DE3512519C2 - - Google Patents
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- DE3512519C2 DE3512519C2 DE19853512519 DE3512519A DE3512519C2 DE 3512519 C2 DE3512519 C2 DE 3512519C2 DE 19853512519 DE19853512519 DE 19853512519 DE 3512519 A DE3512519 A DE 3512519A DE 3512519 C2 DE3512519 C2 DE 3512519C2
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtasten
von Empfangswandlern einer Sonaranlage der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 genannten Art.
In der Wasserschalltechnik werden Sonaranlagen zum
Peilen von Zielen eingesetzt, die Geräusche abstrahlen
oder impulsförmig Schallenergie aussenden oder
reflektieren. Die Sonaranlage enthält eine Basis,
auf der Empfangswandler längs einer geraden oder
kreisförmigen Linie angeordnet sind, und einen nachgeordneten
Richtungsbildner für Empfangssignale der
Empfangswandler. Im Richtungsbildner werden Richtcharakteristiken
in vorgebbare Richtungen gebildet,
die die Peilungen liefern.
Es ist beispielsweise aus der DE-PS 21 36 780 eine
zylinderförmige Basis bekannt, bei der Empfangswandler
kreisförmig angeordnet sind. Zur Richtungsbildung
werden die Empfangswandler nacheinander in gleicher
Abtastrichtung wiederholt von einem Multiplexer
abgetastet, digitalisiert und nacheinander in einen
Verzögerungsspeicher eingelesen. An Speicherplätzen
des Verzögerungsspeichers, die den zur Richtungsbildung
nötigen Verzögerungen der Empfangssignale entsprechen,
sind Verbindungen zu einem Addierwerk vorgesehen,
das die durch die Verzögerungen nunmehr konphasen
Abtastwerte zum Gruppensignal der Richtcharakteristik
zusammenfaßt. Der Multiplexer und der Verzögerungsspeicher
werden mit einer Taktfrequenz betrieben,
die um die Vielzahl der Empfangswandler auf
dem Kreisring höher als eine nötige Abtastfrequenz
ist. Die nötige Abtastfrequenz muß mindestens doppelt
so hoch wie die höchste auszuwertende Frequenz bzw.
Bandbreite des Empfangssignals sein, damit das Empfangssignal
jedes Empfangswandlers für die Richtungsbildung
reproduzierbar ist.
Beim heutigen Stand der Technik sind solche Multiplexer
nicht für beliebig hohe Taktfrequenzen herstellbar,
da jede Abtastung und Analog-/Digitalwandlung
eine minimale Durchgangszeit einnimmt. Die Taktfrequenz
kann nicht höher als seine Arbeitstaktfrequenz
gewählt werden, die gleich dem Reziprokwert der
Durchgangszeit ist.
In derselben DE-PS 21 36 780 ist eine Lösung angegeben,
die auch die Auswertung höherfrequenter Empfangssignale
zuläßt. Es sind zur Richtungsbildung mehrere
Multiplexer, die eingangsseitig mit sämtlichen Empfangswandlern
verbunden sind, mit ebenso vielen nachgeschalteten
Verzögerungsspeichern vorgesehen. Die
notwendige Anzahl an Multiplexern und Verzögerungsspeichern
richtet sich nach der benötigten Arbeitstaktfrequenz
und bestimmt sich aus dem Verhältnis von
Arbeitstaktfrequenz und der für die Reproduktion der
Empfangssignale notwendigen Taktfrequenz.
Die m Eingänge der Multiplexer sind an sämtliche Empfangswandler
parallel angeschlossen und werden zeitversetzt
angesteuert. Der Zeitversatz wird durch einen
Versatz der m Eingänge jedes Multiplexers um einen
Wandlerabstand erreicht, der durch die Vielzahl
der Empfangswandler geteilt durch die Anzahl der
Multiplexer bestimmt ist. Damit ist gewährleistet,
daß jeder Empfangswandler entsprechend dem Abtasttheorem
abgetastet wird, wobei jedoch die Multiplexer
selbst mit einer langsameren Arbeitstaktfrequenz
betrieben werden.
Diese Anordnung ist sehr aufwendig, da Verbindungen
zwischen allen Empfangswandlern und allen Eingängen
der Multiplexer vorgesehen werden müssen und zur
Richtungsbildung ebenso viele Verzögerungsspeicher
wie Multiplexer benötigt werden, wodurch ein größerer
Aufwand an Bauelementen und Leiterbahnen entsteht.
Aus der US-PS 39 19 683 ist eine Empfangsanordnung der eingangs
genannten Art bekannt, bei der die Empfangswandler, die auf einer
geraden Basis angeordnet sind, entsprechend einer
verwendeten Anzahl n von Abtastschaltungen in Gruppen
mit m/n Empfangswandlern aufgeteilt sind und jede
Abtastschaltung einer Gruppe zugeordnet ist. Die Abtastschaltungen
tasten also
nur jeweils einen Teil aus der gesamten Vielzahl m
der Empfangswandler der Basis ab.
