DE2935143A1 - Ultrasonic distance measurement appts. - has velocity correction system which uses extra transducer to monitor fixed reference path length - Google Patents

Ultrasonic distance measurement appts. - has velocity correction system which uses extra transducer to monitor fixed reference path length

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DE2935143A1
DE2935143A1 DE19792935143 DE2935143A DE2935143A1 DE 2935143 A1 DE2935143 A1 DE 2935143A1 DE 19792935143 DE19792935143 DE 19792935143 DE 2935143 A DE2935143 A DE 2935143A DE 2935143 A1 DE2935143 A1 DE 2935143A1
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Abstract

The height of loose material (6) on a conveyor belt (5) is measured by ultrasonic transducers (1,2,3) which radiate short pulses in a narrow beam (11,21,31) and receive the reflected pulses from the material. The measurement is subject to error because velocity of propagation varies with temp. and pressure and there may be a velocity gradient due to moisture in the material. Velocity error is corrected by an extra transducer (4 or 4') which measures the delay time over a reference path (41 or 41') to a fixed reflector (40 or 40'). The position of the reference path is chosen to have as nearly as possible the same propagation conditions as the measurement paths (11,21,31) without being disturbed by loose material flying about.

Description

Vorrichtung zur automatischen Kalibrierung vonDevice for the automatic calibration of

Ultraschallentfernunasmessern Die Erfindung betrifft eie Vorrichtung zur automatischen Kalibrierung von UltraschallentSernungsmessern, bei der eine Einrichtung zum Bestimmen einer Referenzlaufzeit vorgesehen ist, die die Laufzeit von von einem Ultraschallsender ausgesendeten Ultraschallwellen nach Durchlaufen einer bekannten, konstanten Referenzstrecke feststellt und die festgestellte Referenzlaufzeit zum Bewerten der Arbeitsmeßstrecke ausnutzt.Ultrasonic range finders The invention relates to an apparatus for the automatic calibration of ultrasonic rangefinders with a facility is provided for determining a reference transit time, which is the transit time of a Ultrasonic transmitter emitted ultrasonic waves after passing through a known, constant reference distance and the determined reference transit time to Evaluate the working measuring section used.

Bei Ultraschallentfernungsmessern ist die fortlaufende automatische Kalibrierung wünschenswert, weil die mit den wechselnden physikalischen Bedingungen des Übertragungsmediums, beispielsweise luft, variable Schallgeschwindigkeit direkt in das Meßergebnis eingeht.In the case of ultrasonic rangefinders, the continuous automatic Calibration desirable because of the changing physical conditions of the transmission medium, for example air, variable speed of sound directly is included in the measurement result.

Aus der DU-AS 22 53 958 ist eine Vorrichtung zum Messen des Füllstandes eines Behälters bekannt. Dabei handelt es sich um eine Vorrichtung mit einem Sltraschallsender und einem Ultraschallempfänger, die beide oben an Behalter derart angebracht sind, daß vom Sender ausgesandte Wellen von der Oberfläche des Behälterinhalts reflektiert auf den Empfänger gelangen mit einer Einrichtung zum Bestimmen einer Meßlaufzeit, die die vom Behälterinhalt reflektierten Wellen vom Sender bis zum Empfänger benötigen, mit einer Einrichtung zum Bestimmen einer Referenzlaufzeit, die die vom Sender ausgesandten Wellen zum Durchlaufen einer festen Strecke oberhalb des Behälterinhalts benötigen und mit einer Einrichtung, die aus der Meßlaufzeit und der Referenzlaufzeit den Füllstand des Behälters bestimmt. Diese bekannte Vorrichtung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß in definierter,kurzer Entfernung unter halb des Ultraschallsenders ein UltraschallReferenzempfangsschallwandler angeordnet ist, der die vom Ultraschallsender ausgesandten Wellen unmittelbar empfängt und an die Einrichtung zum Bestimmen der Referenzlaufzeit angeschlossen ist.From the DU-AS 22 53 958 a device for measuring the fill level is of a container known. It acts it is a device with an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver, both on top of the container are mounted so that waves emitted by the transmitter from the surface of the The contents of the container are reflected on the receiver with a device to the Determination of a measurement run time that the waves reflected by the container contents from Need the transmitter to the receiver, with a device for determining a reference transit time, the waves sent by the transmitter to travel a fixed distance above of the container content and with a device that takes from the measurement run time and the reference running time determines the level of the container. This known device is particularly characterized in that in a defined, short distance below an ultrasonic reference receiving transducer is arranged halfway along the ultrasonic transmitter that receives the waves emitted by the ultrasonic transmitter directly and is connected to the device for determining the reference transit time.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung der beschriebenen Gattung, nämlich US-PS 31 84 969, ist die Einrichtung zum Bestimmen einer Referenzlaufzeit im wesentlichen durch einen Reflektor gebildet, der oberhalb des maximal zulässigen Füllstandes derart angeordnet ist, daß vom Ultraschallsender auf ihn gelangende Wellen zum Ultraschallempfänger reflektiert werden, Bei der zuerst genannt-en bekannten Vorrichtung ist als nachteilig anzusehen, daß.der vorgesehene Ultraschall-Eichempfänger aufwendig vor seine Funktionen beeinflussenden Umweltbedingungen geschützt sein muß.In another known device of the type described, namely US-PS 31 84 969, is the device for determining a reference transit time essentially formed by a reflector that is above the maximum allowable The filling level is arranged such that reaching it from the ultrasonic transmitter Waves are reflected to the ultrasonic receiver, in the case of the first-mentioned known The device is to be regarded as disadvantageous that the provided ultrasonic calibration receiver elaborately protected from environmental conditions that affect its functions got to.

