DE4240491C2 - Vorrichtung zur Laufzeitmessung, insbesondere Entfernungsmessung - Google Patents
Vorrichtung zur Laufzeitmessung, insbesondere EntfernungsmessungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Laufzeitmessung,
insbesondere Entfernungsmessung gemäß den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Eine solche Vorrichtung ist aus DE 35 40 157 C2 bekannt.
Dort wird bei der Signalaussendung zur Laufzeitmessung in
Richtung eines zu überwachenden Objektes ein Referenzecho
signal innerhalb der Vorrichtung und damit ohne Referenzbü
gel ein Referenzechosignal gebildet. Dieses Referenzechosi
gnal wird über einen Empfänger einer Auswerteschaltung
zugeführt. Diesem Empfänger mit nachgeschalteter Auswerte
schaltung wird das vom zu überwachenden Objekt zurückreflek
tierte Echosignal zugeführt und schließlich u. a. die Zeit
dauer zwischen dessen Auftreten und einem nachfolgend er
scheinenden zurückreflektierten Echosignal ermittelt. In der
Referenzstrecke sind zwei Verzögerungsleitungen vorgesehen,
die in ihrer Länge exakt bekannt sein müssen. Wird vom
Sender ein Impuls ausgestrahlt, so stellt das Zeitintervall
zwischen dem über eine Verzögerungsleitung empfangenen
Referenzsignal und dem vom Zielobjekt reflektierten Signal
ein Maß für die Zielentfernung dar, während das Zeitinter
vall zwischen den beiden über die zwei Verzögerungsleitungen
geführten Impulen ein Maß für die optische Eichstrecke ist.
Die Zielentfernung wird letztlich durch Verhältnisbildung
des Zielintervalls zum Eichintervall gewonnen. Hierdurch
können Ungenauigkeiten der Zeitbasis der Vorrichtung ausge
glichen werden.
Die US-PS 4,665,403 sieht ebenfalls vor, intern in der
Vorrichtung ein Referenzechosignal zu bilden. Dort wird
jedoch nicht das Auftreten des Referenzechosignales erfaßt,
sondern in kontinuierlicher Weise ein Frequenzsignal in
Abhängigkeit einer bekannten Entfernung erzeugt und zu einem
Frequenzsignal, das abhängig von der zu ermittelnden Höhe
ist, in Beziehung gesetzt. Hierfür ist u. a. eine Verzöge
rungsleitung notwendig, die in ihrer Länge ebenfalls exakt
bekannt sein muß, um eine genaue Entfernungsmessung zu
erlauben.
In DE 31 07 444 A1 ist zwar ebenfalls eine Vorrichtung zur
Laufzeitmessung beschrieben, die sich allerdings nicht mit
einer Referenzsignalerzeugung befaßt. Darüber hinaus befas
sen sich die Dokumente DE 32 07 950 A1 sowie US-PS 4,210,969
lediglich mit Laufzeitmeßvorrichtungen, bei denen das Refe
renzsignal durch Reflexion mit Referenzbügeln innerhalb
eines Meßbehälters erzeugt wird. Die Verwendung von Refe
renzbügeln ist jedoch insbesondere im Hinblick auf die
notwendige exakte Positionierung dieser Referenzbügel inner
halb des Meßbehälters von Nachteil.
Grundsätzlich wird bei Systemen an Laufzeitmessung das Zeitintervall
zwischen dem Zeitpunkt des Aussendens eines Signals und
dem des Empfangs des Echosignals gemessen, so daß insbe
sondere bei Messung geringer Entfernungen eine sehr ge
naue Kenntnis dieser Zeitpunkte notwendig ist, um eine
präzise Entfernungsmessung zu ermöglichen.
Hierbei läßt sich der Zeitpunkt des Eintreffens des vom
Zielobjekt zurückreflektierten Echosignals speziell bei
Verwendung geeigneter Systembandbreite und guten Reflexi
onseigenschaften des Zielobjekts mit ausreichend hoher
Präzision bestimmen.
Jedoch bereitet die auf den ersten Blick verhältnismäßig
einfach erscheinende exakte Erfassung des Zeitpunkts der
Aussendung des Signals Probleme, insbesondere wenn, wie
häufig, als Referenzzeitpunkt die die Aussendung des
Sendesignals triggernde, an den Sendesignalgenerator an
gelegte Impulsflanke benutzt wird. Aufgrund der
Ansprechverzögerung des z. B. als Mikrowellengenerator
ausgeführten Sendesignalgenerators und der Signalverzögerungen,
die das Sendesignal auf seinem Weg vom
Generator zur Antenne erfährt, tritt eine Diskrepanz
zwischen dem Zeitpunkt der Erzeugung des Triggersignals
und der tatsächlichen Signalabstrahlung auf, so daß der
genaue Sendezeitpunkt doch nicht festliegt. Diese
Diskrepanz schwankt zudem in Abhängigkeit von
Temperaturveränderungen, Bauteil- und Fertigungs
toleranzen und Alterungserscheinungen.
Ferner sind auch im Empfänger gewisse Verzögerungszeiten
aufgrund von Signallaufzeiten des empfangenen Signals auf
seinem Weg vom Empfangsglied, z. B. Antenne, zu der den
Empfangszeitpunkt bestimmenden Stufe vorhanden. Diese
Signallaufzeiten, die aufgrund der vorgenannten Einflüsse
gleichfalls variieren können, ergeben sich im Vorver
stärker, Mischer, Verstärker, Demodulator usw., wobei
sich noch zusätzlich Phasendrehungen in den Verstärkern
einstellen können.
Diese sich der zu messenden Signallaufzeit überlagernden
Einflüsse führen im Ergebnis dazu, daß die bislang er
reichbare Meßgenauigkeit bei der Entfernungsbestimmung
nicht sehr hoch ist, was sich insbesondere bei kleineren
zu messenden Entfernungen störend auswirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich
tung zur Laufzeitmessung, insbesondere Entfernungsmes
sung, zu schaffen, die eine Laufzeitbestimmung hoher Prä
zision ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 oder 4 genannten
Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, zusätzlich
zur eigentlichen Zielreflexion (Echosignal) eine bei der
Signalaussendung gezielt gebildete Teilreflexion innerhalb der
Meßvorrichtung auszunutzen, die als Referenzechosignal
dient bzw. dieses hervorruft. Das Referenzechosignal
startet bei seinem Eintreffen an der Zeitmeßstufe die bis
zum Empfang des interessierenden Echosignals andauernde
Zeitmessung und dient damit als genaue Zeitreferenz. Da
sich das Eintreffen eines Signals, sei es das Refe
renzechosignal oder das interessierende Echosignal, in
der Zeitmeßstufe mit hoher Genauigkeit erfassen läßt,
läßt sich demzufolge auch das zwischen dem Referenzecho
signal und dem interessierenden Echosignal liegende Zei
tintervall mit hoher Präzision ermitteln. Hierbei wirken
geräteinterne Laufzeiten und Phasendrehungen auf beide
Signale in gleicher Weise, so daß diese Einflußgrößen
nicht auf die Genauigkeit der Messung durchschlagen. Es
wird folglich eine automatische Kompensation dieser Stör
einflüsse erreicht, wodurch sich eine hochpräzise Lauf
zeitmessung ergibt.
Erfindungsgemäß wird das Referenzechosignal intern in
der Vorrichtung gebildet, da dies keinen zusätzlichen ex
ternen Aufwand und keine Einschränkung des Meßbereichs
erfordert, d. h. auch die Messung sehr geringer Abstände
(ohne Zwischenschaltung eines externen Referenzobjekts)
ermöglicht. Zudem werden hierdurch andernfalls ggf. mög
liche Wechselwirkungen zwischen dem Referenzecho und dem
Meßecho vermieden.
Eine sehr exakte Zeitreferenz läßt sich dadurch erhalten,
daß ein Teil des unmittelbar an die Sendeantenne angeleg
ten Sendesignals dem Empfänger als Referenzechosignal
zugeführt wird. Da die Abstrahlung des an die Antenne
angelegten Signals ohne Zeitverzögerung stattfindet und
das Referenzechosignal und das empfangene Echosignal den
identischen Weg durch den Empfänger (mit Ausnahme der
verzögerungsfrei erfolgenden Umwandlung der zurückreflek
tierten empfangenen Strahlung durch die Empfangsantenne)
zurücklegen und folglich denselben Einflüssen unterlie
gen, entspricht der Zeitunterschied des Eintreffens die
ser Signale an der Zeitmeßstufe genau der tatsächlichen
Laufzeit des abgestrahlten und zurückreflektierten Si
gnals.
Eine sehr einfache und gleichzeitig sehr effektive Mög
lichkeit der Realisierung dieser Methode besteht darin,
eine gemeinsame Sende- und Empfangsantenne vorzusehen,
die mit einem Zirkulator oder Richtkoppler verbunden ist,
und einen Teil des vom Zirkulator oder Richtkoppler an
die Antenne angelegten Signals an dem mit der Auswerte
schaltung bzw. dem Empfänger verbundenen Ausgang des Zir
kulators oder Richtkopplers als Referenzechosignal abzu
geben. Hierbei muß dann lediglich ein nicht mit hundert
prozentiger Richtwirkung bzw. Trennung versehener Zirku
lator oder Richtkoppler eingesetzt und die Auswerteschal
tung bei oder kurz vor der Erzeugung des Sendesignals ak
tiviert werden, um das zeitliche Auftreten des vom Zirku
lator oder Richtkoppler am Empfängerausgang abgegebenen
Signalanteils zu erfassen und dann die Zeitmessung zu
starten. Der zusätzlich notwendige Aufwand ist also mini
mal.
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 ist es
aber auch möglich, getrennte Sende- und Empfangs
antennen und einen zusätzlichen Richtkoppler zu verwen
den, der einen Teil der der Sendeantenne zugeführten En
ergie zur Empfangsantenne bzw. zum Empfänger für die Bil
dung des Referenzechosignals koppelt.
Alternativ kann das Referenzechosignal auch durch einen
Signalanteil gebildet werden, der aufgrund des nicht
vollständig angepaßten Übergangs zwischen der die Sende
antenne speisenden Schaltung und der Sendeantenne oder
zwischen der Sendeantenne und Luft reflektiert wird.
Eine einfache, exakte Zeitmessung lädt sich durch einen
Zähler in der Auswerteschaltung erreichen, der bei Erfas
sung des Referenzechosignals gestartet und bei Erfassung
eines zurückreflektierten Echosignals gestoppt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs
beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be
schrieben. Es zeigt:
Die Figur ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Laufzeitmessung.
In der Figur ist ein Blockschaltbild eines Ausführungsbei
spiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Lauf
zeitmessung in Form eines Mikrowellenmeßgeräts gezeigt.
Eine gemeinsame Sende/Empfangs-Antenne 1 ist mit einem
Zirkulator 2 oder einem Richtkoppler verbunden, der ihm
von der Antenne 1 zugeführte Signale über einen Ausgang 4
an einen Empfängerabschnitt abgibt. Der Empfänger
abschnitt weist einen Vorverstärker 7 auf, dem ein
Mischer 8 nachgeschaltet ist. Der Mischer 8 ist weiterhin
mit einem Lokaloszillator 9 verbunden und mischt das
Empfangssignal mit dem Festfrequenzsignal des
Lokaloszillators 9 zur Umsetzung des Empfangssignals in
einen tieferen Frequenzbereich.
Der Mischer 8 ist ausgangsseitig mit einer Aus
werteschaltung 10 verbunden, die einen steuerbaren Ver
stärker zur Verstärkung des frequenzumgesetzten Ausgangs
signals des Mischers 8 und einen dem steuerbaren
Verstärker nachgeschalteten Demodulator aufweisen kann.
Vor allem ist die Auswerteschaltung 10 mit einer
Zeitmeßstufe versehen, die einen Zähler zur Zeitmessung
aufweisen kann.
Erzeugung des Mikrowellen-Sendesignals ist ein Mikro
wellengenerator 5 vorhanden, der durch eine Ablaufsteue
rung 6 gesteuert wird und sein Ausgangssignal an einen
Eingangsanschluß 3 des Zirkulators 2 zur Durchschaltung
an die Antenne 1 abgibt.
Die Laufzeitmeßvorrichtung arbeitet wie folgt:
Zur Einleitung eines Meßzyklus erzeugt die Ablauf steuerung 6 ein Triggersignal, das sowohl an den Mikro wellengenerator 5 als auch über eine Leitung 11 an die Auswerteschaltung 10 angelegt wird.
Zur Einleitung eines Meßzyklus erzeugt die Ablauf steuerung 6 ein Triggersignal, das sowohl an den Mikro wellengenerator 5 als auch über eine Leitung 11 an die Auswerteschaltung 10 angelegt wird.
Der Mikrowellengenerator 5 beginnt bei Erhalt des Trig
gersignals die Mikrowellenerzeugung und gibt das Mikro
wellensignal über den Zirkulator 2 an die Antenne 1 ab,
so daß ein Mikrowellensignal abgestrahlt wird.
Der Zirkulator 2 ist so ausgelegt, daß er zwar den über
wiegenden Teil des Mikrowellengenerator-Ausgangssignals
an die Antenne 1 weiterleitet, jedoch den restlichen Teil
zeitgleich am Anschluß 4 und somit an den Empfänger 7, 8,
9 abgibt. Um diese Signalauftrennung zu erreichen, kann
der Zirkulator 2 mit definiert verringerter Richt- bzw.
Trennwirkung ausgestattet sein. Es ist aber auch möglich,
einen üblichen Zirkulator 2 zu verwenden, da auch hier
aufgrund der nicht idealen Richtwirkung der eigentlich
unerwünschte Effekt der teilweisen Kopplung zwischen Ein
gang 3 des Zirkulators 2 und dessen Ausgang 4 auftritt.
Üblicherweise wird dieses am Ausgang 4 auftretende Si
gnal, das z. B. gegenüber dem Sendesignal um 20 dB ge
dämpft sein kann, einfach ignoriert. Bei der Erfindung
wird demgegenüber dieses am Ausgang 4 auftretende Signal
gezielt als Referenzechosignal erfaßt. Um dies zu
verlässig zu bewerkstelligen, wird die Auswerteschaltung
10 durch das Triggersignal auf der Leitung 11 aktiviert,
d. h. dieser der Beginn des Meßzyklus signalisiert. Nach
Empfang des Triggersignals überwacht die Auswerte
schaltung 10 das Auftreten eines solchen stark pegelredu
zierten Signals und stuft dieses als Referenzechosignal
ein. Bei Erfassung dieses Referenzechosignals beginnt
die Auswerteschaltung 10 bzw. deren Zeitmeßstufe die
Zeitmessung.
Nach Rückreflexion des ausgesandten Signals an einem im
Erfassungsbereich befindlichen Objekt wird dieses Echo
über die Antenne 1 erfaßt und an den Zirkulator 2 weiter
geleitet, der dieses Echosignal - wie zuvor das Refe
renzechosignal - an seinem Ausgang 4 abgibt. Damit durch
läuft das Echosignal (mit Ausnahme der Antenne 1) genau
dieselben Bearbeitungsstufen 7, 8, 10 wie das Refe
renzechosignal und erleidet dessen hierdurch bedingte
Verzögerungen und Phasendrehungen. Sobald die Auswerte
schaltung 10 das Echosignal ermittelt (ggf. nach dessen
interner Verstärkung und Demodulation wie beim Refe
renzechosignal), stoppt sie die Zeitmeßstufe, so daß die
gemessene Zeit exakt dem Zeitintervall zwischen der Er
fassung des Referenzechosignals und des Echosignals ent
spricht.
Als Zeitmeßglied weist die Auswerteschaltung bevorzugt
einen Zähler auf, der durch das Referenzechosignal ge
startet und durch das Echosignal wieder gestoppt wird und
dessen Zählstand somit unmittelbar die gemessene Laufzeit
repräsentiert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet die weitere Mög
lichkeit, auch evtl. Sendepegel- und Verstärkungsschwan
kungen kompensieren zu können. Wenn z. B. zusätzlich zur
Abstandsmessung auch die Reflexionseigenschaften des
Ziels ermittelt werden sollen, um dessen Charakteristik
besser einstufen zu können, muß auch die Amplitude des
empfangenen Echosignals ausgewertet werden.
Die gemessene Empfangssignalamplitude ist aber direkt von
evtl. Sendepegel- und Verstärkungsschwankungen abhängig.
Da diese Einflüsse jedoch identisch auch auf das Refe
renzechosignal wirken, kann dessen Amplitude somit als
Referenz für die Amplitude des Meßechos herangezogen wer
den. In diesem Fall wird folglich der Amplitudenunter
schied erfaßt und stellt (unter Berücksichtigung des
Meßabstands) ein genaues Maß für die Reflexionseigen
schaften dar. Alternativ kann die Amplitude des Refe
renzechosignals aber auch eine Kalibrierung bewirken, in
dem sie z. B. die Verstärkung eines das gemessene Echo
signal empfangenden Verstärkers so steuert, daß dieser
die Schwankungen des Sendepegels oder der anderen Ver
stärker kompensiert.
Bei dieser Pegelkompensation wird der Effekt ausgenutzt,
daß die Richtwirkung (Directivity) des Zirkulators 2 oder
Richtkopplers stets konstant ist, so daß das Verhältnis
der Aufteilung des am Eingang 3 anliegenden Signals auf
die beiden Ausgänge des Zirkulators oder Richtkopplers
gleichfalls konstant ist.
Das Referenzechosignal kann auch in anderer Weise erzeugt
werden.
Als Referenzechosignal läßt sich z. B. auch die am meist
nicht vollständig angepaßten Übergang zwischen der Anten
nenspeiseschaltung und der Antenne oder zwischen der An
tenne und Umgebung (Luft) auftretende Reflexion nutzen.
Die hier auftretende Teilreflexion des Sendesignals ist
zwar gering, jedoch ausreichend und definiert gleichfalls
eine exakte Referenzposition.
Um vor diesen Signalen möglicherweise auftretende Re
flexionssignale am Zirkulator oder dgl. auszublenden,
kann die Auswerteschaltung in diesem Fall mit geeigneten
Selektionsmitteln, die z. B. auf die Amplitude der jewei
ligen Signale ansprechen und lediglich das gewünschte Si
gnal an die Zeitmeßstufe durchlassen, versehen sein.
Weiterhin ist es möglich, statt der gemeinsamen, platz- und
kostensparenden Antenne 1 getrennte Sende- und Emp
fangsantennen zu verwenden. In diesem Fall ergibt sich
bei der Sendesignalaussendung eine gewisse Überkopplung,
so daß die Empfangsantenne bei der Sendesignalaussendung
ein als Referenzechosignal ausgenutztes schwaches Aus
gangssignal abgibt. Wenn die Stärke dieses Echosignals
aber doch nicht ausreichen sollte, wird vorzugsweise ein
Richtkoppler eingesetzt, der zwischen dem Sende- und dem
Empfangszweig liegt und einen Teil des Sendesignals auf
den Empfangszweig koppelt.
Um Störreflexionen von nahen, nicht zu messenden Objekten
auszublenden oder eine Untergrenze der zu messenden Ent
fernungen zu schaffen, kann vorgesehen sein, nach Ein
treffen des Reflexionsechosignals bei der Auswerteschal
tung und Beginn der Zeitmessung ein Zeitfenster zu bil
den, das erst nach einem gewissen Zeitintervall nach Auf
treten des Referenzechosignals öffnet.
Bei der Erfindung lädt sich somit eine bei der Sende
signalaussendung normalerweise ohnehin gebildete Teilre
flexion als Referenzechosignal einsetzen und wird als Re
ferenzzeitpunkt zum Start der Laufzeitmessung aus
genutzt, so daß der benötigte Zusatzaufwand äußerst
gering ist und gleichwohl eine deutliche Erhöhung der
Genauigkeit erzielt wird.
Die beschriebene Erfindung lädt sich beim Pulsradar- und
sinngemäß auch beim FMCW-Radarverfahren anwenden, wobei
bei letzterem die Laufzeitmessung über den Umweg der Fre
quenzmessung erfolgt und deshalb dort der beim Pulsradar
verfahren verwendete Begriff der "Bestimmung des Zeit
punkts" durch den Begriff "Bestimmung der Signalfrequenz"
ersetzt werden muß.
Darüber hinaus eignet sich diese Erfindung aber auch für
jede andere Radar- oder Signalart.
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Laufzeitmessung, insbesondere Entfernungs
messung, mit einem Sender (5), der Signale in Richtung zum zu
überwachenden Objekt oder Bereich aussendet, und einem Empfän
ger (7, 8, 9), der zurückreflektierte Echosignale empfängt und
einer Auswerteschaltung (10) zuführt (Meßstrecke), die diese
hinsichtlich ihrer Laufzeit auswertet, wobei bei der Signal
aussendung intern in der Vorrichtung ein Referenzechosignal
gebildet und ebenfalls über den Empfänger (7, 8, 9) der Aus
werteschaltung (10) zugeführt wird (Referenzstrecke), die
Auswerteschaltung (10) das Auftreten des Referenzechosignals
erfaßt und die Zeitdauer zwischen dessen Auftreten und einem
nachfolgend auftretenden zurückreflektierten Echosignal er
mittelt, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Referenz
strecke einen Teil der Meßstrecke bildet, daß innerhalb der
Vorrichtung eine Einrichtung (2) zur Signalauftrennung des
auszusendenden Signales vorgesehen ist, derart, daß ein über
wiegender Teil des Signals in Richtung zum zu überwachenden
Objekt oder Bereich ausgesendet und ein restlicher Teil des
Signals ohne Aussendung dem Empfänger (7, 8, 9) zugeführt
wird, und daß der restliche Teil des Signales das Referenze
chosignal ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Sender (1, 5) eine Antenne (1) aufweist und daß ein Teil
des an die Antenne (1) angelegten Sendesignals dem Empfänger
(1, 7, 8, 9) als Referenzechosignal zugeführt wird.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Sende- und Empfangsantenne
(1) vorhanden ist, die mit einem Zirkulator (2) oder Richt
koppler verbunden ist, und daß ein Teil des vom Zirkulator (2)
oder Richtkoppler an die Antenne angelegten Signals an dem mit
der Auswerteschaltung (10) bzw. dem Empfänger (1, 7, 9) ver
bundenen Ausgang des Zirkulators oder Richtkopplers als Refe
renzechosignal abgegeben wird, wobei der Zirkulator (2) oder
Richtkoppler als Einrichtung zur Signaltrennung dient.
4. Vorrichtung zur Laufzeitmessung, insbesondere Entfernungs
messung, mit einem Sender (5), der Signale in Richtung zum zu
überwachenden Objekt oder Bereich aussendet, und einem Empfän
ger (7, 8, 9), der zurückreflektierte Echosignale empfängt und
einer Auswerteschaltung (10) zuführt (Meßstrecke), die diese
hinsichtlich ihrer Laufzeit auswertet, wobei bei der Signal
aussendung intern in der Vorrichtung ein Referenzechosignal
gebildet und ebenfalls über den Empfänger (7, 8, 9) der Aus
werteschaltung (10) zugeführt wird (Referenzstrecke), die
Auswerteschaltung (10) das Auftreten des Referenzechosignals
erfaßt und die Zeitdauer zwischen dessen Auftreten und einem
nachfolgend auftretenden zurückreflektierten Echosignal er
mittelt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Referenz
strecke einen Teil der Meßstrecke bildet, daß getrennte Sende- und
Empfangsantennen vorgesehen sind, und daß innerhalb der
Vorrichtung ein Koppler vorgesehen ist, welcher einen Teil der
von der Sendeantenne abgestrahlten oder dieser zugeführten
Energie zum Empfänger (7, 8, 9) als Referenzechosignal kop
pelt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß als Referenzechosignal der aufgrund des nicht vollständig
angepaßten Übergangs zwischen der die Antenne (1) speisenden
Schaltung und der Antenne (1) oder zwischen der Antenne und
Luft reflektierte Signalanteil herangezogen wird.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (10) einen
Zähler aufweist, der bei Erfassung des Referenzechosignals
gestartet und bei Erfassung eines zurückreflektierten Echo
signals gestoppt wird.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE4240491A DE4240491C2 (de) | 1992-12-02 | 1992-12-02 | Vorrichtung zur Laufzeitmessung, insbesondere Entfernungsmessung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4240491A DE4240491C2 (de) | 1992-12-02 | 1992-12-02 | Vorrichtung zur Laufzeitmessung, insbesondere Entfernungsmessung |
Publications (2)
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|---|---|
| DE4240491A1 DE4240491A1 (de) | 1994-06-09 |
| DE4240491C2 true DE4240491C2 (de) | 1996-10-31 |
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ID=6474186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE4240491A Expired - Lifetime DE4240491C2 (de) | 1992-12-02 | 1992-12-02 | Vorrichtung zur Laufzeitmessung, insbesondere Entfernungsmessung |
Country Status (1)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19845116C1 (de) * | 1998-09-30 | 1999-12-30 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Füllstandmessung |
| DE19909140A1 (de) * | 1999-03-03 | 2000-09-21 | Daimler Chrysler Ag | Elektronische Entfernungsbestimmungsvorrichtung und damit ausgerüstete elektronische Sicherungsanlage |
| DE10044769A1 (de) * | 2000-09-11 | 2002-04-04 | Grieshaber Vega Kg | Verfahren und Vorrichtung zur Entfernungsmessung |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP2151699B1 (de) | 2008-07-28 | 2011-03-16 | Siemens Milltronics Process Instruments Inc. | Pulsradarabstandsmessungssystem |
| EP2755044A1 (de) * | 2013-01-15 | 2014-07-16 | Autoliv Development AB | Selbsttest für FMCW-Radar |
| DE102013107696B4 (de) * | 2013-07-18 | 2020-03-05 | Sick Ag | Mikrowellenschranke |
| CN114651422B (zh) * | 2019-11-14 | 2024-12-13 | 索尼集团公司 | 用于安全通信的通信装置及方法 |
Family Cites Families (5)
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|---|---|---|---|---|
| US4210969A (en) * | 1978-03-13 | 1980-07-01 | The Stoneleigh Trust | Sonic ranging systems to eliminate errors due to variations in the sound velocity in the medium |
| DE3107444C2 (de) * | 1981-02-27 | 1984-01-12 | Dornier System Gmbh, 7990 Friedrichshafen | Hochauflösendes kohärentes Pulsradar |
| DE3207950A1 (de) * | 1982-03-05 | 1983-09-15 | Bosch Gmbh Robert | Abstandsmessvorrichtung |
| SE456538B (sv) * | 1984-06-01 | 1988-10-10 | Saab Marine Electronics | Sett och anordning for nivametning med mikrovagor |
| DE3540157A1 (de) * | 1985-11-13 | 1987-05-21 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Verfahren und vorrichtung zur entfernungsmessung |
-
1992
- 1992-12-02 DE DE4240491A patent/DE4240491C2/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19845116C1 (de) * | 1998-09-30 | 1999-12-30 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Füllstandmessung |
| DE19909140A1 (de) * | 1999-03-03 | 2000-09-21 | Daimler Chrysler Ag | Elektronische Entfernungsbestimmungsvorrichtung und damit ausgerüstete elektronische Sicherungsanlage |
| DE10044769A1 (de) * | 2000-09-11 | 2002-04-04 | Grieshaber Vega Kg | Verfahren und Vorrichtung zur Entfernungsmessung |
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| DE4240491A1 (de) | 1994-06-09 |
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