DE3344750C2

DE3344750C2 -

Info

Publication number: DE3344750C2
Application number: DE3344750A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 7778 Markdorf De Schweitzer
Original assignee: Dornier GmbH
Current assignee: Dornier GmbH
Priority date: 1983-12-10
Filing date: 1983-12-10
Publication date: 1987-10-22
Also published as: DE3344750A1; EP0149114A2; EP0149114B1; DE3466594D1; EP0149114A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Auswerteschaltung für ein piezo elektrisches Hydrophon oder für einen piezoelektrischen Auf schlagsensor an Seeminen, Torpedos oder Unterwasserprojek tilen.The invention relates to an evaluation circuit for a piezo electric hydrophone or for a piezoelectric on Impact sensor on sea mines, torpedoes or underwater projects til.

Aus der GB-PS 13 84 856, der CH-PS 4 93 835, der Zeitschrift "Technisches Messen" 49, 1982, Heft 4, Seite 149 ff und der Zeitschrift "Elektronik" 1975, Heft 10, Seite 32 sind piezo elektrische Sensoren bekannt, die gleichspannungsmäßig an hochohmige Verstärker angeschlossen sind, so daß neben dy namischen Druckänderungen auch quasistatische Druckänderun gen erfaßt werden können. Eine Anwendung der Sensoren auf dem Gebiet der Marinetechnik ist nicht offenbart.From GB-PS 13 84 856, CH-PS 4 93 835, the magazine "Technisches Messen" 49, 1982, Issue 4, page 149 ff and the Magazine "Electronics" 1975, Issue 10, page 32 are piezo known electrical sensors, the DC voltage high-impedance amplifiers are connected, so that in addition to dy Namely pressure changes also quasi-static pressure changes gene can be detected. An application of the sensors on the field of marine technology is not disclosed.

Aus dem Bericht "Einsatzfähige Deutsche Fernzündgeräte der Marine und Luftwaffe, Baujahr 1935 bis 1945", ausgearbeitet von der Marinesperrwaffenversuchsstelle, ist es bekannt, Seeminen mit Mikrophonen und Auswerteschaltungen zu ver sehen, so daß eine Zündung allein aufgrund des Geräusch pegels erfolgen kann. Die Tiefe der Mine wird dabei weder gemessen noch berücksichtigt.From the report "Deployable German remote igniters from Navy and Air Force, built between 1935 and 1945 " from the naval weapons testing facility, it is known Sea mines with microphones and evaluation circuits to ver see so that an ignition is due solely to the noise level can be done. The depth of the mine is neither measured still considered.

Aus der DE-PS 3 08 763 ist eine selbsttätige Auslösevorrich tung für Tiefensteller von Seeminen bekannt, die vom Wasser druck gesteuert wird. Mikrophone oder ähnliche schallauf nehmende Bauteile sind nicht vorgesehen.From DE-PS 3 08 763 is an automatic trigger device tion known for depth regulators of sea mines from water pressure is controlled. Microphones or similar sound taking components are not provided.

Aus der US-PS 42 07 623 ist eine Auswerteschaltung für ein piezoelektrisches Hydrophon an einer Seemine bekannt. Das piezoelektrische Hydrophon dient zur akustischen Zielerken nung. Die Auswerteschaltung schließt aus dem Zeitverlauf des Schalls auf die Entfernung oder die Art des Ziels. Für die Berücksichtigung der eigenen Wassertiefe ist ein eigener Tiefensensor vorgesehen, der aus der Deformation eines ela stischen Elements (Dose, Membran oder Feder) den statischen Druck und damit die Wassertiefe erkennt. From US-PS 42 07 623 is an evaluation circuit for a known piezoelectric hydrophone on a sea mine. The Piezoelectric hydrophone is used for acoustic target detection nung. The evaluation circuit concludes from the course of time the sound to the distance or the type of target. For taking your own water depth into account is your own Depth sensor provided, which results from the deformation of an ela static element (box, membrane or spring) the static Detects pressure and thus the water depth.

Der Tiefensensor ist ein eigenes Bauteil, das das Gesamt system verteuert, Platz beansprucht und einen weiteren Durchbruch in der Außenhaut der Mine benötigt. Die Vorrich tung bildet den Oberbegriff des Anspruchs 1.The depth sensor is a separate component that covers the whole system more expensive, took up space and another Breakthrough in the outer skin of the mine needed. The Vorrich tion forms the preamble of claim 1.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche Auswerteschaltung dahingehend zu verbessern, daß sie vereinfacht, verbilligt und verkleinert wird, wenig Strom braucht und zuverlässig über lange Zeit mit einer Genauigkeit von ca. ± 0,1 m funk tioniert.The object of the invention is such an evaluation circuit to improve in such a way that it is simplified, cheaper and reduced in size, uses little electricity and is reliable for a long time with an accuracy of approx. ± 0.1 m radio worked.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß von einer Auswerteschal tung mit den in den Ansprüchen genannten Merkmalen gelöst.According to the invention, this task is performed by an evaluation scarf tion solved with the features mentioned in the claims.

Die erfindungsgemäße Auswerteschaltung nutzt die im Piezo kristall des schon vorhandenen Hydrophons vom Wasserdruck verursachte Ladungsverschiebung, wodurch freie Ladungen an den Grenzflächen auftreten als Tiefeninformation. Über einen hochohmigen Verstärker (Ladungsverstärker) wird die dem Wasserdruck entsprechende Spannung an Elektroden abgegriffen und einer weiterverarbeitenden Elektronik im Waffenrechner zugeführt. Die Ausnutzung des Gleichspannungsanteils des Hydrophons erspart ein eigenes, separates Bauteil zur Tie fenmessung. The evaluation circuit according to the invention uses the piezo crystal of the existing hydrophone from water pressure caused charge shift, causing free charges the interfaces appear as depth information. About one high-impedance amplifier (charge amplifier) is the Water pressure corresponding voltage tapped on electrodes and further processing electronics in the weapon calculator fed. The utilization of the direct voltage component of the Hydrophons saves a separate component for the tie measurement.

