DE3704472A1 - Measuring device for measuring relative speed - Google Patents

Measuring device for measuring relative speed

Info

Publication number
DE3704472A1
DE3704472A1 DE19873704472 DE3704472A DE3704472A1 DE 3704472 A1 DE3704472 A1 DE 3704472A1 DE 19873704472 DE19873704472 DE 19873704472 DE 3704472 A DE3704472 A DE 3704472A DE 3704472 A1 DE3704472 A1 DE 3704472A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
receiver
relative speed
transmitter
acoustic
medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19873704472
Other languages
German (de)
Inventor
Manfred Dr Ing Boehm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alcatel Lucent Deutschland AG
Original Assignee
Standard Elektrik Lorenz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Standard Elektrik Lorenz AG filed Critical Standard Elektrik Lorenz AG
Priority to DE19873704472 priority Critical patent/DE3704472A1/en
Publication of DE3704472A1 publication Critical patent/DE3704472A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/24—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
    • G01P5/245—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by measuring transit time of acoustical waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/50—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring linear speed

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

With a measuring device which is arranged inside a body (1), the relative speed with respect to a medium (L) is measured. Said measuring device contains an acoustic transmitter (2), an acoustic receiver (6) and an evaluation device (7). A first part (S1) of the sound wave which is output by the transmitter propagates directly to the receiver; a second part (S2) propagates via the medium. The relative speed is determined from the difference between the frequencies of the two partial waves. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine in einem Körper angeordnete Meßeinrichtung zur Messung der Relativgeschwindigkeit dieses Körpers in bezug auf ein Medium.The invention relates to one arranged in a body Measuring device for measuring the relative speed this body in relation to a medium.

Solche Meßeinrichtungen werden beispielsweise als Geschwindigkeitsmesser für Flugzeuge und Schiffe benötigt. Das Medium, zu dem die Relativgeschwindigkeit gemessen werden soll, ist hier die Luft oder das Wasser. Bekannte Geschwindigkeitsmeßeinrichtungen werten den durch die anströmende Luft (das anströmende Wasser) erzeugten Staudruck aus. Daraus wird mittels der Bernouilli-Gleichung die Relativgeschwindigkeit ermittelt.Such measuring devices are, for example, as Speedometers needed for airplanes and ships. The medium to which the relative speed is measured here is the air or the water. Known Speed measuring devices evaluate the through the inflowing air (the inflowing water) generated Back pressure off. This is done using the Bernouilli equation determines the relative speed.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine weitere Möglichkeit zur Messung der Relativgeschwindigkeit anzugeben.The object of the invention is a further possibility Specify measurement of relative speed.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 oder Anspruch 2 angegebenen Mitteln. This object is achieved with those in claim 1 or claim 2 specified means.  

Bei der neuen Geschwindigkeitsmeßeinrichtung wird die Differenz zwischen den Frequenzen zweier Schallwellen ausgewertet. Diese Frequenzdifferenz läßt sich genau ermitteln und somit erzielt man eine große Meßgenauigkeit. Eine solche Geschwindigkeitsmeßeinrichtung kann, wie weiter unten noch näher erläutert wird sehr vielseitig eingesetzt werden.In the new speed measuring device Difference between the frequencies of two sound waves evaluated. This frequency difference can be exactly determine and thus you achieve a great accuracy. Such a speed measuring device can, like explained in more detail below is very versatile be used.

Aus der DE-OS 33 35 708 ist eine Meßeinrichtung zur Messung der inertialen Geschwindigkeit bekannt. Dort wird u. a. die Phasendifferenz zwischen zwei Schallwellen ausgewertet. Damit wird jedoch die Geschwindigkeit in bezug auf das Gravitationsfeld der Sonne (oder eines anderen Planeten) und nicht die Relativgeschwindigkeit in bezug auf ein Medium ermittelt. Eine Meßeinrichtung, bei der wie bei der neuen Einrichtung zur Messung der Relativgeschwindigkeit der quadratische Doppler-Effekt ausgenutzt wird, ist in der europäischen Patentanmeldung Nr. 86 108 902 beschrieben. Dort wird, wie in der DE-OS 33 35 708, die Geschwindigkeit in bezug auf das Gravitationsfeld der Sonne gemessen.From DE-OS 33 35 708 a measuring device for Measurement of inertial velocity known. There will u. a. the phase difference between two sound waves evaluated. However, with that, the speed in in relation to the gravitational field of the sun (or one other planets) and not the relative speed in determined in relation to a medium. A measuring device at which, like the new device for measuring the Relative speed of the quadratic Doppler effect is used is in the European patent application No. 86 108 902. There, like in the DE-OS 33 35 708, the speed in relation to the Gravitational field of the sun measured.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, die ein Blockschaltbild der neuen Einrichtung zur Messung der Relativgeschwindigkeit ist, beispielsweise näher erläutert.The invention is based on the drawing, the one Block diagram of the new device for measuring the Relative speed is, for example, explained in more detail.

Bei dem Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß in einem Flugkörper 1 die Relativgeschwindigkeit zu der ihn umströmenden Luft L (hier ist das Medium die Luft) gemessen werden soll. In the exemplary embodiment it is assumed that in a missile 1 the relative speed to the air L flowing around it (here the medium is the air) is to be measured.

In dem Flugkörper 1 befinden sich ein akustischer Sender 2 und ein akustischer Empfänger 6. Der akustische Empfänger ist als akustisch/elektrischer Wandler realisiert. Er empfängt ein akustisches Signal und gibt ein elektrisches Signal ab. Das elektrische Signal wird zu einer Auswerteeinrichtung 7 geleitet. In dieser wird die Frequenz des elektrischen Signals gemessen und daraus die Geschwindigkeit des Flugkörpers 1 relativ zu der ihn umströmenden Luft L ermittelt.An acoustic transmitter 2 and an acoustic receiver 6 are located in the missile 1 . The acoustic receiver is implemented as an acoustic / electrical converter. It receives an acoustic signal and emits an electrical signal. The electrical signal is passed to an evaluation device 7 . In this the frequency of the electrical signal is measured and from this the velocity of the missile 1 relative to the air L flowing around it is determined.

Die von dem akustischen Sender 2 abgegebene Schallwelle S hat die Frequenz f₁. Sie wird in zwei Teilwellen S 1 und S 2 aufgeteilt. Die eine Teilwelle S 1 breitet sich in dem Flugkörper 1 über einen Schallweg 3 aus. Die andere Teilwelle S 2 wird über einen Schallweg 4 aus dem Flugkörper 1 in das Medium (die Luft) geleitet, breitet sich dort über eine Wegstrecke l₂ in der Luft aus und gelangt danach über einen Schallweg 5 zu dem ersten Schallweg 3, in dem sich die erste Teilwelle S 1 ausbreitet. In dem Schallweg 3 werden die beiden Teilwellen S 1, S 2 einander überlagert. Die durch die Überlagerung erzeugte Schallwelle wird dem akustisch/elektrischen Wandler 6 zugeführt.The sound wave S emitted by the acoustic transmitter 2 has the frequency f ₁. It is divided into two partial waves S 1 and S 2 . The one partial wave S 1 propagates in the missile 1 via a sound path 3 . The other part of the wave S 2 is passed through a sound path 4 from the missile 1 into the medium (the air), spreads there over a distance l ₂ in the air and then passes through a sound path 5 to the first sound path 3 , in which the first partial wave S 1 spreads. The two partial waves S 1 , S 2 are superimposed on one another in sound path 3 . The sound wave generated by the superimposition is fed to the acoustic / electrical converter 6 .

Am Ort der Überlagerung der beiden Teilwellen hat die erste Teilwelle S 1 weiterhin die Frequenz f₁. Die Frequenz der zweiten Teilwelle S 2 hingegen ist - bedingt durch den quadratischen Doppler-Effekt - zu der Frequenz f₂ verschoben. Somit hat die durch die Überlagerung erzeugte Schallwelle die Frequenz f₁-f₂. Diese Frequenzdifferenz ist proportional zum Quadrat der zu messenden Relativgeschwindigkeit. At the location of the superposition of the two partial waves, the first partial wave S 1 also has the frequency f ₁. The frequency of the second partial wave S 2, however, is - due to the quadratic Doppler effect - shifted to the frequency f ₂. Thus, the sound wave generated by the superposition has the frequency f ₁- f ₂. This frequency difference is proportional to the square of the relative speed to be measured.

Bei dem Ausführungsbeispiel wurde davon ausgegangen, daß die Frequenz des elektrischen Ausgangssignals des akustisch/elektrischen Wandlers, welche zu der Frequenzdifferenz f₁-f₂ quadratisch proportional ist, gemessen wird. Statt dessen gibt es auch noch andere Realisierungsmöglichkeiten:In the exemplary embodiment, it was assumed that the frequency of the electrical output signal of the acoustic / electrical converter, which is proportional to the frequency difference f ₁- f ₂, is measured. Instead, there are also other implementation options:

  • - Die Frequenz des akustischen Signals, das durch die Überlagerung entstanden ist, wird direkt gemessen,- The frequency of the acoustic signal emitted by the Overlap is measured directly,
  • - die beiden Teilwellen S 1 und S 2 werden einander nicht überlagert, sondern es werden die Frequenzen der beiden Teilwellen gemessen und zwar,
    • - jeweils die Frequenz der akustischen Welle oder
    • - jeweils die Frequenz nach einer akustisch/elektrischen Umwandlung,
    the two partial waves S 1 and S 2 are not superimposed on one another, but the frequencies of the two partial waves are measured, specifically
    • - the frequency of the acoustic wave or
    • - the frequency after an acoustic / electrical conversion,
  • - die Frequenz f₁ ändert sich nicht und ist daher für die Auswertung bekannt. Es reicht daher aus, die Frequenz f₂ der zweiten Teilwelle S 2 zu messen. In diesem Fall ist es dann auch nicht mehr erforderlich, die Schallwelle in zwei Teilwellen aufzuteilen, sondern es reicht aus, eine Schallwelle von dem Sender über die Luft zu dem Empfänger zu leiten; diese Schallwelle entspricht der zweiten Teilwelle S 2.- The frequency f ₁ does not change and is therefore known for the evaluation. It is therefore sufficient to measure the frequency f ₂ of the second partial wave S 2 . In this case, it is then no longer necessary to split the sound wave into two partial waves, but it is sufficient to conduct a sound wave from the transmitter via the air to the receiver; this sound wave corresponds to the second partial wave S 2 .

Die Relativgeschwindigkeit wird aus der Frequenzdifferenz gemäß folgender Gleichung ermittelt:The relative speed is the frequency difference determined according to the following equation:

f₁= Oszillatorfrequenz des Senders Δ f= Frequenzdifferenz zwischen Teilwellen S 1 und S 2 ν s = Schallgeschwindigkeit im strömenden Medium. f ₁ = oscillator frequency of the transmitter Δ f = frequency difference between partial waves S 1 and S 2 ν s = speed of sound in the flowing medium.

Für die Realisierung können folgende Werte verwendet werden:The following values can be used for the implementation will:

l₁ (Abstand vom Sender zum Empfänger): beliebig
l₂ (Wegstrecke in der Luft): 10 cm l ₁ (distance from transmitter to receiver): any
l ₂ (distance in the air): 10 cm

Bei dem Ausführungsbeispiel wurde davon ausgegangen, daß in einem Flugkörper die Relativgeschwindigkeit zu der ihn umströmenden Luft gemessen wird. Auf die gleiche Art und Weise kann von einem Schiff aus die Relativgeschwindigkeit zum Wasser gemessen werden. Ebenso kann die Strömungsgeschwindigkeit einer Flüssigkeit oder eines Gases in einem Rohr gemessen werden.In the exemplary embodiment, it was assumed that in a missile the relative speed to it flowing air is measured. In the same way and Way, the relative speed from a ship measured to the water. Likewise, the Flow velocity of a liquid or a Gases can be measured in a pipe.

Die neue Meßeinrichtung kann daher auch als Durchflußmengenmesser verwendet werden. Sie eignet sich außerdem auch noch für zahlreiche andere Anwendungsfälle. Einige Beispiele sollen dies erläutern.The new measuring device can therefore also be used as Flow meters are used. It is suitable also for numerous other applications. This is illustrated by a few examples.

Verwendung als Geschwindigkeitsmesser in FahrzeugenUse as a speedometer in vehicles

Sender und Empfänger befinden sich in einem Fahrzeug, das auf einer Straße oder im Gelände fährt. Die Schallwelle breitet sich ein Stück weit in der Straße oder im Gelände aus.The transmitter and receiver are located in one vehicle drives on a road or off-road. The sound wave spreads a bit in the street or off-road out.

Sender und Empfänger befinden sich in einem Schienenfahrzeug. Die Schallwelle breitet sich ein Stück weit in einer Schiene aus.Sender and receiver are in one Rail vehicle. The sound wave spreads a bit far out in a rail.

Bei diesen Anwendungsfällen kann die Meßeinrichtung zur Messung der Relativgeschwindigkeit Bestandteil eines Sensors zur Verhinderung des Blockierens beim Bremsen oder eines Sensors zum Verhindern des Schleuderns sein. In these applications, the measuring device can Measurement of the relative speed is part of a Blocking prevention sensor when braking or a skid prevention sensor.  

Längenmessung bewegter GegenständeLength measurement of moving objects

Bei dieser Anwendung befindet sich die Meßeinrichtung in Ruhe. Zur Längenmessung läuft der Gegenstand, dessen Länge gemessen werden soll, an der Meßeinrichtung vorbei und die Schallwelle breitet sich in ihm aus. Aus der so ermittelten Geschwindigkeit und der Zeit, die der Gegenstand braucht, um die Meßeinrichtung zu passieren, erhält man die Länge des Gegenstands.In this application, the measuring device is in Quiet. The object, its length, runs for length measurement to be measured, past the measuring device and the Sound wave spreads in it. From that determined speed and the time the Object needs to pass the measuring device you get the length of the item.

Darüber hinaus gibt es noch zahlreiche weitere Anwendungsmöglichkeiten.There are also numerous others Possible uses.

Claims (2)

1. In einem Körper (1) angeordnete Meßeinrichtung zur Messung der Relativgeschwindigkeit dieses Körpers in bezug auf ein Medium, welche einen akustischen Sender (2) und einen von diesem räumlich getrennt angeordneten akustischen Empfänger (6) enthält, bei der die vom Sender abgegebene Schallwelle (5) in eine erste (S 1) und eine zweite (S 2) Teilwelle aufgeteilt wird, wobei die erste Teilwelle direkt (3), d. h. ohne Relativbewegung, vom Sender zum Empfänger und die zweite Teilwelle über das Medium zum Empfänger gelangt, und bei der aus der Differenz zwischen den Frequenzen (f₁, F₂) der beiden Teilwellen, die diese bei ihrer Ankunft im Empfänger haben, oder aus einem hierzu proportionalen Wert die Relativgeschwindigkeit ermittelt wird.1. In a body ( 1 ) arranged measuring device for measuring the relative speed of this body in relation to a medium which contains an acoustic transmitter ( 2 ) and an acoustic receiver ( 6 ) spatially separated therefrom, in which the sound wave emitted by the transmitter ( 5 ) divided into a first (S 1 ) and a second (S 2 ) partial wave, the first partial wave coming directly ( 3 ), ie without relative movement, from the transmitter to the receiver and the second partial wave via the medium to the receiver, and in which the relative speed is determined from the difference between the frequencies (f ₁, F ₂) of the two partial waves which they have when they arrive in the receiver, or from a value proportional to this. 2. In einem Körper angeordnete Meßeinrichtung zur Messung der Relativgeschwindigkeit dieses Körpers in bezug auf ein Medium, welche einen akustischen Sender und einen von diesem räumlich getrennt angeordneten akustischen Empfänger enthält, bei der sich die vom Sender abgegebene Schallwelle auf ihrem Weg vom Sender zum Empfänger ein bestimmtes Stück im Medium ausbreitet, und bei der aus der Differenz der Frequenz der vom Empfänger empfangenen Schallwelle und der Frequenz, die die Schallwelle hätte, wenn sie direkt zum Empfänger gelangt wäre, die Relativgeschwindigkeit ermittelt wird.2. Measuring device arranged in a body for measurement the relative speed of this body with respect to a Medium, which is an acoustic transmitter and one of this spatially separated acoustic Contains receiver, which is the one emitted by the transmitter Sound wave on its way from the transmitter to the receiver  certain piece spreads out in the medium, and in which from the Difference in frequency of that received by the receiver Sound wave and the frequency that the sound wave would have if it had reached the recipient directly, the Relative speed is determined.
DE19873704472 1987-02-13 1987-02-13 Measuring device for measuring relative speed Withdrawn DE3704472A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19873704472 DE3704472A1 (en) 1987-02-13 1987-02-13 Measuring device for measuring relative speed

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19873704472 DE3704472A1 (en) 1987-02-13 1987-02-13 Measuring device for measuring relative speed

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3704472A1 true DE3704472A1 (en) 1988-08-25

Family

ID=6320877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19873704472 Withdrawn DE3704472A1 (en) 1987-02-13 1987-02-13 Measuring device for measuring relative speed

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3704472A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0474826A1 (en) * 1990-03-15 1992-03-18 Monroe Auto Equipment Co Shock absorber with doppler fluid velocity sensor.
WO1995004258A1 (en) * 1993-08-02 1995-02-09 G.Kromschröder Aktiengesellschaft Improvements relating to fluid flow monitoring
FR2713761A1 (en) * 1993-01-30 1995-06-16 Cambridge Consultants Fluid flow meter.
WO2018145487A1 (en) * 2017-02-13 2018-08-16 中国石油大学(华东) Method for measuring velocity of sound waves in seawater

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0474826A1 (en) * 1990-03-15 1992-03-18 Monroe Auto Equipment Co Shock absorber with doppler fluid velocity sensor.
EP0474826A4 (en) * 1990-03-15 1992-04-15 Monroe Auto Equipment Company Shock absorber with doppler fluid velocity sensor
FR2713761A1 (en) * 1993-01-30 1995-06-16 Cambridge Consultants Fluid flow meter.
WO1995004258A1 (en) * 1993-08-02 1995-02-09 G.Kromschröder Aktiengesellschaft Improvements relating to fluid flow monitoring
WO2018145487A1 (en) * 2017-02-13 2018-08-16 中国石油大学(华东) Method for measuring velocity of sound waves in seawater

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1926798C3 (en) Flow meter
DE1197633C2 (en) Arrangement for measuring the distance between two distant stations
DE3940065C2 (en)
EP0262441A1 (en) Ultrasonic phase difference method for measuring high flow velocities
DE2648693A1 (en) MEASURING ARRANGEMENT FOR MEASURING THE SPEED OF AN AIRCRAFT
DE2513143B2 (en) SPEED MEASURING DEVICE
DE2309462A1 (en) METHOD OF MEASURING THE RELATIVE DISTANCE AND, IF ANY, THE RELATIVE SPEED OF AN OBJECT AND DEVICES FOR IMPLEMENTING IT
DE2258228C2 (en) FM-CW retroreflective locator
DE3704472A1 (en) Measuring device for measuring relative speed
DE3438976C2 (en)
DE3734635A1 (en) Flow volume counter for liquid media
DE3013809C2 (en) Ultrasonic flow or velocity measuring device for liquids flowing in a pipe
DE3835510A1 (en) Device, operating according to the Doppler principle, for measuring the distance travelled by a vehicle
DE3146477C2 (en) Circuit arrangement for measuring the speed of flowing media
DE914632C (en) Electric distance and speed meter
DE3608384C2 (en)
DE3113522A1 (en) HEAT AMOUNT MEASURING DEVICE
EP0218126A1 (en) Method for measuring fluid speeds by means of ultrasonic vibrations
DE1962649A1 (en) Method and device for measuring gas flow rates
DE2947325A1 (en) Ultrasonic technique for fluid flow speed measurement - using three sound converters fixed to prisms, two on one side of flow tube and electronic circuit to compensate for time delays
EP0025026A2 (en) Device for measuring the flow velocity of a fluid
DE1290206B (en) Method for approximate distance measurement with a frequency-modulated Doppler radar device
DE1213494B (en) Radar method for distance and speed measurement by means of linear carrier frequency modulated transmission pulses which are compressed on the receiving side, as well as an arrangement for carrying out the method
AT384110B (en) SOUND WAVE TACHOMETER
DE3908771C2 (en) Method for measuring the distance of moving objects using a Doppler measuring radar and Doppler measuring radar for carrying out the method

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee