DE768068C

DE768068C - Verfahren zur Entfernungsmessung

Info

Publication number: DE768068C
Application number: DEP80533D
Authority: DE
Inventors: Erich Huettmann
Original assignee: Julius Pintsch AG
Current assignee: Julius Pintsch AG
Priority date: 1940-03-22
Filing date: 1940-03-22
Publication date: 1955-06-10

Description

Verfahren zur Entfernungsmessung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entfernungsmessung, insbesondere mit Hilfe ultrakurzer elektrischer Wellen des Dezimeter- oder Zentimetergebietes, bei dem die Laufzeitdifferenz zwischen direktem und reflektiertem Zeichen ausgenutzt wird.
Zur Entfernungsmessung sind bisher schon verschiedene Verfahren bekanntgeworden, die alle auf dem Prinzip des Echolots beruhen.
Von dem einen Gegenstand wird beispielsweise ein kurzer Impuls ausgesandt, der am anderen Gegenstand reflektiert wird und zum Ausgangsort zurückkehrt. Aus der Laufzeitdifferenz zwischen direktem und reflektiertem Impuls kann dann auf die gegensitige Entfernung der beiden Gegenstände geschlossen werden.
Bei diesen bekannten Verfahren treten häufig Schwierigkeiten bezüglich der Impulserzeugung auf. Dies gilt insbesondere für die Verfahren mit ultrakurzen Wellen, da sich die Ultrakurzwellengenenratoren nicht mit der erforderlichen hohen Geschwindigkeit tasten lassen, so daß der Generator in der erforderlichen kurzen Zeit nicht anschwingt bzw. abklingt.
Gemäß der Erfindung wird die Sendwelle periodisch in solchem Maße und während einer solchen Zeitdauer kontinuierlich in der Frequenz geändert, daß durch Zusammenstauchen der Frequenzfolge im Empfänger auf Grund frequenzabhängiger Phasenverzögerung jeweils ein einziger Impuls hinreichend kurzer Dauer und großen Energieinhalts entsteht, der anschließend zur Laufzeitmessung in üblicher Weise ausgewertet wird. Es wird also nicht ein kurzer Impuls, sondern eine Frequenzfolge längerer Dauer zur Aussendung gebracht. Die direkte und reflektierte Frequenzfolge wird durch ein besonderes Filter mit für die einzelnen Frequenzen verschiedener Laufzeitverzögerung in einen Impuls verwandelt, der dann in einer Braunschen Röhre od. dgl. zur Anzeige gebract werden kann. Als Mittel zur Erzeugung der Laufzeitverzögerungen kann bei elektromagnetischer Strahlung z. B. eine an sich bekannte Kondensatorkette verwendet werden.
Diese weist für die höheren Frequenzen kleinere Laufzeiten auf als für die niederen Frequenzen.
Ein Vorteil des erfindungsgemäken Verfahrens besteht darin, daß auf der Senderseite der Generator nicht mit kurzzeitigen Impulsen getastet werden muß, sondern länger dauernden Frequenzänderungen unterworfen ist, was sich besonders bei ultrakurzen und akustischen Wellen günstig auswirkt. Des weiteren erfolgt eine bessere Energieausnutzung, da durch das Zusammenstauchen zu einem Impuls auch eine Konzentration der Energie stattfindet, ohne daß eine, wenn auch kurzzeitige Überlastung des Senders notwendig wäre, die immer unerwünscht ist. Auf der Empfängerseite hat man hinsichtlich der Meßauswertung sämtliche Vorteile der kurzzeitigen Impulssendung. Auch wenn die von verschiedenen Objekten reflektieren einzelnen Frequenzfolgen sich zeitlich überlappen sollten, findet eine getrennte Anzeige der Impulse statt.
Das Verfahren sei an Hand der Prinzipskizze in Abb. 1 erläutert. Der Sender S strahlt über die Antenne As eine zeitliche Frequenzfolge aus. Die Grundfrequenz des Senders sie f0 und werde in der Zeit # um einen Betrag #f stetig verändert. Die Periodendauer der Frequenzfolge betrage T. Diese Verhältnisse sind in der Abb. 2 näher dargestellt. Auf der Abszisse ist die Zeit t aufgetragen, während die Ordinate die Frequenz f anzeigt. In der Abb. 2 ist der Fall dargestellt, daß die Frequenzänderung #f stetig und linear nach größeren Werten von f0 erfolgt.
Es kann natürlich auch in gleicher Weise die Änderung nach kleineren Werten von f0 stattfinden. Die Änderung braucht auch nicht linear zu erfolgen, sondern sie kann ge gebenenfalls nach einer beliebigen krummlinigen Kurve stattfinden, z. B. sinusförmig oder nach einer e-Funktion.
Diese Frequenzfolge wird auf der Empfängerseite über die Antenne AE empfangen, und zwar sowohl die direkt ausgestrahlte Frequenzfolge als auch die am anderen Gegenstand reflektierte Frequenzfolge, die gegenüber der ersteren einen Laufzeitunterschied aufweist. Der Empfänger ist als Überlagerungsempfänger dargestellt und besteht aus der Oszillatorstufe O und der Mischstufe M.
Der Oszillator sei auf die Frequenz fo bis fz abgestimmt; dabei ist fz die in der Zwischenfrequenzstufe entstehende Zwischenfrequenz.
Am Ende der Zwischenfrequenzstufe ZF bleiben nur die Änderungen gegenüber fz übrig, d. h. die Frequenzspitzen #f gemäß Abb. 2. die jetzt nicht fo, sondern auf fz aufsitzen, Diese Frequenzspitzen gelangen in das Laufzeitfilter F, z. B. eine Kondensatorkette, und werden hier in einen Impuls umgeformt, der dann in dem Oszillograph oder sonstigen Meßgerät A zur Anzeige gebracht wird.
Zur Erläuterung des Zusammenstauchens der Frequenzfolge in einen Impuls dient die Abb. 3. Im oberen Teil ist die Frequenzfolge dargestellt, wie sie sich gegenüber der Zwischenfrequenz fz ausbildet. Im unteren Diagramm ist auf der Abszisse ebenfalls die Zeit t, auf der Ordinate dagegen die Amplitude U des erzeugten Impulses dargestellt.
Die schrägen Verbindungslinien deuten die verschiedenen Laufzeiten für die einzelnen Frequenzen an. Für die Frequenz fz besitzt das Filter F die Laufzeit t #f min und für die Frequenz Fz+ #f die Laufzeit t #f max. Das Filter F muß also derart dimensioniert werden, daß für sämtliche in Frage kommenden Frequenzen die Laufzeitänderungen gerade der Zeit # der Frequenzänderung entsprechen.
Dann kommen, wie in Abb. 3 angedeutet ist, alle Frequenzen am Ende des Filters F zur gleichen Zeit an und ergeben hier einen einzigen Impuls.
Das beschriebene Verfahren ist nicht nur für ultrakurzwellige elektromagnetische Strahlen, sondern auch für längerwellige Strahlungen und weiterhin auch für akustische Signale verwendbar. Bei letzteren Verfahren kommen vor allen Dingen Pfeifen als Sender in Frage, und es wird dann im Sinne der erfindungsgemäßen Lehre das an sich unerwünschte Heulen der Pfeifen zur Entfennungsbestimmung ausgenutzt.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Entfernungsmessung aus der Laufzeit reflektierter Zeichen, insbesondere unter Benutzung von hochfrequenten elektrischen Wellen des Dezimeter- oder Zentimetergebietes, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendewelle periodisch in solchem Maße und während einer solchen Zeitdauer kontinuierlich in der Frequenz geändert wird, daß durch Zusammenstauchen der Frequenzfolge im Empfänger auf Grund frequenzabhängiger Phasenverzögerung jeweils ein einziger Impuls hinreichend kurzer Dauer un@ großen Energicinhalts entsteht, der anschließend zur Laufzeitmessung in üblicher Weise ausgewertet wird.