintervall ii = ^(Darstellung
6g in F i g. 6).
Die Berechnung wird präzisiert indem das Zeitintervall h (Darstellung 6g) zwischen dem Aussenden des letzten Wellenzuges En und dem Empfang des Echos des ersten Wellenzuges E\, d. h. das Zeitintervall zwischen dem Impuls /ϊ und der Ermittlung von E'\, bestimmt wird.
Die Berechnung wird präzisiert indem das Zeitintervall h (Darstellung 6g) zwischen dem Aussenden des letzten Wellenzuges En und dem Empfang des Echos des ersten Wellenzuges E\, d. h. das Zeitintervall zwischen dem Impuls /ϊ und der Ermittlung von E'\, bestimmt wird.
Die Berechnung wird durch einen Zähler 13 vorgenommen, der durch den Impuls η über den Leiter
32 ausgelöst wird und durch die Ankunft des Signals E'\ im Detektor 9b unterbrochen wird, mit dem er über den
Leiter 27 verbunden ist.
Das Zeitintervall t2 wird durch Zählen der durch einen
Taktgeber 14 erzeugten Impulse während des Zeitintervalls des Betriebes des Zählers 13 gemessen.
Das an den Zählern 15 und 13 angezeigte Resultat wird dann in eine Sichtbarmachungsvorrichtung 16 nach
Vervielfachung in einem Stufenwechsler 30 (changeur d'echelle) überführt der die zeitlichen Anzeigen in
Anzeigen für die vertikale Entfernung umformt
Schließlich sorgt das Schließen des Relais 54 für das Ingangsetzen der Folgeschalteinrichtung IV und die
Null-Rückstellung der Zähler der Vorrichtung im Ausgangsaugenblick zu Beginn der Operationen.
Bei der beschriebenen Vorrichtung werden die Schaltvorgänge beispielsweise über elektromagnetische
Relais Kh K2, K3 und Ka sichergestellt Man kann auch
im Rahmen der Erfindung elektronische Relais verwenden.
Die Arbeitsweise der Folgeschalteinrichtung IV wird durch die Chronogramme der F i g. 7 erläutert
Die Folgeschalteinrichtung IV, die schematisch in F i g. 8 dargestellt ist, umfaßt zunächst einen Generator
auf Zeitbasis, der durch einen Oszillator 34 gebildet wird, welcher ein sinusförmiges Signal erzeugt, welches
in einem Amplitudenbegrenzer 35 geformt wurde, dessen Ausgang mit einer Frequenzteilerschaltung 36
verbunden ist Das am Ausgang dieser Teilerschaltung erzeugte Signal (Darstellung 7a) dient als Zeitbasis für
vier Generatoren 37,38,39 und 40.
Der Generator 37 erzeugt einen Rechteckimpuls Αϊ
der Breite T mit einer Folgeperiode Trep (Darstellung 7c).
Der Generator 38 erzeugt einen Rechteckimpuls der Breite 2TmU einer Folgeperiode T«E/>(Darstellung 7f).
Der durch eine Reaktionsöffnung (bouche de reaction) selbst unterhaltene Generator 39 erzeugt ein
Rechtecksignal θ finder Breite Θ mit einer Folgeperiode
T(Darstellung7d).
Der ebenfalls selbst unterhaltene Generator 40 erzeugt einen Rechteckimpuls Q(t—T) der Breite β und
der Folgeperiode T (Darstellung 7e), der um T gegenüber dem in der Darstellung 6d verschoben ist.
Die unterschiedlichen Generatoren 37 und 38 können durch einen einzigen Generator ersetzt werden, der an
den beiden verschiedenen Ausgängen zwei Rechteckimpulse Tund 2 Terzeugt.
Genauso können die beiden unterschiedlichen Generatoren 39 und 40 auch durch einen einzigen Generator
ersetzt werden, der an den beiden verschiedenen Ausgängen die Folgesignale 0(t)und O(t-T) erzeugt.
