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Verfahren zum Orten von Inhomogenitäten in einem Medium,
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insbesondere zum Aufspüren von im Boden befindlichen nicht-metallischen
Explosivkörpern, sowie Vorrichtung und Auswerteschaltung zur Durchführung des Verfahrens
========================================================== Die Erfindung betrifft
eine Verfahren zum Orten von Inhomogenitäten in einem Medium, insbesondere zum Aufspüren
von im Boden befindlichen nicht-metallischen Explosivkörpern.
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Zum Aufspüren von metallischen Explosivkörpern, wie Minen oder Bomben
wurden bisher Verfahren angewendet, die auf einer Störung eines magnetischen oder
elektromagnetischen Feldes beruhen. Derartige Verfahren sind für nicht-metallische
Explosivkörper nicht anwendbar, da die erwähnten Störungen magnetischer oder elektromagnetischer
Felder nur durch Metall bewirkt werden.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der
eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mittels welchem insbesondere im Boden verborgene
nicht metallische Gegenstände aufgespürt werden können.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von der Oberfläche
des Mediums, welches in dem erwähnten speziellen Fall der Boden ist, Schallsignale
in das Medium gestrahlt werden, und daß das Schallecho empfangen und nach Laufzeit
und Intensität ausgewertet wird.
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Ein solches Verfahren eignet sich selbstverständlich nicht nur zum
Aufspüren von nicht-metallischen Gegenständen im Boden, sondern mit diesem Verfahren
können gleichermaßen metallische Gegenstände geortet werden. Das Verfahren ist weitgehend
unabhä;ig von dem Material, aus dem der gesuchte Gegenstand besteht. Es eignet sich
beisp'e lsweise auch zum Aufspüren von unterirdischen Flüssigkeiten wie Wasser oder
Rohöl.
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Die größte Schwierigkeit beim Empfang und bei der Auswertung von Schallechosignalen
besteht gewöhnlich darin, daß die Echosignale sehr schwach und häufig von Störsignalen
überlagert sind. Letzteres kann insbesondere dann der Fall sein, wenn das Verfahren
im Kriegsfall zur Suche von Minen angewendet wird und der allgemeine Geräuschpegel
durch Explosionen sehr hoch ist. Um das Verfahren dennoch anwenden zu können, wird
gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß die empfangenen Echosignale
durch Kreuzkorrelation mit den ausgestrahlten Schall signalen von Störsignalen selektiert
werden.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahren, welche gekennzeichnet ist durch mindestens einen Schallsender und mindestens
einen
Schallempfänger, die mit einer Auswerteschaltung verbunden
und in einem Gehäuse angeordnet sind, welches unten mit einer schalldurchläßigen
elastischen Abdeckfolie überspannt ist. Die Abdeckfolie erlaubt es, das Gehäuse
gleitend auf dem Boden zu bewegen, ohne einen zu hohen Bodendruck zu erzeugen, der
möglicherweise zur Auslösung eines im Boden verborgenen Explosivkörpers führen könnte.
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Um die Schallabstrahlung und den Empfang der Echosignale möglichst
auf den zu untersuchenden Bereich des Bodens zu konzentrieren, wird gemäß einer
anderen Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß das Gehäuse als Parabolreflektor
ausgebildet ist, in dessen Brennpunkt sich der Schallsender befindet und Schallsignale
gegen den Reflektor strahlt. Der Schallempfänger sollte sich vorzugsweise zwischen
dem Schallsender und der Öffnung des Reflektors befinden.
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Um aus der Umgebung der Vorrichtung kommenden Störschall mögichst
vom Empfang auszuschließen, kann als Schallempfänger ein Richtmikrofon verwendet
werden, dessen Empfangscharakteristik von dem Schallsender weg gegen das zu untersuchende
Medium, d.h. im speziellen Fall gegen den Boden gerichtet ist.
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Der Schallsender kann mindestens ein von dem zu untersuchenden Medium
weg und gegen den Parabolspiegel gerichtet Lautsprecher sein.
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Gemäß einer ersten praktischen Ausführungsform der Erfindung kann
in dem Gehäuse nur ein Lautsprecher und ein Richtmikrofon vorgesehen sein.
