DE2824327C3 - 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 I 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 vekioriell, also
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 Signais 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 Unteransprü- &q
chen gekennzeichnet.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigt
F i g. 1 ein das Grundprinzip der Erfindung erläuterndes Diagramm, μ
F i g. 2 ein Blockschaltbild für einen Entfernungsmesser in erfindungsgemäßei Ausbildung,
Fig.3 eine mögliche Ausführungsform für eine Kopplungsschaltung gemäß der Erfindung,
Fig.4 und 5 Blockschaltbilder für zwei Ausführungsformen 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 u2 vektoriell
addiert, wie dies in F i g. 1 gezeigt ist, so durchläuft der Störsignalvektor U2 bei kontinuierlich zunehmenden
oder abnehmenden Entfernungen einen Kreis, der seinen Mittelpunkt an der Spitze des v.-.lctors U1 hat. Auf
diese Weise wird ein Phasenfehler Δ Φ, ir. Bezug auf die
tatsächliche Phase des MeQsignals erhalten, und dieser Phasenfehler erreicht maximal einen Wert
Δ Φ
rad,
wobei naturgemäß vorausgesetzt ist, daß Iu]KIu1I. Für
den Fall einer Meßfrequenz von 15 MHz wird der Meßfehler zu
AD = (U2Iu1) · (10 000/2 .τ) 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 Fig. 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
übereinstimmt. Man sieht dann, daß bei entgegengesetzter Richtung der beiden Vektoren u\ und u\ die
zusätzlichen Phasenlagen, die vom Störsigna! abhängen, also die Phasen Δ Φ\ und Δ Φ2, gleich groß, aber
entgegengesetzt gerichtet in Bezug auf das taisauilich
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 arbei'ct, sind daher die Signale 1/3 bzw. ut von Fig. 1.
Wenn nun zunächst eine Entfernungsmessung mit der normalen Phasenverschiebung zwischen de.η Oszillator
und dem Sender durchgeführt wird, wobei das Signal u\
erhalten wird, und anschließend ein weiterer Meßvorgang ausgeführt wird mit einer zusätzlichen Phasenverschiebung
von 18C zwischen dem Oszillator und dem Sender, d. h. mit einem empfangenen Signal ti\', so wird
das in Fig. 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
in den internen Schaltungen vor dem
tatsächlichen Sender eliminiert, da die Phase des Meßsignals 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 Hauptoszillntor 1 ein Signal der Frequenz /Ό, welche die Modulationsfrequenz für das ausgesandte
Lichtsignal bildet. Zusätzlich ist ein Empfängeroszillator 3 vorgesehen, der mit einer Frequenz /j. ο arbeitet, die so
gewählt ist, daß die Differenz zwischen ihr und der Frequenz fn des Hauptoszillators 1 eine im Vergleich zu
diesen Frequenzen niedrige Frequenz Af ist, die dadurch
erhalten wird, daß die Signale aus dem Hauptoszillator I und dem Empfängeroszillator 3 einem Mischer 2
zugeführt werden, dessen Ausgangssignal die Differenzfrequenz i\i aufweist. Dieses Signal zeigt außerdem eine
Phase entsprechend der Differenz zwischen der Phase Ics Hauptoszillators 1 und der Phase des Empfängeros
zillators 3. also die Phase qpo — <r/. o. Dieses Signal aus
dem Mischer 2 mit der Frequenz Λί und der Phase
ψο — ψι.ο dient dann als Bezugssignal für eine nachfolgende
Phasenmessung, und demzufolge wird dieses Signal dem Bezugseinga::g eines Phasenmessers 7
zugeführt.
Zu Übertragungszwecken wird das Signal aus dem Hauptoszillator 1 mit der Frequenz /J>
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 Elntfcrnungsmessers
zu veranschaulichen, sind darin nicht alle Schaltkreise im einzelnen gezeigt, und dies gilt
insbesondere für diejenigen Schaltkreise, die für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich i.ind. 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 dieser optische Weg eine bekannte Länge
aufweist und daher eine bekannte Phasenverschiebung für das Signal ergibt; jeder Entfernungsmeßzyklus
umfaßt 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 MHz.
Das Blockschaltbild von F i g. 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 5 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 fsi 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-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
ir> dessen Ausgangssignal mit der Frequenz /Jw und der
Phasenlage φα-φι.ο wird einem zweiten Eingang des
Phasenmessers 7 zugeführt. Insoweit besteht für die in Fig. 2 dargestellten Baueinheiten und Baustufen Übereinstimmung
mit der üblichen Technik bei Entfernungsmessern.
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, ist
2S es demzufolge möglich, in den Weg des Signals /um
Sender eine Phasenverschiebung einzuführen, ohne das Meßergebnis in irgendeiner Weise zu beeinflussen. Dies
wird erfindungsgemäß ausgenutzt, um die vorerwähnte Störkomponente ui zu kompensieren. Da jeweils
in wenigstens zwei Messungen gemacht werden, von
denen die erste Messung mil 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
js 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 üem rviiueiwei ι
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 S>:irsignal
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-
M) weise mit Hilfe eines Schaltknopfes am Entfernungsmesser
ausgelöst werden. Die Bedienungsperson liest dann die vom Entfernungsmesser angezeigten Werte ab
und berechnet daraus die Mittelwerte.
In F i g. 2 ist weiter ein zweiter Verstärker 12 gezeigt, dessen Eingang an den Ausgang des Hauptoszülatcrs 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 scm 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 in weitestmöglichi'in
Ausmaß kompensiert werden, die Störsignale also etwa gleich werden unabhängig davon, ob der
Verstärker 8 in tier einen Phase oder in der anderen i'h.isc betrieben wird. Der Verstärker 12 und seine L1ISl
I i sind in I ι g. 2 mit gestrichelten Linien umrahmt, um
anzudeuten, daß diese Baustufen im Rahmen der
I■ rfindung nicht unbedingt erforderlich sind.
Die Darstellung in I i g. J veranschaulicht eine
i.'.üfache Ausfiihmngsform für eine Koppelschaltung für
den Phasenschieber 10. Das impulsförmige Signal aus dem Hauptos/illator 1 wird in F" i g. 3 einem Eingang
einer Antivalenz-Schaltung 14 zugeführt, an deren anderem Hingang bei Vornahme der Messung in der
normalen Phase ein Signal »0« und bei Durchführung der Messung in Ciegenphase ein Signal »1« anliegt. An
den Ausgang der Antivalenz-Schaltung 14 sind die verbundenen Hingänge einer UND-Schaltung 15 und
die verbundenen Hingänge einer NAND-Schaltung 16 angeschlossen. Mit dem Ausgang der UND-Schaltung
15 ist der Eingang des Leistungsverstärkers 8 verbunden,
wahrend an den Ausgang der NAND-Schaltung 16 der Hingang des Leistungsverstärkers 12 angeschlossen
ist. so daß diese beiden Verstärker 8 und 12 in Ciegenphase 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
zweier Dioden 17 und 18 vorgesehen.
bei der in 1- ι g. 2 veranschaulichten Austunrungstorm
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
erfinduiigsgemäße 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 It' enthält ein Leitwerk 12a,
das sowohl den Phasenschieber 10 als auch einen Phasenmesser 13a steuert Ein Entfernungsmeßvorgang
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 12« auch eine
Schaltstufe 14//, 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
Impulsen abgibt, deren Anzahl die Phase darstellt, und wenn der Mittelwertbildner 16,/ beispielsweise eine
/eniraleinheit für die Datenverarbeitung mit parallelen
Hingängen ist. Der Miltelwertbildner 16;/ kann beispielsweise
so ausgebildet sein, daß er die Ergebnisse einer vorgegebenen Anzahl von Messungen in verschiedenen
Speichern festhält, worauf er den Mittelwert bildet und das erhaltene Ergebnis einer Anzeigeeinrichtung 18;/
zuführt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Leitwerk 12,7 so ausgebildet, daß es einen Impuls erstens
an den Phasenschieber 10 für die Änderung der Phase und zweitens an die .Schaltstufe 14,/ für die Messung des
internen Weges abgibt.