Das Abfragen der Tiefeninformation (= Messen der Ladungs verschiebung) kann periodisch erfolgen, wobei die erste Messung die absolute Tiefe angibt. Diese wird gespeichert, die Ladung auf dem Kristall wird niederohmig abgeleitet. Ändert sich die Tiefenlage einer Mine am Seegrund nicht, so ist auch bei der nächsten Abfrage keine Ladungsverschiebung festzustellen. Treten jedoch Ladungsverschiebungen auf, so deutet ihr Vorzeichen auf ein weiteres Absinken oder auf einen Bergeversuch, worauf der Rechner entsprechend reagie ren kann.Querying the depth information (= measuring the charge shift) can take place periodically, the first Measurement indicates the absolute depth. This is saved the charge on the crystal is dissipated with low resistance. If the depth of a mine on the lake bottom does not change, so is no charge shift at the next query either ascertain. However, if charge shifts occur, so her sign indicates a further decline or a rescue attempt, to which the computer responds accordingly can.

Die Abfrageperiode wird bei sich bewegenden Projektilen oder Torpedos wesentlich höher eingestellt, z. B. jede Sekunde, als bei Minen (stündlich bis täglich), die eine lange Lebensdauer bei relativ geringen Tiefenänderungen aufweisen. Der Tiefensensor kann mit einer Automatik ausgerüstet sein, die bei größeren Druckänderungen (Tiefenänderungen) z. B. durch Überspannungen den Rechner einschaltet, der in der Regel zum Sparen von Batteriekapazität ausgeschaltet ist. Bei Projektilen oder Torpedos kann z. B. auch der piezo elektrische Aufschlagsensor als Meßgerät für die Tiefe ver wendet werden.The query period is for moving projectiles or Torpedoes set much higher, e.g. B. every second, than with mines (hourly to daily) that take a long time Have service life with relatively small changes in depth. The depth sensor can be equipped with an automatic, which with larger pressure changes (depth changes) z. B. switches on the computer due to overvoltages Rule to save battery capacity is turned off. With projectiles or torpedoes z. B. also the piezo electric impact sensor as a measuring device for the depth ver be applied.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsgebiete ergeben sich aus der nachfolgend beschriebenen Figur.Further advantages, features and areas of application result itself from the figure described below.

Die Figur zeigt ein Blockschaltbild einer Hydrophonschal tung, die zugleich als Tiefensensor einer Seemine dient. Im Minengehäuse 2 befindet sich direkt an einer Außenwand ein piezoelektrisches Hydrophon 4, das über eine Frequenz weiche 8 und einen Verstärker 10 elektrische Wechselsignale, die den Umgebungsgeräuschen entsprechen, an den Horcheingang 12 eines Waffenrechners 14 liefert, wo die Signale nach Intensität und Frequenzspektrum analysiert werden. Der Rechnerausgang 16 führt zum Zündmechanismus. Erfindungsgemäß wird das piezoelektrische Hydrophon 4 auch zum Messen der Tiefe verwendet. Dazu sind im Gleichspannungsausgang 18 der Frequenzweiche 8 ein rechnergesteuerter Schalter 6 und ein hochohmiger Verstärker 20 vorgesehen. The figure shows a block diagram of a hydrophone device, which also serves as a depth sensor of a sea mine. In the mine housing 2 there is a piezoelectric hydrophone 4 directly on an outer wall which, via a frequency filter 8 and an amplifier 10 , supplies electrical alternating signals, which correspond to the ambient noise, to the listening input 12 of a weapon computer 14 , where the signals are analyzed for intensity and frequency spectrum . The computer output 16 leads to the ignition mechanism. According to the invention, the piezoelectric hydrophone 4 is also used to measure the depth. For this purpose, a computer-controlled switch 6 and a high-impedance amplifier 20 are provided in the DC voltage output 18 of the crossover 8 .

Nach einer vorprogrammierten Zeit nach Abwurf der Mine 2 schließt der Rechner 14 den Schalter 6. Das der Ladung am Piezokristall entsprechende Ausgangssignal des Verstär kers 20 wird im Rechner 14 gespeichert. Der Kristall wird anschließend entladen (eine Vorrichtung dazu ist nicht ge zeigt).After a pre-programmed time after the mine 2 has been ejected, the computer 14 closes the switch 6 . The output signal of the amplifier 20 corresponding to the charge on the piezo crystal is stored in the computer 14 . The crystal is then discharged (a device for this is not shown).

Spätere Messungen, die nach vorprogrammierten Zeiten er folgen, registrieren jede Veränderung der Tiefe, die grö ßer als ± 0,1 m ist.Later measurements taken after pre-programmed times follow, register any change in depth that is greater is greater than ± 0.1 m.

Claims

1. Evaluation circuit for a piezoelectric hydrophone or for a piezoelectric impact sensor on marine mines, torpedoes or underwater projectiles, characterized in that the piezoelectric hydrophone ( 4 ) or the impact sensor additionally DC ( 8 ) a high-impedance amplifier ( 20 ) for detecting the Water depth proportional charge shift is coupled.

2. Evaluation circuit according to claim 1, characterized in that the depth signal is interrogated periodically, the charge in the hydrophone ( 4 ) or in the impact sensor can be deleted after each measurement.

3. Evaluation circuit according to one of the preceding claims, characterized in that a voltage signal automatically turns on the computer ( 14 ) of the weapon.