Bei der anderen bekannten Vorrichtung ist nachteilig, daß der vorgesehene Reflektor im Bereich der Schallkeule angeordnet sein muß, so daß bei bestimmten Anwendungsfällen, bei denen die Meßstrecke Schallgeschwindigkeitsgradienten aufweist, die z.B. durch eine Dampfschicht über einer Flüssigkeit entstehen können, das Meßergebnis verfälscht werden kann.In the other known device it is disadvantageous that the provided Reflector must be arranged in the area of the sound cone, so that with certain Applications in which the measuring section has sound velocity gradients, which can arise, for example, from a layer of vapor over a liquid, the measurement result can be falsified.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur automatischen Ealibrierung von Ultraschallentfernungsmessern zu schaffen, die die genannten Nachteile umgeht.The present invention is based on the object of a device for the automatic calibration of ultrasonic rangefinders that avoids the disadvantages mentioned.

Diese Aufgabe wird durch eine wie eingangs erwähnte Vorrichtung zur automatischen Kalibrierung von Ultraschallentfernungsmessern, bei der eine Einrichtung zum Bestimmen einer Referenzlaufzeit vorgesehen ist, die die Laufzeit von von einem separaten Ultraschallsender ausgesendeten Ultraschallwellen nach Durchlaufen einer bekannten, konstanten Referenzstrecke feststellt und die festgestellte Referenzlaufzeit zum Bewerten der Arbeitsmeßstrecke ausnutzt, gelöst.This object is achieved by a device as mentioned at the beginning automatic calibration of ultrasonic rangefinders at a facility is provided for determining a reference transit time, which is the transit time of a separate ultrasonic transmitter emitted ultrasonic waves after passing through a known, constant reference distance and the established reference transit time exploited to evaluate the work measurement section, solved.

Die erfindungsgemä3e Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Referenzschallwandler und ein Referenzreflektor vorgesehen sind, daß der Referenzschailwandler vom Hauptschallwandler räumlich getrennt ist und mit dem Referenzre31ektor so angeordnet ist, daß eine zwischen ihnen liegende, als Referenzstrecke fungierende Schallstrahlstrecke nicht mit der Hauptschallstrahlstrecke zusammenfällt, daß die Referenzschallstrahlstrecke in ihrer Länge so gewählt ist, daß durch in der Hauptschallstrahlstrecke durch Temperatur- und/oder Druckverhältnisse des umgebenden übertragenden Mediums gegebene Schallgeschwindigkeitsgradienten kompensierbar sind.The inventive device is characterized in that a Reference sound transducer and a reference reflector are provided that the reference sound transducer is spatially separated from the main sound transducer and so arranged with the reference reflector is that a sound beam path lying between them and functioning as a reference path does not coincide with the main sound beam path that the reference sound beam path is chosen in its length so that through temperature and / or given pressure conditions of the surrounding transmitting medium Sound velocity gradients are compensable.

Die Erfindung bietet den Vorteil; daß der Zeitpunkt des Aussenden eines Referenzneßimpulses in weiten Grenzen frei wählbar ist. Damit ergibt sich unter anderem, daß Signale von Störobjekten, wie z.B. herumfliegendem Schüttgut, aus Gründen der zeitlichen Irrelevanz erkennbar sind. Dies wiederum ergibt sich daraus, daß eine genau festlegbare und damit vorbekannte Sequenz von Ereignissen abläuft, womit Schallsignale, die nicht in das zeitliche Raster passen, unberücksichtigt bleiben können. Es ist außerdem vorteilhaft 9 daß die Anordnung eines Referenzschallwandlers, der als Schallsender und empfänger arbeitet, eine kostengünstige Lösung gestattet. Die sich aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergebende, in weiten Grenzen frei wählbare räumliche Anordnung der Referenzschallstrahlstrecke erlaubt ferner vorteilhafterweise, daß Schallgeschwindigkeitsgradienten, die z.B durch eine Dampfschicht über einer Flüssigkeit entstehen, insofern kompensiert werden könnten, als die Referenzschallstrahlstrecke so gelegt wird, daß sie eine mittlere Entfernung bzw. Schallgeschwindigkeit verkörpert.The invention offers the advantage; that the time of sending a reference measurement pulse is freely selectable within wide limits. This results in Among other things, that signals from interfering objects, such as bulk material flying around, are recognizable for reasons of temporal irrelevance. This in turn arises from the fact that a precisely definable and thus previously known sequence of events expires, which means that sound signals that do not fit into the temporal grid are disregarded can stay. It is also advantageous 9 that the arrangement of a reference sound transducer, which works as a sound transmitter and receiver, allows a cost-effective solution. The resulting from the device according to the invention, freely within wide limits Selectable spatial arrangement of the reference sound beam path also advantageously allows that sound velocity gradients, which e.g. by a vapor layer over a Liquid arise, insofar as could be compensated, as the reference sound beam path is placed so that it embodies an average distance or speed of sound.

Kennzeichnend für eine Weiterbildung der Erfindung ist, daß ein erster Sende-/Empfgangs-Hauptschallwandler mit einer auf den Bereich der höchsten Aufsohüttung eines auf einem Förderband liegenden Schüttgutes ausgerichteten ersten Hauptschallstrahlstrecke vorgesehen ist, daß ein zweiter Sende-/Empfgangs-Hauptschallwandler und ein dritter Sende-/Empfgangs-Hauptschallwandler mit jeweils einer auf den einen seitlichen Bereich der Aufschüttung ausgerichteten zweiten Hauptschallstrahlstrecke bzw.It is characteristic of a development of the invention that a first Transmit / receive main sound transducer with one on the area of the highest embankment of a bulk material lying on a conveyor belt, aligned first main beam path it is provided that a second transmit / receive main transducer and a third Transmit / receive main sound transducer with one on each side the second main beam path aligned with the embankment or

einer dritten auf den anderen seitlichen Bereich der Aufschüttung ausgerichteten Hauptschallstrahlstrecke vorgesehen sind und daß der erste Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler, der zweite Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler, der dritte Sende-/Rmpfangs-Hauptschallwandler und der Referenzschallwandler an eine gemeinsame, zu einer gemeinsamen Steuer- und Auswerteelektronik führende Leitung angeschlossen sind.a third to the other side area of the embankment aligned main beam path are provided and that the first transmit / receive main transducer, the second transmit / receive main transducer, the third transmit / receive main transducer and the reference transducer to one common line leading to common control and evaluation electronics are connected.

Die Weiterbildung der Erfindung ist unter anderem insofern vorteilhaft, als die Schütthöhe und/oder das Schüttprofil von auf einem Förderband oder einem vergleichbaren Transportmittel liegenden Schüttgut auf einfache Weise überwacht werden können.The development of the invention is advantageous, inter alia, in that than the dump height and / or the dump profile of on a conveyor belt or a comparable means of transport lying bulk goods monitored in a simple manner can be.

Andere Weiterbildungen der Erfindung sind durch die in den betreffenden Unteransprüchen angegebenen Merkmale gekennzeichnet.Other developments of the invention are provided by those in the relevant Characterized subclaims specified features.

Im folgenden soll die Erfindung an Hand mehrerer,Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäße Vorrichtung betreffender Figuren erläutert werden.In the following, the invention will be based on several, exemplary embodiments for the device according to the invention relevant figures are explained.

Figur 1 zeigt schematisch die Anordnung mehrerer Sende-/ Empfangs- Hauptschallwandler 1, 2, 3 und eines Referenzschallwandlers 4 mit einem ihm gegenüber positionierten Referenzreflektor 40 oder eines alternativen Referenzschallwandlers 4' mit einem diesem gegenüber positionierten alternativen Referenzreflektor 40' sowie eines Förderbandes 5 mit darauf liegendem Schüttgut 6.Figure 1 shows schematically the arrangement of several transmit / receive Main sound transducer 1, 2, 3 and a reference sound transducer 4 with one opposite it positioned reference reflector 40 or an alternative reference sound transducer 4 'with an alternative reference reflector 40' positioned opposite this as well as a conveyor belt 5 with bulk material 6 lying thereon.

Figur 2 zeigt in Form eines Zeitdiagramms die seitlichen Verläufe eines elektrischen Sendesignals us, eines elektrischen Empfangssignals u e und einer Bewertungsspannung up über die Zeit t.FIG. 2 shows the lateral courses in the form of a time diagram an electrical transmission signal us, an electrical reception signal u e and one Evaluation voltage up over time t.

Wie bereits erläutert, zeigt Figur 1 schematisch die Anordnung mehrerer Sende-/Empfgangs-Hauptschallwandler 1, 2, 3 und eines Referenschallwandlers 4 mit einem ihm gegenüber positionierten Referenzreflektor 40 oder eines alternativen Referenzschallwandlers 4' mit einem diesem gegenüber positionierten alternativen Referenzreflektor 41' sowie eines Förderbandes 5 mit daraufliegendem Schüttgut 6 Die zwischen dem Referenzschallwandler 4 und dem Referenzreflektor 4.0 liegende, als Referenzstrecke fungierende Referenzschallstrahlstrecke 41 ist in ihrer räumlichen Anordnung so gewählt, aaß sie außerhalb des eine Eauptschallstrahlstrecke, F.3. 11, umgebenden Raumbereiches liegt Die Referenzschallstrahlstrecke 41 ist in ihrer Länge so gewählt, daß durch in der Hauptschallstrahlstrecke 11 durch Temperatur- und/oder Druckverhältnisse des umgebenden übertragenen Mediums gegebene Schallgeschwindikeitsgradienten.kompensierbar sind. Die räumliche Lage der Referenzschallstrahlstrecke 41 ist außerdem so gewählt, daß Beeinflussungen der Referenezschallstrahlstrecke 41 durch herumfliegendes Schüttgut weitgehend vermieden sind.As already explained, Figure 1 shows schematically the arrangement of several Transmit / receive main transducer 1, 2, 3 and a reference transducer 4 with a reference reflector 40 positioned opposite it or an alternative Reference sound transducer 4 'with an alternative positioned opposite this Reference reflector 41 'and a conveyor belt 5 with bulk material 6 lying thereon The one between the reference sound transducer 4 and the reference reflector 4.0, The reference sound beam path 41 functioning as a reference path is in its spatial Arrangement chosen so that it ate outside of a main sound beam path, F.3. The reference sound beam path 41 is in its Length chosen so that in the main sound beam path 11 by temperature and / or pressure conditions of the surrounding transferred medium, given sound velocity gradients.compensable are. The spatial position of the reference sound beam path 41 is also selected so that that influences on the reference sound beam path 41 by bulk material flying around are largely avoided.