Der erste Rechteckimpuls E0 des Signals 0(t) wird mit
einer Verzögerung ö gegenüber dem Ausgangsaugenblick abgegeben. Aus Gründen der Vereinfachung wird
diese Verschiebung <5 gleich T gewählt.
Der Generator 37 steuert während eines Intervalls T vom Ausgangsaugenblick an gerechnet das Schließen
des Relais K\ und das Aussenden der Tonalität.
Das Signal k\, das dem durch den Generator 37
ausgesandten Signal konjugiert ist, und das vom Generator 39 ausgesandte Signal werden in einer
UND-Torschaltung 41 vermischt, welche das Folgesignal Jt2 erzeugt, dessen erster Rechteckimpuls im
Augenblick T+ δ nach dem Ausgangsaugenblick beginnt (Darstellung 7gJ.
Die Signale 2 Tund θ(ί), die konjugiert zu den von den
Generatoren 38 und 39 erzeugten Signalen sind, werden durch eine UND-Torschaltung 42 mit dem Signal
Θ(1—Τ), welches durch den Generator 40 erzeugt
wurde, vermischt.
Das Signal kj am Ausgang der UND-Torschalfmg 42
stellt sich in Form von Rechteckimpulsen der Breite T und der Folgeperiode Γ (Darstellung 7h) dar. Es wird
benutzt, um das Relais K3 während der Wächterperioden
zu betätigen.
Das Signal 2T, das konjugiert zu dem vom Generator 38 ausgesandten Signal ist, wird in einer UND-Torschaltung
43 mit dem Signal θ(ί), welches vom Generator 39
erzeugt wurde, vermischt. Diese Torschaltung liefert ein rechteckförmiges Signal der Breite Θ und der
Folgeperiode T, welches um ein Zeitintervall 27"+ δ
gegenüber dem Ausgangsaugenblick verschoben ist, d. h., das gleichzeitig zum Aussenden des Rechteckimpulses
Ei verläuft. Ist π die Anzahl der abgegebenen
Rechteckimpulse B(η ist gleich 2 in Fig. 8), so gibt die
UND-Torschaltung43 (n-1) Impulse ab.
Die Folgeschalteinrichtung umfaßt ebenfalls eine bistabile Kippschaltung 45, von der einer der Ausgänge
über den Leiter 451 mit den Eingängen der UND-Torschaltungen 41, 42 und 43 verbunden ist und deren
anderer Ausgang über den Leiter 452 das Relais /C4
betätigt
Diese Kippschaltung 45 wird durch das Ausgangssignal
einer UND-Torschaltung 44 betätigt, die durch die gleichzeitige Ankunft der Signale £3 und η (Darstellung
7j) gesteuert wird, welche jeweils durch die Torschaltung 42 und den Detektor 9a (F i g. 5) im Augenblick der
Ankunft der Tonalität (Darstellung 7j) erzeugt wurden.
Wird die Kippschaltung 45 betätigt, so schließen die
UND-Torschaltungen 41, 42 und 43 und sorgen so für das Ende der Emissionsphase, und das Relais K4 schließt
auch und markiert so den Beginn des Empfangsfensters (Darstellung 7k).
Aus Vereinfachungsgründen wird der Verzögerung ö
ein Wert T gegeben. Der erste Rechteckimpuls des Signals Θ(ί- T) (Darstellung 7e) ist von der Breite θ, der
Beginn des zweiten Rechteckimpulses und das Ende des Signals k\ erfolgen gleichzeitig und der Beginn des
dritten Rechteckimpulses und das Ende des Signals 2k\
erfolgen ebenfalls gleichzeitig (Darstellung 7f).
In diesem Fall hat die Sendestufe zwischen dem Ausgangsaugenblick und dem Beginn des Meßfensters
eine Dauer von (11+ I)T. Die Empfangsstufe und damit
das Meßfenster muß (2n— I)T dauern, um eine Folgeperiode Trep = 3/jTzu erhalten.
Dieses Zeitintervall wird durch eine Anordnung erhalten, die mit dem Ausgang der Torschaltung 43
verbunden ist und welche nacheinander umfaßt: Einen Zähler 46, in dem die (n— 1) Signale E gezählt werden,
einen Multiplikator 47, der am Ausgang ein Signal entsprechend (2n—2)E erzeugt, und eine Additionsschaltung 48, die systematisch einen Impuls am Ende des
Zählvorgangs hinzufügt und am Ausgang ein Signal entsprechend (2n— l)Eerzeugt Der Generator 39 wird
über den Leiter 391 mit einem Zähler 49 über eine UND-Torschaltung 51 verbunden, die im Augenblick
(n+ l)7"durch das Signal η geöffnet wird. Der Zähler O2
zählt die aufeinanderfolgenden Signale E, weiche durch den Generator 39 erzeugt wurden.
Ein Koinzidenzkreis 50, der zwischen den Addierkreis
48 und den Zähler 49 geschaltet ist, erzeugt ein Null-Rückstcllungssignal (RAZ) (Darstellung 7b), wenn
letzterer (2/7— 1) Rechteckimpulse E gezählt hat Dieses
ÄAZ-Signal stellt die Zählwerke 46 und 49 über die
Leiter 501 und 502 und über den Leiter 503 sowie über eine ODER-Torschaltung 52 zurück, positioniert die
bistabile Kippschaltung 45 derart, daß das Relais Ka
geöffnet wird und die UND-Torschaltungen 41,42 und 43 entblockt werden.
Das Null-Rückstellungssignal wird an die vier Generatoren 37, 38, 39 und 40 mittels des Leiters 531
über eine ODER-Torschaltung 53 geliefert und bestimmt den Anfangsaugenblick eines neuen Sende- und
Empfängerzyklus.
Die beiden ODER-Torschaltungen 52 und 53 werden
ebenfalls mit einem Relais 54 verbunden, dessen Schließvorgang für das Auslösen und die Null-Rückstellung
der verschiedenen Zähler bei Beginn der Operationen sorgt.
Die Folgeschalteinrichtung IV umfaßt schließlich einen Kreis zur Erzeugung eines Verstärkungsprogramms
mit quantifizierten Stufen, welcher mit dem Verstärker 5 über den Leiter 21 (F i g. 5) verbunden ist.
Dieser Kreis umfaßt einen numerischen-analogen-Wandler 54, der an die Ausgangsklemme des Zählwerks
46 angeschlossen ist, sowie einen Verstärkerprogrammgenerator 55, der an den Ausgang des Wandlers
angeschlossen ist
Diese beiden Elemente erzeugen ein Verstärkerprog~amm, dessen Schwankungen in aufeinanderfolgenden
Augenblicken erfolgen, -*u denen die UN D-Torschaltung
43 Impulse liefert
Die Art der Schaltung des Kreises kann nicht als begrenzend angesehen werden. Je nach dem gewählten
Verstärkerprogramm schließt man diesen Kreis an einer Stelle der Vorrichtung an, wo η oder (n+ 1)-Impulse
erzeugt werden, und zwar während der Sendephase, je nachdem, ob man wünscht, daß die Verstärkung bei
Aussenden des ersten Wellenzuges E\ oder bei
Aussendung der Tonalität zunimmt
Die Erfindung wurde für den besonderen Fall beschrieben, wo die Messung der Frequenzverschiebungen
an akustischen Wellen vorgenommen wurde, die von einem Fahrzeug abgegeben wurden, welches sich in
oder auf dem Wasser bewegte. Im Rahmen der Erfindung liegend, ist aber auch ein Fahrzeug zu
betrachten, das sich in einem beliebigen Medium fortbewegt und wobei elastische oder elektromagnetische
Wellen benutzt werden.