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Wenn man einen relativ breiten Bereich des zu untersuchenden Mediums
überstreichen möchte, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform das Gehäuse als
langgestreckter Parabolreflektor ausgebildet sein und in Längsrichtung eine Vielzahl
von einander zugeordnsten Sender-Empfänger-Kombinationen aufweisen. Eine solche
Vorrichtung kann beispielsweise an einem Minensuchfahrzeug, vorzugsweise an einem
Panzer befestigt werden.
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Eine dritte vorteilhafte Ausführungsform kann darin bestehen, daß
der Schallsender ein Lautsprecher mit einer ebenen Membran ist, die sich nächst
der Abdeckfolie parallel zur Oberfläche des zu untersuchenden Mediums erstreckt,
und daß die Membran eine Öffnung aufweist, durch die sich ein den Schallempfänger
bildendes Richtmikrofon erstreckt, dessen Empfangsrichtung gegen das zu untersuchende
Medium gerichtet ist.
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Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Auswerteschaltung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die gekennzeichnet ist durch einen
Schallsendeteil, durch einen Schallempfangsteil, durch einen in bekannter Weise
aus einem variablen Verzögerungsglied, einem Multiplikator und einem Integrator
bestehenden Kreuzkorrelator, dessen Nutzsignal-Eingang mit dem Schallempfangsteil
und dessen Vergleichssignal-Eingang mit dem Schallsendeteil gekoppelt ist, durch
einen mit dem Verzögerungszeit-Steuereingang des Kreuzkorrelators verbundenen Sägezahngenerator
und durch
ein mit dem Ausgang des Kreuzkorrelators verbundenes
Anzeigegerät.
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Das Anzeigegerät kann ein mit dem Sägezahngenerator gekoppeltes Sicht-
oder Registriergerät sein, dessen eine Ablenkrichtung von der Ausgangsspannung des
Sägezahngenerators und dessen andere Ablenkrichtung von der Ausgangsspannung des
Kreuzmodulator gesteuert ist.
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Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Auswerteschaltung kann darin bestehen,
daß zwischen den Schallempfänger des Schallempfangsteiles und den Kreuzkorrelator
eine mit dem Schallsendeteil gekoppelte Blockierschaltung geschaltet ist, welche
den Signalweg zu dem Kreuzkorrelator innerhalb einer bestimmten Verzögerungszeit
nach Abgabe eines kurzen impul-sförmigen Schallsignales blockiert, die so eingestellt
ist, daß von der Oberfläche des zu untersuchenden Mediums reflektierte Echosignale
ausgeblendet werden.
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Eine andere zweckmäßige Weiterbildung der Auswerteschaltung kann darin
bestehen, daß zwischen den Schallempfänger des Schallempfangsteiles und den Kreuzkorrelator
ein Amplitudenbegrenzer geschaltet ist, dessen Grenzwert so eingestellt ist, daß
von der Oberfläche des zu untersuchenden Mediums reflektierte Echosignale begrenzt
und durch Inhomogenitäten in dem zu untersuchenden Medium reflektierte Echosignale
grade nicht mehr begrenzt werden. Der Amplitudenbegrenzer ist für den Fall vorgesehen,
daß durch die BlocHerschaltung doch noch Anteile der von der Oberfläche des zu untersuchenden
Mediums reflektierten Echosignale hindurchkommen.
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Um die aus größerer Tiefe in dem zu untersuchenden Medium reflektierten
und dementprechend stärker gedämpften Echosignale gegenüber den aus geringerer Tiefe
reflektierten und deinentaprechend weniger stark gedämpften :Echosignalen in der
Amplitude anzuheben kann zwischen dem Schallempfänger des Schallempfangsteiles und
dem Kreuzmodulator eine Logarithmierschaltung angeordnet sein. Mit dieser ist es
möglich, den aus unterschiedlicher Tiefe stammenden Echosignalen etwa die gleiche
Amplitude zu geben.