Die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel für die Erfindung vorgesehene Anordnung von insgesamt drei Sende-/Empfangs-Hauptschallwandlern, nämlich 1, 2, 7 in der gezeigten Weise, erlaubt es, die Schütthöhe und/oder das Schüttprofil von einem auf dem Förderband 5 liegenden Schüttgut 6 auf einfache Weise zu überwachen. Dazu ist der erste Sende-/Empfgangs-Hauptschallwandler t mit einer auf den Bereich der höchsten Aufschüttung des auf dem Förderband liegenden Schüttgutes ausgerichteten Hauptschallstrahlstrecke, der zweite Sende-/Empfangs- Hauptschallwandler 2 und der dritte Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler 3 mit jeweils einer auf den einen seitlichen Bereich der Aufschüttung ausgerichteten zweiten Hauptschallstrahlstrecke 21 bzw. einer dritten auf den anderen seitlichen Bereich der Aufschüttung ausgerichteten Hauptschallstrahlstrecke 31 angeordnet. Alle drei Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler 1, 2, 3 sowie der Referenzschallwandler 4 sind an eine gemeinsame, zu einer gemeinsamen Steuer- und Auswerteelektronik 7 führende Leitung angeschlossen. Anstelle des Referenzreflektors 4 kann in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein alternativer Referenzschallwandler 4' mit einem diesem zugehörigen alternativen Referenzreflektor 40' und einer zwischen beiden liegenden alternativen Referenzschallstrahlstrecke 41' vorgesehen sein. Diese Referenzschallstrahlstrecke 41 ist derart ausgerichtet, daß sie teilweise innerhalb des eine Hauptschallstrahlstrecke, z.B. 11, umgebenden Raumbereiches liegt. Ihre Länge ist ebenfalls so gewählt, daß durch in der Hauptschallstrahlstrecke, z.B, 11, durch Temperatur- und/ oder Drucbverhältnisse des umgebenden übertragenen Mediums gegebene Schallgeschwindigkeitsgradienten kompensierbar sind. Ihre räumliche Lage ist so gewählt, daß Beeinflussungen der alternativen Schallstrahlstrecke 41' durch herumfliegendes Schüttgut weitgehend vermieden sind.Those provided in the exemplary embodiment shown for the invention Arrangement of a total of three transmit / receive main sound converters, namely 1, 2, 7 in the manner shown allows the dump height and / or the poured profile of a bulk material 6 lying on the conveyor belt 5 can be monitored in a simple manner. For this purpose, the first transmit / receive main sound transducer t is connected to the area the highest level of bulk material lying on the conveyor belt Main beam path, the second transmit / receive Main transducer 2 and the third transmit / receive main sound converter 3, each with one on the A second main sound beam path aligned with a lateral area of the embankment 21 or a third one oriented towards the other lateral area of the embankment Main beam path 31 arranged. All three transmit / receive main transducers 1, 2, 3 and the reference sound transducer 4 are connected to a common, to a common Control and evaluation electronics 7 leading line connected. Instead of the reference reflector 4 can be an alternative reference sound transducer in the exemplary embodiment shown 4 'with an alternative reference reflector 40' associated therewith and one between two lying alternative reference sound beam path 41 'can be provided. These Reference sound beam path 41 is aligned such that it is partially within the room area surrounding a main beam path, e.g. 11. Her Length is also chosen so that through in the main beam path, e.g. 11, by temperature and / or pressure conditions of the surrounding transferred medium given sound velocity gradients can be compensated. Your spatial location is chosen so that the alternative sound beam path 41 'is influenced by bulk material flying around are largely avoided.

Zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine während des Betriebes der Vorrichtung ständig arbeitende, an sich bekannte, zyklisch wirkende Ablaufsteuerung vorgesehen, mittels derer zu einem Ausgangszeitpunkt tO den Sende-/Empfangs-Hauptschallwanalern 1, 2, 3 ein elektrisches Sendesignal zugeführt wird, worauf die Sende-/ Empfangs-Hauptschallwandler 1, 2, 3 jeweils einen Haupt- schallstrahl 11, 21, 31 aussenden, vgl. Figur 2. Die nicht gezeigte zyklisch wirkende Ablaufsteuerung aktiviert zu einem weiteren Zeitpunkt die Schallaussendung des Referenzschallwandlers 4 oder 4', wodurch der Referenzschallwandler 4 oder der alternative Referenzschallwandler 4' einen Referenzschallstrahl 41 oder 41' abgibt. Die zyklisch wirkende Ablaufsteuerung setzt zu einem Bewertungszeitpunkt ein der bis zu einem ersten den Empfang des Referenezschallstrahls 41 oder 41' betreffenden Empfangszeitpunkt, nämlich vergangenen Zeit entsprechendes zwischengespeichertes elektrisches Signal und ein der bis zu einem zweiten den Empfang eines reflektierten Hauptschallstrahls, z.B. 11 ,betreffenden Empfangszeitpunkt, nämlich vergangenen Zeit entsprechendes zwischengespeichertes elektrisches Signal mit-einander in Beziehung, so daß die Distanz zwischen dem betreffenden Sende-/Empfangs Hauptschallwandler und einem reflektierenden Objekt unabhängig von der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Ultraschallwellen bestimmbar ist. Der weitere Zeitpunkt, zu dem die Referenzschallaussendung aktiviert wird, liegt vor dem Ausgangszeitpunkt t0. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann dieser weitere Zeit= punkt, zu dem die Referenzschallaussendung aktiviert wird, auch nach den Ausgangszeitpunkt t0 liegen.To operate the device according to the invention is a during the Operation of the device constantly working, known per se, cyclically acting Sequence control provided, by means of which at an output point in time t0 the transmitting / receiving main sonic wanderers 1, 2, 3 an electrical transmission signal is fed, whereupon the transmit / receive main sound transducer 1, 2, 3 each have a main emit sound beam 11, 21, 31, see Figure 2. The cyclically acting sequence control (not shown) is activated too the sound emission of the reference sound transducer 4 or at a further point in time 4 ', whereby the reference sound transducer 4 or the alternative reference sound transducer 4 'emits a reference sound beam 41 or 41'. The cyclically acting sequence control starts the reception of the reference sound beam at an evaluation point in time up to a first 41 or 41 'relevant reception time, namely the corresponding past time cached electrical signal and one of the up to a second reception of a reflected main sound beam, e.g. 11, relevant time of reception, namely, a temporarily stored electrical signal corresponding to the past time with-each other in relation, so that the distance between the relevant transmission / reception Main transducer and a reflective object regardless of the speed of propagation the ultrasonic waves can be determined. The further point in time at which the reference sound emission is activated, is before the starting time t0. According to a further development of the Invention can this further time = point at which the reference sound emission is activated will also be after the starting point in time t0.

