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Vorrichtung zur Entfernungsmessung nach dem Echoverfahren
Bei der Entfernungsmessung
nach dem Echoverfahren erfolgt die Anzeige entweder durch einen mechanischen oder
einen elektrischen Zeitgeber.
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Die Verxvendung eines mechanischen Zeitgebers hat den Vorteil einer
genauen Anzeige, ist aber verhältnismäßig verwickeln im Aufbau. und die Übertragung
der Anzeige vom eigentlichen Meßgerät zu entfernt davon liegenden Beobachtungsstellen
ist nur durch verwickelte Fernsteuereinrichtungen möglich Außerdem ist auch das
Anzeigegerät wegen seines verhältnismäßig großen Platzbedarfes und wegen des mit
dem mechanischen Antrieb verbundenen Geräusches für den Gebrauch beispielslveise
auf der Brücke eines Schiffes unvorteilhaft. Demgegenüber hat die Verwendung eines
elelitrischen Zeitgebers den Vorzug, daß der meßwert sich ohne weiteres auf beliebig
entfernte und gleichzeitig mehrere Beobaditungsstellen übertragen läßt und daß dabei
gewvöhnliche Spannungsmesser, die nur wenig Raum beanspruchen, benutzt werden können.
Die elektrischen Spannungsmesser besitzen jedoch anderseits nur eine verhältnismäßig
kleine Skala, die sich bei den üblichen Geräten nur über etwa 270°Winkelbereich
erstreckt und außerdem meist eine nichtlineare Teilung aufweist. Für mechanische
Zeitgeber ist auch schon vorgeschlagen worden, dasAnzeigeglied an einer geradlinigen
Entfernnngsskala entlang zu bewegen. DieVerwendung der geradlinigen Skala ist, da
es sich bei der Entfernungsmessung immer um die Abbildung gerader Wegstrecken handelt,
besonders vorteilhaft, weil sich dadurch beispielsweise die Meerestiefe oder dieFlughöhe
eines Flugzeuges besonders sinnfällig abbilden läßt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anzeigevorrichtung
für Echolote zu schaffen, die die Verwendung einer geraden, hinreichend großen Entfernungsskala
und eine einfache Übertragung
der Meßergebnisse ermöglicht und dabei
eine geringe Raumbeanspruchung, einfache Bauart und Betriebssicherheit aufweist.
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Die Aufgabe ist dadurch gelöst worden, daß als Zeitmaß eine im zu
messenden Zeitbereich gesetzmäßlig sich ändernde Spannung und erfindungsgemäß zur
Anzeige dieser Spannung ein Glimmrohr mit gestreckter Kathode verwendet wird, das
eine je nach der Größe der angelegten Spannung verschiedene Glimmlichtlänge aufweist.
Dieses Rohr läßt sich so ausbilden, daß es sowohl eine verhältnismäßig große Skala
als auch eine hinreichend scharfe Anzeige des Entfernungswertes gewährleistet. Außerdem
besteht die Möglichkeit, durch mehrere Meßbereiche und Glimmrohre dieGenauigkeit
der Anzeige beliebig zu steigern. Dabei zeichnet sich das Glimmrohr durch eine äußerst
geringe Raumbeanspruchung aus und hat gleichzeitig den Vorteil, daß die Anzeige
selbstleuchtend und trägheitslos ist. Ferner ist das Glimmrohr zur Anzeige des Meßwertes
an mehreren entfernt voneinander liegenden Beobachtungsstellen geeignet. Es ist
auch betriebssicher infolge seiner Unempfindlichkeit gegen Erschütterungen und deshalb
besonders für den Bordbetrieb geeignet.
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Die Erfindung sei an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
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Die beispielsweise dargestellte Echolotvorrichtung besteht im wesentlichen
aus einem Schallsender S, der in regelmäßigen Zeitabständen durch einen nockenbetätigten
Kontakt a kurzzeitig mit einer Stromquelle b verbunden und dadurch zum Aussenden
kurzer, impulsartiger Wellenzüge erregt wird. Die ausgesandten Impulse werden von
dem Objekt, dessen Entfernung gemessen werden soll, beispielsweise Idem Meeresboden,
zurückgeworfen und von einem Empfänger E aufgenommen.
