DE874078C - Verfahren und Vorrichtung zur Anzeige des Groessenverhaeltnisses zweier Messwerte, insbesondere zur Anzeige der Phasendifferenz zweier Spannungen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Anzeige des Größenverhältnisses zweier Meßwerte, insbesondere zur Anzeige der Phasendifferenz zweier Spannungen Bei der Anzeige des Größenverhältnisses zweier 31Meßwerte durch einen Quotientenmesser oder durch Strichabbildung an einem Braunschen Rohr ergibt sich vielfach der Nachteil, daß eine brauchbare Anzeige nur bis zu bestimmten Verhältniswerten nach oben und unten hin möglich ist. So können beispielsweise bei der Messung der Phasendifferenz zweier Ursprungsspannungen durch Ableitung zweier gleichphasiger, aber verschieden großer Meßspannungen mittels Summen- und Differenzbildung Phasendifferenzen auftreten, die größer sind als E 1800 und dadurch abgeleitete Spannungen ergeben, deren Amplitudenverhältnis bereits oberhalb derjenigen Grenze liegt, die für die Brauchbarkeit der Quotientenmesser gegeben ist oder die bei der Anzeige am Braunschen Rohr zu Mehrdeutigkeiten der Anzeige führt.
• Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß der Quotient zweier Absolutwerte näher an den Wert I rückt, wenn man die beiden Absolutwerte um den gleichen Absolutbetrag vermehrt, und weiter von I sich entfernt, wenn man die beiden Absolutwerte um den gleichen Absolutbetrag vermindert. In Ausnutzung dieser Tatsache kann man die Empfindlichkeit des Quotientenmessers beliebig verändern und dadurch den jeweilig auftretenden Quotientenwerten anpassen.
• Besondere Bedeutung hat die Erfindung für die Anzeige der Einfallsrichtung von Wellen mittels Messung der Phasendifferenz der Spannungen von zwei in Abstand voneinander angeordneten Empfängern.
• Wenn dabei der Empfängerabstand zwecks Erlangung großer Richtschärfe verhältnismäßig groß gewählt isf, ist durch Anwendung des angegebenen Verfahrens eine Erweiterung des Bereiches, in dem eine eindeutige Peilung erhalten wird, möglich.
• In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. I eine Einrichtung zur Bestimmung der Einfallsrichtung von Schallwellen, Abb. 2, 3 und 4 Diagramme zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Schaltung nach Abb. 1.
• Im dargestellten Beispiel sind l, 2 und 3 drei Empfänger für Unterwasserschallwellen. Die beiden Empfänger I und 2 sind zusammengefaßt, ebenso die Empfänger 3 und 2. Die so erhaltenen beiden Empfangsspannungen haben die gleiche Phasenlage wie zwei in den Schwerpunkten der beiden Empfangsgebilde 1, 2 und 3, 2 liegende Empfänger. Für die Phasendifferenz der beiden Empfangsspannungen ist somit der Schwerpunkt der beiden a-Empfangsanordnungen maßgebend. Für die Vorausrichtung (a = o) ist die Phasendifferenz zwischen den beiden Empfangsspannungen Null. Bei Abweichung von der Vorausrichtung ergeben sich Phasendifferenzen ç im einen oder anderen Sinne, welche dem Wegunterschied d S und der Wellenlänge A entsprechen, und zwar ist die Phasendifferenz bei einem Einfallswinkel a der Schallwellen bestimmt durch die Beziehung Ist beispielsweise d = o,6A so ergibt sich für a = i I8° eine Phasendifferenz ç = i 65" .
• Die beiden Empfangsspannungen oder Ursprungsspannungen a und b werden in bekannter Weise in zwei Spannnungen gleicher Phase umgewandelt. Die Amplituden dieser Spannungen sind: Die Phase dieser beiden Spannungen ist gleich und liegt auf der Winkelhalbierenden zwischen den Spannungen a und b (Abb. 2).
• Gibt man D und S auf die Plattenpaare eines Braunschen Rohres 5, so entsteht wegen der Gleichphasigkeit dieser beiden Wechselspannungen eine Strichablenkung des Kathodenstrahifleckes. Bei ç = 0 ist D = S, und der Strich fällt in die Winkelhalbierende der Plattenachsen. Mit zunehmenden ç dreht sich der Strich von der Winkelhalbierenden weg um den Winkel6, so daß Es ist also Wenn <p > I80" wird, so ist die Anzeige nicht mehr eindeutig, da z. B. f = 200° zu demselben Strich führt wie g, = - I60".
• -Um diese Mehrdeutigkeit bei Anwachsen des WinkelsSp über I80" hinaus zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung den beiden Spannungen D und S, bevor sie auf das Braunsche Rohr gegeben werden, eine Spannung derselben Phase wie D und S zugefügt.
• Die Phase der Spannungen D und S ist aber, wie bereits oben nachgewiesen, gleich der Mittelphase zwischen den beiden Ursprungsspannungen a, b. Eine solche Spannung kann dem in der Mitte der beiden Empfangsanordnungen I, 2 und 3, 2 liegenden Empfänger 2 entnommen werden, da dieser Empfänger stets ohne weiteres die Mittelphase hat.
• Die Amplitude der Zusatzspannung könnte willkürlich gewählt werden, wenn man auf eine einfache Beziehung zwischen der Drehung des Strichs und der Phasendifferenz ç verzichtet. Eine solche einfache Beziehung ergibt sich aber, wenn man die Zusatzspannung gleich wählt. Dann ist nämlich Gibt man jetzt D' und S' auf die Plattenpaare des Braunschen Rohres, so wird (vgl. Bild 3).
• Man sieht, der Strich auf dem Braunschen Rohr dreht sich durch Anwendung der Zusatzspannung gerade halb soviel wie ohne sie. Die Folge davon ist, daß die Phasendifferenz qg von Null bis 360" in der einen Richtung und auch bis 360" in der anderen Richtung wachsen darf, ohne daß die Eindeutigkeit der Anzeige aufhört.
• Will man bei der Richtungsbestimmung von Schallwellen den vollen möglichen Bereich des Einfallwinkels a erfassen, so ist die Eindeutigkeit gewahrt, wenn nut d < A, 1, bisher hierzu d < A2 sem mußte.
• Benutzt man statt des Braunschen Rohres einen Quotientenmesser, so steht wegen der Gleichrichtung von D' und S dem Zeiger nur ein Quadrant zur Verfügung. 6 kann also nur bis 45" und f nur bis I80° nach jeder Seite ansteigen. Auch hier hat man also mit den Zusatzspannungen den doppelten a-Bereich als als ohne sie, wenn man für den Quotienten s die erfahrungsgemäßen Grenzwerte 116 und 5 einsetzt. Es ergibt sich ohne Zusatzspannungen bei einem Empfängerabstand d =- o,6 A ein Peilbereich von a = i I8". Durch Verwendung der Zusatzspannung unter sonst unveränderten Bedingungen erweitert sich der Peilbereich auf a = =t 38". Will man diesen Bereich nicht voll ausnutzen, so hat man dafür freie d Hand, T entsprechend größer zu wählen.
• Zu bemerken ist noch, daß bei Anwendung der Zusatzspannungen die Länge des Striches bei wachsendem ç abnimmt (Abb. 4), während sie sonst gleich bleibt. Denn es ist die Strichlänge in einem Fall im anderen Bei fip = 360" wird 6 = go" und die Strichlänge gleich Null (Bild 4). Diese Eigentümlichkeit in der Anzeige wirkt wie die Richtcharakteristik einer Zweiergruppe vom Mittenabstand A/z. Diese Wirkung überlagert sich noch der Richtwirkung der Schwinger und beeinflußt den Störpegel im allgemeinen in günstigem Sinne.
• Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt, vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und auch andere Ausführungen möglich. Insbesondere kann die Zusatzspannung auch z. B. kleiner als im Beispiel gewählt werden. Neben geringerer Abschwächung der Empfindlichkeit hätte das die zuweiIen erwünschte Folge, daß die Strichlänge nicht bis auf Null herabsinkt.
• Ferner läßt sich, wie schon eingangs erwähnt, durch Subtraktion von Zusatzspannungen ein stärkeres Drehen bei derselben Phasenänderung erzielen. Eine Abnahme der Strichlänge bis auf Null läßt sich vermeiden, wenn man für die Zusatzspannung einen kleineren Betrag wählt, als im Beispiel angegeben.
• PATENTANSPROCHE: I. Verfahren und Vorrichtung zur Anzeige des Größenverhältnisses zweier Meßwerte, insbesondere zur Anzeige der Phasendifferenz zweier Ursprungswechselspannungen durch Ableitung zweier gleichphasiger, aber verschieden großer Meßspannungen mittels Summen- und Differenzbildung, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Meßwerte vor der Quotientenbildung durch eine Zusatzgröße vergrößert oder verkleinert werden.

Claims (1)

1. 2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch I zur Phasendifferenzmessung zweier Ursprungswechselspannungen, insbesondere zur Bestimmung der Einfallsrichtung von Wellen aus der Phasendifferenz der Empfangsspannungen zweier in Abstand voneinander angeordneter Empfangsanordnungen, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Ursprungswechselspannungen eine Zusatzspannung von mittlerer Phasenlage zugefügt wird, die z. B. einem in der Mitte zwischen den beiden Empfängern befindlichen dritten Empfänger zu entnehmen ist.

   3. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch I, gegebenenfalls 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag der Zusatzgröße gleich W von dem Betrage der Resultierenden der beiden Meßwerte ist.

   4. Vorrichtung nach den Ansprüchen I bis 3, gekennzeichnet durch Verwendung eines Braunschen Rohres als Quotientenmesser.

   5. Vorrichtung nach den Ansprüchen I bis 3, gekennzeichnet durch Verwendung eines Zeigerquotientenmessers.