DE2824327B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausgleichen von Störungen in einem Entfernungsmesser des Phasenmessungstyps durch Mittelwertbildung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Ausgleichen von Störungen in einem Entfernungsmesser des Phasenmessungstyps durch MittelwertbildungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein der Gattung des Patentanspruchs 1 entsprechendes Verfahren und eine
zugeordnete Vorrichtung zum Ausgleichen von inneren Störungen in einem Entfernungsmesser des Phasenmessungstyps.
Bei einem Entfernungsmesser des Typs mit Phasenlagenanzeige wird ein Lichtstrahl ausgesandt, der durch
ein Signal mit einer gegebenen Frequenz moduliert ist, wobei das Modulationssignal vorzugsweise in Impulsform
vorliegt aber auch ein sinusförmiges Signal sein kann. Nachdem der ausgesandte Lichtstrahl an einem
Meßpunkt reflektiert worden ist, wird er von einem Objektivsystem aufgefangen, das parallel oder koaxial
zum Senderobjektiv angeordnet ist, und er wirkt dort auf eine lichtempfindliche Zelle ein, die ein elektrisches
Ausgangssignal erzeugt, das der Intensität des einfallenden Lichts proportional ist. Die Phase dieses Signals
wird mit der Phase des ausgesandten Signals verglichen, indem dieses Signal in einer mit dem Empfänger
gekoppelten Mischstufe mit einem Signal aus einem
Empfängeroszillator gemischt wird, dessen Frequenz
von der ausgesandten Frequenz um eine vorgegebene relativ niedrige Frequenz abweicht Der Phasenwinkel φ
des erhaltenen Mischsignals ändert sich mit jeder Änderung der gemessenen Entfernung.
Bei jedem Meßvorgang erfolgt eine Eichung, indem ein interner Weg im Gerät von bekannter Länge optisch
gemessen wird. Auf diese Weise läßt sich eine konstante Phasenverschiebung zwischen dem Oszillator und dem
vom Sender abgestrahlten Licht vermeiden; eine Phasenverschiebung, die vor dem Sender erfolgt geht
daher in das Meßergebnis nicht ein. Als Folge von Streukopplungen im Entfernungsmesser entstehen
jedoch auch Störsignale im Empfänger, und diese Störsignale addieren sich im Empfänger vektoriell, also is
mit der Phasenbeziehung zum einfallenden Signal. Diese Störsignale beeinflussen somit die Phasenlage des
empfangenen Signals, und ihr Einfluß kann nur dann vernachlässigt werden, wenn die Amplitude des
einfallenden Signals groß ist gegenüber der Amplitude der Störsignaie. Diese Voraussetzung ist aber bei der
Messung größerer Entfernungen im allgemeinen nicht zu erfüllen, da dann die mit dem einfallenden Signal
empfangene Energie sehr klein wird und sich auch durch eine Vergrößerung der ausgesandten Energie innerhalb
der dafür gesetzten Grenzen nicht hinreichend erhöhen läßt zumal mit einer Vergrößerung der Ausgangsleistung
des Senders meist auch eine Vergrößerung der internen Störsignale im Gerät verbunden ist
Der störende Einfluß von geräteinternen Vorgängen auf das Meßergebnis läßt sich auch durch die bei
Entfernungsmessungen bekannte und beispielsweise in der GB-PS 14 46 801, auf den Seiten 30 bis 36 von
»Japan Electronic Engineering« 1971,56 (Juli), oder auf den Seiten 439 bis 445 von »ZfV« 1968,11, beschriebene
Methode nicht ausschalten, bei der mehrere Gruppen von getrennten Entfernungsmessungen durchgeführt
werden, von denen jede Gruppe wenigstens einen Meßvorgang umfaßt und dann der Mittelwert aus den
Mittelwerten der Meßergebnisse in jeder Messungsgruppe gebildet wird. Auf diese Weise lassen sich
nämlich selbst dann, wenn in auf den Seiten 213 bis 218 von ATM 1967, Lieferung 381 (Oktober) Blatt
V 1122—10 beschriebener Weise in der einen Messungsgruppe mit einer ersten Frequenz und in einer
zweiten Messungsgruppe mit einer dagegen verschobenen zweiten Frequenz gearbeitet wird, nur Einflüsse auf
der Meßstrecke berücksichtigen, so daß geräteinterne Vorgänge nach wie vor zu einer Verfälschung des
Meßergebnisses führen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie sich auch große Entfernungen ohne
unerwünschte Beeinflussung durch im Entfernungsmesser selbst, insbesondere in seinem Empfängerabschnitt
auftretende Störungen genau messen lassen.
Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verfahren, wie es im Patentanspruch 1
angegeben ist. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Verfahrens sowie zu seiner Durchführung geeignete
und bevorzugte Vorrichtungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
in der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigt
F i g. 1 ein das Grundprinzip der Erfindung erläuterndes Diagramm,
F i g. 2 ein Blockschaltbild für einen Entfernungsmesser in erfindungsgemäber Ausbildung,
Fig. 3 eine mögliche Ausführungsform für eine Kopplungsschaltung gemäß der Erfindung,
Fi g. 4 und 5 Blockschaltbilder für zwei Ausführur.gsformen
einer in einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung enthaltenen Schaltung.
Da die Störsignale durch die verschiedenen elektrischen Schaltungen im Entfernungsmesser wie beispielsweise
den Hauptoszillator, den Empfängeroszillator, Mischstufen usw. bestimmt werden, hat die Störung
stets die gleiche Phasenlage, während die Phase des empfangenen Signals sich mit Änderungen in der
gemessenen Entfernung ändert Wird nun eine graphische
Darstellung gezeichnet mit dem einfallenden Meßsignal als einem Vektor u\ und ist dieser Vektor U\
raumfest so daß sich das Koordinatensystem demzufolge mit der gemessenen Entfernung verdreht und wird
weiter diesem Vektor u\ ein Störsignal u% vektoriell
addiert wie dies in F i g. 1 gezeigt lit so durchläuft der
Störsignalvektor t/2 bei kontinuierlich zunehmenden
oder abnehmenden Entfernungen einen Kreis, der seinen Mittelpunkt an der Spitze de Vektors u\ haL Auf
diese Weise wird ein Phasenfehler Δ Φ, in Bezug auf die
tatsächliche Phase des Meßsignals erhalten, und dieser Phasenfehler erreicht maximal einen Wert
Δ Φ = uilu\ rad,
wobei naturgemäß vorausgesetzt ist daß IuxKIu-J. Für
den Fall einer Meßfrequenz von 15 MHz wird der Meßfehler zu
Δ D = [U2Iu,) ■ (10 000/2 π) mm,
wobei λ/2 ungefähr 10 000 mm bei der Frequenz 15 MHz beträgt.
Wenn nun eine Messung mit einem ausgesandten Signal durchgeführt wird, das gegenphasig zu dem
zuvor ausgesandten Signal ist dessen empfangener Anteil durch den Vektor u\ dargestellt wird, so ergibt
sich ein empfangenes Signal entsprechend einem in F i g. 1 ebenfalls dargestellten Vektor u,'. Zu diesem
Signal U\ addiert sich dann vektoriell ein Störsignal U2',
das in Größe und Phase mit dem Störsignal U2
üt jreinstimmt. Man sieht dann, daß bei entgegengesetzter
Richtung der beiden Vektoren u\ und U\ die
zusätzlichen Phasenlagen, die vom S'.örsig.ial abhängen,
also die Phasen Δ Φ\ und Δ Φ2, gleich groß, aber
entgegengesetzt gerichtet in Bezug auf das tatsächlich empfangene Signal sind. In diesem Zusammenhang sei
angemerkt, daß sich das Störsignal gerade im Empfänger selbst bemerkbar macht, so daß demzufolge
dem Signal, das vom Empfänger den anschließenden Signalverarbeitungsschaltungen zugeführt wird, dieses
Störsignal überlagert ist. Die Signale, mit denen der Entfernungsmesser als informationstragende Signale
arbr'.VJt, sind daher die Signale ui bzw. im von Fig. 1.
