DE746680C - Akustisches Peilgeraet - Google Patents

Akustisches Peilgeraet

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DE746680C
DE746680C DES126778D DES0126778D DE746680C DE 746680 C DE746680 C DE 746680C DE S126778 D DES126778 D DE S126778D DE S0126778 D DES0126778 D DE S0126778D DE 746680 C DE746680 C DE 746680C
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/72Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using ultrasonic, sonic or infrasonic waves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Remote Sensing (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

  • Akustches Peilgerät DieErfindungbezieht sich auf ein akustisches Peilgerät. Bei solchen Geräten sind sowohl die subjektive Beobachtung, d. h. die Verwendung des Ohres als Anzeigeinstrument, wie auch die objektive Anzeige etwa durch ein Galvanometer gebräuchlich. Für die Peilung von Geräuschen bestimmter Art, z. B. Flugzeuggeräuschen oder Schiffsgeräuschen, wird man das subjektive Horchverfahren vorziehen; denn nur das Ohr ist imstande, aus einem großen Störpegel auf weitere Entfernung noch ein bestimmtes Geräusch herauszuhören. Bei objektiver Anzeige würde das zu peilende Geräusch leicht durch die immer vorhandenen Störgeräusche verdeckt werden, wodurch sich Fehlpeilungen ergeben. Andererseits ist man beim subjektiven Hören von der Schulung und Eignung des Beobachters abhängig, die äußeren Umstände, Witoterungsverhältnisse, Kälte u. dgl., können dieBeobachtungsgenauigkeit stark herabsetzen.
  • Die Erfindung benutzt die gleichzeitige subjektive und objektive Anzeige und verbindet somit die Vorteile beider Verfahren, und zwar ist Gegenstand der Erfindung ein akustisches Peilgerät mit zwei eine Basis bildenden Schallempfängern oder Schallempfängergruppen, deren Richtcharakteristiken gegen die Mittenrichtung spiegelbildlich versetzt sind. Es sind zwar bereits Peilgeräte xTorgeschlagen worden, die gleichzeitig zur subjektiven und objektiven Beobachtung geeignet sind. Demgegenüber besteht das wesentliche Kennzeichen der Erfindung darin, daß zur gleichzeitigen objektiven Beobadftung ein auf die beiden Empfänger oder Empfängergruppen wechselweise umschaltbares selektives Instrument dient.
  • Ist das selektive Instrument, vorzugsweise ein Vibrationsgalvanometer, auf die Schwingungszahl der zu peilenden Schallquelle abgestimmt, so wird infolge der Resonanzwirkung die Empfindlichkeit und Genauigkeit der Anzeige beträchtlich gesteigert. Das erfindungsgemäße Gerät ist hiernach besonders geeignet bei der Peilung von Schallquellen,. deren Spektrum aus einer einzigen Frequenz (bzw. einer einzigen Grundfrequenz und ihren Harmonischen) oder aus einemschmalenFrequenzband besteht, z. B. in der Unterwasserschalltelegrafie zum Auffinden des Signaltones. Die Verwendung eines Vibrationsgalvanometers ist noch aus dem Grunde besonders vorteilhaft, weil es nicht unbedingt einen Sinusstrom erfordert. Das Vibrationsgalvanometer hat nämlich die Eigenschaft, pei Abstimmung auf die erregende GrundsdiWin gung nur sehr wenig empfindlich für die Oberschwingungen zu sein.
  • Man peilt stets objektiv und subjektiv zugleich, um mit dem Ohr zu kontrollieren, daß wirklich das gesuchte Geräusch eingepeilt worden ist. Die subjektive Peilung kann rein akustisch oder auch elektroakustisch erfolgen. Das selektive Instrument wird auf eine Frequenz eingestellt, die man in dem anzupeilenden Geräusch erwartet oder aus dem empfangenen Schall auswählt. Zweckmäßig wird dabei eine höhere Frequenz benutzt, da für derartige Frequenzen die Richtwirkung schärfer ist.
  • Durch das wechselnde Umschalten des selektiven Instrumentes von einem Empfänger auf den anderen erhält man am Anzeigeinstrument eine Differenz, solange die Schallquelle nicht in der Mittenebene zwischen den beiden Schalltrichtern liegt. Die Basis wird so lange gedreht, bis die Differenz verschwindet und damit genau die Mittelsenkrechte zur Basis anzeigt, wodurch die Richtung der Schallquelle einwandfrei bestimmt ist.
  • Die Peilgenauigkeit hierbei hängt im wesentlichen von der Richtschärfe ab. Genügend große Empfänger geben bei hohen Frequenzen schon sehr scharfe Richtwirkungen. Für die objektive Differenzanzeige werden die steilen Seitenäste der symmetrisch versetzten Richtcharakteristik ausgenutzt, wodurch in Verbindung mit der Differenzanzeige eine schärfere Peilung als mit denselben unversetzten Empfängern in gewöhnlicher, bisher bekannter Schaltung möglich ist. Die neue Einrichtung kann nicht nur zum Auffinden von Signaltönen Anwendung finden, sondern auch zur Peilung von Geräuschen, die ein breites Frequenzband umfassen (z. B. Flugzeuggeräusche, Schii3sgeräusche). Sollte hierbei die betreffende Frequenz oder das schmale Frequenzband, auf das das selektive Instrument eingestellt ist, einmal ausfallen, so wird eine andere, möglichst in der Nähe der ersten liegende Frequenz bei dem einstellbaren sclelitiven Instrument ausgewählt, mit der wieder der Differenzeffel;t beobachtet wird. Bei Schallintensitätsänderungen, die durchWindstöße hervorgerufen werden, schwanken die beiden die Anzeigedifferenz hervorrufenden Werte gleichmäßig, während die Differenz aber erhalten bleibt. Voraussetzung ist, daß die Umschaltzeit kleiner als die Dauer der Schallschwankungen ist, was ohne weiteres zu erreichen ist. Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung werden daher immer zuverlässige und sichere Anzeigewerte erzielt.
  • Die erfindungsgemäße objektive Anzeige kann gegebenenfalls für die Feineinstellung dieiien, während mit dem subjektiven Verfafir'en- die Schallquelle zunächst roh eingepeilt und die Störgeräusche von den Nutzgeräuschen (das sinddie zupeilenden Geräusche) unterschieden werden. Die Brauchbarkeit für diesen Zweck ist noch dadurch erhöht, daß das als selektive Instrument dienende Vibrationsgalvanometer leicht abstimmbar ist.
  • Seine Eigenfrequenz wird daher zweckmäßig in weiten Grenzen veränderlich gemacht, so daß seine maximale Empfindlichkeit in Abhängigkeit von dem Schallfrequenzspektrum der zu peilenden Geräuschquelle in das Gebiet größter Schallenergie gelegt werden kann.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigt Fig. I eine grundsätzliche Anordnung des binauralen Horchens mit objektiver Anzeige durch ein Vibrationsgalvanometer, Fig. 2 die neue Anordnung für wechselweises Umschalten, Fig. 3 eine Einzelheit zu dem Gerät nach Fig. 2.
  • Bei dem zur Erläuterung dienenden Ausführungsbeispiel nach Fig. I erfolgt die sub jektive. Peilung nach dem Binauralverfahrell mittels zwei auf einer Drehbasis 10tL angeordneten Trichtern II und I2. Angenommen, es sei nur in einer Ebene zu peilen und die Zeichenebene sei die Peilebene. Von den Trichterenden führen Hörschläuche 14 und I5 zu den Ohrmuscheln I6 und I7 des Be-Beobachters Beim Peilen verdreht der Beobachter die Drehbasis 10,' so lange um die zur Zeichenebene senkrechte Drehachse I3, bis der Mitteneindruck entsteht (Binaurakvirkung). Für die objektive Anzeige sind innerhalb der Trichter die Mikrofone I8 und 19 vorgesehen, die in Hintereinanderschaltung über den Verstärker 20 auf ein Vibrationsgalvanometer 5 bis 10 einwirken.
  • Das Vibrationsgalvanometer besteht in seinen Hauptteilen aus dem permanenten oder Gleichstrommagneten 5, der gespannten Saite ( und dem Eisenstäbchen 7. Die \irkungsweise dieses Instrumentes beruht bekanntlich auf Torsionsschwingungen der gespannten Saite. Das Stäbchen 7 ist auf der Saite bcfestigt und befindet sich im Felde des Magneten 5. Der aus dem Verstärker 3 kommende Wechselstrom - wird so um den hat gneten 5 geführt, daß seine elektromagnetische Wirkung das durch die permanenten Pole magnetisierte Eisenstäbchen 7. zum Vibrieren bringt, wenn man sich im Resonanzgebiete befindet. Diese Vibrationen bewirken die Torsionsschwingungen der Saite.
  • Durch Änderung der Vormagnetisierung, Beeinflussung der Saitenspannung oder ähnliche Mittel kann das Resonanzgebiet in bequemer Weise verlegt werden, z. B. das ganze Gebiet des in Frage kommenden Frequenzspektrums durchwandern.
  • Die Erregung des Instrumentes wird durch Spiegelablesung sichtbar gemacht. Zu diesem Zwecke ist auf der Saite 6 ein Spiegelchen 8 befestigt, auf das von einer Lichtquelle g ein l,ichtstrahl fällt, der gegen den Schirm 10 (z. B. eine Mattscheibe) reflektiert wird.
  • Gerät die Saite in Schwingungen, so macht sich das durch eine Spreizung dieses Lichtzeigers bemerkbar, indem der reflektierte Strahl alsdann etwa zwischen den gestrichelt gezeichneten Linien vibriert.
  • Die gezeichnete Form des Vibrationsgalvanometers soll als Schema nur die grundsätzliche Wirkungsweise kennzeichnen. Es sind hinsichtlich Ausbildung des Magnetfeldes, Veränderung der Resonanziage usw. verschiedene Bauarten dieses Instrumentes bekanntgeworden, die sich alle mehr oder weniger gut für die Zwecke der Erfindung eignen.
  • Die Spreizung des Lichtzeigers kann durch eine Fotozelle zur Anzeige gebracht werden.
  • Eine zweckmäßige Ausführungsform dieses Gedankens besteht darin, daß die Fotozelle 21 fest auf die Ruhelage des Lichtzeigers eing stellt ist, wodurch die Fotozelle durch das durch die Blende 22 einfallende Licht maximal erregt wird. Beim Ansprechen des Galvanometers auf einfallende Schallwellen geht die Erregung der Fotozelle mit wachsender Spreizung des Lichtzeigers zurück, da ja jetzt nur ein Teil des von der Lichtquelle g kommenden Lichtes von der Blende durchgelassen wird. Durch Steuerung der Gittervorspannung einer Elektronenröhre 23 mittels der Fotozelle kann leicht erreicht werden, daß der Ausschlag des Anzeigeinstrumentes 24 umgekehrt verhältnisgleich der Spreizung des Lichtzeigers wird.
  • Die Anwendung einer Fotozelle hat den Vorteil, daß, vor allem bei hellem Tage, die Beobachtung der Ausschläge des Anzeigeinstrumentes 24 bequemer und verläßlicher ist als die Beobachtung des Lichtzeigers.
  • An Hand der Fig. 2 sei das erfindungsgemäße Gerät beschrieben. Die Trichteröffnungen 11, 12 sind mit schrägen Querflächen 25 versehen, die bezüglich der Geräteachse spiegelbildlich gleich angeordnet sind. Die Mikrofone I8, 19 für idie objektive Anzeige führen über einen Wechselschalter 26 zu dem Verstärker 20, an den sich das erwähnte Vibrationsgalvanometer, gegebenenfalls in Verbindung mit einer Fotozelle, anschließt.
  • Je nach der Stellung des Wechselschalters 26 wirkt entweder das Mikrofon I8 oder das Mikrofon 19 auf das Galvanometer. Während des Betriebes wird der Wechselschalter ständig- umgeschaltet, entweder von Hand durch den Beobachter oder selbsttätig.
  • Befindet sich die zu peilende Schallquelle in der Mittenebene, so werden beide Schalltrichter und beide Mikrofone gleich stark erregt, und die Spreizung des Lichtzeigers bleibt utiverändert, einerlei ob das Mikrofon I8 oder 19 eingeschaltet ist. Die Anzeige auf dem Auffangschirm für den vom Galvanometerspiegel reflektierten Lichtstrahl hat etwa das Aussehen nach Fig. 3 a. Der von dem vibrierenden Lichtstrahl aufgehellte Teil der Auffangskala ist mit 27 bezeichnet, seine Breite betrage a. Wandert die Schallquelle nach links, so wird wegen der Querflächen 25 der Schalltrichter II mehr, der Trichter 12 dagegen weniger erregt. Infolgedessen ruft das Mikrofon 18 eine größere Spreizung des Lichtzeigers, etwa von der Breite b, hervor während das Mikrofon 19 eine geringere Spreizung, etwa von der Breite c, bewirkt (vgl. Fig. 3 b). Da die Mikrofone ständig umgeschaltet werden, ist der resultierende Eindruck auf das Auge des Beobachters etwa so, wie es die Fig. 3 b zeigt. Nur das Stück 28 der Skala von der Breite c wird in beiden Schaltstellungen des Wechselschalters 26 durch den vibrierenden Lichtzeiger erhellt.
  • Die Teile 29 und 30 werden dagegen nur durch die von dem Mikrofons hervorgerufenen Vibrationen des Lichtzeigers erhellt, empfangen also nur halb soviel Licht wie der Teil 28 und heben sich deutlich von dem letzteren ab. Befindet sich die Schallquelle rechts. so ergeben sich dieselben Verhältnisse. Beim Peilen werden die Trichter so lange gedreht, bis die Auffangskala gleichmäßig erhellt ist wie es etwa Fig. 3 a zeigt.
  • Die Ausbildung der Trichter mit den Ouerflächen 25 hat den weiteren Vorteil, daß die Wirksamkeit des Binauraleindruckes dadurch erhöht wird. Wandert nämlich die Schallquelle aus der Mittenstellung heraus, so nimmt die Lautstärke in dem einen Ohr zu, in dem anderen dagegen ab, wodurch der Binauraleindruck markanter und eine viel genauere Mitteneinstellung ermöglicht wird. Statt der Trichter kann man natürlich auch zwei Gruppen von Mikrofonempfängern verwenden und deren Richtcharakteristiken in bekannter Weise so ausbilden, daß sie gegen die Mittenrichtung spiegelbildlich versetzt sind. Eine solche Anordnung ist bereits bekanntgeworden fürHorchverfahren, die nach der kombinierten Maximal-Binaural- oder Minimal-Binaural-Methode verfahren. Bei der vorliegenden Erfindung sind die schiefliegenden, spiegelbildlichen Richtcharakteristiken der Schalltrichter bzw. der Empfängergruppen jedoch angewandt worden, um bei dem wechselweisen Schalten der Mikrofone i8 und 19 auf das Vibrationsgalvanometer unterschiedliche Wirkungen zu erzielen, sobald sich die Schallquelle außer Mitte befindet.
  • Es empfiehlt sich, die Querflächen 25 verstellbar zu machen, um die für die jeweils vorliegenden Verhältnisse günstigste Einstellung vornehmen zu können.
  • Die Erfindung ist natürlich auch anwendbar, wenn die Schallquelle nach mehreren Koordinaten eingepeilt werden soll. Sieht man dabei für jede Koordinate eine besondere Empfänger- oder Trichteranordnung vor, so wird man auch für jede Koordinate ein besonderes Vibrationsgalvanometer verwenden.

Claims (8)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Akustisches Peilgerät mit zwei eine Basis, bildenden Schallempfängern oder Schallempfängergruppen, deren Richtcharakteristiken gegen die Mittenrichtung spiegelbildlich versetzt sind, dadurch gekennzeichnet. daß zur gleichzeitigen objektiven Beobachtung ein auf die beiden Empfänger oder Empfängergruppen wechseiweise einschaltbares selektives Instrument dient.
  2. 2. Akustisches Peilgerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dal3 als selektives Instrument ein Vibrationsgalvanometer verwendet wird.
  3. 3. Akustisches Peilgerät nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet. daß die Eigenfrequenz des selektiven In-Instrumentes leicht veränderlich ist.
  4. 4. Akustisches Peilgerät nach Anspruch 2 oder 3, mit Spiegelablesung des selektiven Instrumentes, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizung des Lichtzeigers über Fotozellen zur Anzeige gebracht wird.
  5. 5. Akustisches Peilgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotozelle fest auf die Ruhelage des Lichtzeigers eingestellt ist und der Ausschlag des Anzeigeinstrumentes (z.B. durchEinwirken der Fotozelle auf die Gittervorspannung einer Verstärkerröhre) umgekehrt verhältnisgleich der Spreizung des Lichtzeigers gemacht wird.
  6. 6. Akustisches Peilgerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das wechselweise Umschalten der Empfänger selbsttätig geschieht.
  7. 7. Akustisches Peilgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Schallempfänger zwei Schalltrichter verwendet werden und jede Trichteröffnung mit einer oder mehreren Querflächen in spiegelbildlich gleicher Anordnung versehen ist.
  8. 8. Akustisches Peilgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet. daß die Ouerflächen verstellbar sind.
    Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegen -standes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschriften .... Nr. 146 76S.
    354 754; britische Patentschrift 4II SSl Journal f 8he Acoustical Society. Juli 1936, Vol. 8, S. 30 bis 33.
DES126778D 1937-04-10 1937-04-10 Akustisches Peilgeraet Expired DE746680C (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE354754C (de) * 1920-03-03 1922-06-13 Atlas Werke Akt Ges Empfangseinrichtung fuer Unterwasserschallsignale
DE446768C (de) * 1925-06-25 1927-10-10 Otto Schwab Dipl Ing Empfaenger fuer Schallsignale bei der Anordnung
GB411851A (en) * 1930-06-16 1934-06-12 British Thomson Houston Co Ltd Improvements in and relating to sound or like air wave echo apparatus

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