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Einrichtung zur Bestimmung von Flugzeughöhen mittels Schallwellen
Es wurde bereits ein Verfahren zur Höhenbestimmung von Flugzeugen mittels Echolotung
vorgeschlagen, bei dem eine konstantle Trägerfrequenz, welcher eine kleinere Stoßfrequenz
impulsartig überlagert ist, von einem Schallsender (Lautsprecher) ausgestrahlt wird
und die sich selbsttätig nach der höhenabhängigen Laufzeit der Schallwellen zm schen
Flugzeug und Erdboden einstellende Modulationsstoßfrequenz in einem Empfangsgerät
mitleinem Freqnenzmessier oder Impulszähler zur Anzeige gebracht und dazu benutzt
wird, die ausgestrahlten Trägerwellen mit einem neuen Impuls zu modulieren. Die
sich einstellende Impulsfrequenz gibt direkt die Laufzeit an.
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Der Vorteil dieses Verfahrens bestand leinmal darin, daß eine mit
Störimpuls modulierte Trägerwelle sich gut gegenüber Störimpulsen ohne Trägerwelle
verstärken läßt.
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Ein weiterer Vorteil ist der, daß die Trägerfrequenz außerhalb des
Frequenzbandes der Flugzeuggeräusche liegt, beispielsweise bei 3000 Hertz, und sich
gut in Luft ohne wesentliche Absorption abstrahlen läßt.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht
nun darin, eine Einrichtung zu schaffen, bei derles vermieden wird, daß die ausgestrahlten
Trägerwellen trotz Abschirmung auf direktem Wege das Aufnahmemikrophon beaufschlagen.
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Gemäß der Erfindung wird daher ein Echolotgerät mit einer Vorrichtung
zur Aufhebung der auf den Empfänger urmittelbar auftreffenden Sendeschallwellen,
die den Empfänger während der Dauer der Einwirkung der direkten Welle blockiert,
vorgeschlagen derart, daß die direkte Schallwelle in leinem Hilfsmikrophon, das
von ihr zeitlich früher beaufschlagt wird als das die Echoschallwelle aufnehmende
Hauptmikrophon, einen im Nebtenzweig einer Duodiode, deren Hauptzweig im Empfangskreis
mit dem Hauptmikrophon liegt, gleichgerichteten Strom erzeugt, welcher dazu benutzt
wird, das Gitter der im Empfangskreis mit dem Hauptmikrophon vorgesehenen Empfangsröhre
kurzzeitig derart zu blockieren daß nur die Echoschallwelle und nicht die direkte
Schallwelle für die Abstandsmessung wirksam wird.
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Es ist nun bereits eine Vorrichtung zur Aufhebung der Wirkung der
auf den Emp fänger unmittelbar auftreffenden Sendeschallwellen einer Echolotanlage
bekanntgeworden.
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Hierbei wird der in dem Empfänger durch die unmittelbar auftreffenden
Wellen ,erzeugte
Strom durch einen Ausgleichsstrom kompensiert,
dessen Stärke der der Sendeschallwellen proportional ist.
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Bei der bekannten Vorrichtung dient der nach Maßgabe der Sendeschalh,ellen
erzeugte Ausgleichsstrom nach seiner Gleichrichtung zur Erregung einer der beiden
Wicklungen eines Differentialrelais, dessen andere Wicklung vom Empfängerstrom durchflossen
wird.
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Der Ausgleichsstrom muß dabei mittels eines Potentiometers auf einen
solchen Wert eingestellt werden, daß, wenn der Empfänger nur die unmittelbar auftreffenden
Wellen empfängt, der Anker des Differentialrelais ungefähr in der Lage eines indifferenten
Gleichgewichts auf seinem Ruhekontakt verbleibt. Der Kompensationszustand wird nun
sofort gestört, wenn eine schwächere reflektierte Welle empfangen wird.
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Diese bekannte Vorrichtung ist weiterhin noch so eingerichtet, daß
der Ausgleichsstrom durch ein oder mehrere Mikrophone (Hilfsmikrophon 3 erzeugt
wird, die lediglich dem Einfluß der auch auf den Empfänger unmittelbar treffenden
Sendeschallwellen und anderer Störungen mit Ausnahme der von der Erdoberfläche reflektierten
Wellen unterworfen sind. Der so erzeugte und gleichgerichtete Strom wird dabei dem
ebenfalls gleichgerichteten Strom des Empfängers der sowohl durch die unmittelbaren
als auch durch die reflektierten Wellen getroffen wird, entgegengesetzt.
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Die Erfindung stellt gegenüber der bekannten Vorrichtung eine wesentliche
Vereinfachung dar und ist auch erheblich betriebssicherer. denn die bekannte Einrichtung
hat den Nachteil., daß schon die geringsten Kontaktschwankungen am Potentiometer
auf das sehr empfindliche Differentialrelais sich derart auswirken können, daß die
Meßsicherheit des gesamten Meßverfahrens in Frage gestellt ist. WIit dauernden oder
zeitweiligen Schwankungen der dem Potentiometer zugeführten Spannung muß praktisch
jedoch immer gerechnet werden. insbesondere dann, wenn die Echolotanlage von auf
Flugzeugen befindlichen Bordstromanlagen gespeist wird.
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Außerdem ist die bekannte Vorrichtung, d. h. insbesondere das bei
der bekannten Vorrichtung benutzte Differentialrelais gegen mechanische Erschütterungen
und Eigenschwingungen des Systems in nachteiliger Weise empfindlich.
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Das bei der Erfindung benutzte Hilfsmikrophon dient im Gegensatz
zur bekannten Vorrichtung nicht Kompensationszwecken, sondern lediglich Steuerungszwecken
für eine selbsttätige Abschaltung des Empfängers, ehe die störenden direkten Schallwellen
das Hauptmikrophon erreichen können, derart. daß mit Hilfe des Hilfsmikrophons ein
im Nebenzweig einer Duodiode gleichgerichteter Strom erzeugt wird, um das Gitter
der in Empfangskreis mit dem Hauptmikrophon vorgesehenen Empfängerröhre kurzzeitig
derart zu blockieren, daß nur die Echoschallwelle und nicht die unmittelbar auftreffende
Schall welle für die .Abstandsmessung wirksam wird.
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Die Erfindung ist weiterhin derart ausge bildet, daß der im Hauptzweig
der Duodiode erzeugte Strom dazu dient. den Schallsender, der vorzugsweise ein mit
gittergesteuerten gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäßen betriebener Schallsender
ist. zur Schallausstrahlung nach dem an sich bekannten Frequenzprinzip zu steuern.
wenn die im Empfangskreis mit dem Hauptmikrophon vorgesehene Empfangsröhre nicht
durch die vom Hilfsmikrophon aufgefangene direkte Schallwelle blockiert ist.
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Die Erfindung sei nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels,
das in der Abbildung schematisch dargestellt ist, näher erläutert. Die vom Schallsender
@Lautsprecher@ 3 auszustrahlenden Schwingungen werden vom Schwingrohr 1 erzeugt
und sind vom Rohr 2 verstärkt. Das Verstärkerrohr ist normalerweise durch die Gittervorspannung
4 blockiert und arbeitet nur. wenn an den Klemmen 5 Spannungsimpulse auftreten,
die das C;itterpotential so weit verlagern. daß die Röhre 2 wirksam wird und bei
3 Schall wellen zur Ausstrahlung gelangen läßt. Die während der Stoßdauer ausgestrahlten
Schall wellen werden am Erdboden reflektiert, vom Mikrophon 6 empfangen, von der
Röhre 7 verstärkt und schließlich durch den einen Zweig der Duodiode 8 gleichgerichtet.
Der hier gleichgerichtete Spannungsstoß wird dem Seballsender zugeführt, wo er eine
neue Schallausstrahlung auslöst usf. Ein Impulszähler oder Frequenzmesser g gibt
die Häufigkeit der Stöße an.
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Um zu vermeiden, daß das Empfangsmikrophon 6 direkt von den Schallwellen
des Lautsprechers 3 beaufschlagt wird, anstatl nur vom Echo. ist eine Hilfseinrichtung
vorgesehen. die den Empfänger kurzzeitig selbsttätig abschaltet. bevor diese störenden
direkte ten Schallwellen das Mikrophon 6 erreichen Für diesen Zweck dient ein zweites
Mikrophon. das Hilfsmikrophon 10, welches dem Schallsender 3 räumlich näher steht
als das Hauptmikrophon 6. so daß die direkten Schallwellen das Nebenmikrophon 10
auch eher beaufschlagen als das Hauptmikrophon 6.
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Die Aufgabe des Hilfsmikrophons 10 besteht nun darin, daß die hier
erzeugten Mikrophonsiröme nach ihrer Gleichrichtung im zweiten Zweig der Duodiode
S die Röhre 7 außer Betrieb setzen, bevor die direkte Schalh'elle
zum
Hauptmikrophon gelangt, wo sie durCh die Blockierung der Röhre 7 nicht verstärkt
werden kann. Die Blockierung bleibt während der Dauer der Einwirkung der direkten
Schallwelle vom 5 challsender aufrechterhal ten. Durch entsprechende Wahl der Kapazität
11 ist die Sperrzeit der Röhre 7 beliebig einstellbar.
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Der Sender kann auf zwei verschiedene Arten arbeiten. Entweder strahlt
der Schallsender den größten Teil der Zeit und die Modulationsimpulse unterbrechen
oder schwächen kurzzeitig die Schallausstrahlung oder der Sender strahlt nur während
der -Dauer der Modulationsimpulse. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird vom
zweiten Verfahren Gebrauch gemacht.
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PATENTANSPR8CEE: I. Echolotgerät mit einer Vorrichtung zur Aufhebung
der auf den Empfänger unmittelbar auftreffenden Sendeschallwellen, die den Empfänger
während der Dauer der Einwirkung der direkten Welle blockiert, dadurch gekennzeichnet,
daß die direkte Schallwelle in einem Hilfsmikrophon, das von ihr zeitlich früher
beaufschlagt wird als das die Echoschallwelle aufnehmende Hauptmikrophon, einen
im Nebenzweig ,einer Duodiode, deren Hauptzweig im Empfangskreis mit dem Hauptmikrophon
liegt, gleichgerichteten Strom erzeugt, welcher dazu benutzt wird, das Gitter der
im Empfangskreis mit dem Hauptmikrophon vorgesehenen Empfangsröhre kurzzeitig derart
zu blokkieren, daß nur die Echoschallwelle und nicht die direkte Schallwelle für
die Abstandsmessung wirksam wird.
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2. Echolotgerät nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß der im
Hauptzweig der Duodiodeferzeugte Strom dazu dient, den Schallsender, vorzugsweise
einen mit gittergesteuerten Gas-oder Dampfentladungsgefäßen betriebenen Schailsender
zur Schallausstrahlung nach dem an sich bekannten Frequenzprinzip zu steuern, wenn
die im Empfangskreis mit dem Hauptmikrophon vorgesehene Empfangsröhre nicht durch
die vom Hilfsmikrophon aufgefangene direkte Schallwelle blockiert ist.