DE594045C - Einrichtung zum UEbermitteln von Schallsignalen, bei der die natuerliche Charakteristik der Sende- oder Empfangsmembranen ausgenutzt wird - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Übermitteln von Schallsignalen, insbesondere eine Einrichtung zum gerichteten Senden oder Empfangen von Schallwellen, bei der die natürliche Charakteristik der Sende- oder der Empfangsmembranen ausgenutzt wird. Hierunter ist zu verstehen, daß auf der Sendeoder Empfangsstation keine beliebig einstellbaren Phasenverzögerungsmittel vorgesehen sind, um die maximale Sende- oder Empfangsrichtung nach Belieben schräg zur Ebene der Membranen einstellen zu können. Die Sendeoder Empfangsmembranen sind in einer geraden Linie angeordnet, und alle sind mit dem gleichen Energieerzeuger bzw. mit dem gleichen Anzeigeapparat (Telephon 0. dgl.) direkt verbunden.

Die Erfindung bezweckt, eine möglichst scharfe Richtwirkung durch die Anordnung einer Mehrzahl von in bestimmten, später erläuterten Abständen zueinander aufgestellten Sende- oder Empfangsstellen zu erreichen.

Bei den bisher bekannten Richtungsverfahren z.B. zur SchaHrichtungsbestimmtmg mittels Interferenzwirkung mehrerer an verschiedenen Orten aufgestellter Empfänger werden meist zwei Empfänger verwendet, die in einer zur Wellenlänge im bestimmten Verhältnis ' stehenden Entfernung auf einer drehbaren Basis angeordnet sind. Die Intensitätskurve (abhängig vom Einfallswinkel) im Anzeigeapparat hat hierbei etwa den in Abb. 1 der Zeichnung angegebenen Verlauf. Man sieht, daß die Maxima sehr flach und für die Einstellung auf Maximallautstärke sehr ungeeignet sind.

Eine weitere in neuerer Zeit bekanntgewordene Richtungsmethode mittels Interferenzwirkung verwendet eine sehr große Anzahl in einer Reihe angeordneter Empfänger.

Die Erfindung besteht darin, durch eine später erläuterte vorteilhafte Bemessung des Abstandes der einzelnen Sende- oder Empfangsstellen voneinander unter möglichster Beschränkung der Anzahl derselben ein scharfes Maximum zu erzeugen. Dies wird erreicht, indem mehr als zwei Schallsender oder Empfänger verwendet werden, deren Membranen geradlinig in einer Ebene liegen und die derart angeordnet sind, daß der Abstand der Mittelpunkte einander benachbarter Membranen, gemessen in Wellenlängen, gleich dem

Quotienten ist, worin η die Zahl der

Schallsender oder -empfänger ist. Es zeigt nämlich die Theorie, daß d nicht allzu verschieden von ■ · λ sein darf, wenn die

Forderung möglichst scharfer Richtwirkung der Anordnung erzielt werden soll. Wird d

_n ι

größer als ·λ, also annähernd gleich λ

oder gar noch größer als λ, so werden die auftretenden Nebenmaxima beherrschend, die Richtwirkung also hierdurch geschädigt; wenn der Abstand d gegenüber λ zu klein wird, so verliert sich der Richtungseftekt .dadurch, daß die einzelnen Sende- oder Empfangsstellen

innerhalb eines zu kleinen Bereichs im Verhältnis zur Wellenlänge liegen.

Der Fortschritt gegenüber dem Bekannten bei der Methode und Einrichtung nach der Erfindung liegt also darin, daß man auf Grund der neuen Erkenntnis von der Wichtigkeit der Beziehung des Abstandes d der Sende- oder Empfangsstellen zu X in der Lage ist, mit ganz wenigen Sendern oder Empfängern, die

ίο aber im richtigen Abstand voneinander angeordnet sind, ein ebenso scharfes Maximum zu erzielen als bei den bekannten Methoden mit vielen Sende- oder Empfangsstellen, bei denen die Frage des Abstandes nicht berührt wird.

Für die praktische Anwendung der Erfindung bildet nun eine so angeordnete Reihe von Sende- oder Empfangsstellen (in der Regel zwischen 3 bis 6) eine Einheit. Sämtliche Sende- oder Empfangs stellen sind zusammen an denselben Erzeuger von Wellenenergie bzw. denselben Hörer ohne Zwischenschaltung von beliebig verstellbaren Phasenverzögerungsmitteln geschaltet. Eine Einheit an sich genügt zur Bestimmung'der Richtungswirkung.

Aus den Abb. 1 bis 5 der Zeichnung wird das Vorstehende ohne weiteres verständlich. In diesen Abbildungen sind die Kurven für den ebenen Richtungsvektor für geradlinige Anordnungen von Sende- oder Empfangsstellen bei verschiedenem μ. und d gegeben. Der Vektor stellt die Amplitude der Schallenergie dar. Diese selbst ist dem Quadrat dieses Vektors proportional. Die punktierte Gerade a-b in diesen Abbildungen bedeutet die Linie, in welcher die verschiedenen Sende- oder Empfangsstellen aufgestellt sind.

In Abb. ι ist der Fall von zwei Sende- oder Empfangsstellen im Optimalfall gezeichnet.

η ist hier gleich 2, d = -

-Z

= ¹IsL Die

Richtwirkung ist noch recht schwach.

In Abb. 2 ist ein Fall der Erfindung gege-

jj ι

ben, wo »=3, d = 'X = ²J₃X ist; die

Richtwirkung ist schon viel besser als in Abb. i. Seitwärts zur Richtung der Hauptwirkung tritt ein Nebenmaximum geringer Intensität (etwa ¹Z₁₀ der Energie der Hauptrichtung) auf.

In Abb. 3 ist η = 3 und d = X, also zu groß gewählt, deutlich ist das Nebenmaximum auf die Größe des Hauptmaximums angeschwollen, die Richtwirkung ist also verdorben.

λ

In Abb. 4: ist m-= 3 und d=—, also zu

klein gewählt, die gute Richtwirkung ist verlorengegangen, die Kurve unterscheidet sich.

noch nicht von Abb. 1, d. h. der Anordnung mit zwei Sende- oder Empfangsstellen.

Um zu zeigen, welchen Einfluß die Vermehrung der Zahl der Sende- oder Empfangsstellen hat, ist die Abb. 5 gegeben. Hier ist die Zahl η der Sende- oder Empfangsstellen = 5 und gemäß der Erfindung

d = —^- · λ = ⁴/_s X gewählt; man sieht hieraus, um wieviel bei fünf Sende- oder Empfangsstellen gegenüber drei Stellen (Abb. 2) die Schärfe der Richtwirkung noch zugenommen hat. Es zeigt sich, daß zwischen der gewünschten Richtschärfe und der Zahl der Sende- oder Empfangsstellen ein Kompromiß nach den jeweiligen in der Praxis gegebenen Verhältnissen gegeben sein wird.

In Abb. 6 ist eine Reihe von drei Empfängern i, 2, 3 in bekannter Weise auf einem drehbaren Träger t befestigt, dessen Stellung mittels eines Zeigers ζ auf einer Kreisskala abgelesen werden kann. Die Richtungsbestimmung erfolgt durch Drehung und Einstellung auf Maximallautstärke im Hörer Ji.

In der Abb. 7 bezeichnen S₁, S₂, S_s Schallsender, bestehend aus Membranen W₁, m«, m_s und mit Wechselstrom gespeisten Magneten i_v i₂, i_s. Die Energieversorgung findet durch eine Wechselstrommaschine W statt.

Die Wechselstrommagnete der Sender sind direkt mit der Maschine verbunden. Die Sender selbst sind auf einen Träger T aufmon- go tiert, und die ganze Anordnung kann in einer Drehvorrichtung D in horizontaler Ebene um die zentrale vertikale Achse gedreht werden.

Als ein Mangel der oben beschriebenen Anordnung von Sendern oder Empfängern kann die Tatsache angesehen werden, daß die Hauptrichtwirkung nach zwei Seiten, die um i8o° auseinanderliegen, auftritt. Um diese Doppeldeutigkeit zu vermeiden, können Abschirmmittel vorgesehen sein, die die Riehtwirkung nach einer Seite aufheben.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zum Übermitteln von Schall-Signalen, bei der die natürliche Charakteristik der Sende- oder Empfangsmembranen ausgenutzt wird, gekennzeichnet durch mehr als zwei (n) Schallsender oder -empfänger, deren Membranen geradlinig in einer Ebene liegen und derart angeordnet sind, daß der Abstand der Mittelpunkte einander benachbarter Membranen, gemessen in Wellenlängen, gleich dem Ouo-

   n — l ._,

   tienten

   list.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen