DE566823C

DE566823C - Arrangement for spatial direction finding of wave energy

Info

Publication number: DE566823C
Application number: DEE41390D
Authority: DE
Original assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Current assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Priority date: 1930-04-04
Filing date: 1931-06-23
Publication date: 1932-12-22

Description

Anordnung zur Raumpeilung von Wellenenergie In dem Patent 554 69o ist eine Anordnung zur Raumpeilung von Wellenenergie, insbesondere von Schall, mittels der Interferenzmethode mit Hilfe einer Gruppe von Empfängern offenbart, die auf der Oberfläche einer Kugel liegen und mit dem gemeinsamen Indikator über einen Kompensator verbunden sind. Der Kompensator besteht dabei aus einer kugelförmigen Kontaktfläche, die in Zonen eingeteilt ist. Die einzelnen Zonen sind durch schmale isolierte Streifen getrennt. Zwischen je zwei Zonen liegt ein Glied der Verzögerungskette. Auf diesem Kompensator schleifen die Bürsten der Empfänger in einer der Konfiguration der Empfänger im Raum geometrisch ähnlichen Konfiguration. Die Ermittlung der Richtung von ankommenden Geräuschen erfolgt durch Einstellung der Bürsten auf maximale Lautstärke.Arrangement for spatial directional finding of wave energy Patent 554 69o discloses an arrangement for spatial directional finding of wave energy, in particular sound, by means of the interference method with the aid of a group of receivers which lie on the surface of a sphere and are connected to the common indicator via a compensator . The compensator consists of a spherical contact surface that is divided into zones. The individual zones are separated by narrow isolated strips. There is a link in the delay chain between every two zones. The brushes of the receivers grind on this compensator in a configuration that is geometrically similar to the configuration of the receivers in the room. The direction of incoming noises is determined by setting the brushes to maximum volume.

Die Peilschärfe einer solchen Anlage ist nun durch das Verhältnis des Kugeldurchmessers zur Wellenlänge bestimmt. Sie läßt sich also bei gegebener Frequenz nur durch Vergrößern der Kugel erhöhen. Der Gegenstand des vorliegenden Zusatzpatents ist eine Anordnung nach dem Prinzip des Hauptpatents, bei der jedoch die Peilschärfe noch durch Ausnutzung des Binauraleffekts erhöht ist. Eine besondere Ausführungsform, den Binauraleffekt bei einer kompensierten Kugelgruppe auszunutzen, ist die folgende: Die Anordnung nach dem Hauptpatent wird dahin abgeändert, daß die in Zonen eingeteilte Streifenkugel des Kompensators noch durch Hauptkreisschnitte senkrecht zu den Zonen in vier Sektoren geteilt wird. Die Zonen eines jeden dieser vier Sektoren werden mit den Gliedern einer besonderen Verzögerungskette mit besonderem Verstärker verbunden.The bearing accuracy of such a facility is now due to the ratio the diameter of the sphere is determined by the wavelength. So you can be given Increase frequency only by enlarging the sphere. The subject of the present Additional patent is an arrangement based on the principle of the main patent, but in which the bearing sharpness is increased by utilizing the binaural effect. A special Embodiment to use the binaural effect in a compensated group of spheres, is the following: The arrangement according to the main patent is changed so that the stripe sphere of the compensator divided into zones by main circular sections divided into four sectors perpendicular to the zones. The zones of each of these four sectors are with the links of a special delay chain with special Amplifier connected.

Den Trennungslinien auf der Kompensatorkugel entsprechen infolge der geometrischen Ähnlichkeit von Bürstenanordnung und Empfängeranordnung auch imaginäre Trennungslinien der Empfängerkugel, deren räumliche Lage von der jeweiligen Einstellung des Kompensators abhängt. Es sind also durch die Teilung des Kompensators in die vier Sektoren auch die Empfänger in vier Gruppen eingeteilt. Ein einzelner Empfänger wechselt jedoch mit der Kompensatorstellung seine Gruppenzugehörigkeit.The dividing lines on the compensator ball correspond as a result of geometric similarity of brush arrangement and receiver arrangement is also imaginary Separation lines of the receiver sphere, their spatial position from the respective setting of the compensator. So by dividing the expansion joint into four sectors also divided the receivers into four groups. A single recipient however, its group membership changes with the position of the compensator.

Die Erfindung ist in den Abb. i bis .4 dargestellt, und zwar zeigt Abb. i die Anordnung der Empfänger im Raum auf einer Kugelfläche, Abb.2 die Aufteilung der Streifenkugel des Kompensators, Abb. 3 einen Kompensator nach der Erfindung mit zugehöriger Kompensations- und Empfangsschaltung, Abb. 4 den mechanischen Aufbau des Kompensators mit Antriebsvorrichtung.The invention is shown in Figs. I to .4, namely shows Fig. I the arrangement of the receivers in space on a spherical surface, Fig. 2 the distribution the strip ball of the compensator, Fig. 3 shows a compensator according to the invention with associated compensation and receiving circuit, Fig. 4 den mechanical construction of the compensator with drive device.

Abb. I zeigt die Empfängers" s...... die auf der Oberfläche einer Kugel, im übrigen frei im Raume auf einem geeigneten Gestell befestigt sind, welches den Schallwellen keinen Widerstand leistet, so daß alle Empfänger aus allen Richtungen frei vom Schall getroffen -,werden. Die Abb. i veranschaulicht auch das Prinzip der Peilung. S ist der einfallende Peilstrahl. Es erhellt dann ohne weiteres, daß Gleichzeitigkeit der Impulse über die verschiedenen Empfänger auf den Wegen h, bis L'5 erzielt wird, d. h. daß die jeweiligen Einstellungen derVerzögerungswege imKompensator den Loten V1 bis V,5 auf einer an der vom Peilstrahl abgekehrten Seite der Kugel zu diesem senkrecht verlaufenden Tangentialebene an die Kugel entsprechen müssen.Fig. I shows the receiver "s ...... which are mounted on the surface of a sphere, otherwise freely in space on a suitable frame, which does not offer any resistance to the sound waves, so that all receivers from all directions free of sound Fig. i also illustrates the principle of bearing: S is the incident bearing beam. It then becomes clear that simultaneity of the impulses is achieved via the various receivers on the paths h, to L'5, that is to say that the respective settings of the deceleration paths in the compensator must correspond to perpendiculars V1 to V, 5 on a tangential plane to the sphere on the side of the sphere facing away from the bearing beam and perpendicular to it.

Abb.2 zeigt die Kontaktstreifenkugel des Kompensators. Sie besteht aus Kontaktkreisringen, die durch Schnitte zc und v geteilt sind, so daß die Kugel vier getrennte Quadranten I, II, III, IV aufweist.Fig.2 shows the contact strip ball of the compensator. she consists from contact rings, which are divided by sections zc and v, so that the ball has four separate quadrants I, II, III, IV.

Abb. 3 zeigt die Verbindung der vier Quadrantensegmente mit den zugehörigen Verzögerungsketten. Jedem Ouadranten ist je eine der Ketten i, 2, 3, 4 zugeordnet, deren Glieder jeweils zwischen zwei benachbarten Kontaktstreifen liegen. Die Ketten sind über Transformatoren 5, 6, 7, 8 zu den ersten Verstärkerstufen geführt, die aber für die im fol- g r e nden zu erörternde Verteilerschaltung an sich entbehrlich sind und nur der Lautverstärkung dienen. Die Telephone2i bis 24 sind auf die Beobachter so verteilt, daß beispielsweise 21 am linken, 22 am rechten Ohr des die Azimutpeilung vornehmenden Beobachters liegt, während 23 links und 24 rechts für die Höhenpeilung des diese Peilung vornehmenden Beobachters dienen. Würde die dazu erforderliche Verbindung der Telephone mit dem vorgenannten Verstärker direkt vorgenommen werden, so ergäbe sich ein schädliches Übersprechen der von den Ouadranten kommenden Impulse. Dies zu verhindern, bedarf es ventilartig wirkender Einrichtungen, die in die Zweigleitungen hinter den Transformatoren 5 bis 8 oder Verstärkern 9 bis 12 vor dem Telephon eingefügt werden und die durch ihre Ventilwirkung ein Übersprechen v erhinclern, z. B. in der Weise, daß etwa das Telephon 2i von dem Transformator 8 über 2o, 2d., 16, io, 15 miterrregt wird. Als Ventile verwendet man mit besonderem Vorteil Verstärkerröhren, die in die Zweigleitungen der Telephone eingefügt sind, weil Verstärker ohnehin benötigt werden, so daß der Aufwand besonderer Ventilröhren oder andersgearteter Sperrvorrichtungen vermieden wird.Fig. 3 shows the connection of the four quadrant segments with the associated delay chains. One of the chains i, 2, 3, 4 is assigned to each quadrant, the links of which lie between two adjacent contact strips. The chains are guided via transformers 5, 6, 7, 8 of the first amplifier stages, but which are not necessary per se for the re g folic ligand to be discussed distribution circuit and serve only the audio amplifier. The telephones 2i to 24 are distributed among the observers so that, for example, 21 is on the left ear, 22 on the right ear of the observer taking the azimuth bearing, while 23 on the left and 24 on the right are used for the altitude bearing of the observer taking this bearing. If the connection between the telephones and the aforementioned amplifier, which is necessary for this, were to be made directly, then there would be harmful crosstalk between the impulses coming from the quadrants. To prevent this, there is a need for valve-like devices that are inserted into the branch lines behind the transformers 5 to 8 or amplifiers 9 to 12 in front of the telephone. B. in such a way that about the telephone 2i of the transformer 8 via 2o, 2d., 16, io, 15 is also excited. Amplifier tubes which are inserted into the branch lines of the telephones are used as valves with particular advantage, because amplifiers are required anyway, so that the expense of special valve tubes or other types of locking devices is avoided.

Abb. 4 zeigt den mechanischen Aufbau des Kompensators nach der Erfindung. Man sieht die Streifenkugel bei 25 in Ansicht und den Bürstenträger für die Zuleitungen der Empfängerleitungen bei 26 im Schnitt. Derselbe besitzt die Form einer in zwei Hälften geteilten und in zwei Achsen 27 und 28 gelagerten Hohlkugel. Die beiden Hälften werden mit dem Handrad 29 gedreht, und zwar die untere Hälfte durch Vermittlung der Zahnkränze 30, 3 1 und der Zahnräder 32, 33. Die Zuführungsleitungen von den Empfängern laufen über Bürsten und Schleifringe 34, 35, und die Schleifringe sind dabei elektrisch mit den Kontaktbürsten 37, 38 .... auf der Hohlkugel des Kompensators verbunden. Durch dieDrehung von 29 erfolgt dieAzimutpeilung. Die Höhenbestimmung erfolgt durch Drehen der Streifenkugel um die Achse 39 mit Hilfe des Handrades 40. Die Verbindung der Streifen der Streifenkugel mit den Kettengliedern erfolgt durch das Kabel4i. Diese Antriebsart und dieser Aufbau des Kompensators sind naturgemäß unabhängig davon, ob die Anordnung für binaurale Richtungsbestimmung oder für das einfachere reine Maximalverfahren verwendet wird.Fig. 4 shows the mechanical structure of the compensator according to the invention. You can see the strip ball at 25 in view and the brush holder for the supply lines of the receiver lines at 26 in section. The same has the shape of a hollow ball divided into two halves and mounted in two axes 27 and 28. The two halves are rotated with the handwheel 29, namely the lower half by means of the ring gears 30, 3 1 and the gears 32, 33. The feed lines from the receivers run via brushes and slip rings 34, 35, and the slip rings are electric connected to the contact brushes 37, 38 .... on the hollow sphere of the compensator. Rotating 29 will take the azimuth bearing. The height is determined by turning the strip ball around the axis 39 with the aid of the handwheel 40. The connection of the strips of the strip ball with the chain links is made by the Kabel4i. This type of drive and this construction of the compensator are naturally independent of whether the arrangement is used for binaural direction determination or for the simpler, pure maximum method.

Der Schwenkmechanismus des Kompensators ist also so eingerichtet, daß die der Trennungslinie it entsprechende Einteilungslinie der Empfängerkugel im Kompensationspunkt h (Abb. 2) stets vertikal verläuft, während die der Trennungslinie v entsprechende Linie, weil senkrecht auf 7t, stets horizontal verläuft.The swivel mechanism of the compensator is set up in such a way that that the dividing line corresponding to the dividing line it of the receiver sphere in the compensation point h (Fig. 2) always runs vertically, while that of the dividing line v corresponding line, because perpendicular to 7t, always runs horizontally.

Das binaurale Peilen kann nun so vor sich gehen, daß bei einem Beobachter zur binauralen Azimutpeilung die Sektoren I und IV gemeinsam auf das linke Ohr und II und III gemeinsam auf das rechte Ohr geschaltet werden und zur binauralen Höhenpeilung I und II gemeinsam auf ein Ohr und III und IV gemeinsam auf das andere Ohr geschaltet werden. Hierbei nimmt der Beobachter die Azimut- und Höhenpeilung nacheinander vor. Es kann auch mit zwei Beobachtern gearbeitet werden, indem dem einen dauernd die Energie von I und IV an das linke Ohr und die von II und III an das rechte Ohr gegeben wird, während dem anderen Beobachter dauernd die Energie von I und 1I an ein Ohr und die von III und IV an das andere Ohr gegeben wird.The binaural direction finding can now proceed in such a way that with an observer for binaural azimuth bearing the sectors I and IV together on the left ear and II and III can be switched to the right ear together and for binaural altitude finding I and II switched together to one ear and III and IV jointly switched to the other ear will. The observer takes the azimuth and altitude bearings one after the other. It is also possible to work with two observers, with one constantly holding the Energy from I and IV given to the left ear and that from II and III to the right ear while the other observer constantly receives the energy from I and 1I to one ear and which is given by III and IV to the other ear.

Anstatt die Sektoren gemeinsam für verschiedene Ohren zu benutzen, kann man naturgemäß auch die Sektorengetrennt benutzen, z: B. ein gegenüberliegendes Sektorenpaar für die beiden Ohren des Azimutbeobachters und das andere Paar für den Höhenbeobachter. Die Kompensatorkugel muß dann allerdings eine Lage haben, die um 45° gegen die in Abb. 3 dargestellte Lage geneigt ist. Dabei fällt die Notwendigkeit der Verwendung von Ventilschaltungen zwar weg, aber die Maximalwirkung wird entsprechend geringer.Instead of using the sectors together for different ears, You can of course also use the sectors separately, e.g. an opposite one Sector pair for the two ears of the azimuth observer and the other pair for the altitude observer. The compensator ball must then, however, have a position that is inclined by 45 ° from the position shown in Fig. 3. Included falls the need to use valve circuits is gone, but the maximum effect becomes correspondingly lower.

Mit Hilfe eines geeigneten Schalters in den Leitungen zwischen Kompensator und Telephon kann man eine Umschaltung von Binaural-Maximal-Peilung auf rein maximale Peilung und umgekehrt vorsehen.With the help of a suitable switch in the lines between the compensator and telephone you can switch from binaural maximum bearing to purely maximum Provide bearing and vice versa.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for spatial direction finding of wave energy according to Patent 55..169o, characterized in that the arranged on a spherical surface Receivers in groups in such a way with delay chains and these connected to telephones are that different groups besides the cumulative effect for azimuth and altitude bearings also result in a binaural effect.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that that same groups in alternating assignment both for the binaural azimuth bearing as well as for the binaural altitude bearing can be used at the same time.

3. Electric Compensator for arrangements according to claims i and 2 as well as claim 3 of the main patent, characterized in that the stripe ball is laid across the stripes Subdivisions is divided into four sections, each with a particular one Delay chain is connected, whose output transformers are paired with each two telephones used for binaural azimuth and altitude determination are. q ..

Electrical compensator according to claim 3, characterized in that Strip ball and brush holder for azimuth bearing and altitude bearing independently against each other are adjustable.

5. Electrical compensator according to claim 3 and 4, characterized in that that for the azimuth bearing the brush bridge around an axis and for the altitude bearing the stripe ball is arranged to be rotatable about an axis perpendicular to said axis is.

6. Electrical compensator according to claim 5, characterized in that the Brush bridge consists of two hemispherical shells that carry gear rings and through gear wheels coupled to one another are inevitably moved by the same drive.

7. Circuit arrangement for arrangements for spatial direction finding according to claim 2, characterized marked that corresponding to the multiple use of the subgroups for binaural Bearing the output transformers of the chains in this way with the two pairs of telephones are connected that on the telephones of a pair of telephones the transformers from two neighboring subgroups and on the two telephones of the other telephone pair the transformers of each two differently paired, also adjacent subgroups lying, with electric valves connected in the lines to the telephones are which the electricity only in the direction of the transformers to the telephones let through. S. Circuit arrangement according to claim; , characterized in that the electric valves formed in a known manner by electron tube amplifiers will.