Hierzu 6 Blatt Zeichnunaen
030 221/58
Claims (18)
1. Verfahren zum Bestimmen der von einem Fahrzeug gegenüber einer Bezugsfläche durchfahrenen
Entfernung mit einer Periode zum Aussenden von Wellen bestimmter Frequenz gegen diece
Fläche und in einer Richtung schräg zur Vertikalen, einer Periode zum Empfangen der durch die Fläche
reflektierten Wellen, während der man die empfangenen
Wellen in elektrische Größen umformt und die durchlaufende Entfernung berechnet, indem man
die Differenz zwischen der Frequenz der ausgesandten Wellen und der empfangenen Wellen benutzt,
dadurch gekennzeichnet, daß man
a) eine Folge, bestehend aus n-Wellenzügen, die
jeweils von konstanter Dauer und vorbestimmter Folge- oder Wiederholperiode T sind,
aussendet,
b) die Sendeperiode bei Ankunft der durch diese Fläche reflektierten Wellen, wobei die Anzahl π
der ausgesandten Wellenzüge eine ganze Zahl ist, unterbricht,
c) die Sendeperiode um eine Empfängerperiode, deren Dauer von der Zahl η abhängt, verlängert
und
d) ein konstantes und unabhängiges Verhältnis der Zahl η zwischen der Wiederholperiode TrtEpvon
zwei aufeinanderfolgenden Sendeperioden und dem tatsächlichen Sendezeitintervall ηθ dieser
Folge aufrechterhält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man während der Sendeperiode der
Sendefolge aus Wellenzügen die Emission eines Kennsignals vorhergehen läßt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kennsignal eine Dauer (T) gleich
der Folgeperiode der Wellenzüge aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Folgeperiode
(Trep) und dem tatsächlichen Sendezeitintervall (ηθ) proportional dem Verhältnis zwischen der
Folgeperiode (T) zweier aufeinanderfolgender Wellenzüge und der Dauer (Θ) jedes Wellenzuges ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Verhältnis zwischen der
Folgeperiode (Trep) und dem tatsächlichen Sendezeitintervall (ηθ) gleich dem dreifachen Verhältnis
zwischen der Folgeperiode (T) zweier aufeinanderfolgender Wellenzüge und der Dauer (θ) jedes
Wellenzuges wählt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Empfangszeitintervall zwischen
die Sendezeitintervalle zweier aufeinanderfolgender Weilenzüge zur Ermittlung der Ankunft des
Echos der ausgesandten Wellenzüge einschaltet.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Empfangszeitintervall zwischen
die Sendezeitintervalle zweier aufeinanderfolgender Wellenzüge zur Ermittlung der Ankunft des
Echos des Kennsignals zwischenschaltet und daß man die Empfängerstufe nahe der Ermittlung des
Echos dieses Signals während dieses Intervalls beginnen läßt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kennsignal eine Dauer (T) gleich
der Folgeperiode zweier aufeinanderfolgender Wellenzüge aufweist.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 5 und 8, mit einer Sendeanordnung
(I), einer Empfängeranordnung (II), einer Anordnung
(III) zur Messung der Entfernungen und einer Folgeschalteinrichtung (IV) zur Koordinierung der
durch diese Anordnungen vorgenommenen Operationen, dadurch gekennzeichnet daß
a) die Sendeanordnung einen Oszillator (2) zum Aussenden der Wellenzüge, wenigstens einen
Oszillator (la) zum Senden des Kennsignals sowie Umschalteinrichtungen (K], K2), die
nacheinander die Oszillatoren in elektrische Beziehung mit wenigstens einem Wandler-Sender
(3) setzen, aufweist;
b) die Empfängeranordnung (II) eine Demodulationskette, die mit einem Wandler-Empfänger
verbunden ist und Signale von einer Frequenz gleich der Differenz zwischen den Frequenzen
der ausgesandten Wellen und der empfangenen Wellen erzeugt; eine Kette zur Ermittlung des
Kennsignals, die intermittierend mit der Demodulationskette während der Empfangszeitintervaile
durch eine erste Schalteinrichtung (Kz) verbunden ist, welche durch die Folgeschalteinrichtung
gesteuert wird; und eine Kette zur Ermittlung der empfangenen Wellen, die mit der Demodulationskette während einer Empfangsperiode
durch eine zweite Schalteinrichtung (IU) verbunden ist, die von der Folgeschalteinrichtung
gesteuert wird, aufweist und daß
c) die Meßanordnung Einrichtungen (10) zum Zählen und Einrichtungen (11, 12) zur Umformung
dieser Frequenzdifferenz in Einheiten der durchlaufenden Entfernung, welche an den
Ausgang der Kette zur Ermittlung der empfangenen Wellen angeschlossen sind, aufweist
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette zur Ermittlung der
empfangenen Wellenzüge einen Detektor (ßb) für
Durchlässe bei einem Wert gleich der Amplitude Null der diese Wellenzüge bildenden Oszillationen
aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Folgeschalteinrichtungen
(IV) an den Ausgang der Ermittlerkette für das Kennsignal angeschlossen ist und Einrichtungen (45)
zur Steuerung bei Empfang dieses Signals für das Ingangsetzen dieser Kette zur Ermittlung der
empfangenen Wellenzüge aufweist
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Anordnung von Zählern zur Messung des
Zeitintervalls, welches die Augenblicke des Beginns von Empfang bzw. Sendung des ersten Zuges der
ausgesandten Wellen trennt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleranordnung einen
ersten durch die Folgeschalteinrichtung betätigten Zähler (15) aufweist, der an den Ausgang der Kette
zur Ermittlung des Kennsignals zum Messen des Zeitintervalls, welches den Augenblick des Beginns
der Meßperiode vom Augenblick des Aussendens des ersten Wellenzuges trennt, angeschlossen ist;
daß ein zweiter mit der Ausgangsklemme der Kette zur Ermittlung des Kennsignals und mit der
Ausgangsklemme der Kette zur Ermittlung der empfangenen Wellen angeschlossener Zähler (13)
zum Messen des Zeitintervalls vorgesehen ist,
welches den Augenblick des Empfangs des ersten Zuges der ausgesandten WeHen und den Augenblick
des Beginns der Meßperiode trennt; und daß Einrichtungen (30) zur Summierung und Transformation
dieser Intervalle in Entfernungseinheiten vorgesehen sind, die an den Ausgang der beiden
Zähler angeschlossen sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß die Demodulationskette einen
Verstärker (5) mit variabler Verstärkung, der an die Folgaschalteinrichtung (IV) angeschlossen ist, aufweist
und der einen Schaltkreis (54, 55) zur Erzeugung eines Verstärkungsprogramms umfaßt,
wobei die Verstärkung stufenweise zu den Augenblicken det Aussendens aufeinanderfolgender WeI-lenzüge
zunimmt
15. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß die Kette zur Ermittlung des
Kennsignals einen Signaldetektor (9a) umfaßt der einen Impuls bei Empfang dieses Kennsignals
erzeugt
16. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß die Folgeschalteinrichtungen
(IV) aufweisen:
Einrichtungen (37, 38) zur Erzeugung der Signale von Dauer (T) und Signale von der Dauer (27} mit
einer Folgeperiode (Trep);
Einrichtungen (39, 40) zur Erzeugung eines ersten Folgesignals von der Dauer (Θ) und der Folgeperiode
(T) und eines zweiten Signals, identisch zum letzteren, welches um ein Intervall gleich dem
Empfangszeitintervall verzögert ist; Einrichtungen (41) zur Kombination des Signals von der Dauer (T)