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Nach Verstärkung in einem Verstärker c werden die Echoimpulse zur
Betätigung eines Anzeigerelais R benutzt. Durch das Anzeigerelais R wird eine von
der Laufzeit des Schalles abhängigeSpannung auf die Anzeigevorrichtung geschaltet.
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Die Zeitmeßvorrichtung, die die entfernungsabhängige Spannung liefert,
besteht im dargestellten Beispiel aus zwei Drehpotentiometern d, f mit umlaufenden
Kontaktarmen g, h, die von einem gemeinsamen Motor M über Wellen w und x mit verschiedener
Geschwindigkeit angetrieben werden.
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Die Welle x und damit der Kontaktarm 11 des Potentiometers r läuft
mit zehnmal größerer Geschwindigkeit um als die Welle w und der Kontaktarm g des
Potentiometers d.
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Die Abgriffspannungen der beiden Potentiometer werden durch Kontakte
r1 und r2 des Anzeigerelais R bei Echoankunft kurzzeitig an je ein Glimmrohr mit
gestreckter Kathode bzw. M legt. Parallel zu den Rohren und k liegen Kondendensatoren
m, , die die zugeschaltete Meßspannung festhalten, um eine stehende Anzeige zu erzielen.
DieUmlaufgeschwindigkeit der beiden Drehpotentiometer ist so gewählt, daß ein Umlauf
des Potentiometers f einer Entfernung von IOO m und ein Umlauf des Potentiometers
d einer Entfernung von IOOO m entspricht. Beträgt also beispielsweise die Entfernung
64ohm, so stellt sich an dem Amplitudenrohr k eine Spannung ein, die der Laufzeit
des Schalles über die 640 m hin und zurück entspricht, während sich am Rohr i eine
Spannung einstellt, die dem über die 600 m hinausgehenden Entfernungswert von 40
m entspricht. Durch die zusätzliche Anordnung des Rohres i wird daher das Ablesen
des durch das Rohr k gegebenen ungefähren Entfernungswertes verfeinert.
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Abweichend vom dargestellten Beispiel läßt sich z. B. die Anzeige
durch Glimmrohre auch mit anderen Anzeigevorrichtungen kombinieren. So kann beispielsweise
eine mit dem Zeitmeßgerät unmittelbar verbundene mechanische Anzeigevorrichtung
mit umlaufendem Neonrohr od. dgl. verwendet werden, während für die Töchteranzeigen
Glimmrohre verwendet werden. Ferner kann man eine Steigerung der Meßgenauigkeit
auch dadurch erzielen, daß man ein einziges Glimmrohr verwendet und dieses wahlweise
mit einem anderen Zeitgeber verbindet oder einen Zeitgeber vorsieht, der auf verschiedeneMeßbereiche
umschaltbar ist. Die Umschaltung kann sowohl an jedem Glimmrohr getrennt vorgesehen
sein oder durch eine besondere, mit jedem Rohr verbundene Anzeigevorrichtung angezeigt
werden, beispielsweise eine Nummernanzeige, durch die jeweils die vollen IOO oder
IOOO m angezeigt werden, während dann am Glimmrohr die über die 100 oder IOOO m
hinausgehenden Werte abzulesen sind. Die Skala kann unmittelbar auf das Glasgefäß
der Glimmrohre aufgeätzt sein. Schließlich können auch Glimmrohre mit Hilfselektroden
verwendet werden. Man kann den Glimmröhren gegebenenfalls eine Vorspannung geben,
um sie dauernd gezündet zu halten und dann auf einen spannungshaltenden Kondensator
verzichten bzw. auch kleine Meßspannungen zur Anzeige bringen.