Sodann sendet das Leitwerk 12a einen Impuls zum Phasenmesser 13;/. der eine Eichmessung durchführt,
worauf das Leitwerk 12;/ einen Impuls an die Schaltstufe 14.7 für die Messung auf dem externen Weg und
schließlich ein Signa! an den Phasenmesscr 13a für die Auslösung des tatsächlichen Phascnmeßvorgangs 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 Entfernungsmeßvorgang aufzunehmen. Sodann beginnt
der Arbeitszyklus des Leitwerks 12a von neuem. Nach einer vorgegebene.i 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 lS-a
zugeführt, die ihn in üblicher Weise zur Anzeige bringt.
uer rviiueiweribiiuiiei iöa kann auch /.u uci Eiaudii
gehören, bei der kontinuierlich Mittelwerte aus der jeweils eintreffenden Meßinformation und einem aus
Messungen in vorangehenden Me3reihen berechneten Mittelwert gebildet werden, wobei die Anzahl der
durchgeführten Messungen Berücksichtigung findet. Ein Mittelwertrechner dieser Bauart ist in der prioritätsälteren
Anmeldung P 28 13 787.3-35 beschrieben. Die oben beschriebene Arbeitsfolge des Leitwerks 12a kann auch
bei 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 Fig.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
Impulsen dargestellt 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 Phasenmesscr 13;i liikI die Schaltstufe 14,/ in der
gleichen Weise, wie dies oben in Verbindung mit dem Leitwerk 12,-ider in Γ" i g. 4 gezeigten Ausführungsform
beschrieben ist. Die vom Phasenmesser 13;/ während der vorgegebenen Zeitdauer eintreffenden Impulse ■■
werden in F i g. 5 einem Ringzähler 20 zugeführt. Wenn die vorgegebei.e Anzahl der in einer Rnlfernungsnieß·
serie durchzuführenden Meßvorgänge mit /V bezeichnet
wird, dann ist der Ringzähler 20 so ausgelegt, daß er jeweils nach jedem ΛΖ-ten Eingansisimpuls einen κ
Ausgangsimpiils abgibt, der einem /ahler 21 zugcluhrl
wird. Sobald /V Meßvorgiinge durchgeführt sind.
befindet sich der Mittelwert dieser Messungen im
Zähler 21. iintl er kann dann inner Steuerung dureh das
Leitwerk 19 über eine I.eilung 2i durch eine >
Anzeigeeinrichtung 22 zur Λιι/eige gebracht werden.
In einer Abwandlung der oben he^hnebenen
Aiisf'.ihriüv'si'.irnvjn k:inn ei!1.1-' erst*1 ! '■ hn^'ssum*
durchgeführt werden, worauf dann eine erste Serie von
Lntfernungsmessimgen zum jeweiligen Ziel mit der :*
gleichen Phase vorgenommen wird, worauf dann der Phasenschieber 10 auf die andere Phase umschaltet und
eine neuerliche Eichmessung mn einer anschlie.knden weiteren Serie v^n Entfernungsmessungen zur Durchführung
kommt. Aus diesen verschiedenen Entfernungsmessungen wird uer Mittelwert gebildet.
Weiter ist es möglich, den Phasenschieber 10 so auszulegen, daß jeweils eine vorgegebene, kleine
Phasenverschiebung zwischen jedes Paar von Mcßzyklen
mit einer Phasenänderung von Ι80π dazwischen
eingefügt wird.
In der vorstehenden Beschreibung ist angenommen
worden, daß jeweils eine gleiche Anzahl von Messungen inn den relativ zueinander um IHO verdrehten Phasen
dm\ hgeführt werden, ledoch versteht es sich, dall auch
eine unterschiedliche \nzahl von Messungen mit dem
l'haseiischicbei 10 in leder Phasenlage vorgenommen
werden kann, wobei dann das Ergebnis dieser Messungen in Abhängigkeit von der Anzahl der in leder
Phase durchgeliihrlen Messungen /\\ gegenseitigem
AiisjjIimi-Ii jri'hrin'hi w i-rdiMi kann. [5er Aulbau kann auch
so getroffen werden, daß der Mittelwert durch die in
leder Phase durchgeführten Messungen als solche gebildet wird, worauf dann der Mittelwert zu dem
berechneten Mittelwert für die Messungen in jeder Messungsgriippe 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 Empfängerabschnitt 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 ge'rennten 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 Mtßsignal 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 Meßsi^nals bei der einen
Messungsgruppe um .'80° verschobenen Phase
besteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, 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 Messungsgruppet,· gehörende Messungen durchgeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch I 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 I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von
Paaren von Meüsungsgruppen 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 I 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 I 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
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.
ü
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Automatikeinheit (ll'j 11") mit einem Mittelwertbildner (16a;20,
21) vorgesehen ist, die den Phasenschieber (10) und eine Einheit (13a, 14a^im Entfernungsmesser steuert,
■»ο 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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