in der zyklisch arbeitenden Ablaufsteuerung ist gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung eine Bewertungseinrichtung vorgesehen, bei der mittels einer Konstantstromquelle in an sich bekannter Weise beginnend zum Ausgangszeitpunkt t0 eine über die Zeit t geradlinig ansteigende Bewertungsspannung up aufgebaut wird, deren erster Augenblickswert u1 bei Empfang des Refe- renzschallstrahls 41 oder 41' zum ersten Empfangszeitpunkt tHObj und deren zweiter Augenblickswert up2 bei Empfang des reflektierten Hauptschallstrahls, z.B. 11, zum zweiten Empfangszeitpunkt tObj für die Bestimmung der Distanz zwischen dem Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler, z.B. 1, und dem reflektierenden Schüttgut 6 mit an sich bekannten Mitteln zwischengespeichert werden, vgl. Figur 2.in the cyclically operating sequence control is according to another Further development of the invention, an evaluation device is provided in which by means of a constant current source in a manner known per se, starting at the starting point t0 an evaluation voltage up rising in a straight line over the time t is built up, whose first instantaneous value u1 when receiving the reference noise beam 41 or 41 'at the first reception time tHObj and their second instantaneous value up2 when the reflected main sound beam is received, e.g. 11, at the second reception time tObj for determining the distance between the transmit / receive main transducer, e.g. 1, and the reflective bulk material 6 temporarily stored by means known per se see Figure 2.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein weiterer Augenblickswert der Bewertungsspannung up zu einem die Aktivierung der Referenzschallaussendung betreffenden weiteren Zeitpunkt mit an sich bekannten Mitteln zwischengespeichert wird und daß dieser weitere Augenblickswert zur Bestimmung der Distanz zwischen dem Sende-/Empfgangs-Hauptschallwandler, z.B. 1, und dem reflektierenden Schüttgut 6 mit dem ersten Augenblickswert u1 und dem zweiten Augenblickswert up2 in Bezienung gesetzt wird.According to another development of the invention it is provided that Another instantaneous value of the evaluation voltage up to one the activation the reference sound emission related further point in time with known per se Means is buffered and that this further instantaneous value for determination the distance between the main transmit / receive transducer, e.g. 1, and the reflective one Bulk material 6 with the first instantaneous value u1 and the second instantaneous value up2 is set in relation.

Es ist vorgesehen, daß ein die bestimmte Distanz zwischen dem Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler, z.B. 1, und dem reflektierenden Schüttugt 6 vertretendes analoges elektrisches Signal einer Analoganzeigeeinrichtung und/oder einem Regelkreis zugeführt wird.It is provided that a certain distance between the transmit / receive main transducer, e.g. 1, and the reflecting bulk 6 representing the analog electrical signal an analog display device and / or a control circuit is supplied.

Ein solcher Regelkreis könnte nach einer Weiterbildung der Erfindung die Konstantstromquelle so steuern, daß u01 eine der Referenzreflektorentfernung entsprechende vorgegebene Spannung erreicht. In diesem Falle entspräche auch up2 unabhängig von der zufälligen Schalleschwndigkeit der tatsächlichen Objektentfernung.Such a control loop could, according to a further development of the invention control the constant current source so that u01 is one of the reference reflector distances corresponding predetermined voltage is reached. In this case, up2 would also be the same regardless of the random sound velocity of the actual object distance.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann ein die bestimmte Distanz zwischen dem Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler, z.B. 1, und dem reflektierenden Schüttgut 6 vertretendes analoges elektrisches Signal aber auch in ein digitales elektrisches Signal umgesetzt werden, wobei das digitale elektrische Signal einer Digitalanzeigeeinrichtung und/oder einem Regel kreis zugeführt werden kann.According to another development of the invention, the specific Distance between the main transmit / receive transducer, e.g. 1, and the reflective one Bulk material 6 representing analog electrical signal but also into a digital one electrical signal are converted, the digital electrical signal being a Digital display device and / or a control circuit can be supplied.

In der erfindungsgemäßen Anordnung ist ein TaRtgenerator vorgesehen, dessen Ausgangs impulse einer Zählschaltung zugeführt werden. Dabei ist die von dem Ausgangszeitpunkt t0 bis zu dem ersten Empfangszeitpunkt tHObj vergangenen Zeit und die von dem Ausgangs zeitpunkt t0 bis zu dem zweiten Empfangs zeitpunkt tobj vergangene Zeit aus der Anzahl der registrierten Ausgangs impulse ableitbar. Die Brequenz dieses Taktgenerators kann erfindungsgemäß so nachgeregelt werden, daß während der Laufzeit des Referenzschallstrahls 41 oder 41' eine konstante, vorgegebene Anzahl von Ausgangsimpulsen abgegeben wird, so daß aus der Anzahl der während der Laufzeit des Hauptschallstrahls, z.B. 11 abgegebenen Ausgangs impulse auf Grund der gegebenen Proportionalität die Distanz zwischen dem betreffenden Sende-/ Empfangs-Hauptschallwandler 1 und dem reflektierenden Schüttgut 6 auf einfache Weise erzielt werden kann.In the arrangement according to the invention, a key generator is provided, whose output pulses are fed to a counting circuit. The from the time past the starting time t0 up to the first receiving time tHObj and from the output time t0 to the second reception time tobj Elapsed time can be derived from the number of registered output pulses. the According to the invention, the frequency of this clock generator can be readjusted so that during the travel time of the reference sound beam 41 or 41 'a constant, predetermined Number of output pulses is emitted, so that from the number of during the Duration of the main sound beam, e.g. 11 output pulses emitted due to the given proportionality is the distance between the relevant transmit / receive main transducer 1 and the reflective bulk material 6 can be achieved in a simple manner.

Erfindungsgemäß kann die Bestimmung der Distanz zwischen dem Sende-/Empfgangs-Hauptschallwandler, z,B, 1, und dem reflektierenden Schüttgut 6 durch eine an sich bekannte Verknüpfungsschaltung, der die zwischengespeicherten, digital dargestellten elekbrischen Signale zugeftihrt werden, durchgeführt werden.According to the invention, the determination of the distance between the transmit / receive main sound transducer, z, B, 1, and the reflective bulk material 6 by a known logic circuit, to which the cached, digitally displayed electronic signals are supplied be carried out.

16 Patentansprüche 2 Figuren L e e r s e i t e16 claims 2 figures L e r s e i t e

Claims (16)

Patea-n - 1. Vorrichtung zur automatischen Kalibrierung von Ultraschallentfernungsmessern, bei der eine Einrichtung zum Bestimmen einer Referenzlaufzeit vorgesehen ist, die die Laufzeit von von einem separaten Ultraschallsender ausgesendeten Ultraschallwellen nach Durchlaufen einer bekannten, konstanten Referenzstrecke feststellt und die festgestellte Referenzlaufzeit zum Bewerten der Arbeitsmeßstrecke ausnutzt, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß ein Referenzschallwandler (4) und ein Referenzreflektor (40) vorgesehen sind, daß der Referenzschallwandler (4) vom Hauptschallwandler räumlich getrennt ist und mit dem Referenzreflektor (40) so angeordnet ist, daß eine zwischen ihnen liegende, als Referenzstrecke fungierende Schallstrahlstrecke (41) nicht mit der Hauptschallstrahlstrecke (z.B. 11) zusammenfällt und daß die Referenzschallstrahlstrecke (41) in ihrer Länge so gewählt ist, daß durch in der Hauptschallstrahlstrecke (11) durch Temperatur-und/oder Druckverhältnisse des umgebenden übertragenden Mediums gegebene Schallgeschwindigkeitsgradienten kompensierbar sind.Patea-n - 1. Device for the automatic calibration of ultrasonic range finders, in which a device for determining a reference transit time is provided which the transit time of ultrasonic waves emitted by a separate ultrasonic transmitter after running through a known, constant reference distance and the used reference running time determined for evaluating the work measurement section, thereby G e k e n n n -z e i c h n e t that a reference sound transducer (4) and a reference reflector (40) are provided that the reference sound transducer (4) spatially from the main sound transducer is separated and is arranged with the reference reflector (40) so that one between sound beam path (41) lying on them and functioning as a reference path is not included the main sound beam path (e.g. 11) coincides and that the reference sound beam path (41) is chosen in its length so that through in the main sound beam path (11) by temperature and / or pressure conditions of the surrounding transferring medium given sound velocity gradients can be compensated. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die räumliche Lage der Referenzschallstrahlstrecke (41) so gewählt ist, daß Beeinflussungen der Referenzschallstrahlstrecke (41) durch herumfliegendes Schüttgut weitgehend vermieden sind.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t, that the spatial position of the reference sound beam path (41) is chosen so that the reference sound beam path (41) is influenced by bulk material flying around are largely avoided. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein erster Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler (1) mit einer auf den Bereich der höchsten Aufschüttung eines auf einem Förderband (5) liegenden Schüttgutes (6) ausgerichteten ersten Hauptschalistrahistrecke (11) vorgesehen ist, daß ein zweiter Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler (2) und ein dritter Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler (3) mit jeweils einer au£ den einen seitlichen Bereich der AuSschüttung ausgerichteten zweiten Eauptschallstrahlstrecke (21) bzw.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that a first transmit / receive main sound transducer (1) with one on the area the highest embankment on a conveyor belt (5) lying Bulk material (6) aligned first main shell section (11) is provided, that a second transmit / receive main transducer (2) and a third transmit / receive main transducer (3) each with one aligned on the side of the discharge second main sound beam path (21) or einer dritten auf den anderen seitlichen Bereich der Aufschüttung ausgerichteten Hauptschallstrahlstrecke (31) vorgesehen sind und daß der erste Sende-/Empfangs-Rauptschallwandler (1), der zweite Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler (2), der dritte Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler (3) und der Referenzschallwandler (4) an eine gemeinsame, zu einer gemeinsamen Steuer-und Auswerteelektronik (7) führende eitung angeschlossen sind.a third to the other side area of the embankment aligned main sound beam path (31) are provided and that the first transmit / receive main sound converter (1), the second main transmission / reception transducer (2), the third main transmission / reception transducer (3) and the reference sound transducer (4) to a common, to a common control and Evaluation electronics (7) leading line are connected. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein alternativer Referenzschallwandler (41) und ein alternativer Referenzreflektor (40') vorgesehen sind, daß der alternative Referenzschallwandler (4') und der alternative Referenzreflektor (40') so angeordnet sind, daß eine zwischen ihnen liegende, als Referenzstrecke fungierende alternative Referenzschallstrahlstrecke (41') derart ausgerichtet ist, daß sie teilweise innerhalb des eine Hauptschallstrahlstrecke (z.B. 11) umgebenden Raumbereiches liegt, daß die alternative Referenzschallstrahlstrecke (41s) in ihrer länge so gewählt ist, daß durch in der Hauptschallstrahlstrecke (11) durch Temperatur- und/ oder Druckverhältnisse des umgebenden übertragenden Mediums gegebene Schallgeschwindigkeitsgradienten kompensierbar sind und daß die räumliche Lage der alternativen Referenzschallstrahlstrecke (41q) so gewählt ist, daß Beeinflussungen der alternativen Referenzschallstrhlstrecke (412) durch herumfliegendes Schüttgut weitgehend vermieden sind 4. Apparatus according to claim 1, characterized g e k e n n z e i c h n e t that an alternative reference sound transducer (41) and an alternative reference reflector (40 ') are provided that the alternative reference sound transducer (4') and the alternative Reference reflector (40 ') are arranged so that a lying between them, as Alternative reference sound beam path (41 ') functioning as a reference path in this way is oriented so that it is partially within a main beam path (e.g. 11) surrounding room area that the alternative reference sound beam path (41s) is chosen in its length so that through the main beam path (11) by temperature and / or pressure conditions of the surrounding transferring medium given sound velocity gradients can be compensated and that the spatial Location of the alternatives Reference sound beam path (41q) selected in this way is that the alternative reference sound beam path (412) is influenced by bulk material flying around are largely avoided 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein erster Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler (1) mit einer auf den Bereich der höchsten Aufschüttung eines auf einem Förderband (5) liegenden Schüttgutes (6) ausgerichteten ersten Hauptschallstrahlstrecke (11) vorgesehen ist, daß ein zweiter Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler (2) und ein dritter Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler (3)'mit jeweils einer auf den einen seitlichen Bereich der Aufsohüttung ausgerichteten zweiten Hauptschallstrahlstrecke (21) bzw einer dritten aus den anderen seitlichen Bereich der chüt aus ausgerichteten Hauptschallstrahlstrecke (31) vorgesehen sind und daß de erste Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler (1), der zweite Sende-/ Empfangs-Hauptschallwandler (2), der dritte Sende-/ Empfangs-Hauptschallwandler (3) und der alternative Referenzschallwandler (4') an eine gemeinsame, zu einer gemeinsamen Steuer und Auswerteelektronik (7) führende leitung angeschlossen sind 5. Apparatus according to claim 4, characterized in that a first transmit / receive main sound transducer (1) With one on the area of the highest embankment one on a conveyor belt (5) lying bulk material (6) aligned first main beam path (11) it is provided that a second transmit / receive main sound transducer (2) and a third Transmit / receive main sound converter (3) 'with one on each side Area of the Aufsohüttung aligned second main sound beam path (21) or a third from the other side area of the chüt from aligned main beam path (31) are provided and that the first transmit / receive main sound transducer (1), the second transmit / receive main transducer (2), the third transmit / receive main transducer (3) and the alternative reference sound transducer (4 ') to a common, to one common control and evaluation electronics (7) leading line are connected 6 Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eine während des Betriebes der Vorrichtung ständig arbeitende, an sich bekannte, -zyklisch wirkende Ablaufsteuerung vorgesehen ist, mittels derer zu einem Ausgangszeipunkt (t0) den Sende-/Empfangs-Hauptschallwandlern (1, 2, 3) ein elektrisches Sendesignal zugeführt wird, worauf die Sende-/Empfangs-Hauptschall- wandler (1, 2, 3) jeweils einen Hauptschallstrahl (11, 21, 31) aussenden, mittels derer zu einem weiteren Zeitpunkt Referenzschallaussendung aktiviert wird, wodurch der Referenzschallwandler (4) oder der alternative Referenzschallwandler (41) einen Referenzschallstrahl (41) oder einenReferenzschallstrahl (41') abgibt, und mittels derer zu einem Bewertungszeitpunkt ein der bis zu einem ersten den Empfang des Referenzschallstrahls (41 oder 41') betreffenden EmSfangszeitpunkt (tHObj.) vergangenen Zeit entsprechendes zwischengespeichertes elektrisches Signal und ein der bis zu einem zweiten den Empfang eines reflektierten Hauptschallstrahls (z*B. 11) betreffenden Empfangezeitpunkt (tObj.) vergangenen. Zeit entsprechendes zwischengespeichertes elektrisches Signal miteinander in Beziehung gesetzt werden, so daß die Distanz zwischen dem betreffenden Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler (1) und einem reflektierenden Objekt unabhängig von der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Ultraschallwellen bestimmbar ist.6 Device according to one of the preceding claims, characterized g e k e n n z e i c h n e t that a continuously working during the operation of the device known, cyclically acting sequence control is provided, by means of which to an output point (t0) the transmit / receive main sound transducers (1, 2, 3) an electrical transmission signal is supplied, whereupon the transmission / reception main sound converter (1, 2, 3) each emit a main sound beam (11, 21, 31), by means of which at a further point in time reference sound emission is activated, whereby the Reference sound transducer (4) or the alternative reference sound transducer (41) Emits reference sound beam (41) or a reference sound beam (41 '), and by means of of which at an evaluation time one of the up to a first the reception of the reference sound beam (41 or 41 ') relevant receipt time (tHObj.) Corresponding to the past time cached electrical signal and one of the up to a second reception of a reflected main sound beam (z * B. 11) relevant reception time (tObj.) past. Cached electrical signal corresponding to the time can be related to each other, so that the distance between the concerned Transmit / receive main sound transducer (1) and a reflective object independently can be determined by the speed of propagation of the ultrasonic waves. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der weitere Zeitpunkt, zu dem die Referenzschallaussendung aktiviert wird, vor dem Ausgangszeitpunkt (to) liegt.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the further point in time at which the reference sound emission is activated, is before the starting time (to). 3'. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der weitere Zeitpunkt, zu dem die Referenzschallaussendung aktiviert wird, nach dem Ausgangszeitpunkt (to) liegt.3 '. Device according to Claim 6, characterized in that it is not shown t that the further point in time at which the reference sound emission is activated, after the starting point (to). 9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Bewertungseinrichtung vor- gesehen ist, bei der mittels einer Konstantstromquelle in an sich bekannter Welse beginnend zum Ausgangszeitpunkt (t0) eine über die Zeit (t) geradlinig ansteigende Bewertungsspannung (up) aufgebaut wird, deren erster Augenblickswert (up1) bei Empfang des Referenzschallstrahls (41 oder 41') zum ersten Empfangszeitpunkt (tHObj.) und deren zweiter Augenblickswert (up2) bei Empfang des reflektierten Hauptschallstrahls (z.B. 11) zum zweiten Empfangszeitpunkt (tObj.) für die Bestimmung der Distzanz zwischen dem Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler (z.B. 1) und dem reflektierenden Schüttgut (6) mit an sich bekannten Mitteln zwischengespeichert werden.9. Apparatus according to claim 6, characterized in that it is e k e n n z e i c h n e t that an evaluation facility is seen at the means a constant current source in a per se known catfish starting at the starting point (t0) an evaluation voltage (up) that rises in a straight line over time (t) is built up whose first instantaneous value (up1) upon receipt of the reference sound beam (41 or 41 ') at the first reception time (tHObj.) and its second instantaneous value (up2) when the reflected main sound beam (e.g. 11) is received at the second reception time (tObj.) for determining the distance between the transmit / receive main transducer (e.g. 1) and the reflective bulk material (6) temporarily stored with means known per se will. 10. Vorrichtung nach Anspruch 92 dadurch g e k e n n -z e i c h n e t daß ein weiterer Augenblickswert der Bewertungsspannung (up) zu einem die Aktivierung der Referenzschallaussendung betreffenden weiteren Zeitpunkt mit an sich bekannten Mitteln zwischenmgespeichert wird und daß dieser weitere Augenblickswert zur Bestimmung der Distanz zwischen dem Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler (z.B0 1) und dem reflektierenden Schüttgut (6) mit dem ersten Augenblickswert (up1) und dem zweiten Augenblickswert (up2) in Beziehung gesetzt wird.10. The device according to claim 92 characterized g e k e n n -z e i c h n e t that another instantaneous value of the evaluation voltage (up) to one the activation the reference sound emission related further point in time with known per se Means is temporarily stored and that this further instantaneous value for determination the distance between the transmit / receive main transducer (e.g. 0 1) and the reflective one Bulk material (6) with the first instantaneous value (up1) and the second instantaneous value (up2) is related. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß ein die bestimmte Distanz zwischen dem Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler (z.B. 1) und dem reflektierenden Schüttgut (6) vertretendes anaW loges elektrisches Signal einer Analoganzeigeeinrichtung und/oder einem Regelkreis zugeführt wird.11. The device according to claim 10, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that a the determined distance between the transmit / receive main transducer (e.g. 1) and the reflective bulk material (6) representing analogue electrical Signal is fed to an analog display device and / or a control circuit. 12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß ein die bestimmte Distanz zwischen dem Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler (z.3. 1) und dem reflektierenden Schüttgut (6) vertretendes analoges elektrisches Signal in ein digitales elektrisches Signal umgesetzt wird und daß das digitale elektrische Signal einer Digitalanzeigeeinrichtung und/oder einem Regelkreis zugeführt wird.12. The device according to claim 10, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that a the determined distance between the transmit / receive main transducer (e.g. 3. 1) and the reflective bulk material (6) representing analog electrical signal is converted into a digital electrical signal and that the digital electrical signal of a digital display device and / or a control circuit is fed. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Regelkreis die onstantstromquelle derart steuert, daß der erste Augenblickswert (Up1) eine der Entfernung des Referenzreflektors (40) oder des alternativen Referenzreflektors (40') entsprechende Spannung erreicht und daß damit der zweite Augenblickswert (up2) unabhängig von der zufälligen Schallgeschwindigkeit der tatsächlichen Objektentfernung entspricht 13. Apparatus according to claim 11 or 12, characterized in that it is e k e n n z e i c h n e t that the control loop controls the constant current source in such a way that the first instantaneous value (Up1) one of the distance from the reference reflector (40) or of the alternative reference reflector (40 ') reached corresponding voltage and that thus the second instantaneous value (up2) independent of the random speed of sound corresponds to the actual distance to the object 14. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß ein Taktgenerator vorgesehen ist, deren Ausgangsimpulse einer Zählschaltung zugeführt werden und daß die von dem Ausgangszeitpunkt (t0) bis zu dem ersten Empfangszeitpunkt (tHObj.) vergangene Zeit und die von dem Ausgangszeitpunkt (t bis zu dem zweiten Empfangszeitpunkt (tObå ) vergangene Zeit aus der Anzahl der registrierten Ausgangsimpulse ableitbar ist.14. Apparatus according to claim 6, characterized g e k e n n -z e i c h n e t that a clock generator is provided, the output pulses of which are fed to a counting circuit and that the output time (t0) The time elapsed up to the first reception time (tHObj.) and that from the initial time (t up to the second reception time (tObå) elapsed time from the number of registered output pulses can be derived. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Frequenz des Taktgenerators so nachgeregelt wird, daß während der Laufzeit des Referenzschallstrahls (41 oder 41') eine konstante, vorgegebene Anzahl von Ausgangsimpulsen abgegeben wird, so daß aus der Anzahl der während der laufzeit des Hauptschallstrahls (11) abgegebenen Ausgangsimpulse auf Grund der gegebenen Proportionalität die Distanz zwischen dem betreffenden Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler (1) und dem reflektierenden Schüttgut (6) auf einfache Weise ermittelt werden kann.15. The device according to claim 14, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the frequency of the clock generator is readjusted so that during the Travel time of the reference sound beam (41 or 41 ') a constant, predetermined number of output pulses is emitted, so that from the number of during the running time of the main sound beam (11) emitted output pulses due to the given proportionality is the distance between the relevant transmit / receive main transducer (1) and the reflective bulk material (6) can be determined in a simple manner. 16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch g e = k e n n z e i c h n e t , daß die Bestimmung der Distanz zwischen dem Sende-/Empfangs-Hauptschallwandler (z,B, 1) und dem reflektierenden Schüttgut (6) durch eine an sich bekannte Verknüpfungsschalwandler der die zwischengespeicherten, digital dargestellten elektrischen Signale zugeführt werden, durchführbar ist.16. The apparatus of claim 14, characterized in that g e = k e n n z e i c h n e t that the determination of the distance between the transmit / receive main transducer (z, B, 1) and the reflective bulk material (6) by a known linkage transducer which is supplied with the temporarily stored, digitally represented electrical signals is feasible.
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