Der Empfangswandler einer jeden Gruppe sind nicht benachbart
zueinander angeordnet, sondern weisen gleiche
Abstände längs der Basis zueinander auf. Es liegen
immer n Empfangswandler zwischen zwei mit benachbarten
Eingängen der gleichen Abtastschaltung verbundenen
Empfangswandlern; die n Empfangswandler sind mit Eingängen
der restlichen Abtastschaltungen verbunden. Die
Gruppen aufeinanderfolgender Abtastschaltungen sind
gegeneinander um jeweils einen Empfangswandler versetzt.
Die Zahl der Empfangswandler einer jeden Gruppe ergibt
sich aus der gesamten Vielzahl m der Empfangswandler
geteilt durch die Anzahl n der Abtastschaltungen, um
sicherzustellen, daß mit jedem Abtastzyklus sämtliche
Empfangswandler einmal abgetastet werden. Wenn diese
Division nicht aufgeht, besteht die letzte Gruppe
oder Gruppen aus einer kleineren Anzahl von Empfangswandlern
und die Abtastschaltungen liefern anstelle der
Abtastwerte der Empfangssignale Leersignale
ab, die aber von der Abfrageschaltung nicht
ausgewertet werden müssen.
Die Abtastwerte an den Ausgängen der
n Abtastschaltungen werden nacheinander wiederholt
im Rhythmus der Taktfrequenz an den Ausgang der Abfrageschaltung
durchgeschaltet. Ein Abtastzyklus ist
nach m Taktfrequenzimpulsen beendet, da dann die
Abtastwerte der m Empfangswandler in
der Reihenfolge ihrer Anordnung auf der Basis einmal
am Ausgang der Abfrageschaltung erschienen sind.
Daran schließt sich unmittelbar ein neuer Abtastzyklus
an.
Am Ausgang der ersten Abtastschaltung steht als erstes
der Abtastwert des ersten Empfangswandlers
an, da ihr erster Eingang mit dem ersten
Empfangswandler verbunden ist. Mit dem nächsten Taktfrequenzimpuls
liefert der Ausgang der zweiten Abtastschaltung
den Abtastwert des dem
ersten auf der Basis benachbarten zweiten Empfangswandlers
an den Ausgang der Abfrageschaltung usw.
bis nach n Taktfrequenzimpulsen die n Abtastwerte
an den ersten Eingängen der n Abtastschaltungen
von ihren Ausgängen abgefragt
wurden. Bis dahin ist eine Zeit vergangen, die gleich
der Durchgangszeit oder dem Reziprokwert der Arbeitstaktfrequenz
für jede Abtastschaltung ist. Jetzt
erst steht am Ausgang der ersten Abtastschaltung der
Abtastwert des Empfangswandlers an, der mit
ihrem zweiten Eingang verbunden ist. Dieser Empfangswandler
liegt auf der Basis in Abtastrichtung direkt
hinter dem n. Empfangswandler, wobei der n. Empfangswandler,
wie beschrieben, mit dem ersten Eingang der
n. Abtastschaltung verbunden ist.
Nach m/n Durchgangszeiten sind mit m Taktfrequenzimpulsen
die Abtastwerte der m Empfangswandler
auf der Basis einmal am Ausgang der Abfrageschaltung
erschienen, der den Ausgang des Multiplexers
bildet. Dann wird wieder der am ersten Eingang
der ersten Abtastschaltung anstehende Abtastwert des
ersten Empfangswandlers an
den Ausgang der Abfrageschaltung durchgeschaltet.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen,
die ein Digitalisieren der Abtastwerte der Empfangssignale
im Tempo der Arbeitstaktfrequenz gestattet,
die niedriger als die zur Reproduktion erforderliche,
mit der Vielzahl der Empfangswandler multiplizierte
Abtastfrequenz ist, und während des Empfangs
zugleich eine Funktionskontrolle ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichenteil
des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt
insbesondere darin, daß die digitalisierten Abtastwerte
im Takt der Taktfrequenz am Ausgang des
Multiplexers anstehen in der Reihenfolge der Empfangswandler
auf der Basis, wie sie durch die Abtastrichtung
vorgegeben ist, obwohl für die Abtastungen
und Analog-/Digitalwandlung eines jeden
einzelnen Empfangssignals eine längere Durchgangszeit
benötigt wird als der Reziprokwert der Taktfrequenz.
Durch die erfindungsgemäße Verdrahtung
zwischen den Empfangswandlern und den Abtastschaltungen
wird der Aufwand an galvanischen Verbindungen
so klein wie möglich gehalten. Eine Richtungsbildung
kann in bekannter Weise mit nur einem Verzögerungsspeicher
vorgenommen werden, da die Abfrageschaltung
stets in der Lage sein wird, digitale
Abtastwerte in kurzen Zeiten entsprechend der
hohen Taktfrequenz durchzuschalten, die dann mit
gleichem Takt in den Verzögerungsspeicher eingelesen
werden.
Für die Funktionskontrolle werden die Empfangssignale
aus den digitalisierten Abtastwerten zurückgewonnen
und als Zeiger auf einer Anzeigeeinheit
dargeboten. Jeder Zeiger ist mit einer Wandlernummer
versehen. Bei einwandfreier Funktion der
Empfangswandler, Abtastschaltungen und der Abfrageschaltung
erscheinen auf der Anzeige
die Empfangssignale jedes Empfangswandlers als
Zeiger. Fehlt einer der durchnumerierten Zeiger, so
ist an der zugeordneten Wandlernummer abzulesen,
welcher Empfangswandler defekt ist. Fehlen mehrere
Zeiger, deren Wandlernummern keine Periodizität zueinander
aufweisen, signalisieren sie ebenfalls den
Ausfall entsprechender Empfangswandler. Liegen die
Wandlernummern fehlender Zeiger jeweils im Abstand
des Faktors n, so ist eine Abtastschaltung defekt,
da kein Empfangssignal von den Eingängen dieser Abtastschaltung
an ihren Ausgang als digitaler Abtastwert
durchgeschaltet wird. Die fehlenden Zeiger
weisen - wie die mit dieser Abtastschaltung verbundenen
Empfangswandler auf der Basis - gleiche Abstände
zueinander auf. Zu den Wandlernummern wird
entsprechend diesen Abständen eine Kennung für die
jeweils zugehörige Abtastschaltung angezeigt. Bei
den ersten n Wandlernummern sind nacheinander die
Kennungen für die n Abtastschaltungen angegeben, die
sich dann m/n-mal wiederholen.
Besonders übersichtlich ist eine Fehlererkennung,
wenn die Darstellung auf der Anzeigeeinheit der
Form der Basis angepaßt ist. Bei kreisförmiger Basis
und Anordnung der Empfangswandler erfolgt die
Anzeige vorteilhaft auf einer Kathodenstrahlröhre
durch Zeiger, die Radien eines Kreises bilden, wobei
die Winkelablenkung synchron mit den Taktfrequenzimpulsen
und die Radialablenkung beispielsweise
durch den Effektivwert oder Spitzenwert des
Empfangssignals bewirkt wird, der aus den digitalisierten
Abtastwerten gewonnen wird. Bei einer ebenen
Basis und Anordnung der Empfangswandler längs
einer Geraden ist eine Anzeige in einem kartesischen
Koordinatensystem zweckmäßig, wobei die Taktimpulse
eine Ablenkung in X-Richtung und das jeweilige
Empfangssignal eine Ablenkung in Y-Richtung bewirken.
Mit der vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung nach Anspruch 2 ist auch dann ein
Funktionstest möglich, wenn kein Zielgeräusch empfangen
wird, so daß kontinuierlich eine Überwachung
gewährleistet ist. Testsignale des Signalgenerators
sind an den Frequenzumfang der Sonaranlage angepaßt
und werden über einen Schalter hochohmig über den
Empfangswandlern zugeordnete Vorverstärker eingespeist.
Für die Funktionskontrolle mit Testsignalen gibt Anspruch
3 eine vorteilhafte Weiterbildung an, durch
die im Falle des Zeigerausfalls beim Empfang abhängig
von der Größe der digitalisierten Abtastwerte
an der im Funktionstest angezeigten Zeigerlänge erkennbar
ist, ob eine Zuleitung zum Empfangswandler
oder der Empfangswandler bzw. sein Vorverstärker defekt
ist. Der digitalisierte Abtastwerte weist einen
kleineren Wert als das Testsignal auf, wenn ein Empfangswandler,
beispielsweise durch Wassereinbruch,
oder sein Vorverstärker ausgefallen ist. Er weist
einen größeren Wert auf, wenn die Verbindung zwischen
Empfangswandler und Vorverstärker unterbrochen
ist. Befinden sich mehrere Vorverstärker integriert
in einem Baustein, so ist an der Anzeige erkennbar,
welcher Baustein kaputt ist, da dann sämtliche benachbarten
Zeiger entsprechend der Anzahl der Vorverstärker
im Baustein ausfallen.
Auch ist durch die Wahl der Testsignale eine noch
genauere Fehlereingrenzung möglich. Wenn beispielsweise
Filterschaltungen in der Zuleitung vom Empfangswandler
zur Abtastschaltung vorgesehen sind,
ist deren Ausfall durch eine entsprechend modifizierte
Anzeige der Zeiger kenntlich zu machen.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung
zum Abtasten von Empfangswandlern einer Sonaranlage
näher beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung
zum Abtasten und Digitalisieren,
Fig. 2 ein Testbild auf einer Anzeigeeinheit
in der Abtastvorrichtung nach Fig. 1,
Fig. 3 ein Schaltbild eines Signalgenerators
für eine Abtastvorrichtung nach Fig. 1,
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Komparatorschaltung
für eine Abtastvorrichtung
nach Fig. 1,
Fig. 5 ein Testbild wie in Fig. 2 bei einem
weiteren Fallbeispiel.
