DE393317C

DE393317C - Vorrichtung zur Messung von Entfernungen mit Hilfe von Schallimpulsen

Info

Publication number: DE393317C
Application number: DEA35566D
Authority: DE
Original assignee: Atlas Werke AG
Current assignee: Atlas Werke AG
Publication date: 1924-03-31

Description

Vorrichtung zur Messung von Entfernungen mit Hilfe von Schallimpulsen. Es ist bereits eine Vorrichtung zur Messung von Entfernungen mit Hilfe von Schallimpulsen vorgeschlagen worden, bei der von einer Schallquelle am Anfang der ztt messenden Strecke Schallimpulse ausgesandt werden, deren Aufeinanderfolge so lange verändert wird, bis das Eintreffen eines Impulses an einer Empfangseinrichtung am Ende der zu messenden Strecke zeitlich zusammenfällt mit der Aussendung eines folgenden Impulses. Die Zahl der Impulse pro Zeiteinheit gibt dann ein Maß für die vom Schall zurückgclcgtc Entfernung.
Eine solche Einrichtung hat gewisse Nachteile. Einmal ist eine dauernde Regulierung der Impulsfolge notwendig, wenn es sich etwa um die Messung von sich dauernd verändernden Entfernungen handelt, dann aber bietet die Beobachtung der Gleichzeitigkeit des Eintreffens eines Impulses am Empfänger und der Aussendung des folgenden gewisse Schwierigkeiten und erfordert verhältnismäßig komplizierte Apparaturen.
Diese Nachteile zu beseitigen und eine vollkommen selbsttätig arbeitende Einrichtung zur Messung von Entfernungen zu schaffen, ist der "Zweck vorliegender Erfindung.
Das Wesen der Erfindung liegt darin, daß die Aussendung jedes neuen Schallimpulses automatisch durch die Einwirkung eines vorangegangenen Impulses auf die Empfangseinrichtung am Ende der zu messenden Strecke bewirkt wird.
Von einem Schallseridcr wird zunächst erstinalig ein Schallimpuls ausgesandt. Dieser gelangt nach einer gewissen Zeit, die von der Entfernung abhängt, an eine Empfangseinrichtung und veranlaßt durch seine Einwirkung auf den Sender die Aussendung eines neuen Schallimpulses. Nun wiederholt sich der Vorgang selbsttätig. Die Vorrichtung stellt sich auf eine bestimmte Anzahl von Impulsen pro Zeiteinheit ein, die nur von der Entfernung, die der Schall zurückzulegen hat, abhängig ist. Diese Zahl kann mit irgendeiner Anzeigevorrichtung gemessen werden und bildet ein 1Kaß für -aic Entfernung. Zweckmäßig wird die Anzeigevorrichtung für die Impulszahlen direkt in Metern geeicht.
Verwendet man einen elektrischen Schallscndcr, so gestaltet sich die Apparatur besonders einfach. Es genügt dann, als Anzeigeinstrument einen FrequenzmesFer in den Senderstromkreis einzuschalten.
Naturgemäß ist es nicht notwendig, daß die Schallimpulse auf direktem Wege zur Empfangseinrichtung gelangen. Es können auch die von einer Fläche reflektierten Impulse zur Steuerung der Impulsabgabe verwendet «erden. Wenn der Abstand des Senders vom Empfänger bekannt ist, so läßt sich dann der Abstand der reflektierenden Fläche von der Verbindungslinie Sender-Empfänger leicht berechnen. Es ist hier vor allem an eine Verwendung der Vorrichtung an Bord von Schiffen als selbsttätiges ?iefcnlot gedacht. Von einem Unterwasserschalkender werden Impulse ausgesandt, die nach dem Meeresboden gelangen, dort reflektiert werden und dann auf eine ITntcrwasserschallcmpfangseinrichtung bekannter Art einwirken und die: Abgabe neuer Impulse bewirken. Der Empfänger ist natürlich so anzuordnen, daß er vom direkten Schall nicht erreicht werden kann ; also etwa auf einer anderen Schiffsseite als d( r Sender. Es können auch besondere Schallschirme eingebaut wc-rdcn, um den direkten @'chall abzuhalten.
Für die Steuerung der Impulsabgabe können die verschiedenartigsten Vorrichtungen gewählt werden, z. B. elektrische, pneumatische oder akustisch-mechanische.
Bei sehr kurzen Entfernungen wird sich die Vorrichtung auf eine verhältnismäßig hohe Zahl von Impulsen einstellen, was Schwierigkeiten ergeben kann, wenn der Sender so schnell aufeinanderfolgende Impulse nicht abzugeben vermag. In diesem Falle ist es zweckmäßig, eine Verzögerungsvorrichtung, z. B. ein langsam arbeitendes Relais, einzuschalten, so daß nach dem Ankommen eines Impulses am Empfänger erst eine gewisse konstante Zeit vergeht, ehe ein neuer Impuls ausgesandt wird.
Für die Messung mit Verzögerungseinrichtung ist natürlich eine andere von der ursprünglichen Einteilung verschiedene Skala erforderlich, und es kann dafür beispielsweise eine Blende o. dgl. vorgesehen sein, welche mit dem Umschalthebel zum Einschalten der Verzögerungsvorrichtung gekuppelt ist und beim Einschalten der Verzögerung die Verzögerungsskala sichtbar macht, auf welcher der konstante Zeitbetrag für die Verzögerung bereits berücksichtigt ist.
Die Erfindung möge an Hand der. Abb. i und 2, die zwei Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert werden.
Auf einer Platte P (Abb. i), die den Schall aussenden soll, sitzt ein Magnet 1V1, welcher mit zwei Spulen S1 und S. bewickelt ist. Vor ihm ist ein Hammer H, der von einer Feder F getragen wird, angeordnet. @@'ird der Schalter C geschlossen, so liefert die Batterie B1 in die Spule S1 einen Strom, und der Magnet zieht den Hammer H plötzlich an. Hierdurch entsteht ein Schallimpuls, der zum Empfänger E (z. B. Mikrophon) gelangt, der von der BatterieB, gespeist wird. Beim Ankommen des Schallimpulses in E erfährt die Betriebsstromstärke des Mikrophones eine plötzliche Änderung. Es entsteht ein Induktionsstoß in der Sekundärwicklung des Transformators J, welcher durch die auf dem Magneten angeordnete Spule S= fließt und denselben so schwächt, daß der Hammer für einen Augenblick losgelassen wird. Nach Verschwinden des Induktionsstromes zieht der Magnet den Hammer wieder an, erzeugt einen neuen Schallimpuls, und das Spiel wiederholt sich. In den Sekundärkreis der Spule J, ist ein Frequenzmesser A eingeschaltet, welcher die Zahl der Impulse pro Sekunde anzeigt. Aus dieser Zahl ergibt sich die Entfernung a durch eine einfache Division in die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Schalles. Das Anzeigeinstrument A wird zweckmäßig direkt in Metern geeicht. Die konstante Zeit, die zwischen dem Ankommen des Schalles in E und der Aussendung eines neuen Impulses von P aus verfließt, also die Latenzzeit der Vorrichtung, ist hierbei zu berücksichtigen In Abb. 2 ist S ein Membransender, der durch Gleichstromimpulse der Batterie B1 in Tätigkeit gesetzt wird. In den Senderkreis ist eine Kontaktvorrichtung eingeschaltet, welche vom Empfänger E gesteuert wird. Wird der Schalter C im Empfängerkreis eingeschaltet, so wird der Magnet 311 durch die Wicklung T47 erregt und zieht den an der Feder F sitzenden Anker H an. Dadurch wird der Kontaktstift 1s, von dem Kontakt K, entfernt und der Senderstrom, der von der Batterie Bi über F, K,, Ki, P, j, und S führt, unterbrochen, und der Sender gibt einen Schallimpuls ab. Die Feder F ist von dem Kontaktträger P durch G iscliert. Der Schallimpuls gelangt nach E und erzeugt eine momentane Stromschwächung, so daß der Anker-H für einen Augenblick losgelassen wird, den Kontakt schließt, hierdurch einen Schallimpuls auslöst .und dann wieder angezogen wird. Nun wiederholt sich derselbe Vorgang, und am Anzeigeinstrument A kann wieder die Zahl der Impulse pro Sekunde oder die Entfernung abgelesen werden.

Claims

PATENT-ANsPRücHE: i. Vorrichtung zur Messung von Entfernungen mit Hilfe von Schallimpulsen, bei der von einer Schallquelle am Anfang der zu messenden Strecke Schallimpulse ausgesandt werden und auf eine Empfangseinrichtung am Ende der zu messenden Strecke einwirken, insbesondere für Echolote, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schallsender verwendet wird, bei dem jeder Schallimpuls durch die Einwirkung eines vorangegangenen Schallimpulses auf die Empfangseinrichtung selbsttätig ausgesendet wird und die Zahl der Impulse in der Zeiteinheit ein Maß für die vom Schall zurückgelegte Strecke bildet.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine Mikrophonempfangseinrichtung, deren Betriebsstrom durch die ankommenden Schallimpulse Änderungen erfährt, durch die ein Kontaktrelais betätigt wird, welches den Sender ein-. und ausschaltet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Empfänger und Sender eine künstliche Verzögerungsvorrichtung eingeschaltet ist, durch die die Impulsabgabe um einen gleichbleibenden Betrag verzögert wird. 4.. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung von Meerestiefen ein Unterwasserschallsender vorgesehen ist, welcher durch seine eigenen, am Meeresboden reflektierten und durch eine Unterwasserschallempfangseinrichtung aufgefangenen Schallimpulse gesteuert wird.