DE2515087B2

DE2515087B2 - Vorrichtung zur berührungslosen Bestimmung kurzer Abstände im Meßberich eines Maßbandes

Info

Publication number: DE2515087B2
Application number: DE19752515087
Authority: DE
Inventors: Walter 6600 Saarbruecken Landsrath; Erich 6601 Bliesransbach Mehnert
Original assignee: Karl-Heinz Keuth 5414 Vallendar GmbH
Current assignee: R Becker Vertriebsgesellschaft fur Technische Ge
Priority date: 1975-04-07
Filing date: 1975-04-07
Publication date: 1979-03-01
Also published as: DE2515087C3; DE2515087A1

Description

Die Erfindung betrifft eine zur berührungslosen Bestimmung kurzer Abstände im Meßbereich eines Maßbandes dienende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Es sind zur Anzeige der Entfernung zwischen zwei

r> Fahrzeugen dienende Vorrichtungen bekannt (DE-OS 23 50 686), welche einen Ultraschallsender und einen Ultraschallempfänger an dem einen Fahrzeug und einen Ultraschallsender und Ultraschallempfänger an dem anderen Fahrzeug, oder einen Ultraschallsendcr vorn an

4i) jedem Fahrzeug und einen Ultraschallempfänger hinten an jedem Fahrzeug aufweisen, so daß man mit Hilfe der Laufzeit des Ultraschalls feststellen kanu, welchen augenblicklichen Abstand die beiden Fahrzeuge voneinander haben.

t"> Ferner ist auch ein mit Ultraschall arbeitendes Warngerät für Kraftfahrzeuge bekannt (DE-Gm 66 02 573), um in der Fahrbahn vor dem Fahrzeug befindliche Hindernisse im Nebel erkennbar zu machen. Hierbei sind in einem Gehäuse, welches beispielsweise

V) an der vorderen Stoßstange des Kraftfahrzeuges angebracht ist, nebeneinander ein Ultraschallsender und ein Ultraschallempfänger in dieselbe Richtung weisend angeordnet. Der Sender sendet ein Dauersignal aus, welches an einem im Weg in Abständen bis zu 25 bis

v< 75 m befindlichen Hinterniss reflektiert wird, so daß das reflektierte Signal am Empfänger empfangen werden kann und ein Warnsignal ausgelöst werden kann.

Außerdem ist auch eine Vorrichtung zur Messung von Abständen, Abstandsänderungen und/oder Geschwin-

Mi digkeitsänderungen zweier sich relativ zueinander bewegender Fahrzeuge bekannt (DE-OS 23 35 613), wobei ebenfalls von einer Messung mit Ultraschall Gebrauch gemacht wird. Hierbei sind an der Vorderseite des einen Fahrzeuges und an der Rückseile des

->^r> anderen Fahrzeuges jeweils ein Sender-Enipfänger-Paar in gemeinsamem Gehäuse angeordnet, wobei das vom Sender des einen Fahrzeugs abgestrahlte Signal nach dem Empfang am Empfänger des anderen

Fahrzeugs von dessen Sender nach Veränderung der Parameter des Signals zurückgestrahlt und vom Empfänger des ersten Fahrzeugs wieder empfangen wird.

Alle diese bekannten Vorrichtungen führen somit eine Ultraschallmessung zur Bestimmung des Abstandes zweier Gegenstände voneinander aus, sind jedoch nicht als einfache Meßgeräte geeignet, welche einen Ersatz für die gebräuchlichen Maßbänder bilden können, auf denen der Abstand der beiden Gegenstände voneinander zahlenmäßig abgelesen werden kann, und welche als kleines und einfaches Taschengerät in der Kleidung mitgeführt werden können.

Es ist jedoch eine in der im Oberbegriff des Anspruchs I angegebenen Art ausgebildete Vorrichtung bekannt, welche als taschenformatige Baueinheit ausgebildet ist und daher bequem in eier Kleidung untergebracht werden kann (»industrial electronics«, Mai 1965, Seiten 232 bis 234). Diese bekannte Vorrichtung dient jedoch als Warngerät für Blinde, bei dem das ausgesendete Ultraschallsignal periodisch von einer hohen Uitraschallfrequenz cuf eine niedrige Ultraschallfrequenz linear geändert wird und mit (!em Signal, welches an einem im Weg befindlichen Hindernis reflektiert und von dem in dieselbe Richtung wie der Sender weisenden Empfänger empfangenen Signal verglichen wird, so daß anhand des festgestellten Frequenzunterschiedes, der sich aufgrund der Wechselwirkung der Laufzeit des Signals und der sich ändernden Frequenz des ausgesendeten Signals mit der Entfernung der Vorrichtung von dem Hindernis entsprechend ändert und in einem Ohrhörer hörbar gemacht wird. Entfernung der Vorrichtung von dem Hindernis akustisch bestimmt werden kann. Aber auch diese bekannte Vorrichtung erlaubt es noch nicht, den gemessenen Meßwert zahlenmäßig abzulesen oder den Abstand zwischen zwei Meßobjekten zahlenmäßig zu bestimmen.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, eine in der im Oberbegriff des Anspruchs I ausgebildeten Art gestaltete Vorrichtung zu schaffen, welche sich als Ersatz eines Maßbandes oder eines Zollstockes zur berührungslosen Messung des Abstandes zweier Meßobjekte voneinander eignet und bei welchem dieser Abstand unmittelbar zahlenmäßig abgelesen werden kann.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die Merkmale im Anspruch I.

Da erfindungsgemäß wenigstens ein Schallsender und wenigstens ein Schallempfänger in entgegengesetzter Richtung weisend angeordnet sind und die zwischen diesem Sender und diesem Empfänger gemessene Eigenlängp der Vorrichtung kompensierbar ist, können die Vorrichtung zur Messung des Abstandes zweier Meßobjekte voneinander einfach an irgendeiner Stelle zwischen diesen Meßobjekten gehalten und der Sender betätigt werden, wonach von dem digitalen Anzeigefeid der von der gemessenen Laufzeit des Meßsignals zwischen dem Sender und dem Empfänger abgeleitete Meßwert abgelesen werden kann.

Wenn bei der erfindungsgemäßen Lösung nur ein Sender und ein Empfänger vorgesehen sind, welche in entgegengesetzte Richtung weisen, wird das ausgesendete Signal an dem einen Meßobjekt zu dem anderen Meßobjekt hin reflektiert, an dem das Meßsignal erneut reflektiert wird, bis es an dem Empfänger empfangen wird. Hier durchläuft das Meßsignal zwischen dem Sender und dem Empfänger somit einen Weg, welcher dem Zweifachen des Abstandes der beiden Meßobjekie voneinander, vermindert um die Eigenlänge der Vorrichtung zwischen Sender und Empfänger entspricht. Hierauf ist die Laufzeitmeßeinrichtung ausga-ϊ legt, so daß der einfache Abstand der Meßobjekte voneinander am digitalen Anzeigefeld abgelesen werden kann.

In der anderen Lösung gemäß der Erfindung, bei welcher zwei Sender-Empfänger-Paare in entgegengesetzte Richtung weisen angeordnet sind, werden zwei Meßsignale, eines in jede Richtung, ausgesendet, so daß jedes Signal den doppelten Abstand vom zugeordneten Sender-Empfänger-Paar bis zu dem Meßobjekt, auf welches dieses Paar ausgerichtet ist, zurückzulegen hat.

Γι worauf die Laufzeitmeßeinrichtung unter Berücksichtigung der Eigenlänge zwischen den Paaren ausgelegt ist. Der Laufweg für jedes dieser Meßsignale ist daher kürzer als der bei der ersten Ausführungsform, so daß bei der zweiten Ausführungsform bei gleicher Schallei-

2» stung der mögliche Meßbereich größer ist oder — bei gleichem Meßbereich — die Sender auf geringere Leistung ausgelegt werden kör.^un. Diese zweite Ausführungsform der Erfindung stellt die bevorzugte Lösung dar.

r) Beim obenerwähnten Stand der Technik ist es, wie angegeben, an sich bekannt, einen Sender und einen entgegengesetzt wie dieser ausgerichteten Empfänger oder zwei entgegengesetzt gerichtete Sender-Empfänger-Paare anzuordnen, wobei diese jedoch nicht

ίο miteinander, sondern mit weiteren, ihnen entgegengerichteten Empfängern und/oder Sendern zusammenwirken. Außerdem sind diese bekannten Vorschläge nicht auf ein digitales Meßgerät als Ersatz für einen Zollstock oder ein Maßband gerichtet und auch nicht in ein als

r. Baueinheit ausgebildetes Gerät einbezogen. Andererseits ist die Ausbildung eines mit Ultraschall-Impulssignalen arbeitenden, eine Laufzeitmeßeinrichtung aufweisenden digitalen Entfernungsmeßgerätes im Meßbereich eines Maßbandes an sich bekannt (DE-OS

κι 23 13 149). Hier sind der Sender und der Empfänger jedoch in voneinander getrennten Geräten angeordnet, die im Abstand voneinander an den Enden der Meßstrecke aufgestellt werden. Die Laufzeitmeßeinrichtung und die digitale Anzeigeeinrichtung sind am

π Sendergerät angeordnet, während das Empff.ngergerät zusätzlich einen Funksender aufweist, von welchem ein beim Empfangen des Ultraschallsignals erhaltenes Funksignal an einen zusätzlichen Funkempfänger am Sendegerät gefunkt wird, so daß die Laufzeitmeßein-

V) richtung abschaltet. Diese bekannte Vorrichtung ist daher nicht in Art eines Taschengerätes als einteilige Baueinheit im taschenformatigen Gehäuse ausgebildet und außerdem nicht geeignet, den Abstand zweier Meßobjekte voneinander bei Anordnung des Meßortes

■>-) an eiiiei· Stelle zwischen den Meßobjekten zu messen.

Als Schallsender und Schallempfänger kennen bekannte Schallgeber und Schalldämpfer verwendet werden, die in Anpassung an den Zweck der erfindungsgemäben Meßvorrichtung ausgelegt sind.

j» Bevorzugt werde" Schallsender und Schallempfänger, die verhältnismäßig klein aufgebaut sind, beispielsweise piezoelektrisch arbeitende Bauelemente. Bei der Ausführungsform mit zwei Sender-Empfänger-Paaren können für jedes Paar ein gesonderter Schallsender und ein

μ gesonderter Schallempfänger vorgesehen sein. Bevorzugt wird jedoch im einziges Element, welches in bekannter Weise zuerst als Schallsender arbeitet und dann nach dem Aussenden des Signals auf Empfang

umgestellt wird und so ;\ls Schallempfänger arbeitet.

Die Laufzeitmeßeinrichtung wird jeweils in Abhängigkeit vom Aussenden b/w. Empfangen des Signals gesteuert. Auch für die Laufzeitmcßeinrichtung können bekannte Bauelemente verwendet werden, vorzugsweise elektronische Elemente, die insbesondere als integrierte Schaltung zusammengefaßt werden.

Die Laufzeitmeßeinrichtung enthält insbesondere eine Frequenzuhr, d. h. eine Anordnung, die eine konstante, stets reproduzierbare Frequenz erzeugt und welche in ihrer Frequenz an die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Meßsignals angepaßt ist, so daß ein Zeilmeßwert in Abhängigkeit von der Laufzeit des Signals erhalten wird. Zur Ausbildung einer solchen Frequenzuhr können beispielsweise ein schwingender Quarz oder eine Stimmgabel verwendet werden. Auch andere, eine reproduzierbare konstante Frequenz abgebende Schwingungserzeuger oder Taktimpulserzeuger sind möglich. Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das ausgesendete Signal die jeweilige Meßstrecke zweimal durchläuft, ist vorzugsweise die Frequenz der Frequenzuhr derart an die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Mcüsignals angepaßt, daß die Zeitdauer für eine volle Schwingung derjenigen Zeitspanne entspricht, in welcher das Signal den doppelten Weg der kleinsten auszuwertenden Maßeinheit zurücklegt. Die Schwingungsdauer der Frequenzuhr kann auch einem bestimmten Bruchteil oder einem bestimmten Vielfachen dieser Zeitspanne entsprechen. Die Schwingungen der Frequenzuhr werden von einem auf ihre Frequenz oder einen bestimmten Bruchteil davon ansprechenden Zähler gezähl:. Durch einen solchen Zähler kann also beispielsweise jeder Schwingungsimpuls der Frequenzuhr gezählt und durch einen entsprechenden Zahlenwert zur Anzeige gebracht werden. Es kann auch beispielsweise jeder zweite oder dritte Schwingungsimpuls durch den Zähler gezählt werden. Dies richtet sich im allgemeinen nach der kleinsten auszuwertenden Maßeinheit. Beispielsweise ist es möglich, die Frequenz der Frequenzuhr so an die Ausbreitungsgeschwindigkeil des Meßsignals anzupassen, daß der Schwingungsdauer, d. h. dem zeitlichen Abstand zweier aufeinanderfolgender Schwingungsimpulse. als kleinste Maßeinheit ein Wert von 1 mm entspricht. Dann kann die Möglichkeit geschaffen werden, daß der Zähler entweder jeden Schwingungsimpuls oder nach entsprechender Umschaltung nur jeden zehnten Schwingungsimpuls registriert, so daß die kleinste Maßeinru.! nach der Umschaltung einem Wert von 1 cm entspricht.

Eine entsprechende Umschaltung des Meßbereichs der erfinJungsgemäßen Vorrichtung kann auch durch entsprechende Änderung der Frequenz der Frequenzuhr erreicht werden.

Die Möglichkeit einer Einstellung der Frequenzuhr hinsichtlich ihrer Frequenz und/oder der Zählfrequenz des Zählers ist auch vorteilhaft, um das erfindungsgemäße Gerät an eine Änderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals anpassen zu können. Bekanntlich ändert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls mit der Dichte des Ausbreitungsmediums. Durch eine entsprechende Einstellmöglichkeit läßt sich hier eine Anpassung an die Höhenlage über Meereshöhe, in welcher gemessen wird, oder an die Lufttemperatur erreichen.

Bei der Ausführungsform mit zwei Sender-Empfänger-Paaren können diese gleichzeitig arbeiten, wobei die beiden erhaltenen Meßwerte von zugeordneten Alisweilgliedern registriert, beispielsweise in einen Speicher cingclcsen werden, und dann vorzugsweise selbsttätig zu einem Gesamtwert addiert und zur Anzeige gebracht werden.

Line einfachere Möglichkeit, die sich insbesondere für das Bestimmen der Laufzeit mittels einer Frequenzuhr und einen Frequenzzähler eignet, besteht jedoch darin, daß der Sender des zweiten Sender-Empfänger-Paares durch das Empfangen des Signals am F.mpfängcr des ersten Scndcr-Empfängcr-Paarcs cinschaltbar ist und die Laiifzeitmcßeinrichtung in Abhängigkeit vom Einschalten des Senders des ersten Sender-Empfänger-Paares einschaltbar und vom Empfangen des Signals am Empfänger des zweiten Scnder-Empfängcr-Paares ausschaltbar sind. Hierbei kann nämlich der Zähler von demjenigen Zeitpunkt, in welchem der eine Sender das Signa! aussenuei, bis zu dem Zuiipuiiki, im weichem dui Empfänger des anderen Sender-Empfänger-Paares das Signal empfängt, durchlaufen. Sobald der Empfänger des einen Sender-Empfänger-Paares das von dem einen Mcßobjckt reflektierte Signal empfängt, wird der Sender des anderen Sender-Empfänger-Paares zur Aussendung des zweiten Signals aktiviert. Wie oben bereits erwähnt, kann hierbei jedes Sender-Empfänger-Paar aus einem einzigen elektroakustisch arbeitenden Elemeni gebildet sein, welches von der Funktion als Sender nach dem Aussenden des Signals auf die Funktion als Empfänger umschaltbar ist.

Damit bei einer derartigen erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher auf jeder Vorrichtungsseitc ein Sender-Empfänger-Paar vorhanden ist, auch die Möglichkeit besteht, eine Abslandsmessung nur zu einem Meßobjekt durchzuführen, wobei der Meßwert auf einen gehäusefesten Nullpunkt bezogen wird, sind in der bevorzugten Lösung die Auswertgliedcr in Abhängigkeit vom Aussenden bzw. Empfangen des Signals am Sender und Empfänger desselben Sender-Empfänger-Paares ein- bzw. ausschaltbar.

Die Eigenlänge der Vorrichtung, das ist der Abstand des Senders auf der einen Vorrichtungsseitc vom Empfänger auf der anderen Vorrichtungsseite, kann beispielsweise dadurch kompensierbar sein, daß der Anfangswert des durch die Laufzeitmeßeinrichtung gemessenen Meßwertes von Null verschieden ist, d. h. daß beispielsweise ein verwendeter Zähler für den Zählvorgang nicht beim Wert Null zu zählen anfängt, sondern bei einem Wert, welcher der Hälfte der zu kompensierenden Eigenlänge entspricht. Es können auch entsprechend an die Eigenlänge angepaßte Verzögerungsglieder vorgesehen werden, welche das empfangene Signal entsprechend verzögert weitergeben, so daß beispielsweise der Zähler nach dem Empfangen des Meßsignals entsprechend nachläuft. Solche Verzögerungsglieder können für die Obergabe des Signals vom Empfänger des einen Sender-EmDiänger-Paares an den Sender des anderen Paares und/oder für die Übergabe des Signals vom Empfänger des einen oder anderen Paares an eine den Auswertvorgang beendende Abschalteinrichtung vorgesehen werden.

Zusätzlich sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzugsweise Einstellhilfen zur Ausrichtung der Vorrichtung auf eine bestimmte Meßstelle an den Meßobjekten vorgesehen. Beispielsweise können hierzu entsprechende, mit einem Fadenkreuz versehene Sucher vorgesehen sein. Da es in Anpassung an den erfindungsgemäßen Verwendungszweck meist darauf ankommt, daß die Senderichtung bzw. Empfangsrichtung im wesentlichen senkrecht zur Erstreckung eines

McDohjcktcs verlaufen, beispielsweise senkrecht zu einer das Mcßobjckl bildenden Wand, und da in den meisten Anwcndiingsfällen das Meßobjcki vertikal oder horizontal verläuft, sind an der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt außerdem Jusliervorrichtungen. wie eine Setzwaage, zur Einstellung der Vorrichtung mit der Sender-Empfanger-A nordnung gegenüber der Horizontalen und/oder Vertikalen angeordnet. IZs kann beispielsweise also eine Wasserwaage oder eine Blciwaagc vorgesehen üein. Wenn die Vorrichtung ge ''!"iet sein soll, in einem bestimmten Winkel zur 1 Ic; i/.ontalcn oder zur Vertikalen zu messen, können die Justiervorrichtungen in an sich bekannter Weise auf den entsprechenden Neigungswinkel einstellbar sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Gehäuse außerdem ein Taschenrechner untergebracht, in den das Meßergebnis eingebbar ist. Dieser Taschenrechner kann die Auswertung des Mcßergebnisses übernehmen. Zusätzlich können mit einem derartigen elektronischen Taschenrechner die üblichen Rechenoperationen durchgeführl und zur Anzeige gebracht werden. Außerdem bietet die Einbeziehung eines elektronischen Taschenrechners in die erfindungsgemäße Abstandsmcßvorrichtung auch die Möglichkeit, das Meßergebnis in gewünschten Rechenoperationen weiter zu verarbeiten. Hierzu ist vorzugsweise ein Speicher vorgesehen, der im Rechner bereits vorhanden ist oder zusätzlich geschaffen wird und in welchem das von der Abstandsmeßvorrichtung erhaltene Meßergebnis gespeichert wird, so daß es während einer gewünschten Rechenoperation aus dem Speicher abgerufen und verarbeitet werden kann.

Die Einzelheiten bevorzugter Ausfiihrungsbcispiele der Erfindung sind aus der schematischen Zeichnung ersichtlich und werden im folgenden beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. I eine erfindungsgemäße Vorrichtung, welche die Messung des Abstandes zwischen zwei einander gegenüberstehenden Meßobjekten ermöglicht,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, in welche ein üblicher elektronischer Taschenrechner in gemeinsamem Gehäuse einbezogen ist.

F'g. 3 ein Schaltschema für die verwendete Laufzeitenmeßeinrichtung, beispielsweise für eine Vorrichtung nach Fig. !,und

Fig.4 ein Schaltschema für die Auswertglieder, beispielsweise für eine Vorrichtung nach F i g. 2.

Aus F i g. 1 ist eine Abstandsmeßvorrichtung 1 zur Messung des Abstandes zwischen zwei parallelen, einander gegenüberstehenden, strichpunktiert eingezeichneten Meßobjekten 2 und 3 ersichtlich. F i g. 1 zeigt eine Draufsicht von außen auf die Vorrichtung 1. In einem flachen rechteckigen Gehäuse 4 im Westentaschenformat sind ein Schallsender 5 und ein Schallempfänger 6 untergebracht, die in entgegengesetzte Richtung weisend an den beiden langen Schmalseiten des Gehäuses 4 münden. Ferner sind am Gehäuse 4 zwei entsprechend dem Sender 5 bzw. Empfänger 6 ausgerichtete Sucher 7 zur Ausrichtung der Vorrichtung auf die Meßobjekte ausgebildet. Die Sucher 7 sind, wie in der Zeichnung angedeutet, aus mit einem Fadenkreuz markierten schräggestellten Spiegeln und ggf. einer vorgeschalteten Linse gebildet. Weiter ist an dem Gehäuse eine Setzwaage 8 zur Einstellung der Vorrichtung auf die Horizontale angeordnet. Als Setzwaage kann beispielsweise eine Wasser- oder Bleiwaage verwendet werden. Schließlich sind am Gehäuse noch ein Hauptschalter 9, eine Meßtaste 10 und ein mehrstelliges Anzeigcfcld 11 untergebracht.

Nach Einschalten des Hauptschalters 9 und Niederdrücken der Meßlasli: IO wird durch den Schallsender 5

·> zur einen Gehäuseseitc hin auf das dort befindliche Meßobjekt 2 ein Ultraschallsignal gebündelt ausgesendet, wie durch gestrichelte Linien und Pfeile angedeutet. Wie durch die strichpunktierten Linien und Pfeile weiter ersichtlich, wird das Signal am Meßobjekt 2 zum

in gegenüberstehenden Meßobjekt 3 hin reflektiert und dort erneut zurückgeworfen. Durch den auf der anderen Gehäuseseite angeordneten Empfänger 6, der zum Meßobjekt 3 hinweist, wird die Reflexion empfangen. Während der Laufzeit des Signals zählt ein im Gehäuse

!^r' untergebrachter Zähler die Schwingungszahl einer ebenfalls im Gehäuse 4 untergebrachten Frequenzuhr, beginnend mit dem Aussenden des Signals am .Schallsender 5 und endend mit dem Empfangen des Signals am Empfänger 6. Der Zählwert wird auf dem

2« Anzeigefeld 11 zur Anzeige gebracht. Da das Signal vom Sender 5 über die Meßobjekte 2 und 3 zum Empfänger 6 den doppelten Abstand zwischen den Meßobjeklen 2 und 3 zurücklegt, ist die Frequenzuhr in ihrer Schwingungszahl so geeicht, daß der zeitliche

2^r> Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schwingungsimpulsen, d. h. die Schwingungsdauer der Frequenzuhr, der doppelten kleinsten Maßeinheit entspricht, die vom Zähler gezählt wird. Beträgt beispielsweise die Maßeinheit I mm, dann entspricht die

w Schwingungsdauer der Schwingungen der Frequenzuhr derjenigen Zeitspanne, in welcher das Signal 2 mm zurücklegt, wobei der Zähler den Zahlenwert 1 zur Anzeige bringt. Damit die Eigenlänge der Vorrichtung, d. h. die Strecke zwischen dem Punkt, an welchem das

^}I> Signal den Schallsender 5 verläßt, bis zu demjenigen Punkt, an welchem das Restsignal auf den Schallempfänger 6 auftrifft, ebenfalls berücksichtigt wird, kann dem Schallempfänger 6 ein Zeitverzögerungsglied nachgeschaltet sein, welches bewirkt, daß der mit dem Aussenden des Signals am Schallsender eingeschaltete Zähler um einen Zahlenwert nach dem Empfangen des Signals am Empfänger nachläuft, welcher der Hälfte dieser Eigenlänge entspricht. Es kann auch der Zähler mit dem Aussenden des Signals bei einem Anfangswert beginnen zu zählen, welcher die halbe Eigenlänge repräsentiert.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ist in die Vorrichtung 1 mit einem üblichen elektronischen Taschenrechner kombiniert, der ebenfalls in dem Gehäuse 4 untergebracht ist. Dies ist durch die aus Fig. 2 ersichtlichen Rechentasten 12 angedeutet. Der Reebner umfaßt einen Speicher, in welchen das Abstendsmeßergebnis eingeiesen werden kann und aus welcliem es wahlweise im Verlauf einer Rechenoperation abgerufen werden kann. Hierbei zählt also der Zähler in den Speicher. Es kann auch ein gesonderter Speicher dafür vorgesehen sein.

Bei der Vorrichtung gemäß F i g. 2 sind anstelle des Scha.'lsenders 5 auf der einen Schmalseite des Gehäuses und des Schallempfängers 6 auf der anderen Schmalseite des Gehäuses wie in F i g. 1, an jeder Schmalseite des Gehäuses in entgegengesetzte Richtungen weisende Sender-Empfänger-Paare 13 und 14 vorgesehen, die jeweils aus einem Schallsender und einem Schallempfänger bestehen. Hierbei können der Schallsender und der Schallempfänger gesonderte Bauteile sein. Sie können jedoch auch durch dasselbe Bauteil gebildet sein, wobei es nach dem Aussenden des Signals auf

Empfang zur Ausbildung des Empfängers umgestellt wird. Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach Γ i g. 2 entspricht im wesentlichen der der Vorrichtung aus Fig. I. ledoch wird das jeweils ausgesendete Signal nur einmal am zugeordneten Meßobjekt reflektiert und dann unmittelbar vom zugeordneten Empfänger empfangen. Es werden somit insgesamt zwei Signale zur Messung des Abstandes zwischen zwei Meßobjekten von der Vorrichtung ausgesendet und nach der Reflektion empfangen. Die Laufzeit des Signals kann hierbei für jedes Signal gesondert bestimmt werden, wonach die beiden erhaltenen Meßergebnisse zu einem Gesamtwert zusammengefaßt werden. Dies erfordert zwei entsprechende Laufzeitmeßvorrichtungen. Durch Anordnen entsprechender Speicher ist es möglich, beide Teilergebnisse gesondert zu speichern und später wahlweise abzurufen. Hierdurch ist die Vorrichtung nicht auf die Messung des Abstandes zwischen zwei Objekten beschränkt, sondern sie kann auch zur Messung des Abstandes der Vorrichtung von einem einzigen Meßobjekt verwendet werden, wobei der Abstand auf einen gehäusefesten Nullpunkt bezogen wird. Bei einer derartigen Vorrichtung mit gesonderten Zeitlaufmeßeinrichtungen für jedes Sender-Empfänger-Paar 13, 14 können somit die Signale gleichzeitig oder auch nacheinander ausgesendet werden.

Es ist jedoch auch möglich, mit einer einzigen Laufzeitmeßeinrichtung für beide Meßsignale auszukommen. Dann werden die beiden Signale nacheinander ausgesendet, wobei z. B. ein Zähler mit dem Zählen jo beginnt, wenn das erste Signal am Sender des einen Sender-Empfänger-Paares ausgesendet wird. Sobald der Empfänger dieses Sender-Empfänger-Paares das reflektierte Signal erhält, wird es vorzugsweise durch entsprechende Verzögerungsglieder zur Kompensation der Eigenlänge verzögert an den Sender des anderen Sender-Empfänger-Paares übergeben, wobei der Zähler weiterläuft. Sobald dann das Signal nach der Reflektion am zweiten Meßobjekt vom Empfänger des zweiten Sender-Empfänger-Paares empfangen wird, ist der Zählvorgang für den Zähler beendet und das Gesamtmeßergebnis wird unmittelbar erhalten. Auch bei einer derartigen Ausführung ist eine Abstandsmessung zwischen einem einzigen Meßobjekt und einem gehäusefesten Bezugspunkt der Vorrichtung möglich, ·*■> wenn das Signal nach dem Empfangen durch den Empfänger des dem Meßobjekt zugeordneten Sender-Empfänger-Paares nicht auf das andere Sender-Empfänger-Paar übergeben wird, sondern der Zähler, möglicherweise durch zugeordnete Verzögerungsglieder entsprechend verzögert, abgeschaltet wird, sobald das Signal am ersten Sender-Empfänger-Paar wieder ankommt

Aus Fig.3 ist ein Schaltschema für die Auswertglieder zur Bestimmung der Laufzeit des Signals ersichtlich. Gezeigt sind hier zwar ein Schallsender 5 und ein Schallempfänger 6, die zur selben Vorrichtungsseite hin ausgerichtet sind. Das Schaltprinzip ist jedoch dasselbe wie für eine Vorrichtung entsprechend Fig. 1, bei welcher der Schallsender und der Schallempfänger in entgegengesetzte Richtungen weisend angeordnet sind. Wie aus dem Schaltschema nach F i g. 3 ersichtlich, wird das Signal nach Betätigen der Meßtaste 10 vom Schaüsender 5 zu dem Meßobjekt 2 oder 3 hin ausgesendet, von dort reflektiert und vom Scfiallempfänger 6 empfangen. Beispielsweise wird der Schallsender 5, welcher in einem Frequenzbereich von 30 Kiloherz arbeitet, durch einen Stellspning, der etwa V₂ Sekunde anstehen bleibt, durch Betätigen der Meßtaste 10 in Betrieb gesetzt. Zusätzlich hat der Sender einen logischen Ausgang, der das Stcllsignal auf ilen einen Eingang eines ODER-Gliedes 15 gibt. Der Ausgang dieses ODER-Gliedes 15 geht auf den statischen Eingang eines Flipp-Flopps 16, welches von logisch Null auf logisch Eins umstellt und seinen Ausgang Q auf den einen Eingang einer Torschaltung 17 geschaltet, deren Ausgang auf einen Zähler 18 geht. Eine Frequenzuhr 19 liegt mit ihrem Ausgang am anderen Hingang der Torschaltung 17 an. Der Ausgang des Empfängers 6 ist auf den anderen Eingang des ODER-Gliedes 15 geschaltet.

Sobald somit das Flipp-flopp 16 über die Torschaltung 17 den Zähler 18 aktiviert, was gleichzeitig mit dem Aussenden des Signals am Schallsender 5 stattfindet, beginnt der Zähler 18 zu zählen. Wird dann das vom Meßobjekt 2, 3 reflektierte Signal am Empfänger 6 empfangen, wird von dessen Ausgang ein Signal mit dem Wert logisch I auf den anderen Eingang des ODER-Gliedes 15 gegeben, wodurch das Flipp-Flopp 16 kippt, das Tor 17 schließt und der Zähler seinen Zählvorgang beendet.

Die Frequenzuhr 19 kann beispielsweise so eingetrimmt sein, daß einer Laufzeit des Signals über eine Strecke von 2 m 1000 Schwingungsimpulse der Frequenzuhr 19 entsprechen, die vom Zähler gezählt werden. Da das Signal vom Sender 5 über das Meßobjekt 2, 3 zum Empfänger 6 den doppelten Meßweg zurücklegt, wird somit vom Zähler bei einem Abstand der Vorrichtung vom Meßobjekt 2, 3 von 1 m entsprechend der Zahlenwert 1000 zur Anzeige gebracht.

Fig.4 zeigt ein Schaltschema für zwei Sender 51, 2 und zwei Empfänger Ei, 2 entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 2. Aus dem Schaltschcma nach F i g. 4 ist ein elektronischer Schalter 20 ersichtlich, der aus zwei Nand-Gliedern ICi und /C3 besteht. Jeweils der eine Eingang der Nand-Glieder geht an den negierten Ausgang des jeweils anderen Nand-Gliedes. Der andere Eingang des einen Nand-Gliedes /CI geht zur Meßtaste 10. Ein zweiter Eingang des Nand-Gliedes /C3 geht an den Ausgang eines weiteren Nand-Gliedes /C2, dessen einer Eingang zum einen Empfänger £1 geht und dessen anderer Eingang auf logisch L gesetzt ist. Ein dritter Eingang des zweiten Nand-Gliedes /C3 geht auf einen Eingang eines weiteren Nand-Gliedes /C10, welches mit einem fünften Nand-Glied /C8 zu einem elektronischen Schalter 21 zusammegefaßt ist, welcher im Aufbau dem elektronischen Schalter 20 entspricht und dem zweiten Empfänger El zugeordnet ist.

Beim Niederdrücken der Meßtaste 10 schaltet der elektronische Schalter 20, so daß über das von dessen Nand-Glied /C3 kommende Signal über ein weiteres Nand-Glied IC4 der Sender 52 in Betrieb gesetzt wird. Gleichzeitig wird über das vom Nand-Glied /Cl des elektronischen Schalters 20 kommende Ausgangssignal eine Torschaltung /C5 geöffnet, welche die Frequenz von einer Frequenzuhr 19 über das Na.>d-Glied /C7 in den Zähler 18 durchläßt. Wird das vom Sender 52 ausgesendete Signal am Empfänger El empfangen, wird über das Nand-Glied /C2 der elektronische achalter 20 gekippt, was gleichzeitig das Einschalten des elektronischen Schalters 21 bewirkt, so daß durch diesen über ein Negationsglied /C9 der andere Sender 51 in Betrieb gesetzt wird und gleichzeitig die Torschaltung /C6 öffnet, welche nun die Frequenz der Frequenzuhr

(1

19 über da* Nand-Glied ICTm den Zähler 18 hineinläßt. Heim Empfang des /weilen Signals am Kmpfiingcr 112 schaltet der elektronische Schalter 21 wiedc· in die Ausgangsstellung um. wodurch die Torschaltung ICb geschlossen wird und der Zähler 18 aufhört zu zählen. -, Das vom Zähler 18 zur Anzeige gebrachte Meßergebnis steht damit fest.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Zur berührungslosen Bestimmung kurzer Abstände im Meßbereich eines Maßbandes dienende Vorrichtung, die als tragbare Baueinheit mit taschenformatigem Gehäuse ausgebildet ist, mit einem im Ultra- oder Hyperschallbereich arbeitenden, ein Meßsignal aussendenden Schallsender und einem das Meßsignal empfangenden Schallempfänger und mit einer mit dem Sender und dem Empfänger zusammenwirkenden Meßeinrichtung mit einer zugehörigen Anzeigeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallsender (5) und der Schallempfänger (6) oder zwei Sender-Empfänger-Paare (S 1, E1; 5 2, E2; 13.14) in entgegengesetzte Richtung weisend angeordnet sind und daß die Meßeinrichtung eine Laufzeitmeßeinrichtung (18, 19) ist und die digital arbeitende Anzeigeeinrichtung ein mehrstelliges Anzeigefeld (11) am Gehäuse (4) aufweist, wobei die zwischen dem Sender (5) und dem Empfänger (6) bzw. zwischenden Paaren (13,14) bestehende Eigenlänge der Vorrichtung für die Auswertung der Laufzeit des Meßsignals kompensiert ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung zweier Sender-Empfänger-Paare (13, 14) deren Schallsender nach dem Aussenden des Signals auf Empfang umschaltbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch i oder 2, daduren gekennzeichnet, daß die Laufzeitmeßeinrichtung einen auf die Freqenz einer als Taktgeber dienenden Frequenzuhr (19) oder auf einen bestimmten Bruchteil dieser Frequenz ^sprechenden Zähler (18) aufweist.
4. Vorrichtung nach Ans ruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz einstellbar ist
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzuhr (19) in ihrer Frequenz und/oder der Zähler (18) in seiner Zählfrequenz zur Änderung des Meßbereichs verstellbar ist bzw. sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung zweier Sender-Empfänger-Paare (13, 14) der Sender des zweiten Paares (14) durch den Empfang des Signals am Empfänger des ersten Paares (13) einschaltbar ist und die Laufzeitmeßeinrichtung (18, 19) in Abhängigkeit vom Einschalten des Senders des ersten Paares (13) einschaltbar und vom Empfangen des Signals am Empfänger des zweiten Paares (14) ausschaltbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung zweier Sender-Empfänger-Paare (13, 14) die Laufzeitmeßeinrichtung (18,19) in Abhängigkeit vom Aussenden und Empfangen de3 Signals am Sender und Empfänger desselben Paares ein- bzw. ausschaltbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation der Eigenlänge der Vorrichtung der Anfangswert des durch die Laufzeitmeßeinrichtung (18, 19) gemessenen Meßwertes von Null verschieden ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeitmeßeinrichtung (18, 19) die Eigenlänge der Vorrichtung kompensierende Verzögerungsglieder erfaßt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (4) lustiervorrichtungen, wie eine Setzwaage (8), zur Einstellung der Sender-Empfänger-Anordnung gegenüber der Horizontalen und/oder Vertikalen angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (4) außerdem ein Taschenrechner untergebracht ist, in den das Meßergebnis eingebbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher vorgesehen ist, in welchen das Meßergebnis einspeicherbar und aus welchem das Meßergebnis in den Taschenrechner abrufbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung zweier Sender-Empfänger-Paare (13, 14) diesen jeweils eine Laufzeiteinrichtung zugeordnet ist und deren Teilmeßergebnisse addierbar sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmeßergebnisse gesondert in einen Speicher einspeicherbar und aus diesem gesondert in die Anzeigeeinrichtung abrufbar sind.