Auf einer Kreisbasis 10 befindet sich eine Vielzahl
von m Empfangswandlern W₁, . . ., W n, . . ., W 2n , . . .,
W m. Der Kreisbasis 10 ist ein Multiplexer 20 nachgeordnet.
Der Multiplexer 20 enthält eine Anzahl
von n Abtastschaltungen 30.1, 30.2, . . ., 30. n und
eine mit den Ausgängen der Abtastschaltungen 30
verbundene Abfrageschaltung 40.
Zur Reproduktion von Empfangssignalen an jedem Empfangswandler
aus digitalisierten Abtastwerten wird
eine Abtastfrequenz f Abt benötigt, die mindestens
doppelt so groß wie die höchste Frequenz oder die
Bandbreite der Empfangssignale ist. Am Ausgang des
Multiplexers 20 müssen deshalb digitale Abtastwerte
von Empfangssignalen benachbarter Empfangswandler
nacheinander fortlaufend in Abtastrichtung 41 im
Takt einer Taktfrequenz f Takt erscheinen, die um
die Vielzahl m höher als die Abtastfrequenz f Abt
ist. Die Abtastschaltungen 30 arbeiten jedoch langsamer,
und zwar mit einer Arbeitstaktfrequenz f Arb,
die um einen Faktor n niedriger als die Taktfrequenz
f Takt ist,
Aus diesem Grund sind n Abtastschaltungen 30 vorgesehen,
die mit der Arbeitstaktfrequenz f Arb angesteuert
werden.
Weist die Kreisbasis 10 beispielsweise eine Vielzahl
von m = 180 Empfangswandlern auf, so beträgt
die Taktfrequenz f Takt = 180 · f Abt. Bei einer Arbeitstaktfrequenz
f Arb der Abtastschaltungen 30
von f Arb = 15 · f Abt beträgt die Anzahl n an Abtastschaltungen
30:
Jede Abtastschaltung 30 enthält pro Eingang eine
Sample- and Hold-Schaltung, einen Analog-/Digital-
Wandler und einen Speicher (nicht dargestellt), dessen
Ausgang an den Ausgang der Abtastschaltung im
Takt einer Arbeitstaktfrequenz f Arb schaltbar ist.
Eine andere Möglichkeit zur Realisierung einer Abtastschaltung
besteht darin, die Eingänge im Takt
der Arbeitstaktfrequenz nacheinander auf einen Analog-/
Digital-Wandler mit Speicher zu schalten. Beide
Varianten liefern nacheinander digitalisierte Abtastwerte
der analogen Empfangssignale der mit ihren Eingängen
verbundenen Empfangswandler an ihren Ausgang.
Bei dem hier angegebenen Beispiel sind 12 Abtastschaltungen
vorgesehen, die jeweils gleich viele
Eingänge aufweisen. Ihre Eingangsanzahl beträgt
Der erste Eingang der ersten Abtastschaltung 30.1
ist mit dem Empfangswandler W₁ verbunden. Der zweite
Eingang der ersten Abtastschaltung 30.1 ist mit
dem um die Anzahl n = 12 zum ersten Empfangswandler
versetzt angeordneten Empfangswandler W n+1,
nämlich dem dreizehnten Empfangswandler, der nächste
Eingang mit dem (W 2n-1). = 25. Empfangswandler
und der letzte Eingang mit dem [(p-1) · n+1] =
169. Empfangswandler.
Die Eingänge der zweiten Abtastschaltung 30.2 sind
in gleicher Weise, beginnend mit dem Empfangswandler
W₂ und jeweils um 12 Empfangswandler dem gegenüber
versetzten Empfangswandlern und endend mit dem
Empfangswandler (p-1) · n+2 = 170 verbunden. Die
letzte Abtastschaltung 30.n ist mit ihrem ersten
Eingang mit dem Empfangswandler n = 12 verbunden und
mit ihrem letzten Eingang mit dem letzten Empfangswandler
(p-1) · n+n = m = 180.
Damit ist gewährleistet, daß jeder Empfangswandler
mit einem Eingang einer der Abtastschaltungen 30
verbunden ist und mit der nötigen Abtastfrequenz f Abt
abgetastet wird.
Jeweils in einer Durchgangszeit, die gleich dem Reziprokwert
der Arbeitstaktfrequenz für die Abtastschaltung
30 ist, wird jedes Empfangssignal abgetastet,
digitalisiert, abgespeichert und als digitalisierter
Abtastwert für den Ausgang der Abtastschaltung
30 bereitgestellt. Nach seiner Abfrage
durch die nachgeordnete Abfrageschaltung 40 wird der
Speicher gelöscht.
Der Multiplexer 20 wird von einem Taktgeber 50 angesteuert,
der einen Taktfrequenzgenerator 51 für die
Taktfrequenz f Takt und einen Frequenzteiler 52 aufweist,
der die Taktfrequenz f Takt durch die Anzahl n
teilt und die Arbeitstaktfrequenz f Arb für die Abtastschaltungen
30 liefert. Der Frequenzteiler 52
ist mit Steuereingängen der Abtastschaltungen 30
verbunden. Die Abfrageschaltung 40 ist mit dem Taktfrequenzgenerator
51 verbunden und liefert im Takt
der Taktfrequenz f Takt an ihrem Ausgang wiederholt
nacheinander die digitalisierten Abtastwerte der
m Empfangswandler W₁, W₂, . . ., W n, . . ., W m; W₁, W₂,
. . .
Dem Multiplexer 20 ist ein Richtungsbildner 60 zum
Bilden von Richtcharakteristiken aus den einzelnen
digitalisierten Abtastwerten und außerdem eine Anzeigeeinheit
70 nachgeschaltet, auf der die Abtastwerte
nebeneinanderliegend als Zeiger dargestellt
werden. Ein Steuereingang der Anzeigeeinheit 70
ist mit dem Ausgang des Taktgebers für die Taktfrequenz
f Takt verbunden.
Zur Anzeige der Empfangssignale der einzelnen Empfangswandler
auf der Kreisbasis 10 in Polarkoordinaten
ist beispielsweise eine Kathodenstrahlröhre
in der Anzeigeeinheit 70 vorgesehen, deren Winkelablenkung
von den Taktfrequenzimpulsen und deren
Radialablenkung von dem Empfangssignal angesteuert
wird. Aus den digitalisierten Abtastwerten am Ausgang
des Multiplexers 20 werden beispielsweise nach
Digital-/Analog-Wandlung und Effektivwertbildung die
Empfangssignale rekonstruiert. Ihr Effektivwert bestimmt
die Länge der Zeiger, die als Radien nebeneinander
mit gleichen Winkelabständen von innen
nach außen auf der Anzeige erscheinen.
Eine solche Polarkoordinaten-Darstellung der Empfangssignale
gemäß Fig. 2 geht von einer Kreisbasis
10 mit m = 48 Empfangswandlern aus, bei der n = 8
Abtastschaltungen 30.1, 30.2, . . ., 30.8 mit jeweils
p = 6 Eingängen im Multiplexer 20 untergebracht sind.
Ein innerer Kreis auf der Anzeige ist mit Wandlernummern
von W₁ bis W₄₈ entsprechend der Vielzahl
m = 48 an Empfangswandlern durchnumeriert. Ein äußerer
Kreis ist mit einer Kennung für die Abtastschaltungen
30 durchnumeriert, im Beispiel der Fig. 2 mit
Bezugszeichen 30.1, 30.2, . . ., 30.8.
Wenn die Anlage während des Empfangs keine Störungen
aufweist, erscheint bei einer Anzeige gemäß
Fig. 2 bei jeder Wandlernummer W₁ bis W₄₈ ein Zeiger.
Die Zeiger sind unterschiedlich lang. Die mechanische
Befestigung der Empfangswandler auf der Kreisbasis 10
ruft nur bei denjenigen Empfangswandlern keine Abschattung
der einfallenden Wellenenergie hervor, die
unmittelbar der Richtung der einfallenden Wellenenergie
zugewandt angeordnet sind, ihre Empfangssignale
sind größer als die Empfangssignale derjenigen Empfangswandler,
die auf der der Empfangsseite abgewandten
Hälfte der Kreisbasis 10 angeordnet sind.
Die in Fig. 2 dargestellte Anzeige, der ein angenommenes
Beispiel zugrunde liegt, weist Zeiger - soweit
sie vorhanden sind - bei den Wandlernummern W₁ bis
W₁₃ und W₃₇ bis W₄₈ praktisch in voller Länge auf,
während sämtliche anderen Zeiger wesentlich kleiner
sind. Somit kann man der Anzeige unmittelbar entnehmen,
daß die Anlage Wellenenergie empfängt, die von
einem oder mehreren Zielen abgestrahlt wird, die im
wesentlichen in der gleichen Richtung zur Anlage
liegen.
Die Zeiger unter den Wandlernummern W₆, W₁₄, W₂₂, W₃₀,
W₃₅, W₃₈ und W₄₆ fehlen. Daraus könnte man zunächst
schließen, daß Empfangswandler W₆, W₁₄, W₂₂, W₃₀, W₃₅,
W₃₈ und W₄₆ defekt sind. Da aber jeweils jeder achte Zeiger,
beginnend bei der Wandlernummer W₆, bei der Kennung
30.6 des äußeren Kreises fehlt und n = 8 Abtastschaltungen
vorliegen, kann man feststellen, daß
die Abtastschaltung 30.6 defekt ist.
