DE403829C

DE403829C - Device for determining the direction of sound waves

Info

Publication number: DE403829C
Application number: DES58856D
Authority: DE
Original assignee: Signal GmbH
Current assignee: Signal GmbH
Publication date: 1924-10-08

Description

Einrichtung zur Richtungsbestimmung von Schallwellen. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Einrichtungen zur Bestimmung der Richtung von Schallwellen und Schallimpulsen beliebiger Art. Es ist zu diesem Zweck vorgeschlagen worden, zwei in passendem Abstand voneinander befindliche Schallempfänger zu verwenden und dieselben zur Schallquelle so zu orientieren, daß die Verbindungslinie der beiden Empfänger auf dem Schallstrahl senkrecht steht. Dies geschah regelmäßig durch Drehung der von den beiden Empfängern gebildeten Basis, und das Eintreten der richtigen Lage wurde beobachtet durch Auftreten eines Maximums der Lautstärke, weil in dieser Lage die Wirkungen der an beiden Empfängern ankommenden Schallwelle infolge ihrer Gleichphasigkeit sich addieren.Device for determining the direction of sound waves. The invention relates to a method and equipment for determining the direction of Sound waves and sound pulses of any kind. It is proposed for this purpose have been to use two sound receivers located at a suitable distance from each other and to orient them to the sound source so that the line connecting the two Receiver is perpendicular to the sound beam. This was done regularly through rotation the basis formed by the two recipients, and the entry of the right one Location was observed by occurrence of a maximum of the loudness because in this Location the effects of the sound wave arriving at both receivers as a result of their In phase add up.

Mit solchen Einrichtungen kann man auch auf ein Schallminimum einstellen, wenn die Empfängerentfernung ein ungerades Vielfaches der gerade aufgenommenen reinen Schallwelle ausmacht und die Verbindungslinie der Empfänger in Richtung des Schallstrahles gedreht wird.With such devices one can also adjust to a sound minimum, if the receiver distance is an odd multiple of the pure one just recorded Sound wave and the line connecting the receiver in the direction of the sound beam is rotated.

Ferner ist vorgeschlagen worden, zwei über getrennte Empfänger aufgenommene Schalleindrücke von entgegengesetzten Seiten auf ein und dasselbe Schwingungsgebilde einwirken zu lassen. Hierbei erhält man ein 1\Zinimum der Lautstärke, wenn die Verbindungslinie der Empfänger senkrecht zum Schallstrahl orientiert ist.It has also been proposed that two recorded via separate receivers Sound impressions from opposite sides on one and the same oscillation structure let it take effect. Here you get a 1 \ Zinimum of the volume if the connecting line the receiver is oriented perpendicular to the sound beam.

Die erstgenannte Einrichtung hat den Nachteil, daß man ein scharfes -Minimum nur für reine Wellen, nicht aber für Geräusche erhält. Bei der zweiten Vorrichtung ist man zur Verwendung eines besonderen Schwingungsgeb,illies genötigt, dessenWirkungsgrad in der Regel sehr viel kleiner als i ist, so daß erhebliche Verluste in der Schallaufnahme auftreten. Da die F_inpfängeranordnung aber an sich, außerhalb der Einstellung auf Null, als reguläre Schallaufnahmevorrichtung wirken muß, spielt, besonders bei den geringen zur Verfügung stehenden Energiemengen im 'Unterwasserschallwesen, der Wirkungsgrad der Anordnung eine ausschlaggebende Rolle. Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Nulleinstellung, unabhängig von der Wellenlänge und insbesondere auch bei Geräuschen zu ermöglichen, und zwar ohne den Wirkungsgrad der Empfangs-" anlage durch Einfügung zusätzlicher Hilfsorgane zu verschlechtern. Selbstverständlich können Einrichtungen nach der Erfindung auch für einzelne Töne verwendet werden. Die Erfinrlung besteht allgemein darin, daß in der Empfangsvorrichtung an beliebiger Stelle eine Umkehrung des einen Schalleindrucks j erfolgt. Unter Umkehrung des Schallein-' drucks ist hierbei dasselbe zu verstehen, was man bei reinen Schallwellen mit Gegenphasigkeit oder Phasenverschiebung um iSo° bezeichnet. Einrichtungen dieser Art können an den Empfängern selbst, an den Hörern oder irgendwo in der Leitung zwischen Beobachtungsstelle und Empfängern angeordnet sein.The former device has the disadvantage that you have a sharp -Minimum received only for pure waves, but not for noises. The second Device one is compelled to use a special vibration device, illies, its efficiency is usually much smaller than i, so that considerable losses occur in the sound recording. Since the receiver arrangement per se, outside the setting to zero, must act as a regular sound pick-up device, plays, especially with the small amounts of energy available in underwater noise, the efficiency of the arrangement plays a decisive role. The object of the invention is to zero, regardless of the wavelength and in particular also in the case of noises, without affecting the efficiency of the receiving system to worsen by inserting additional auxiliary organs. Of course you can Devices according to the invention can also be used for individual tones. The fulfillment is generally that in the receiving device at any point The one sound impression j is reversed. With the reversal of the sound impression the same thing is to be understood here as is to be understood with pure sound waves with antiphase or phase shift by iSo °. Facilities of this type can be sent to the Receivers themselves, on the handset or somewhere on the line between observatories and receivers.

Die Anlage zur Schallrichtungsbestimmung selbst kann entweder eine drehbare Basis besitzen oder die Empfänger können fest angeordnet sein, und die Einstellung des Minimums kann durch veränderte Rohrleitungen oder sonstige Kompensationsvorrichtungen iin gebundenen Schallweg zwischen Empfängern und Hörstelle erfolgen.The system for determining the direction of sound itself can either be a Have rotatable base or the receivers can be fixed, and the The minimum can be set by changing pipelines or other compensation devices iin a bound sound path between the receiver and the listening point.

In den Abb. i bis :I sind Ausführungsbeispiele der Erfindung zum Teil in schematischer Form dargestellt, und zwar zeigt die Abb. i eine solche Einrichtung mit Drehbasis, Mikrophonempfängern und Telephonen, Abb. 2 eine entsprechende Einrichtung mit nur einem Telephon, Abb. 3 eine Richtungsempfangsanlage mit Mikrophonen, Telephonen und einem Schallwegkompensator nach dem Posaunenprinzip, Abb. q. eine Anlage mit rein mechanischer Schallübertragung und Abb. 5 eine Spezialausführung eines Empfängers für die Anlage nach Abb. 4..In Figs. I to: I are exemplary embodiments of the invention in part shown in schematic form, namely the Fig. i shows such a device with a rotating base, microphone receivers and telephones, Fig. 2 a corresponding device with only one telephone, Fig. 3 a direction receiving system with microphones, telephones and a sound path compensator based on the trombone principle, Fig. q. a plant with purely mechanical sound transmission and Fig. 5 a special version of a receiver for the system according to Fig. 4 ..

In den .Abb. i bis 3 bedeuten i und 2 die Mikrophonempfänger, 3 und .1 die Telephone. Die Mikrophonempfänger der Abb. i und 2 sind auf einer um die Achse drehbaren Traverse 6 befestigt. Ein Zeiger 7, der auf einer Skala 8 spielt, gestattet die Ablesung des Richtungswinkels. In Abb. i sind, wie aus der Führu#ig der Leitungen 9 und io ersichtlich ist, die Telephone gegenpolig geschaltet. Dieses bewirkt, daß einer Einwärtsbewegung der einen Telephonmembran i i zu gleicher Zeit eine Auswärtsbewegung der zweiten Telephonmeinbran 1:2 entspricht.In Fig. i to 3 mean i and 2 the microphone receivers, 3 and .1 the telephones. The microphone receivers of Fig. I and 2 are on one to the Axis rotatable traverse 6 attached. A pointer 7 that plays on a scale 8, allows the direction angle to be read off. In Fig. I, as shown in the guide the lines 9 and io can be seen, the telephones are connected with opposite polarity. This causes an inward movement of one telephone membrane i i at the same time an outward movement of the second telephone membrane corresponds 1: 2.

Voraussetzung für das gute Arbeiten einer solchen Anlage ist möglichst absolute Gleichheit der Empfänger und der Telephone, die aber mit heutigen Mitteln ohne weiteres erreichbar ist. Ist diese Bedingung erfüllt, so arbeiten die Telephonmembranen für beliebige, auch gleichzeitig auftretende Frequenzen genau gegenphasig.A prerequisite for the good work of such a system is as much as possible absolute equality of receivers and telephones, but with today's means can be easily reached. If this condition is met, the telephone membranes work for any frequencies occurring at the same time, exactly in phase opposition.

Abb. 2 entspricht im wesentlichen der Anlage nach Abb. i, nur ist anstatt der beiden Telephone 3, .l nur ein Telephon 3 gezeichnet, das mit den Polen der Mikrophonempfänger i und 2 so verbunden ist, daß bei gleichzeitiger Erregung der Mikrophone genau von vorn deren Wirkung auf das Telephon aufgehoben wird (gegenpolige Verbindung).Fig. 2 essentially corresponds to the system according to Fig. I, only is instead of the two telephones 3, 1 only one telephone 3 is drawn, the one with the poles the microphone receiver i and 2 is connected so that with simultaneous excitation the microphones exactly from the front whose effect on the telephone is canceled (opposite polarity Link).

In der -Nbb. 3 ist ebenfalls aus der Leitungsführung zu erkennen, daß die Telephone gegenpolig geschaltet sind. Hier sitzen die Telephonmeinbranen 11, 12 an den Enden der Rohre eines Schallwegkompensators. Wird der Kompensator so eingestellt, daß in ihm die im freien Medium auftretende Wegdifferenz bzw. Zeitdifferenz schräg eintreffender Schallwellen im gebundenen Schallweg ausgeglichen wird, dann heben sich alle Arten von Schwingungen gleichzeitig auf, und man erzielt im Ohr ein völliges Null.In the -Nbb. 3 can also be seen from the cable routing, that the telephones are connected with opposite polarity. This is where the telephone myriads sit 11, 12 at the ends of the tubes of a sound path compensator. Becomes the compensator adjusted so that in it the path difference or time difference occurring in the free medium obliquely arriving sound waves is compensated in the bound sound path, then all kinds of vibrations cancel each other out at the same time, and one achieves in the ear a complete zero.

In der Abb. q. ist die Umkehrungswirkung in die Schallempfänger 13, 14 selbst verlegt. Die Empfänger bestehen aus eigentlichen Empfangsmembranen 15, 16, mit diesen starr gekoppelten weiteren Membranen 17,18 und sogenannten Luftkopplungsräumen i9, 2o, auf «-elche die Membranen 17, 18 wirken. An die Kopplungsräume schließen sich die Leitungen 21, 22 an, welche ihrerseits zu einem Schallwegkompensator 23 von der in Abb.3 dargestellten Art führen. Die Gegenläufigkeit der Wirkung der Empfänger ist dadurch erreicht, daß die Kopplungsräume auf entgegengesetzten Seiten der Membranen 17, 18 liegen, so daß, wenn beide Membranen sich in gleicher Richtung bewegen, der eine Kopplungsraum vergrößert und der andere zu gleicher Zeit verkleinert wird. Es entspricht also alsdann einem Druckmaximum in der einen Schallleitung gleichzeitig ein Druckminimum in der anderen. Trifft also eine Schallwelle genau von vorn ein, so entsteht im Ohr der Eindruck eines Schallminimums, wenn beide Kompensatorrohre gleich lang eingestellt sind.In Fig. Q. is the inverse effect in the sound receiver 13, 14 self-laid. The receivers consist of actual receiving membranes 15, 16, with these rigidly coupled further membranes 17, 18 and so-called air coupling spaces 19, 20, on which the membranes 17, 18 act. Close to the coupling rooms the lines 21, 22, which in turn lead to a sound path compensator 23 of the type shown in Figure 3. The opposite of the effect of the recipients is achieved in that the coupling spaces on opposite sides of the membranes 17, 18 are so that when both membranes move in the same direction, the one coupling space is enlarged and the other is reduced at the same time. It then corresponds to a pressure maximum in one of the sound conductors at the same time a pressure minimum in the other. So if a sound wave arrives exactly from the front, this creates the impression of a sound minimum in the ear when both compensator pipes are set to be the same length.

Für den Empfänger 14 der Abb.4 ist die komplizierte Konstruktion nur aus Symmetriegründen gewählt. An sich könnte bei ihm, die Empfangsmembran i 8 direkt als Empfangsmembran verwendet werden.For the receiver 14 of Fig.4 the complicated construction is only chosen for reasons of symmetry. In itself, the receiving membrane i 8 could be directly with him can be used as a receiving membrane.

Der Empfänger der Abb. 5 entspricht dem Empfänger 13 der Abb. q.. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich daher auf entsprechende Teile. Bei diesem Empfänger ist die komplizierte Leitungsführung der Leitung 21 dadurch vermieden, daß die Kommunikationsöffnung 24 zwischen dem Kopplungsraum i 9 und der Leitung 21 in die Membran 17 selbst gelegt ist. Um das zu ermöglichen, wird die Membran durch das starre Verbindungsstück 25 außerhalb der Mitte angefaßt.The receiver of Fig. 5 corresponds to the receiver 13 of Fig. Q .. The same reference symbols therefore relate to corresponding parts. With this recipient the complicated routing of the line 21 is avoided in that the communication opening 24 placed between the coupling space i 9 and the line 21 in the membrane 17 itself is. In order to make this possible, the membrane is supported by the rigid connecting piece 25 handled off-center.

Durch die Erfindung wird es ermöglicht, auf andere Weise und mit mannigfacheren Mitteln als bei den oben erwähnten bekannten Einrichtungen an Stelle des sehr flachen Schallmaximums bei der Interferenzmethode der Schällrichtungsbestimmung das sehr viel schärfere Schallminimum zu verwenden und nicht nur für reine Töne, sondern auch für beliebig zusammengesetzte Geräusche ein scharfes Minimum. (Lautstärke Null) zu erzielen.The invention makes it possible in other ways and with more diverse ones Means than with the above-mentioned known devices instead of the very flat one Sound maximum in the interference method of determining the sound direction to use much sharper sound minimum and not just for pure tones, but a sharp minimum even for sounds composed of any combination. (Volume zero) to achieve.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for determining the direction of sound waves by means of a receiver base consisting of two receivers arranged at any distance, which is used to observe the sound minimum, characterized in that a device is provided in one of the separately guided bound sound paths (receiver, line, earpiece), which the recorded sound pulse reverses compared to the sound pulse conducted via the other line.

2. Device according to claim i using telephones, characterized in that the telephones are of opposite polarity connected to the receivers.

3. Device according to claim i using of radiator membranes that act on the air spaces that transmit sound characterized in that the air spaces are on opposite sides of the excitatory organs are arranged .. a. Reversing receiver for a device according to claim i, characterized characterized in that the communication port between that of the sound membrane influenced air space and the sound conduction is mounted in the membrane itself.