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Verfahren zur Entfernungsbestimmung unter Benutzung eines direkten
und eines reflektierten Schalleindrucks.
| Die l#--rfindtni- hat ein `'erfahren und Ein- |
| richtungen zur Entfernuirgsl)estiininung mit- |
| tels Schallwellen ztnn Gegenstand. |
| Das Prinzip der Erfindung ist allgemein |
| folgendes |
| Von einem Scha.Alsen der gellt ein Schall- |
| eindruck aus. Dieser- wird reflektiert und der |
| reflektierte Schallstrahl trifft auf einen an be- |
| liebiger Stelle angeordneten Empfänger. |
| Dieser Empfänger kann anderseits auch von |
dein direkt vom Schallsender ausgehenden Schallimpuls beeinflußt
«-erden. Der Empfänger ist mit einer Einrichtung versehen, weiche es gestattet,
seine Empfangsintensit;it eine beliebige und einstellbare Zeit hindurch zu schwächen.
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An sich war es bekannt, eine Empfangsvorrichtung zurAufnahmedes reflektierten
Schalles in ihrer Empfangsintensität züi schwächen während der Zeit, in welcher
die Aussendung des direkten Schalles erfolgte. Die Erfindung besteht nicht in einer
solchen Schwächung schlechthin, sondern in einer Schwächung, die in ihrer Dauer
genau der Laufzeit des Schalles vom Seniler zur reflektierenden Fläche und von dort
zum Empfänger entspricht.
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Es sei angenommen, daß der Empfänger sich in unmittelbarer Nähe des
Senders befindet, so daß inan die Zeit, die der direkte Schall braucht, um vom Sender
aus den Empfänger zu erreichen, vernachlässigen kann gegenüber der Zeit, welche
der Schall !:raucht, um vom Sender zur reflektierenclen Fläche und von da aus zum
Einpfän.äer züi gelangen. Das die Erfindung bildende @'erfahren zur F_ntfernuiigsmessu@,g
besteht alsdann darin, daß die Schwächungsvorrichtung so eingestellt wird, daß der
direkte Schall gerade eben geschwächt wird und claß der reflektierte Schall gerade
eben noch nicht geschwächt wird. Wird die Schwächungsvorrichtung zu spät eingeschaltet,
so empfängt man den direkten Schall ül_eraus laut, bleibt sie zu lange eingeschaltet,
so hört man den reflektierten Schall gar nicht. Die Schwächungsvorrichtung wird
vorzugsweise so bemesse-i, daß der Eindruck des direkten Schalles im Empfänger (bei
eingeschalteter Schwächungsvorrichtung) gerade ungefähr ebenso laut ist als der
Eindruck des reflektierten Schalles bei ausgeschalteter Schwächungsvorrichtung.
Zu dieseln Zwecke kann sie veränderbar sein.
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Als Schwächungsvorrichtung kommen solche l:eliebiger bekannter Art
in Frage, z. B. bei elektrischem Empfang Vorschalt- oyler ebenschlußwiderstände.
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Ist die Entfernung zwischen Sender und Empfänger beträchtlich, so
muß man naturgemäß bei der 'Messung den Zeitraum l'erücksichtigen, den der Schall
!;raucht, um direkt vom Sender zum Empfänger zu gelangen.
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.Man kann eine Einrichtung zur praktischen Ausführung etwa so gestalten.,
wie in der Abb. i angegeben ist. Es bezeichnet dort S einen Schallsender, Ill das
Mikrophon eines Schallempfängers und TU einen regulierharen Widerstand, welcher
als Nebenschluß züi dein Mikrophon 11 bzw. züi dein Teleplion T geschaltet ist.
Der Stromkreis des Widerstandes ist geführt über eine Schaltwalze L, «-elche einen
in der Abwicklung die Form eines Dreiecks besitzenden Kontaktbelag aufweist. Derselbe
ist leitend finit der Achse der Walze verbunden und auf ihm schleift ein Schleifkontakt
G, der an einem uinilaufenden Kont.aktrade R befestigt ist.
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Dieser Schleifkontakt G ist leitend mit der Achse des Kontaktrades
R verbunden, und auf dieser schleift ein weiterer Schleifkontakt 1%', der seinerseits
an die eine Telephonleitung angeschlossen ist, während der verstellbare Kontakt
des Widerstandes N' an der andern Telephonleitung liegt. Das Kontaktrad R trägt
außerdem einen Nocken N, der beim Passieren den Schalter L% ini Senderstroinkreis
schließt. Die Kontaktwalze L kann um ihre Achse gedreht und in Längsrichtung dieser
Achse verschoben werden. Sie ist normalerweise so eingestellt, daß die Bürste G
auf dein isolierten Teil ihrer Oberfläche schleift. Bei der Messung wird sie in
der Achsenrichtung zunächst so weit verschoLen, daß die Bürste G auf den leitenden
Belag trifft, wenn der Nocken X den Senderschalter schließt. Während man im Empfänger
1l bis dahin ganz überwiegendlaut den Senderschlag hörte, wird derselbe nunmehr
plötzlich leise. Man dreht nun je nachdem, ob man den reflektierten Schall wahrnimmt
oder nicht, die Walze nach der einen oder andern Seite, wobei die Bürste G längere
oder kürzere Zeit auf der leitenden Belegung schleift, bis man die Stellung gefunden
hat, bei welcher der reflektierte Schall gerade ei-,en in Erscheinung tritt " hzw.
verschwindet. Die dann eingestellte Breite des leitenden Belags .entspricht einer
bestimmten Entfernung des reflektierenden Objektes. Man kann nun diesen Belag selbst
mit Zahlen versehen, welche dieser Entfernung entsprechen, oder man kann, wie es
in der Abbildung dargestellt ist, durch die Achse der Kontaktwalze einen Zeiger
Z drehen, der auf einer Skala die Entfernungen abzulesen gestattet.
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Die Abb. 2, 3 und d. deuten an, welcher Art die Schalleindrücke sind,
die man empfängt, wobei i den direkten, 2 den reflektierten Schall darstellen soll.
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Abb.2 zeigt den Fall, in welchem die Bürste G beim Aussenden des Tones
noch auf dem isolierenden Teil der Schaltwalze schleift und beim Eintreffen des
reflektierten Schalles bereits wiederum über den leitenden Belag hinaus ist. Die
Abb. 3 zeigt den Fall, in dein die Bürste G beim Aussenden des Sendertonesden leitenden
Belag bereits errreicht hat und ihn noch nicht verlassen hat, wenn der reflektierte
Schall zurückkehrt. Letzterer ist in diesem Falle nicht zu hören. Die Abb.-1 -neigt
den eigentlichen Fall der Messung, in
"velchein der direkte Schall
i gerade eben hörbar geworden ist.
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Der Entfernung zwischen Sender und Empfänger kann dacllirclr Rechnung
getragen wer-@len, ilaß die Bürste G und der Nocken A' auf dein Kontaktrade R in
eine größere oder geriiigere Entfernung voneinander gebracht werden.
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Die Anordnung der Abb. i ist naturgemäß ein schematisches Beispiel,
welches dazu dient, den Erfindungsgedanken überhaupt an einem praktischen Fall zu
erläutern. Sefstverständlich kann diese Einrichtung unter Benutzung beliebiger bekannter
Konstruktion,seleinente auch in anderer zweckentsprechender Form a@tisgebaut werden.
Wesentlich ist nur die zwangläufige Zuordnung der Stromschlußvorrichtung bzw. Betätigungsvorrichtung
des Senders und der Vorrichtung für die Schwächung der Empfangsintensität und die
beliebige Einstellbarkeit von Beginn und Dauer dieser Schwächung.
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Die Schwächungsvorrichtung wird so eingestellt (oder kann von vornherein
fest so eingestellt sein), daß die Schwächung im Moment der Absendung des Schalles
eintritt. Sie wird «-eiter so gehandhabt, daß die Schwächungsdauer zunächst eine
möglichst kurze ist. Der Beobachter hört also dauernd den direkten und reflektierten
Schall, his letzterer bei der Verstellung der Schwächungsvorrichtung verschwindet.
Diesen Augenblick kann der Beobachter überhaupt nicht übersehen. Es ergibt sich
also hier kein planloses Hin- und Herschiel:en von Verstellungsvorrichtung°n, wie
bei bekannten Einrichtungen, sondern die Tiefenmessung läßt sich sicher in einem
Verg erreichen.
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stell-la In den meisten Fällen, -wo die Tiefe ungefähr bekannt ist
(das ist in der praktischen Navigation meistens der Fall), braucht der Beobachter
nicht mit der kürzesten Schwächungsdauer zu beginnen, sondern er weiß dann aus I?rfalirtnig
schon ungefähr, mit welcher Schwächungsdauer, d. h. mit welcher Einstellung der
Schwächungsvorrichtung, er anzufangen hat, und die Messung gestaltet sich alsdann
sehr einfach und in keiner Weise zeitraubend.
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Wenn die Entfernungen zwischen Schaltstation und reflektierendem Objekt
sehr gering werden, so wird es nicht mehr möglich sein, die Schalleindrücke des
direkten und reflektierten Schalles als scharfe, voneinander getrennte Eindrücke
wahrzunehmen, dagegen wird, wie die Erfahrung lehrt, es immer möglich sein, beim
Wiederauftauchen oder Verschwinden des reflektierten Eindrucks (2 in Abb. 2 und
Abli. 4) eine Änderung des gesamten Schalleindrucks, den man empfindet, wahrzunehmen,
sei es, daß die Klangfarbe sich ändert, ,sei es, daß an Stelle eines hiialles ein
nichr tcnälinlicher Eindruck entsteht, oder sei os, daß man einen Unterschied in
der Lautstärke empfindet.
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Die Art des vom Sender ausgesandten Schalles ist für die Erfindung
an sich nicht von Bedeutung. Naturgemäß wird man vorziehen, einen möglichst kurzen
und scharfen Schallimpuls zu erzeugen. Aber auch finit periodischen Impulsen ist
das Verfahren der Erfindung möglich, nur wird man alsdann zweckmäßig die Vorrichtungen
auf Anfang oder Ende, jedenfalls auf einen markanten Zeitpunkt des Impulses einstellen.
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Das Verfahren kann in beliebigen Medien ('##@'asser, Luft) und von
beliebigen Orten aus (Land, Schiff, Flugzeug) angewendet werden.