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Um neben der durch den Kreuzkorrelator bewirkten Selektion von Nutz-
und Störsignalen noch ein weiteres Kriterium einzuführen, welches die Nutzsignale
von den Störsignalen unterscheidet, wird ferner vorgeschlagen, daß der Schallsendeteil
einen Sinusgenerator zur Erzeugung einer Trägerfrequenz, einen Impulsgenerator zur
Erzeugung von Modulationsimpulsen und einen Multiplikator aufweist, dem die Trägerfrequenz
und die Modulationsimpulse zur Erzeugung von impulsmodulierten Signalen als Schallsignale
zugeführt werden, daß zwischen den Schall empfänger des Schallempfangsteiles und
den Kreuzkorrelator ein auf die Trägerfrequenz abgestimmtes schmalbandiges Filter
geschaltet ist, daß zwischen das schmalbandige Filter und den Kreuzkorrelator ein
Demodulator geschaltet ist, und daß der Impulsgenerator mit dem Vergleichssignal-Eingang
des Kreuzkorrelators gekoppelt ist. Mit Hilfe des schmalbandigen Filters ist es
also zusätzlich möglich, die durch die Trägerfrequenz gekennzeichneten Nutzsignale
von Störsignalen zu unterscheiden.
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Besonders wirksam ist die Verwendung eines als extrem schmalbandiges
Filter wirkenden lock-in-VerstärkersJ
Der Impulsgenerator kann
aus einem von dem Sägezahngenerator getriggerten Rechteckgenerator und einem dem
Ausgang des Rechteckgenerators nachgeschalteten Gauß-Filter bestehen. Das Gauß-Filter
hat die Aufgabe, die Rechteckimpulse des Rechteckgenerators in Glockenimpulse umzuformen.
Solche Glockenimpulse gibt auch das schmalbandige Filter bzw. der lock-in-Verstärker
wegen der durch die Schmalbandigkeit bedingten relativ langen Einschwingzeit; ab.
Dem Kreuzkorrelator stehen dadurch sowohl am Nutzsignal-Eingang als auch am Vergleichssignal-Eingang
Signale gleicher Form zur Verfügung. Diese gleiche Form bedingt etwa eine gleiche
Fourier-Verteilung der Frequenzen dieser Impulse.
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Es wurde bereits oben schon erwähnt, daß als Schallsender Lautsprecher
verwendet werden können. Eine andere Möglichkeit besteht nur darin, daß der Schallsendeteil
aus einer Kondensatorbatterie, einer mit der Kondensatorbatterie verbundenen Funkerwtrecke
und einem die Entladung auslösenden Impulsgenerator besteht. Der Schall wird also
in diesem Fall durch eine elektrische Entladung über die Funkenstrecke erzeugt.
Die mit Funkenstrecken erzeugten Schallimpulse zeichnen sich dadurch aus, daß sie
besonders kurz und laut sind.
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Wenn der Sendeteil in der zuletzt beschriebenen Weise ausgeführt ist,
können der Sägezahngenerator und der Vergleichssignal-Eingang des Kreuzkorrelators
mit der Entladungsstrecke über ein Kopplungselement gekoppelt werden.
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Eine andere Ausführungsform der Auswerteschaltung kann darin bestehen,
daß der Schallsendeteil einen von dem Sägezahngenerator gesteuerten Wobbelgenerator
und ein diesem nachgeschaltetes Hochpaßfilter enthält, daß zwischen den Schall empfänger
des Schallempfangsteiles und den Kreuzkorrelator eine Frequenzsubtrahierschaltung
geschaltet ist, deren ein Eingang mit dem Ausgang des Hochpaßfilters und deren anderer
Eingang mit dem Schallempfänger gekoppelt ist, daß dem Ausgang der Frequenzsubtrahierschaltung
ein Frequenz-Spannungswandler nachgeschaltet ist, und daß von dem Sägezahngenerator
ein Rechteckgenerator getriggert ist, dessen Ausgangsimpulse dem Vergleichssignal-Eingang
des Kreuzkorrelators zugeführt werden.
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Die Frequenzsubtrahierschaltung kann beispielsweise von einem Ringmodulator
gebildet sein, der aus zwei ihm zugeführten Signalen unterschiedlicher Frequenz
u.a. ein Signal mit der Differenzfrequenz erzeugt.
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Bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform kann noch eine zweckmäßige
Weiterbildung darin bestehen, daß mit dem Ausgang des Frequenz-Spannungs-Wandlers
ein Demodulator und ein an diesen angeschlossenes Spitzenspannungsmeßgerät verbunden
ist. Mit dem Spitzenspannungsmeßgerät erhält man dann eine Grobanzeige der empfangenen
Echosignale.
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Die Feinauswertung erfolgt mit Hilfe des Kreuzkorrelators und des
Sichtgerätes.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen
beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 2 eine zweite Ausffilhrungsform
der Vorrichtung als Schnitt II-II durch Fig. 3; Fig. 3 einen Schnitt III-III durch
die zweite Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Figur 2; Fig. 4 eine schematisierte
Schnittdarste2ling einer dritten Ausftihrungsform der Vorrichtung; Fig. 5 ein Blockschaltbild
einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Auswerteschaltung; Fig. 6 ein
Blockschaltbild des Kreuzkorrelators und die mathematische Gleichung für die Kreuzkorrelationsfunktion;
Fig. 7 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der Auswerteschaltung;
Fig. 8 ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform der Auswerte schaltung.
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Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 besteht aus einem als Parabolreflektor
ausgebildeten Gehäuse 11, in dessen Brennpunkt ein Lautsprecher 12 angeordnet ist.
Die Öffnung des Gehäuses 11 ist gegen den Boden 1 gerichtet und mit einer Abdeckfolie
15 überspannt. Zwischen dem Lautsprecher 12 und der Abdeckfolie 15 ist ein Richtmikrofon
13 angeordnet, das vom Lautsprecher 12 weg gegen den Boden 1 gerichtet ist.
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Der Lautsprecher 12 und das Richtmikrofon 13 sind mit einer Auswerteschaltung
14 verbunden. Von dem Lautsprecher 12 werden gegen den Parabolreflekrtor Schallwellen
ausgestrahlt,
die von dem Parabolreflektor so reflektiert werden,
daß sie im wesentlichen senkrecht auf den Boden 1 auftreffen.
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Einige der Schallwellen treffen dabei auf einen im Boden 1 verborgenen
Gegenstand ? und werden von diesem reflektiert.
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Das reflektierte Schallecho wird von dem Richtmikrofon 13 aufgenommen
und der Auswerteschaltung 14 zugeführt.
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Bei der zweiten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß den Figuren
2 und 3 ist das Gehäuse 21 als länglicher Parabolspiegel ausgebildet. In Längsrichtung
des Gehäuses 21 sind mehrere Lautsprecher 22 und eine entsprechende Anzahl von Richtmikrofonen
23 angeordnet, die wiederum mit einer Auswerte schaltung 24 verbunden sind. Auf
das längliche Parabolgehäuse 21 ist unten mit einer Abdeckfolie 25 bedeckt.
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Diese Ausführungsform eignet sich zur Suche vom im Boden 1 verborgenen
Gegenständen 2 über eine relativ große Breite.
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Sie kann vorzugsweise an Suchfahrzeugen wie beispielsweise Panzern
angebracht werden.
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Bei der dritten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Figur 4 befindet
sich in einem rechteckförmigen oder zylindrischen Gehäuse 31 ein Lautsprecher 32
der auf eine Flachmembran 36 einwirkt. Die Flachmenbran weist in der Mitte eine
Öffnung 37 auf, durch die sich ein Richtmikrofon. 33 erstreckt. Der Lautsprecher
32 und das Richtmikrofon 33 sind mit einer Auswerteschaltung 34 verbunden. Das Gehäuse
31 ist unten mit einer Abdeckfolie 35 bedeckt. Von der Flachmembran ausgestrahlte
Schallwellen dringen in den Boden 1 und treffen dabei auf einen verborgenen Gegenstand
2. Das von dem verborgenen Gegenstand 2 reflektierte Schallecho wird von dem Richtmikrofon
33 aufgenommen und der Auswerteschaltung 34 zugeführt.
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Die nachfolgend beschriebenen BiockschaltbilSer für drei verschiedene
Auswertesdaltungen gemäß den Figuren 5 bis 8 sind neben den Blöcken mit Impulsdiagrammen
und Ubertragungscharakteristiken einiger Blöcke versehen, um die Betriebs weise
der Schaltungen zu verdeutlichen.
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Die Auswerteschaltung gemäß Figur 5 enthält einen Sägezahngenerator
101, der einen Rechteckgenerator 102 triggert.
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Die von dem Rechteckgenerator 102 erzeugten Rechteckimpulse werden
einem Gauß-Filter 103 zugeführt, das aus den Rechteckimpulsen glockenförmige Impulse
macht. Die von dem Gauß-Filter 103 erzeugten glockenförmigen Impulse werden dem
einen Eingang eines Multiplikators 105 zugeführt. Dem anderen Eingang des Multiplikators
wird eine sinusförmige Trägerfrequenz zugeführt, die von einem Sinusgenerator 104
erzeugt wird. Der Multiplikator 105 erzeugt glockenförmige Trägerfrequenzimpulse,
die einem Lautsprecher 107 über einen Leistungsverstärker 106 zugeführt werden.
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Die Refleletionen der von dem Lautsprecher 107 abgegebenen glockenförmigen
Trägerfrequenzimpulse werden von einem Richtmikrofon 108 empfangen. Das stärkste
Echo ist dabei dasjenige, welches von der Oberfläche des zu untersuchenden Mediums
reflektiert wird. Da dieses Echo nicht interessiert, wird es mit einer Blockierschaltung
109 ausgeblendet. Die BlockierschiSltung wird von dem Sägezahngenerator 101 getriggert
und hat eine Ausblendzeithtg. In dem rechts neben der Blockierschaltung 109 dargestellten
Impulsdiagramm ist die Einhüllende des von der Oberfläche des zu untersu: henden
Mediums reflektierten Schallechos in gestrichelten Linien angedeutet. Die beiden
nachfolgenden Impulse sind Nutzechos. Die Nutzechos werden in einem Verstärker 110
verstärkt.
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Der Sicherheit halber ist dem Verstärker 110 noch ein Amplitudenbegrenzer
111 nachgeschaltet. Der Begrenzungspegel UB ist so eingestellt, daß Nutzechos gerade
nicht mehr begrenzt werden. Wenn dagegen durch die Blockierschaltung 109 doch Oberflächenechos
hindurchkommen, so werden diese zumindest in ihrer Amplitude auf den Pegel der Nutzechos
begrenzt. Das zweite Nutzecho ist naturgemäß in seiner Amplitude geringer als das
erste Nutzecho da es aus größerer Tiefe stammt und dementsprechend stärker gedämpft
wird. Um nun allen Nutzechos etwa für die weitere Verarbeitung die gleiche Amplitude
zu geben, ist eine Logarithmierschaltung 112 vorgesehen, die dem Amplitudenbegrenzer
nachgeschaltet ist.
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Die Ausgangssignale der Logarithmierschaltung 112 werden einem LOCK-IN-Verstärker
113 zugeführt. Der LOCK-IN-Verstärker 113 hat eine äußerst schmalbandige Frequenzcharakteristik
und läßt praktisch nur Freuqnezen durch, die der Trägerfrequenz des Sinusgenerators
104 entsprechen. Infolge der Schmalbandigkeit des LOCK-IN-Verstärkers 113 haben
seine trägerfrequenten Ausgangsimpulse etwa Glockenform. Diese Ausgangs impulse
werden in einem Demodulator 115 demoduliert. Ebenfalls glockenförmige Ausgangssignale
des Demodulators 115 werden einem Kreuzkorrelator 116 zugeführt.
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Der prinzipielle Aufbau des Kreuzkorrelators 116 ist aus Figur 6 ersichtlich.
Er besteht aus einem Verzögerungsglied 118, einem Multivibrator 119 und einem Integrator
117.
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Dem Verzögerungsglied 118 werden am Vergleichssignal-Eingang C Vergleichssignale
e(t) zugeführt. Die VerzögerungszeitSt des Verzögerungsgliedes 118 ist durch eine
entsprechende Spannung am Verzögerungssignal-Eingang A einstellbar. Das Verzögerungsglied
118 bildet ein verzögertes Vergleichssignal e(t-X). Dieses wird dem einen Eingang
des Multivibrators 119 zugeführt. Dem anderen Eingang B des Multivibrators 119 wird
das aus Korrelation mit dem Vergleichssignal e(t) zu untersuchenden Nutzsignal x(t)
zugeführt.
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Das Produkt aus dem Nutzsignal x(t) und dem verzögerten Vergleichssignal
e(t-t) wird dem Integrator 117 zugeführt.
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Der Integrator bildet dann das Integral, das der ebenfall in Figur
6 angegebene Kreuzkorrelationsfunktion n*xe entspricht. Diese Korrelationsfunktion
kann am Ausgang D des Kreuzkorrelators 116 entnommen werden. Die Kreuzkorrelationsfunktion
ist ein Maß dafür, inwieweit das Nutsignal nach Zeit, Frequenz und Phase mit dem
Vergleichssignal Ubereinstimmt.
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Der Kreuzkorrelator 116 ist demnach ein Bauteil, mit welchem Störsignale
von den Nutzsignalen selektiert werden können.
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Als Vergleichssignale werden dem Kreuzkorrelator 116 in Figur 5 am
Vergleichssignal-Eingang C die Ausgangsimpulse des Gauß-Filters 103 zugeführt. Der
Verzögerungssignal-Eingang A ist mit dem Sägezahngenerator 101 verbunden. An den
Ausgang D des Kreuzkorrelators 116 ist ein Sichtgerät 117 angeschlossen, das ferner
noch mit dem Sägezahngenerator 101 verbunden ist. Die Y-Ablenkung des Sichtgerätes
117 wird von den Ausgangssignalen des Kreuzkorrelators 116 gesteuert, während die
Sägezahnspannungen des Sägezahngenerators 101 die X-Ablenkung steuern.
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Bemerkenswert ist, daß sowohl die Vergleichssignale e(t) als auch
die Nutzsignale x(t) die dem Kreuzkorrelator 116 zugeführt werden, eine glockenförmige
Impulsform haben.
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Dadurch ist ein hohes Maß an Korrelation und dementsprechend auch
ein hohes Maß an Selektion gegenüber Störsignalen gewährleistet.
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Die an dem Sichtgerät dargestellte Korrelationsfunktion nLxe weist
zwei Maxima auf, deren Abstand t1 und 2 vom Nullpunkt ein Maß für die Tiefe der
ein Echo versachenden Inhomogenität in dem zu untersuchenden Medium ist.
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Bei der in Figur 7 dargestellten zweiten Ausführungsform für eine
Auswerteschaltung erzeugt ein Rechteckgenerator 201 Rechteckimpulse, die einer Kondensatorbatterie
202 zugeführt werden. Die Kondensatorbatterie wird von einer nicht dargestellten
Hochspannungsquelle aufgeladen und ist mit einer Funkenstrecke 203 verbunden. Jedesmal
wenn ein Rechteckimpuls auftritt, wird die Kondensatorbatterie 202 über die Funkenstrecke
203 entladen. Dabei entsteht ein kurzer lauter Schallimpuls. Die Schallechos werden
mittels eines Richtmikrofones 204 empfangen und einer Blockierschaltung 206 zugeführt.
Die Blockierschaltung 206 hat wiederum eine Blockierzeit A tb, welche gewährleistet,
daß sowohl die Originalschallimpulse als auch die Oberflächenechos ausgeblendet
werden. In dem Impulsdiagramm sind wiederum zwei Nutzechos dargestellt. Die Ausgangssignale
der Blockierschaltung 206 werden über einen Verstärker 207 einem Amplitudenbegrenzer
?08 und danach einer Logarithmierschaltung 209 zugeführt. Die durch die Logarithmierschaltung
209 auf gleiche Amplitude eingepegelten Nutzsignale x<t) werden dem Nutzsignal-Eingang
B des Kreuzkorrelators 211
zugeführt. Der Vergleichssignal-Eingang
C des Kreuzkorrelators 211 ist über ein Kopplungselement 205 mit der Entladungsstrecke
203 gekoppelt. Ein von dem Koppungselement 205 getriggerter Sägezahngenerator 210
ist mit dem Verzögerungssignal-Eingang A des Kreuzkorrelators verbunden. Der Ausgang
des Kreuzkorrelators D ist mit dem Eingang eines Sichtgerätes 212 verbunden. Der
X-Eingang des Sichtgerätes 212 ist mit dem Sägezahngenerator 210 verbunden. Zu bemerken
ist noch, daß die Blockierschaltung 206 mit dem Ausgang des Kopplungselementes 205
verbunden und dementsprechend durch die Sende impulse getriggert ist.