Unter der Wandlernummer W₃₅ fehlt der Zeiger ebenfalls.
Der Empfangswandler W₃₅ oder sein Vorverstärker
oder die Verbindung zwischen beiden ist demnach defekt.
Es ist gemäß Fig. 3 ein Signalgenerator 80, der ein
Testsignal zwischen Empfangswandler und Vorverstärker
einspeist, vorgesehen. Mit Hilfe dieses
Signalgenerators 80 ist ein Empfangspausen ein weitergehender
Test der Anlage durchführbar.
Fig. 3 zeigt den Schaltungsaufbau des Signalgenerators
80. Über einen Schalter 81, der in Zeiten,
in denen nicht empfangen wird, geschlossen wird,
wird ein Testsignal vom Signalgenerator 80 hochohmig
über Widerstände R₁ in Vorverstärker 82, 83,
. . ., eingespeist, die jeweils zwischen Empfangswandler
W₁, W₂, . . ., und Eingang der Abtastschaltung 30.1,
30.2, . . ., liegen und einen Eingangswiderstand R₃
aufweisen.
Die Empfangswandler W₁, W₂, . . . sind in diesem Blockschaltbild
jeweils durch ihre Impedanz R₂ charakterisiert,
deren Wert wesentlich kleiner als der Widerstand
R₁ und der Eingangswiderstand R₃ der Vorverstärker
82, 83, . . . ist.
Im Empfangsfall ist der Schalter 81 geöffnet und das
Empfangssignal des Empfangswandlers W₁ wird im Vorverstärker
82 verstärkt und der Abtastschaltung 30.1
zugeführt. Im Testfall wird der Schalter 81 geschlossen
und das Testsignal über die Spannungsteilung der
Widerstände R₁, R₂, R₃ im Vorverstärker 82 verstärkt.
Für den Fall, daß der Empfangswandler W₁ einwandfrei
arbeitet, stellt sich am Ausgang des Vorverstärkers
82 ein bestimmtes Ausgangssignal U g ein. Wenn die
Verbindung zwischen dem Empfangswandler W₁ und
dem Vorverstärker 82 gerissen ist, ist das Ausgangssignal
U des Vorverstärkers 82 größer, U<U g, da das
Testsignal des Signalgenerators 80 jetzt nur noch
abhängig von den Widerständen R₁ und R₃ geteilt
wird und im Vorverstärker 82 verstärkt wird. Wenn
der Vorverstärker 82 kaputt ist oder die Isolation
des Empfangswandlers W₁ defekt ist, so daß die Impedanz
R₂ sehr niedrig wird, ist das Ausgangssignal
des Vorverstärkers 82 kleiner, U<U g, als im ungestörten
Fall.
Der Schalter 81 wird für den Empfangsfall wieder geöffnet.
Das Ausgangssignal des Vorverstärkers 82 ist
im ungestörten Fall größer oder gleich U g. Im gestörten
Fall, wenn nämlich der Empfangswandler W₁
defekt ist oder die Verbindung zum Vorverstärker 82
gerissen ist oder der Vorverstärker defekt ist, ist
das Ausgangssignal immer sehr viel kleiner, U«U g.
Zur Fehlereingrenzung wird anschließend umgeschaltet.
Fig. 4 zeigt hierfür ein weiteres Blockschaltbild
mit einer Komparatorschaltung 85, die eingangsseitig
mit dem Ausgang des Multiplexers 20
verbunden ist. Über einen Umschalter 86 ist die
Komparatorschaltung 85 mit der Anzeigeeinheit 70
verbunden. Der Umschalter 86, der synchron mit dem
Schalter 81 des Signalgenerators 80 geschaltet wird,
schaltet den Eingang der Anzeigeeinheit 70 im Empfangsfall
auf den Ausgang des Multiplexers 20 oder
im Testfall auf den Ausgang der Komparatorschaltung
85, so daß entweder die digitalisierten Abtastwerte
der Empfangssignale oder die digitalisierten
Abtastwerte der Testsignale auf die Anzeigeeinheit
70 geschaltet werden.
In der Komparatorschaltung 85 werden die digitalisierten
Abtastwerte U aus dem Multiplexer 20 mit
drei Pegelwerten U₁ = U g, U₂<U g und U₃<U g verglichen.
Wenn Empfangswandler W₁, W₂,. . . und Vorverstärker
82, 83, . . . funktionsfähig sind, erscheint
das Testsignal U in der gewünschten Größe als maximaler,
digitaler Abtastwert am Ausgang des Multiplexers
20, da U = U₁ ist. Ist einer der Empfangswandler
W₁, W₂, . . . bzw. ein Vorverstärker 82, 83,
. . . defekt, so ist das Testsignal U = U₂<U g, und am
Ausgang des Komparators erscheint ein minimaler Pegelwert,
beispielsweise der Pegelwert "Null". Ist
die Verbindung zwischen Empfangswandler W₁, W₂, . . .
und Vorverstärker 82, 83, . . . gerissen, so ist das
Testsignal U = U₃<U g und es erscheint am Ausgang
der Komparatorschaltung 85 ein mittlerer Pegelwert.
Auf der Anzeige 70 erscheinen unterschiedlich lange
Zeiger abhängig vom Pegelwert am Ausgang der
Komparatorschaltung 85.
In Fig. 5 ist eine solche Anzeige im Testfall entsprechend
einem weiteren angenommenen Beispiel dargestellt.
Die Komparatorschaltung 85 ist wirksam
geschaltet. In dem Testbild fehlen Zeiger bei den
Wandlernummern W₅, W₆, W₇, W₈, W₁₄, W₂₂, W₃₀, W₃₂,
W₃₈ und W₄₆, demnach ist der Pegelwert am Ausgang
der Komparatorschaltung 85 Null, da U = U₂ ist.
Es ist davon auszugehen, daß hier entweder Empfangswandler,
Vorverstärker oder Abtastschaltungen defekt
sind, was im einzelnen jetzt näher untersucht
wird:
In dieser Anlage sind mehrere Vorverstärker als integrierte
Bausteine zusammengefaßt aufgebaut, in
denen jeweils vier Vorverstärker vereinigt sind.
Es fehlen vier benachbarte Zeiger mit den Wandlernummern W₅,
W₆, W₇, W₈. Hier muß ein integrierter Baustein
ausgewechselt werden.
Bei der Wandlernummer W₃₂ fehlt der Zeiger, die benachbarten
Zeiger sind aber vorhanden, demnach ist
der Empfangswandler W₃₂ defekt.
Bei den Wandlernummern W₁₄, W₂₂, W₃₀, W₃₈, W₄₆ steht
im äußeren Kreis die gleiche Kennung 30.6. Da auch
bei der Wandlernummer W₆ der Zeiger fehlt, ist demnach
die Abtastschaltung 30.6 kaputt.
Bei den Wandlernummern W₁₆ und W₃₅ weisen die Zeiger
nicht ihre volle Länge auf, da die Anzeigeeinheit
70 vom mittleren Pegelwert der Komparatorschaltung
85 angesteuert wird, demnach ist U = U₃ und eine
Verbindung zwischen den Empfangswandlern W₁₆
und W₃₅ und ihren Vorverstärkern gerissen.
Claims (3)
1. Vorrichtung zum Abtasten von Empfangswandlern
der Vielzahl m einer Sonaranlage mit einem Multiplexer
zum wiederholten Durchschalten von Abtastwerten
der Empfangssignale sämtlicher in
Abtastrichtung hintereinanderliegender m Empfangswandler
und einem mit dem Multiplexer verbundenen
Taktgeber für eine Taktfrequenz, die
mindestens gleich der mit der Vielzahl m multiplizierten,
zur Reproduktion der Empfangssignale
nötigen Abtastfrequenz ist,
wobei der Multiplexer (20) eine Anzahl
Abtastschaltungen (30) mit Sample- and
Hold-Schaltung
für die Empfangssignale enthält, deren Arbeitstaktfrequenz
(f Arb) zur Abtastung
um einen Faktor n niedriger
als die Taktfrequenz (f Takt) ist,
die Anzahl der Abtastschaltungen (30) mindestens
gleich dem Faktor n ist, jede Abtastschaltung
(30) mindestens so viele Eingänge
aufweist, wie der Quotient (p) aus Vielzahl
m und Faktor n ist, der erste Eingang
der ersten Abtastschaltung (30.1) mit dem ersten
Empfangswandler (W₁), der zweite Eingang
mit einem um die Anzahl n gegenüber dem ersten
Empfangswandler (W₁) versetzt angeordneten Empfangswandler
(W n+1) verbunden ist, die folgenden
Eingänge der gleichen Abtastschaltung
(30.1) jeweils mit um die Anzahl n in
gleicher Abtastrichtung versetzt angeordneten
Empfangswandlern (W 2n+1, W 3n+1, . . .) verbunden
sind, ferner Eingänge der zweiten
Abtastschaltung (30.2), beim zweiten Empfangswandler
(W₂) beginnend, jeweils um einen Empfangswandler
verschoben in gleicher Weise wie
die Eingänge der ersten Abtastschaltung (30.1)
mit den Empfangswandlern (W n+2, W 2n+2, . . .)
verbunden sind, und die Eingänge der übrigen
Abtastschaltungen (30.2, . . ., 30.n) jeweils
um einen Empfangswandler verschoben ebenso
angeschlossen sind, jede Abtastschaltung
(30) einen Ausgang aufweist, an dem im
Rhythmus der Arbeitstaktfrequenz (f Arb)
Abtastwerte der Empfangssignale an ihren
Eingängen anstehen, die Ausgänge aller Abtastschaltungen
(30) mit Eingängen einer im
Multiplexer (20) enthaltenen Abfrageschaltung
(40) verbunden sind, deren Steuereingang mit
dem Ausgang des Taktgebers (50) für die Taktfrequenz
(f Takt) verbunden ist, und am
Ausgang der Abfrageschaltung (40) nacheinander
und wiederholt die Abtastwerte
der Empfangssignale sämtlicher, in
Abtastrichtung (41) hintereinanderliegender
m Empfangswandler (W₁, W₂, . . . W m) im Takt
der Taktfrequenz (f Takt) anliegen, dadurch gekennzeichnet,
daß jede Abtastschaltung (30)
eingangsseitig hinter jeder Sample- and Hold-
Schaltung einen Analog-/Digital-Wandler oder
einen einzigen Analog-/Digital-Wandler mit
Speicher, dessen Ausgang auf den Ausgang
der Abtastschaltung (30) im Takt der Arbeitsfrequenz
schaltbar ist, enthält,
daß der Ausgang des Multiplexers
(20) mit einer Anzeigeeinheit (70), deren Zeitablenkung
mit der Taktfrequenz (f Takt) synchronisiert
ist, zur Darstellung eines Zeigers je
Taktfrequenzimpuls verbunden ist, wobei die Zeigerlänge
abhängig vom digitalisierten Abtastwert
am Eingang der Anzeigeeinheit (70) steuerbar
ist, daß die Zeiger mit Wandlernummern (W₁,
W₂, . . ., W m) durchnumeriert sind und jede Wandlernummer
(W₁, W₂, . . ., W m) einem Empfangswandler
(W₁, W₂, . . ., W m) zugeordnet ist, daß diejenigen
der m Wandlernummern (W₁, W n+1, W 2n+1,
. . .), die - beginnend mit der ersten Wandlernummer
(W₁) - um den Faktor n auseinanderliegen,
zusätzlich mit einer gleichen Kennung (30.1)
für die gleiche Abtastschaltung (30.1) versehen
sind und daß fortlaufend Zeigern mit benachbarten
Wandlernummern (W₁, W₂, . . ., W n) n unterschiedliche
Kennungen (30.1, 30.2, . . ., 30.n)
für die n Abtastschaltungen (30.1, 30.2, . . .,
30.n) zugeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit Vorverstärkern
zwischen Empfangswandlern und Abtastschaltungen,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Signalgenerator
(80) über einen Schalter (81) hochohmig
mit dem Eingang jedes Vorverstärkers (82, 83)
verbunden ist und daß der Schalter (81) im Empfangsfall
geöffnet und im Testfall geschlossen
ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Multiplexer (20) und
Anzeigeeinheit (70) eine Komparatorschaltung
(85) zum Vergleich der digitalen Abtastwerte
mit Pegelwerten (U₁, U₂, U₃) schaltbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853512519 DE3512519A1 (de) | 1985-04-06 | 1985-04-06 | Vorrichtung zum abtasten |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853512519 DE3512519A1 (de) | 1985-04-06 | 1985-04-06 | Vorrichtung zum abtasten |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3512519A1 DE3512519A1 (de) | 1986-10-16 |
DE3512519C2 true DE3512519C2 (de) | 1989-11-30 |
Family
ID=6267416
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853512519 Granted DE3512519A1 (de) | 1985-04-06 | 1985-04-06 | Vorrichtung zum abtasten |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3512519A1 (de) |
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FR2628539B1 (fr) * | 1988-03-11 | 1991-12-20 | Cgr Ultrasonic | Sonde, dispositif d'imagerie utilisant une telle sonde et procede mettant en oeuvre un tel dispositif |
GB2246041B (en) * | 1990-07-10 | 1994-11-09 | Gec Ferranti Defence Syst | A radio direction finding system |
DE19629689C1 (de) * | 1996-07-23 | 1997-10-23 | Stn Atlas Elektronik Gmbh | Verfahren zum Bilden von Gruppensignalen |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS565536B2 (de) * | 1973-05-21 | 1981-02-05 | ||
US4088907A (en) * | 1976-10-29 | 1978-05-09 | Westinghouse Electric Corp. | Piezoelectric acoustic emission instrumentation |
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FR2511158B1 (fr) * | 1981-08-07 | 1985-07-19 | Thomson Csf | Systeme de formation de voies pour sonars panoramiques |
-
1985
- 1985-04-06 DE DE19853512519 patent/DE3512519A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3512519A1 (de) | 1986-10-16 |
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Legal Events
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: FRIED. KRUPP AG, 4300 ESSEN, DE |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |