DE873223C

DE873223C - Verfahren zur Ausnutzung des Dopplereffektes bei der Echomethode, insbesondere zur Bestimmung von Fahrtgeschwindigkeiten

Info

Publication number: DE873223C
Application number: DEA13703A
Authority: DE
Inventors: Willy Dr Kunze
Original assignee: Atlas Werke AG
Current assignee: Atlas Werke AG
Priority date: 1951-07-18
Filing date: 1951-07-18
Publication date: 1953-04-13

Description

Verfahren zur Ausnutzung des Dopplereffektes bei der Echomethode, insbesondere zur Bestimmung von Fahrtgeschwindigkeiten Es ist bekannt t, zurFahrtmes£ung auf Schiffen den Dopplereffekt auszunutzen, der sich bei horizontaler oder gegen den Meeresboden geneigter Echolotung ergibt. Bei sehr langsamen Fahrtgeschwindigkeiten tritt eine entsprechend geringe Dopplerverschiebung der ausgesandten Frequenz auf. Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Mel genauigkeit dadurch zu erhöhen, daß man eine Vervielfachung der Dopplerfrequenzverschiebung herbeiführt. Erfindungsgemäß geschieht dies in der Weise, daß die Sendefrequenz durch die Echofrequenz gesteuert wird, so daßl sie bei jedesmaliger Echorückkehr um die der Relativbewegung entsprechende Dopplerfrequenz verschoben wird. Dieser Vorgang wird so oft wiederholt, bis sich die Sendefrequenz um ein Vielfaches der Dopplerfrequenz gegenüber ihrem Ausgangswert geändert hat.
Das neue Verfahren eignet sich besonders dort, wo die auftretenden Doppierfrequenzen relativ so klein sind, daß sie der unmittelbaren Messung schwer zugänglich sind, insbesondere also dort, wo die zu messendelGeschwindigkeit sehr klein ist im Vergleich zur Fortpflanzungsgeschwindigkeit der verwendeten Wellenenergie. Das ist bei der Echolotung mit elektromagnetischen Wellen der Fall, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, so daß selbst sehr hohe Geschwindigkeiten von Flugzeugen dem, gegenüber verschwindend klein sind. Wenn man daher zum Beispiel von einer Radarstation ein bewegtes Objekt, etwa ein Flugzeug, anstrahlt, so ergibt sich für das zurückkehrende Echo eine außer- ordentlich geringe prozentuale Verschiebung der ausgesandten Frequenz. Diese Differenzfrequenz wird nun gemäß der Erfindung auf ein Vielfaches ihrer durch den einfachen Dopplereffekt bewirkten Größe erhöht, indem man eine Art Rückkopplungsverfahren anwendet. Es wird, wie das bei Radar üblich ist, mit Impulsen gearbeitet und das zurückkommende Echo zur Steuerung des Senders- benutzt, so daß ; der folgende Sendeimpuls. die Frequenz des zuvor empfangenen Echos besitzt. Hierzu kann man von an stich bekannten elektronischem Mitteln, insbesondere Röhrenmeßvorrichtungen für die Bestimmung der Empfangsfrequenz und zur Steuerung der nachfolgenden Sendefrequenz Gebrauch machen.
Auf diese Weise wird zunächst eine Verdopplung der (Frequenzverschiebung erreicht. Man kann nun die Einrichtung so ausbilden, daß beispielsweise tausend Impulse ausgesandt werden, die alle eine Summierung der infolge des Dopplereffektes auftretenden Differenzfrequenzen durch Steuerung der Sendefrequenz ergeben, so daß der Dopplereffekt auf den tausendfachen Betrag erhöht wird. Nach Aussendung von tausend Impulsen kann dann der Vorgang beendigt und von neuem gestartet werden. Man wird zweckmäßig zwischen die MeBperioden, Pausen einschalten, in denen die nach tausend Impulsen sich ergebende Sendefrequenz eine Zeitlang festgehalten wird, um sie bequem messen zu können. Die Einrichtung könne also so getroffen werden, daß bei-- spiel-s.weise nach dem hundertsten oder tausendsten Impuls die Aussendung weiterer Impulse abgeschaltet wird, dafür aber ein Summer mit der zuletzt erreichten Frequenz eine bestimmte Zeit lang diese Frequenz aufrechterhält, die dann gemessen und mit der Frequenz am Anfang verglichen wird.
Durch dieses Verfahren gelingt es, auch für elektrische Wellen. mittels des Dopplereffektes gut meßbare Frequenz differenzen bei relativ langsam bewegten Objekten zu erzeugen. Zweckmäßig wird man mit der Frequenzerhöhung nur so weit gehen, daß man innerhalb der Bandbreite des Senders bzw.
Empfängers bleibt. Gegebenenfalls läßt sich aber auch eine Nachregulierung der elektrischen Abstimmung durchführen.
Natürlich muß bei dem Verfahren die Geschwindigkeit des. Standortes der Sende-- und Empfangsstation berüdcsichtigt werden. Man könnte auch so verfahren, daß. man von vornherein eine bestimmte Frequenzdifferenz als Endfrequenz des meßvorganges vorsieht, z. B. indem man ein scharf abgestimmtes Glied (Quarz) in einer geeigneten. Schaltung vorsieht und nun die in regelmäßiger Folge herausgehenden Impulse so lange aufrecht erhält, bis diese Endfrequenz, die dann zur Anzeige führt, erreicht ist. In diesem Fall würde also nicht die Zahl der aufeinanderfolgenden Impulse vorgegeben werden und die dabei erreichte Frequenzänderung als Maß der Geschwindigkeit relativ zum angeloteten Objekt dienen, sondern es würde die Zeitdauer, während der die Lotungen erfolgen, bis die Endfrequenz erreicht ist, das Maß für die Geschwindigkeit sein. Voraussetzung ist hierbei natürlich, daß der zeitliche Abstand der einzelnen Impulse genügend genau bekannt ist.
Die Erfindung kann sinngemäß Anwendung fin den, um mehrere gleichzeitig reflektierende Objekte, die verschiedene Geschwindigkeit in bezug auf die Beobachtungsstelle haben, durch Ausnutzung der sich infolge des Dopplereffektes ergebenden Frequenzunterschiedevoneinander zu unterscheiden und getrennt zu beobachten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Ausnutzung des. Dopplereffektes bei der Echomethode, insbesondere zur Bestimmung. von Fahrtgeschwindigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendefrequenz durch die Echofrequenz gesteuert wird, so daß sie bei jedesmaliger Rückkehr um. die infolge der Relativbewegung sich ergebende Dopplerfrequenz verschoben wird, und daßl dieser Vorgang so oft wiederholt wird, bis sich die Sendefrequenz um ein Vielfaches der Dopplerfrequenz gegenüber ihrem Ausgangswert geändert hat.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die vervielfachte Dopplerfrequenz am Ende jeder Meßperiode während einer im Vergleich zur Laufzeit langen Zeit aufrechterbalten und dabei gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit gemessen wird, in der sich durch die Dopplervervielfachung eine vorgegebene Differenzfreqeunz einstellt.
4. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Impulsbetrieb die Zahl (der Impulse gemessen wird, nach deren Aus.-sendung sich durch die Dopplerfrequenz - eine vorgegebene Differenzfrequenz einstellt.