DE3241085C2

DE3241085C2 - Einrichtung zur Unterdrückung von Störsignalen bei ballistischen Messungen mit Lichtschranken

Info

Publication number: DE3241085C2
Application number: DE19823241085
Authority: DE
Inventors: Peter Frohnleiten Schweiger; Gerhard Dipl.-Ing. Graz Wöss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-12-16
Filing date: 1982-11-06
Publication date: 1985-05-02
Also published as: DE3241085A1; AT371938B; ATA539581A

Abstract

Bei einer Einrichtung zur ballistischen Messung mit Lichtschranken werden die von vom Geschoß verursachten Schock wellen herrührenden Störsignale, welche von deutlich kürzerer Dauer als die vom Geschoß selbst verursachten Signale sind, dadurch ausgeschaltet, daß das gemessene Signal erst nach Ablauf einer länger als die Dauer der Schockwellen gewählten Referenzzeit zur eigentlichen Auswertung gelangt. Die Referenzzeit kann dabei beispielsweise über einen Festkörperoszillator oder einen zugeordneten Zähler bestimmt sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Unterdrückung von Störsignalen bei ballistischen Messungen mit Lichtschranken, insbesondere zur Unterdrückung von durch vom Geschoß selbst verursachte Schockwellen hervorgerufenen Störsignalen bei der Bestimmung des Durchtrittszeitpunktes des Geschosses durch eine durch die Lichtschranke definierte Meßebene, wobei das Ausgangssignal der Lichtschranke einer Triggerschaltung zugeführt ist, welche bei Überschreitung eines bestimmten Signalpegels aktiviert wird und ein »logisch 1« entsprechendes Meßsignal abgibt. so

Zur Erfassung von Geschoßbewegungen, beispielsweise zur Geschwindigkeitsmessung, ist es in der Ballistik bekannt, Lichtschranken zu verwenden, die beim Durchgang des Geschosses durch die über die Lichtschranke definierte Meßebene die auftretende Abschattung in ein entsprechendes Durchtrittssignal umsetzen. Dabei macht sich — insbesondere bei Messungen an Geschossen, die sich mit Unterschallgeschwindigkeit oder mit schallnaher Geschwindigkeit bewegen — störend bemerkbar, daß nicht nur durch das Geschoß selbst, sondern auch durch die vom Geschoß hervorgerufene Wellenfront der Schockwelle im umgebenden Medium dem Geschoßdurchtritt ähnliche Signale hervorgerufen werden. Bei Geschossen mit Geschwindigkeiten im Überschallbereich treten ähnliche Probleme bei Messungen im Dauerfeuer durch dem Geschoß nacheilende Schockwellen auf.

Es sind einige Verfahren bzw. Einrichtungen bekannt, um die durch diese Schockwellen hervorgerufenen Störsignale, welche die exakte Bestimmung des Durchtrittszeitpunktes des Geschosses durch die imaginäre Meßebene verhindern, möglichst auszuschalten. Bei einem bekannten Verfahren wird eine Lichtschranke mit sehr großer Spaltbreite verwendet, womit zwar das Auftreten von Störsignalen durch die Schockwellen verhindert, jedoch in sehr nachteiliger Weise gleichzeitig die Messung ungenauer wird, da die vom Geschoßdurchgang hervorgerufene Analogsignalform durch die relativ große Breite der imaginären Meßebene verfälscht wird und nicht mehr die Geschoßform repräsentiert

Bei einem weiteren bekannten Verfahren zur Unterdrückung der genannten Störsignale wird eine weitere, nicht vom Geschoß \«lbst durchflogene Lichtsensoreinrichtung verwendet, welche die zur Bestimmung des Durchtrittszeitpunktes des Geschosses eigentlich verwendete Lichtschranke ab der Feststellung des Durchtrittes der Schockwelle für eine bestimmte kurze Zeit blockiert Diese bekannte Einrichtung hat insbesondere dann große Nachteile, wenn das Geschoß und die Schockwelle fast gleichzeitig die Ebene des zusätzlichen Detektors durcheilen, was bei Geschossen im schallnahen Bereich und im Dauerfeuer häufig auftritt

Schließlich sind auch Verfahren bekannt, bei welchen die Triggerschaltung, der das Ausgangssignal der Lichtschranke zugeführt ist einen Schwe'iwert aufweist, der oberhalb des Signalpegels der Störsignale liegt. Diese sehr einfache Möglichkeit ist allerdings nur bei Lichtschranken mit sehr kleinen empfindlichen Flächen möglich, weil bei großflächigen Lichtschranken das von der Schockwelle hervorgerufene Störsignal die Größenordnung des vom Geschoß hervorgerufenen eigentlichen Nutzsignals erreicht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die angeführten: Nachteile der bekannten Einrichtungen vermieden werden und daß insbesondere die von Schockwellen herrührenden Störsignale bei ballistischen Messungen mit Lichtschranken auf einfache Weise ausgeschaltet werden können.

Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, daß die von durch vom Geschoß selbst verursachte Schockwellen beim Durchtritt durch die Meßebene der Lichtschranke hervorgerufenen Störsignale von deutlich kürzerer Dauer sind als die vom Geschoß selbst verursachten Signale.

Unter Zugrundelegung dieser Erkenntnis wird die genannte Aufgäbe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Ausgang der Triggerschaltung mit dem Start-Eingang einer Zeitschaltung verbunden ist, welche einen Impuls mit wählbarer Impulsdauer erzeugt, nach dessen Ablauf »logisch 1« an einen Eingang eines der Zeitschaltung nachgeschalteten UND-Gliedes gelegt wird, an dessen anderem Eingang der Ausgang der Triggerschaltung liegt, und daß der Ausgang des UND-Gliedes mit einer Auswerteeinheit verbunden ist. Damit ist

auf sehr einfache Weise erreicht, daß das Ausgangssignal der Triggerschaltung, welches die Überschreitung eines über den Untergrundsignalen liegenden Signalpegels angibt, erst nach Ablauf einer durch die wählbare Impulsdauer gegebenen Referenzzeit dem Ereignis »Durchgang des Geschosses durch die Meßebene« zugeordnet wird. Es ist lediglich die Referenzzeit so zu wählen, daß sie langer als die Dauer der durch die Schockwellen hervorgerufenen Störsignale ist. Da bei Auslösung der Triggerschaltung durch ein Störsignal diese bereits vor Ablauf der Referenzzeit an ihrem Ausgang wiederum »logisch 0« aufweist, gelangt das Meßsignal der Triggerschaltung überhaupt nicht zur Auswerteeinheit Wenn jedoch ein Geschoß die Meßebene durchtritt, so wird vorerst durch das Meßsignal »logisch 1« der Triggerschaltung ebenfalls die Referenzzeit über die Impulsdauer an der Zeitschaltung gestartet, wobei aber nun nach deren Ablauf der Ausgang der Triggerschaltung immer noch auf »logisch 1« ist und somit das UND-Glied durchschaltet und an der Auswerteeinheit ebenfalls »logisch 1« liegt

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Zeitschaltung einen von der auf »logisch 1« ansteigenden Flanke des Meßsignals der Triggerschaltung startbaren Zähler umfaßt, dessen Zähleingang mit einem Festkörperoszillator verbunden ist und daß der Zähler bei Erreichen eines der Referenzzeit entsprechenden wählbaren Zählerstandes das »logisch 1« entsprechende Ausgangssignai an das UND-Glied abgibt und mit der auf »logisch 0« abfallenden Flanke des Meßsignals der Triggerschaltung zurückstellbar ist Über den Festkörperoszillator ist im Zusammenhang mit dem Zähler die Referenzzeit sehr einfach und genau wählbar, wobei diese Funktion prinzipiell auch mit Hilfe einer monostabilen Kippstufe realisiert werden könnte, allerdings mit eingeschränkter Genauigkeit Durch die Rückstellung mit der auf »logisch 0« abfallenden Flanke des Meßsignals der Triggerschaltung ist die Dauer für die Wiederherstellung der Aufnahmebereitschaft der Schaltung nicht durch den Ablauf der Referenzzeit sondern bereits durch das Ende des Störsignals gegeben.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Auswerteeinheit eine Auswahlschaltung auf, welche durch Umstellen eines Schalte! s erlaubt, die auf »logisch 1« ansteigende oder die auf »logisch 0« abfallende Flanke des durchgelassenen Meßsignals der Triggerschaltung als dem Durchtrittszeitpunkt des Geschosses entsprechendes Durchtrittssignal zu verwenden. Dar,;^:t ist es möglich, den Durchtrittszeitpunkt durch die Meßebene dann anzunehmen, wenn das Geschoß die Meßebene verläßt — bei Verwendung der abfallenden Flanke — oder diesen Zeitpunkt dann anzunehmen, wenn das Geschoß in die Meßebene eintaucl/t — dabei tritt allerdings eine Verzögerung um die gewählte Referenzzeit auf. Da üblicherweise aber beispielsweise für Geschwindigkeitsmessungen an Geschossen zwei derartige Lichtschranken verwendet werden, wird diese Verzögerung ohnedies kompensiert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

F i g. 1 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Einrichtung nach der Erfindung und

F i g. 2 zeigt die an verschiedenen Punkten des Schaltbildes nach Fig.I auftragenden Signalpegel in Abhängigkeit von der Zeit.

Aus dem in Fig. 2 mit A bezeichneten Lichtintensitätsverlauf, der typisch für das Durchfliegen einer von einer Lichtschranke bestimmten Meßebene durch ein Geschoß ist wird mit Hilfe einer in F i g. 1 mit 1 bezeichneten elektronischen Schaltung das in F i g. 2 in seinem Spannungs/Zeit-Verlauf dargestellte Analogsignal B gewonnen. Die von dem Geschoß voran- bzw. nacheilenden Schockwellen verursachten Spitzen im Intensitäts- bzw. Signalverlauf sind mit I, III und die vom Geschoß selbst verursachte und in gewissen Grenzen dessen Form repräsentierende Signalform ist mit II bezeichnet

Es kann davon ausgegangen werden, daß — wie in A und B dargestellt — die von den Schockwellen herrührenden Signale 1 und III von erheblich kürzerer zeitlieher Dauer sind als das vom eigentlilchen Geschoß hervorgerufene Signal II.

Das Analogsignal B wird einer Triggerschaltung 2 zugeführt, die beispielsweise als Schmitt-Trigger ausgeführt ist die bei Überschreitung ein?*· Signalspannung i/r(Fig. 2) auf einen »logisch 1« entsprechenden Ausgangspegel durchschaltet und bei Unterschreitung von Ut wieder auf den »logisch 0« entsprechenden ursprünglichen Ausgangswert zurückkehrt Dadurch wird aus dem Signal B das ebenfalls aus F i g. 2 ersichtliche Meßsigvial C am Ausgang der Triggerschaltung 2 erzeugt

Der Ausgang der Triggerschaltung 2 ist mit dem Starteingang 11 einer Zeitschaltung i0 verbunden, weiche in der dargestellten Ausführungsform einen von der auf »logisch 1« ansteigenden Flanke des Meßsignals C der Triggerschalturig 2 startbaren Zähler 3 umfaßt Der Zähleingang 12 des Zählers 3 ist mit einem Festkörperoszillator 9 verbunden. Über einen Schalter 4, der Kontakte Qo bis Q_n aufweist, kann ein bestimmter Zählerstand eingestellt werden, bis zu dessen Erreichen das UND-Glied 5- nicht durchschaltet. Sobald jedoch der gewählte Zählerstand erreicht ist, schallet der Zähler 3 auf »logisch 1« durch und wird gleichzeitig durch Anlegung dieses Signals an seinen Stopp-Eingang 13 gestoppt. Die entsprechende Signalform ist mit D bezeichnet Das Meßsignal C liegt auch am Rücksetz-Eingang 14 des Zählers 3, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel mit der auf »logisch 0« abfallenden Flanke des Meßsignals C die Rücksetzung des Zählers bewirkt wird.

Weiters ist das Meßsignal C der Triggerschaltung 2 noch an einen Eingang eines UND-Gliedes 6 gelegt, an dessen anderem Eingang das Ausgangssignal D des Zählers 3 liegt. Es wird damit die Signalform £ erhalten, die einer Auswerteüinheit 8 zugeführt ist. Die Auswerteeinheit 8 weist eine Auswahlschaltung 7 auf, weiche durch Umstellen eines Schalters erlaubt, die auf »logisch 1« ansteigende Flanke (Signalverlauf G) oder die auf »logisch 0« abfallende Flanke (Signalverlau' F) des durchgelassenen Meßsignals der Triggerschaltung 2 als dem Durchtrittszeitpunkt des Geschosses entsprechendes Durchtrittssignal zu verwenden.