Wenn nun zunächst eine Entfernungsmessung mit der normalen Phasenverschiebung zwischen dem Oszillator
und dem Sender durchgeführt wird, wobei das Signal /Ji
erhalten wird, rnd anschließend ein weiterer Meßvorgang ausgeführt wird mit einer zusätzlichen Phasenverschiebung
von IU)" zwischen dem Oszillator und dem Sender, d. h. mit einem empfangenen Signal u\', so wird
das in F i g. 1 dargestellte Ergebnis erhalten, wobei das Störsignal u2 ersetzt ist durch das Signal U2", das sich
offensichtlich zu dem Signal U2 mit von dem empfangenen
Signal aus gesehen einer Phasenverschiebung von 180° effektiv addiert. Als Ergebnis der für jeden
Entfernungsmeßvorgang über die interne Schleife durchgeführten Eichmessung wird jegliche Phasenverschiebung
iii den internen Schaltungen vor dem
tatsächlichen Sender eliminiert, da die Phase des MeQsignals und des Eichsignals in den internen
Schaltungen voneinander subtrahiert werden.
Die Darstellung in F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild für
eine Ausführungsform eines Entfernungsmessers mit einem Phasenschieber gemäß der Erfindung. In Fig. 2
emittiert ein Hauptoszillator I ein Signal der Frequenz /o, welche die Modulationsfrequenz für das ausgesandte
Lichtsignal bildet. Zusätzlich ist ein Empfängeroszillator 3 vorgesehen, der mit einer Frequenz fL ο arbeitet, die so
gewählt ist, daß die Differenz zwischen ihr und der Frequenz /Ό des Hauptoszillators 1 eine im Vergleich zu
diesen Frequenzen niedrige Frequenz (m ist, die dadurch
erhalten wird, daß die Signale aus dem Hauptoszillator I und dem F.mpfängeroszillator 3 einem Mischer 2
zugeführt werden, dessen Ausgangssignal die Differenzfrequenz fu aufweist. Dieses Signal zeigt außerdem eine
Phase entsprechend der Differenz zwischen der Phase des Hauptoszillators 1 und der Phase des Empfängeroszillators
3, also die Phase qpo-φ/ o- Dieses Signal aus
dem Mischer 2 mit der Frequenz /m und der Phase
φο — φι.ο dient dann als Bezugssignal für eine nachfolgende
Phasenmessung, und demzufolge wird dieses Signal dem Bezugseingang eines Phasenmessers 7
zugeführt.
Zu Übertragungszwecken wird das Signal aus dem Hauptoszillator 1 mit der Frequenz /n über einen
Leistungsverstärker 8 einem Sender 9 zugeführt, der vielfach die Form einer lichtemittierenden Diode für
den IR-Bereich aufweist, aber auch ein Laser sein kann,
der mit der Frequenz des Hauptoszillators 1 moduliert wird. Da die Darstellung in F i g. 2 nur dazu gedacht ist.
das Grundprinzip der Arbeitsweise des Entfernungsmessers zu veranschaulichen, sind darin nicht alle
Schaltkreise im einzelnen gezeigt, und dies gilt insbesondere für diejenigen Schaltkreise, die für die
vorliegende Erfindung nicht wesentlich sind. Jedoch führen diese Schaltkreise zu einer Phasenverschiebung
im Signal vor dessen Eintreffen am Sender 9, und um nun den Meßvorgang von einer solchen Phasenverschiebung
vollständig unabhängig zu machen, wird für jede Entfernungsmessung eine Eichmessung über einen
internen optischen Weg im Sender 9 durchgeführt, wobei diese- optische Weg eine bekannte Länge
aufweist und daher eine bekannte Phasenverschiebung für das Signal ergibt; jeder Entfernungsmeßzyklus
um.aßt also zwei Entfernungsmeßvorgänge, von denen der eine über den internen optischen Weg und der
andere zum und vom jeweiligen Meßziel abläuft. Diese beiden Messungen werden durchgeführt, um bei einer
anschließenden Signalverarbeitung die Phasenlage des durch die Messung über den internen Meßweg
erhaltenen Signals festzuhalten. Statt dessen ist es auch denkbar, die Phasen elektrisch festzuhalten mit Hilfe
eines elektrischen Signals aus dem Sender 9, jedoch hat sich in der Praxis gezeigt, daß in dem elektrischen Wege
eines solchen Signals aus dem Sender 9 variierende Phasenverschiebungen auftreten können, und daher
liefert eine interne optische Messung im allgemeinen zuverlässigere Ergebnisse. Dabei liegen die verwendeten Frequenzen relativ hoch. Normalerweise erreicht
die Frequenz k einen Wert von etwa 15 M Hz.
Das Blockschaltbild von Fig.2 zeigt weiter einen Empfänger 5, dessen Ausgangssignal die gleiche
Frequenz aufweist wie das vom Sender 9 abgestrahlte Signal. Um nun die in der Praxis leichter zu
verarbeitende niedrigere Frequenz fa zu erhalten, wird das Ausgangssignal des Empfängers S einem zweiten Mischer 4 zugeführt, dessen anderer Eingang an den Ausgang des Empfängeroszillators 3 angeschlossen ist.
Das Ausgangssignal des Mischers 4 weist dann die Frequenz fu auf; es zeigt aber außerdem eine
■> Phasenlage, die der Phasenlage des Signals aus dem
Empfänger 5 abzüglich der Phasenlage des Signals aus dem Empfängeroszillator 3 entspricht. Aus Dimensionierungsgründen, die in keinem Zusammenhang mit der
Erfindung stehen, muß die Phasenlage des Empfänger in Oszillators 3 kompensiert werden, bevor der Phasenmesser
7 einen Phasenvergleich zwischen einer Messung über den internen Meßweg und einer Messung
zum und vom jeweiligen Meßziel durchführen kann. Zu diesem Zwecke ist der Mischer 2 vorgesehen, und
r> dessen Ausgangssignal mit der Frequenz /\f und der
Phasenlage ψο-ψι η wird einem zweiten Eingang des
Phasenmessers 7 zugeführt. Insoweit besteht für die in F i g. 2 dargestellten Baueinheiten und Baustufen Übereinstimmung
mit der üblichen Technik bei Entfernungs-
2" messern.
Da das Meßsignal in seiner Phasenlage in der Praxis durch die doppelte Messung auf der Phase des Signals
im jeweiligen Sender festgehalten wird und nicht auf der Phase in einem internen Weg im Entfernungsmesser, isi
r> es demzufolge möglich, in den Weg des Signals zum
Sender eine Phasenverschiebung einzuführen, ohne das Meßergebnis in irgendeiner Weise zu beeinflussen. Dies
wird «rtindungsgemäß ausgenutzt, um die vorerwähnte Störkomponente to zu kompensieren. Da jeweils
in wenigstens zwei Messungen gemacht werden, von
denen die erste Messung mit dem dem Sender in der normalen Phase zugeführten Signal durchgeführt wird,
während die zweite Messung mit einem Signal für den Sender erfolgt, dessen Phase relativ zu der Phase des
j> beim ersten Meßvorgang verwendeten Signals umgekehrt
ist. und weil aus den mit diesen beiden Meßvorgängen erhaltenen Meßergebnissen der Mittelwert
gebildet wird, wird das Störsignal kompensiert. Natürlich ist es möglich, viele Messungen durchzuführen
und dann den Mittelwert aus allen diesen Messungen zu bilden. Es reicht jedoch aus, wenn der Mittelwert der
Messungen mit der normalen Phase mit dem Mittelwert der Messungen mit der entgegengesetzten Phase
verglichen wird, also der Mittelwert aus den Meßergeb-
■»■■> nissen in der normalen Phase und in der entgegengesetzten
Phase in ausgeglichenem Verhältnis gebildet wird. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, daß das
Störsignal für die Eichmessung über den internen Weg ohne Bedeutung ist, da das bei diesem Meßvorgang am
so Empfänger erhaltene Signal stark ist und das Stö-signal
nur beim Empfang schwacher Signale von Bedeutung werden kann.
Die Darstellung in F i g. 2 veranschaulicht in schematischer Weise die Phasenverschiebung des Signals für
den Sender 9, wobei ein Phasenschieber 10 vorgesehen ist dem an einem Steuereingang ein Signal von einer
externen Steuerung 11 zugeführt wird, um die Phase des
Signals im Leistungsverstärker 8 zu verschieben. Diese externe Steuerung kann manuell erfolgen, also beispiels
weise mit Hilfe eines Schaltknopfes am Entfernungs
messer ausgelöst werden. Die Bedienungsperson liest dann die vom Entfernungsmesser angezeigten Werte ab
und berechnet daraus die Mittelwerte.
&5 dessen Eingang an den Ausgang des Hauptosziüators 1
angeschlossen ist und dessen Ausgangssignale einer Last 13 zugeführt werden. Dieser Verstärker 12 hat im
wesentlichen die gleiche Leistung wie der Verstärker 8,
und sein Ausgang speist eine Last, die der Last so weit wie möglich entspricht, die der Sender 9 für den
Verstärker 8 darstellt. Wenn beispielsweise der Sender
9 eine lichtemittierende Diode enthält, kann auch als Last 13 eine lichtemittierende Diode oder eine
Mehrzahl von in Serie geschalteten Dioden vorgesehen sein Der Verstärker 12 wird durch den Phasenschieber
10 in der Weise gesteuert, daß er gegenphasig zum Verstärker 8 arbeitet, wodurch auf diesen Leistungsverstärker
8 zurückzuführende Störsignale i", weitestmöglichem Ausmaß kompensiert werden, die Störsignale also
etwa gleich werden unabhängig davon, ob der Verstärker 8 in der einen Phase oder in der anderen
Phase betrieben wird. Der Verstärker 12 und seine Last 13 sind in F i g. 2 mit gestrichelten Linien umrahmt, um
anzudeuten, daß diese Baustufen im Rahmen der Erfindung nicht unbedingt erforderlich sind.
Die Darstellung in Fig. 3 veranschaulicht eine einfache Ausführungsform für eine Koppelschaltung für
den Phasenschieber 10. Das impulsförmige Signal aus dem Hauptoszillator 1 wird in Fig. 3 einem Eingang
einer Antivalenz-Schaltung 14 zugeführt, an deren anderem Eingang bei Vornahme der Messung in der
normalen Phase ein Signal »0« und bei Durchführung der Messung in Gegenphase ein Signal »1« anliegt. An
den Ausgang der Antivalenz-Schaltung 14 sind die verbundenen Eingänge einer UND-Schaltung 15 und
die verbundenen Eingänge einer NAND-Schaltung 16 angeschlossen. Mit dem Ausgang der UND-Schaltung
15 ;st der Eingang des Leistungsverstärkers 8 verbunden,
während an den Ausgang der NAND-Schaltung 16 der Eingang des Leistungsverstärkers 12 angeschlossen
ist, so daß diese beiden Verstärker 8 und 12 in Gegenphase zueinander arbeiten. Die Schaltungen 15
und 16 sind selbstverständlich so gewählt, daß sie einander so nahe kommen wie möglich, wobei
insbesondere gewährleistet ist, daß die durch diese Schaltungen 15 und 16 eingeführte Signalverzögerung
wenigstens angenähert die gleiche ist. Als Last 13 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 eine Serienschaltung
zweiei Dioden 17 und 18 vorgesehen.
Bei der in F i g. 2 veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung werden die verschiedenen Entfernungsmeßvorgänge
mit Phasenverschiebung unter Ablesung der für jede dieser Phasen vom Entfernungsmesser
angezeigten Entfernungswerte durchgeführt, worauf sich dann eine Mittelwertberechnung sozusagen von
Hand anschließt. Es versteht sich jedoch, daß das erfindungsgemäße Verfahren als Ganzes vollautomatisch
durchgeführt werden kann, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Bedienungsperson nur einen
Startknopf zu drücken braucht, wenn eine Entfernungsmessung gemacht werden soll, und das Ergebnis der
Entfernungsmessung mit einem Bilde des Mittelwertes einer Mehrzahl von Entfernungsmeßzyklen sodann mit
einer geringen Verzögerung durch eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige gebracht wird.
Der rechte Teil der in F i g. 2 gezeigten Schaltung ist auch in F i g. 4 dargestellt, und zwar zusammen mit einer
Ausführungsform für eine automatische Einheit 11' zum
automatischen Bilden des oben erwähnten Mittelwerts. Die automatische Einheit iV enthält ein Leitwerk 12a,
das sowohl den Phasenschieber 10 als auch einen Phasenmesser 13a steuert Ein Entfemungsmeßvorgang
wird vielfach so ausgeführt, daß der Sender 9 kontinuierlich mit dem modulierten Signal gespeist und
der Phasenmesser 13a an passenden Zeitpunkten aktiviert wird, um die Phase des einfallenden Signals zu
messen. Gleichzeitig steuert das Leitwerk 12a auch eine Schaltstufe 14a, durch die der interne und der externe
Meßweg in die Schaltung eingefügt werden. Das Ausgangssignal des Phasenmessers 13a wird dann
einem Mittelwertbildner 16a für die Bildung eines Mittelwertes zugeführt, was wahlweise über einen
Serie-Parallel-Wandler 17a geschieht, wenn der Phasenmesser
13a beispielsweise zu der Bauart gehört, die über eine vorgegebene Zeitdauer hinweg eine Serie vom
m Impulsen abgibt, deren Anzahl die Phase darstellt, und
wenn der Mittelwertbildner 16a beispielsweise eine Zentraleinheit für die Datenverarbeitung mit parallelen
Eingängen ist. Der Mittelwertbildner 16a kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß er die Ergebnisse einer
ii vorgegebenen Anzahl von Messungen in verschiedenen
Speichern festhält, worauf er den Mittelwert bildet und das erhaltene Ergebnis einer Anzeigeeinrichtung 18a
zuführt. Bei der dargeslelltpn Aii«:fiihning«frirrn !?· d?.5
Leitwerk 12a ro ausgebildet, daß es einen Impuls erstens
2n an den Phasenschieber 10 für die Änderung der Phase
und zweitens an die Schaltstufe 14a für die Messung des internen Weges abgibt.
Sodann sendet das Leitwerk 12a einen Impuls zum Phasenmesser 13a, der eine Eichmessung durchführt,
worauf das Leitwerk 12a einen Impuls an die Schaltstufe 14a für die Messung auf dem externen Weg und
schließlich ein Signal an den Phasenmesser 13a für die Auslösung des tatsächlichen Phasenmeßvorgangs abgibt,
dessen Ergebnis einem Speicher im Mittelwertbildner 16a zugeführt wird. Nach Beendigung des Einlesens
wird der Mittelwertbildner 16a so gesteuert, daß er auf
den nächsten Speicher umschaltet, so daß dieser Speicher bereit ist. Information über den nächsten
Entfemungsmeßvorgang aufzunehmen. Sodann beginnt der Arbeitszyklus des Leitwerks 12a von neuem. Nach
einer vorgegebenen Anzahl solcher Arbeitszyklen wird der Mittelwertbildner 16a so gesteuert, daß er den
Mittelwert aus den in seinen verschiedenen Speichern festgehaltenen Entfernungsmeßwerten bildet, und dieser
Mittelwert wird dann der Anzeigeeinrichtung 18a zugeführt, die ihn in üblicher Weise zur Anzeige bringt.
Der Mittelwertbildner 16a kann auch zu der Bauart gehören, bei der kontinuierlich Mittelwerte aus der
jeweils eintreffenden Meßinformation und einem aus Messungen in vorangehenden Meßreihen berechneten
Mittelwert gebildet werden, wobei die Anzahl der durchgeführten Messungen Berücksichtigung findet. Ein
Mittelwertrechner dieser Bauart ist in der prioritätsälteren Anmeldung P 28 13 7873-35 beschrieben. Die oben
beschriebene Arbeitsfolge des Leitwerks 12a kann auch b-'i Verwendung eines Mittelwertbildners der kontinuierlichen
Bauart in Anwendung kommen mit der einzigen Ausnahme, daß der berechnete Mittelwert
während der Mittelwertbildung kontinuierlich zur Anzeige gebracht werden kann, wobei nach Durchführung
einer vorgegebenen Anzahl von Meßvorgängen der letzte berechnete Mittelwert an der Anzeigeeinrichtung
18a festgehalten und davon abgelesen werden kann.
In F i g. 5 ist eine weitere Ausführungsform für eine Automatikeinheit 11" für eine automatische Mittelwertbildung
veranschaulicht Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für solche Phasenmesser 13a, bei
denen die gemessene Phase durch eine Serie von
ό5 impulsen dargesielh wird, die während einer vorgegebenen
Zeitdauer abgegeben werden und deren Anzahl ein Maß für die gemessene Entfernung dargestellt. In
Fig.5 steuert ein Leitwerk 19 den Phasenschieber 10,
den Phasenmesser 13a und die Schaltstufe 14a in der gleichen Weise, wie dies oben in Verbindung mit dem
Leitwerk 12ader in Fig.4 gezeigten Ausführungsform
beschrieben ist. Die vom Phasenmesser 13a während der vorgegebenen Zeitdauer eintreffenden Impulse
werden in F i g. 5 einem Ringzähler 20 zugeführt. Wenn die vorgegebene Anzahl der in einer Entfernungsmeßserie
durchzi/iihrenden Meßvorgänge mit Nbezeichnet
wird, dann ist der Ringzähler 20 so ausgelegt, daß er jeweils nach jedem ΛΖ-ten Eingangsimpuls einen
Ausgangsimpuls abgibt, der einem Zähler 21 zugeführt wird. Sobald N Meßvorgänge durchgeführt sind,
befindet sich der Mittelwert dieser Messungen im Zähler 21, und er kann dann unter Steuerung durch das
Leitwerk 19 über eine Leitung 23 durch eine Anzeigeeinrichtung 22 zur Anzeige gebracht werden.
In einer Abwandlung der oben beschriebenen Ausführungsformen kann eine erste Eichmessung
durchgeführt werden, worauf dann eine erste Serie von
Entfernungsmessungen zum jeweiligen Ziel mit der gleichen Phase vorgenommen wird, worauf dann der
Phasenschieber 10 auf die andere Phase umschaltet und eine neuerliche Eichmessung mit einer anschließenden
weiteren Serie von Entfernungsmessungen zur Durchführung kommt. Aus diesen verschiedenen Entfernungsmessungen
wird der Mittelwert gebildet.
Weiter ist es möglich, den Phasenschieber 10 so auszulegen, daß jeweils eine vorgegebene, kleine Phasenverschiebung zwischen jedes Paar von Meßzyklen mit einer Phasenänderung von 180° dazwischen eingefügt wird.
In der vorstehenden Beschreibung ist angenommen
Weiter ist es möglich, den Phasenschieber 10 so auszulegen, daß jeweils eine vorgegebene, kleine Phasenverschiebung zwischen jedes Paar von Meßzyklen mit einer Phasenänderung von 180° dazwischen eingefügt wird.
In der vorstehenden Beschreibung ist angenommen
ίο worden, daß jeweils eine gleiche Anzahl von Messungen
mit den relativ zueinander um 180° verdrehten Phasen
durchgeführt werden, jedoch versteht es sich, daß auch eine unterschiedliche Anzahl von Messungen mit dem
Phasenschieber 10 in jeder Phasenlage vorgenommen
η werden kann, wobei dann das Ergebnis dieser Messungen in Abhängigkeit von der Anzahl der in jed*r
Phase durchgeführten Messungen zu gegenseitigem Ausgleich gebracht werden kann. Der Aufbau kann auch
so getmffpn wprrjpn Haß rjpr Mjupkyprt durch die in
jeder Phase durchgeführten Messungen als solche gebildet wird, worauf dann der Mittelwert zu dem
berechneten Mittelwert für die Messungen in jeder Messungsgruppe gebildet wird.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (13)
1. Verfahren zum Ausgleichen von Störungen, die auf Streukopplung zwischen den internen Schaltungsteilen
eines Entfernungsmessers des Phasenmessungstyps mit einem Empfängerabschnitt und
einem Senderabschnitt zurückgehen, bei dem die Phasenmessung an vom Senderabschnitt ausgesandter,
an einem Meßziel reflektierter und vom Empfängerabschnitt aufgefangener modulierter
elektromagnetischer Strahlung in bezug auf ein Signal durchgeführt wird, das vom Senderabschnitt
zum Empfangerabschnitt über eine Entfernung von bekannter Länge übertragen wird und bei seiner
Aussendung in Frequenz und Phase mit der zum Meßziel ausgesandten elektromagnetischen Strahlung
übereinstimmt wobei wenigstens zwei Gruppen von getrennten Entfernungsmessungen durchgeführt
werden, von denen jede Gruppe wenigstens einen Meßvorgang umfaßt, wobei für jedes Paar von
Gruppen die eine Messungsgruppe unter Speisung des Senders im Senderabschnitt mit einem Meßsignal
mit bestimmten Parametern und die andere Messungsgruppe unter Speisung des Senders im
Senderabschnitt mit einem Meßsignai mit geändertem Parameter durchgeführt und der Mittelwert aus
den Mittelwerten der Meßergebnisse in jeder Messungsgruppe gebildet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der geänderte Parameter bei der anderen Messungsgruppe aus einer gegenüber der Phase des Mefjgnals bei der einen
Messungsgruppe um 180° verschobenen Phase besteht
2. Verfahren nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet,
daß in jeder Messungsgruppe die gleiche Anzahl von Messungen durchgeführt und der
Mittelwert aus dem Ergebnis aller Meßvorgänge gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß in den einzelnen Messungsgruppen alternierend zu verschiedenen Messungsgruppen
gehörende Messungen durchgeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verschiedenen Messungsgruppen
gehörenden Messungen so durchgeführt werden, daß alle Messungen in jeder Gruppe als solcher in einer Serie erfolgen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von
Paaren von Messungsgruppen durchgeführt wird, wobei zwischen jedem Paar von Messungsgruppen
eine vorgegebene Phasenverschiebung eingeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Phasenverschiebung
in der Endstufe des Senders im Senderabschnitt vorgenommen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Stufen im Senderabschnitt,
in denen die Phase während Entfernungsmessungen in der ersten Phase von der Phase
während Entfernungsmessungen in der zweiten Phase verschieden ist, durch ähnliche Stufen
verdoppelt werden, die in Gegenphase zu den jeweiligen ordentlichen Stufen betrieben werden.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß ein steuerbarer Phasenschieber' (10) vorgesehen ist der die Phase des Meßsignals für
den Sender (9) des Senderabschnitts umkehrt
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, zur Durchführung
des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß der Phasenschieber (10) eine
den Sender (9) speisende Endverstärkerstufe (8) steuert
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ίο gekennzeichnet daß der Phasenschieber (10) eine
Schaltstufe (14) mit einem Steuereingang aufweist die in Signalrichtung gesehen vor der Endstufe des*
Senders (9) im Senderabschnitt liegt und die das ihr zugeführte Eingangssignal an ihrem Ausgang bei
is Anlage einer ersten Art von Steuersignal an ihrem
Steuereingang in einer ersten Phase und bei Anlage einer zweiten Art von Steuersignal an ihrem
Steuereingang in der entgegengesetzten Phase abgibt
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis
10, dadurch gekennzeichnet daß der Phasenschieber (10) so ausgebildet ist daß er eine zusätzliche,
wählbare Phasenverschiebung des Meßsignals für den Sender (9) im Senderabschnitt bewirkt
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
7, dadurch gekennzeichnet daß wenigstens die Baustufen (8,9) im Senderabschnitt, deren Betriebsmodus durch eine im Phasenschieber (10) vorgenom-
mene Phasenverschiebung beeinflußt wird, durch Baustufen (12, 13) von analoger Bauart dupliziert
sind, die mit einem Signal betrieben werden, das gegenphasig zu dem Signal ist mit dem die jeweilige
duplizierte Baustufe betrieben wird.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet daß eine Automatikeinheit
(W; 11") mit einem Mittelwertbildner (16a,-20,
21) vorgesehen ist, die den Phasenschieber (10) und eine Einheit (13a, 14a,)im Entfernungsmesser steuert,
"to um getrennte Entfernungsmeßvorgänge durchzuführen
und den Mittelwert der bei den verschiedenen Meßvorgängen für eine vorgegebene Folge von
Entfernungsmeßvorgängen erhaltenen Meßergebnisse zu berechnen.
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