und des ersten Folgesignals, welche ein erstes Steuersignal für die dem Oszillator zugeordnete
Schalteinrichtung (K2) zum Aussenden von Wellenzügen
aufweisen; Einrichtungen (42) zur Kombination der Signale von der Dauer (27Jmit den ersten
und zweiten Folgesignalen, die ein zweites Steuersignal für die der Detektorkette zugeordnete Schalteinrichtung
für das Kennsignal erzeugen; Einrichtungen (43) zur Kombination des Signals von der
Dauer (2 T) und des ersten Folgesignals, wodurch ein drittes Folgesteuersignal mit der Folgeperiode (T)
erzeugt wird, welches im Augenblick des Aussendens des zweiten Wellenzuges beginnt;
ein Blockierungssystem, das durch die Ankunft des Kennsignals gesteuert wird, diese Kombinationseinrichtung blockiert und das Schließen der Schalteint ichtungen (Kt) zugeordnet zur Kette zur Ermittlung der empfangenen Wellenzüge steuert;
eine Vorrichtung (46, 47, 48), die einen Rückverschiebungsimpuls im Augenblick der Beendigung der Meßperiode liefert und mit dem Ausgang der Kombinationseinrichtung (43) verbunden ist und das dritte Steuersignal erzeugt;
ein Blockierungssystem, das durch die Ankunft des Kennsignals gesteuert wird, diese Kombinationseinrichtung blockiert und das Schließen der Schalteint ichtungen (Kt) zugeordnet zur Kette zur Ermittlung der empfangenen Wellenzüge steuert;
eine Vorrichtung (46, 47, 48), die einen Rückverschiebungsimpuls im Augenblick der Beendigung der Meßperiode liefert und mit dem Ausgang der Kombinationseinrichtung (43) verbunden ist und das dritte Steuersignal erzeugt;
und Einrichtungen (54, 55), die ebenfalls mit diesem letzten Ausgang verbunden sind und ein Verstärkungsprogramm
liefern, welches in den Augenblikken des Sendens des dritten Steuersignals variiert.
17. Vorrichtung " .1 Anspruch 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die die Rückverschiebungsimpulse oder Zurichtungsimpulse liefernde Vorrichtungumfaßt:
einen ersten die aufeinanderfolgenden Impulszahlen (46) des dritten Steuersignals summierenden Zähler;
einen mit dem ersten Zähler verbundenen Vervielfacher, die die angezeigte Impulszahl verdoppelt;
eine mit der Multipliziervorrichtung verbundene Addiereinrichtung (49) zum Wegschneiden eines
Impulses;
einen zweiten mit den Einrichtungen zur Erzeugung des ersten Folgesignals über ein UND-Gatter (51)
verbundenen Zähler (49), welches durch die Ankunft des Kennsignals entblockt wird;
einen Koinzidenzkreis (50), der mit dem Ausgang der Addiereinrichtung und mit dem Ausgang des zweiten Zählers verbunden ist und die im zweiten Zähler angezeigte Impulszahl und die an dem Ausgang der Addiereinrichtung gelieferten Impulse vergleicht und diese Rückversetzungsimpulse im Falle der Koinzidenz erzeugt
einen Koinzidenzkreis (50), der mit dem Ausgang der Addiereinrichtung und mit dem Ausgang des zweiten Zählers verbunden ist und die im zweiten Zähler angezeigte Impulszahl und die an dem Ausgang der Addiereinrichtung gelieferten Impulse vergleicht und diese Rückversetzungsimpulse im Falle der Koinzidenz erzeugt
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Blockierungssystem eine
bistabile Kippschaltung (45) umfaßt die mit einem Ausgang mit den Eingängen der Kombinationseinrichtungen
verbunden ist und mit einem Ausgang an der Kette zur Ermittlung der Wellenzüge zugeordneten
Schalteinrichtung liegt wobei die Kippschaltung durch das Rückversetzungs- oder Rückschneidungssignal
und durch den Detektor des Kennsignals betätigbar ist
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