Die Funktionsweise der Einrichtung nach der Erfindung kann kurz zusammengefaßt wie folgt beschrieben

so werden:

Sobald der Signalverlauf B bei fi (F i g. ?) den Signalpegel U₁ übersteigt, steigt das Meßsignal Cauf »logisch 1«, wodurch über den Zähleingang 11 der Zähler 3 gestartet wird. Zum L>itpunkt f2 sinkt das von einer

e'j Schockwelle hervorgerufene Störsignal (I) wieder unter Ut, wodurch Meßsignal Cwieder auf »logisch 0« abfällt und über den Rücksetz-Eingang 14 der Zähler 3 zurückgesetzt wird. Da zum Zeitpunkt fc der über die Anzahl

der vom Oszillator 9 gelieferten Schwingungen und die Stellung des Schalters 4 auf eine Referenzzeit At eingestellte Zähler 3 noch nicht abgelaufen war, wird der Durchgang des Meßsignals C am UND-Glied 6 nicht ermöglicht und die Störung (I) somit überhaupt nicht registriert. Gleiches gilt sinngemäß für die Störung durch die nacheilende Schockwelle (III).

Bei einer von einem Geschoß bewirkten langer dauernden Abschattung (Signalverlauf II) wird beispielsweise zu einem Zeitpunkt fj ebenfalls der Triggerpegel in Ut der Triggerschaltung 2 überschritten und über die ansteigende Flanke des Meßsignals C der Zähler 3 gestartet. Nach Ablauf der Referenzzeit J.', also zum Zeitpunkt u, schaltet das UND-Glied 5 durch, womit an beiden Eingängen des UND-Gliedes 6 »logisch I« liegt und der Ausgang des UND-Gliedes 6 ebenfalls »logisch 1« annimmt. Dieser Zustand bleibt solange bestehen, bK

0« abfallende Flanke des Meßsignals C einerseits den Zähler 3 zurücksetzt und andererseits auch den Ausgang des UND-Gliedes 6 wieder auf »logisch 0« wechselt. Die Signalform E repräsentiert daher den von den Störungen durch die Schockwellen befreiten Verlauf des Meßsignals der Lichtschranke.

In der Auswerteeinheit 8 kann die Signalform E beispielsweise so aufbereitet werden, daß die ansteigende (bei u) oder die abfallende (bei r-,) Flanke als den eigentlichen Durchtrittszeitpunkt des Geschosses durch die Meßebene bemim~iend angezeigt bzw. weiterverarbeitet werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Unterdrückting von Störsignalen bei ballistischen Messungen mit Lichtschranken, insbesondere zur Unterdrückung von durch vom Geschoß selbst verursachte Schockwellen hervorgerufenen Störsignalen bei der Bestimmung des Durchtrittszeitpunktes des Geschosses durch eine durch die Lichtschranke definierte Meßebene, wobei das Ausgangssignal der Lichtschranke einer Triggerschaltung zugeführt ist, welche bei Überschreitung eines bestimmten Signalpegels aktiviert wird und ein »logisch 1« entsprechendes Meßsignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Triggerschaltung (2) mit dem Start-Eingang (11) einer Zeitschaltung (10) verbunden ist, welche einen Impuls mit wählbarer Impulsdauer (At) abgibt, nach dessen Ablauf »logisch 1« an einen Eingang eines der Zeitschaltung (10) nachgeschalteten UND-Gliedes (6) gelegt wirdj an dessen anderem Eingang der Ausgang der Triggerschaltung (2) liegt, und daß der Ausgang des UND-Gliedes (6) mit einer Auswerteeinheit (8) verbunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitschaltung (10) einen von der auf »logisch 1« ansteigenden Flanke des Meßsignals (C) der Triggerschaltung (2) startbaren Zähler (3) umfaßt, dessen Zähleingang (12) mit einem Festkörperoszillator (9) verbunden ist, und daß der Zähler (3) bei Erreicnen eines der Referenzzeit (z/tj entsprechenden wählbaren Zihlerstajdes das »logisch 1« entsprechende Auägangssignal an das UND-Glied (6) abgibt und mit der auf »logisch 0« abfallenden Flanke des Meßsignals (C) der Triggerschaltung (2) zurückstellbar ist

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (8) eine Auswahlschaltung (7) aufweist, welche durch Umstellen eines Schalters erlaubt, die auf »logisch 1« ansteigende oder die auf «logisch 0« abfallende Flanke des durchgelassenen Meßsignals der Triggerschaltung als dem Durchtrittszeitpunkt des Geschosses entsprechendes Durchtrittssignal zu verwenden.