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Die Auswerteschaltung gemäß Figur 7 ist im Prinzip der Auswerteschaltung
gemäß Figur 5 ähnlich; ihr Aufwand ist jedoch geringer.
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Bei der in Figur 8 dargestellten Auswerteschaltung triggert ein Sägezahngenerator
301 einen Wobbelgenerator 302. Das Ausgangssignal des Wobbelgenerators 302 mit gewobbelter
Frequenz wird einem Hochpaßfilter 303 zugeführt. Dieser unterdrückt die Tiefenfrequenzen.
Das ist der graphischen Darstellung über dem Ausgang des Hochpaßfilters 303 zu entnehmen,
welche die Frequenz f1 in Abhängigkeit von der Zeit t zea¢;. Die Frequenz fh ist
die Grenzfrequenz des Hochpaßfilters 303. Die Ausgangssignale des Hochpaßfilters
303 werden einem Lautsprecher 305 über einen Verstärker 304 zugeführt.
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Die Schallechos treffen am Richtmikrofon 306 mit einer Verzögerungszeit
» tv ein. Es sei hier der Einfachheit halber angenommen, daß in dem zu untersuchenden
Medium
nur von einer Stelle aus Echosignale reflektiert werden.
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Diese Echosignale haben ebenfalls eine sich ändernde Frequenz, die
in der graphischen Darstellung zu dem Mikrofon 306 mit f2 bezeichnet ist. Die Echo
signale werden in dem Verstärker 307 verstärkt und über eine Logarithmierschaltun
g 308 dem einen Eingang einer Frequenzsubtrahierschaltung 309 zugeführt. Im anderen
Eingang der Frequenzsubtrahierschaltung 309 werden die frequenzgewobbelten und durch
das Hochpaßfilter 303 beschnittenen Ausgangssignale dieses Filters zugeführt. Die
Frequenzsubtrahierschaltung kann beispielsweise ein Ringmodulator sein, der die
Differenzfrequenz Af aus der Orginalfrequenz f1 und der Echofrequenz f2 bildet.
Die Differenzfrequenz wird einem Frequenz-Spannungs-Wandler 310 zugeführt, der daraus
etwa rechteckförmige Spannungsimpulse bildet, deren Höhe von der Augenblicksfrequenz
(gleich reziprok des zeitlichen Abstandes zweier aufeinanderfolgender Nulldurchgänge)
abhängt.
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Diese Impulse werden dem Nutzsignal-Eingang B eines Kreuzkorrelators
313 zugeführt. Dem Vergleichssignal-Eingang c des Kreuzkorrelators 313 werden Rechteckimpulse
zugeführt, die von einem Rechteckgenerator 314 erzeugt werden, welcher von dem Sägezahngenerator
301 getriggert ist. Der Verzögerungssignal-Eingang A des Kreuzkorrelators 313 ist
ebenfalls mit dem Sägezahngenerator 301 verbunden. Der Ausgang D des Kreuzkorrelators
313 ist mit dem Y-Eingang eines Sichtgerätes 315 verbunden, dessen X-Signaleingang
mit den Sägezahnimpulsen des Sägezahngenerators 301 beaufschlagt wird.
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An den Ausgang des Frequenz-Spannungs-Wandlers 310 ist noch: ein Demodulator
311 angeschaltet, der aus den Spannungsimpulsen. eine Gleichspannung formt, die
in einem spitzen
spannungsmeßgerät 312 angezeigt wird. Die von
dem Spitzenspannungsmeßgerät 312 angezeigte Spannung ist eine Funktion der Amplitude
der durch den Demodulator 311 demodulierten Spannungsimpulse und damit auch eine
Funktion der Laufzeit des Schallechos. Demnach gibt das Spitzenspannungsmeßgerät
312 eine Grobanzeige für die Tiefe der zu ortenden Inhomogenität, während das Sichtgerät
315 eine Feinanzeige gestattet.