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Kurzzeitmesser zur Entfernungsmessung nach der Echomethode
Die Erfindung
bezieht sich auf Echolotvorrichtungen. Bei diesen Geräten ist es zur Vermeidung
von Fehlanzeigen erforderlich, mit dem Aussenden des jeweils nächsten Schallimpulses
zu warten, bis das Echo vom letzten Schallimpuls zurückgekehrt ist bzw. so lange,
wie überhaupt noch ein vom letzten Schallimpuls herrührendes Echo zur Wirkung zu
kommen vermag. Man hat deshalb schion vorgeschlagen, die Lotperiode größer zu wählen
als die dem Meßbereich entsprechende Schalllaufzeit, da in manchen Fällen nur Echos
bis zu einer bestimmten Grenze interessieren, so daß man sich bei der Anzeige zugunsten
einer genaueren Ablesung auf einen kleineren Meßbereich beschränken kann. Es besteht
dann aber wieder die Gefahr, daß außerhalb des Meßbereiches eintreffende Echos Fehlanzeigen
hervorrufen. Bei Echolotgeräten mit Kondensator als Zeitgeber tritt ferner noch
der Nachteil auf, daß dem Spannungsmesser zu hohe Spannwagen zugeschaltet werden,
daß der ladevorgang des Zeitgeberkondensators auch nach Ablauf des Meßbereiches
bis zur nächsten Schallaussendung seinen Fortgang nimmt.
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Blei Echolotgeräten mit elektromagnetischer Stoppuhr ist zwar auch
schon versucht worden, das anzeigeglied jedesmal nach Ablauf der dem Maß. bereich
entsprechenden Schallaufzeit mittels eines künstlichen Echos auf eine bestimmte
willkürliche, z. B. mit »Echo nicht angekomen« bezeichnete Kennmarke der Skala einzustellen,
falls das Echo
des ausgesandten Schalles bis dahin noch nicht angekommen
sit. Dadurch wird awar eine Fehlanzeige durch ein außerhalb des Meßbereiches eintreffendes
Echo ausgeschlossen, jedoch besteht der Nachteil, Idaß die Anzeige jedesmal unterbrochen
wird, wenn ein Echo nicht innerhalb der Meßperiode angekommen iisit.
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Der Erfindung liegt die Aufgiable zugrunde, einen nach der Echomethode
arbeitenden Kurzeitmesser, insbesondere mit Kondens,ator als Zeitgeber, zu schaffen,
bei dem Fehlanzeigen durch außerhalb des Meßbereiches eintreffende Echos vermieden
sind und bei dem trotzdem keine Unterbrechung der Anzeige bei Ausbleiben eines Echos
innerhalb des Meßbereiches erfolgen muß.
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Diese Aufgabe ist dadurch gelöst worden, daß die Lotfolgte ständig
oder zeitweise langsamer ist, als es der größten von der Anzeigevorrichtung zu effassenden
Schallaufzeit entspricht, und daß durch eine Kippvorrichtung, die bei Schallaussendung
gestartet wird und bei Ablauf der dem Meßbereich entsprechenden Schallaufzeit kippt,
die Empfangs-bzw. Anzeigevorrichtung abgeschaltet bzw. unwirksam gemacht wird. Dies
kann z. B. durch eine Zeitkreisordnung erfolgen, durch die die Empfindlichkeit des
Anzeigerelais, z. b. eines Relaisrohres, nach Ablauf der dem Meßbereich entsprechenden
Schalllaufzeit selbsttätig herabgesetzt wird.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
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Das Schaltbild zeigt eine als Landehöhenmesser für Flugzeuge dienende
Echolotvorrichtung. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Schallsender,
einer Empfangs- und Anzeigevorrichtung für die Echos und einem Zeitmesser zur Bestimmung
der Schallaufzeit.
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Dile Empfangseinrichtung besteht aus leinlem akustischen Schwinger
1, der über einen Verstärker 2 auf ein Relaisrohr 3 einwirkt, durch das ein Echorelais
4 betätigt wird. Durch das Echorelais 4 wird im Augenblick der Echoankunft ein Kondensator
7 eines Zeitkreises 5, 6, 7 kurzzeitig an ein in Meter flughöhe geeichtes Spannungsmeßgerät
8 gelegt.
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Der Zeigkreis 5, 6, 7 wird vom Sendekreis aus im Augenblick der Schallaussendung
gestartet, s'o daß die Spannung des Kondensators als Maß für die seit der Schallaussendung
bis zur Echoankunft verflossene Zeit benutzt werden kann. Der Meßbereich der Anzeigevorrichtung
erstreckt sich von o bis 200 m Flughöhe. Parallel zum Spannungsmesser 8 liegt ein
kleiner Kondensator 9, der die durch das Echorelais 4 dem Spannungsmesser zugeschaltete
Zeitkreisspannung bis zur nächsten Echoankunft bzw. bis zur Abschaltung der Anzeige
festhält.
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Die Sendeeinrichtung besteht ;aus einem Schallerzeuger, z. B. einer
druckluftbetriebenen Pfeife I0, die durch Schließen von Sendekontakten 11 erregt
werden kann. die Sendekontakte 11 werden durch eine Relaisspule 12 betätigt, die
von einem Kondensator 13 über ein Gasentladungsnohr 14 jeweils bei Überschreiten
der Zündspannung einen kurzen Stromstoß erhält. D-er Kondensator I3 liegt ständig
huber einen Ladewiderstand 15 an einer Splannungsquelle 16 von z.B. 200 Volt, so
daß er sich unmittelbar nach erfolgter Entladung übler das Glimmrohr 14 und einen
durch die Relaisspule 12 betätigten Kurzschlußkontakt wieder auflädt, um sich bei
Erreichen der Zündspannung des Rohres 14 abermals zu entladen und einen neuen Schallimpuls
auszusenden. Die Zeitkonstante des Sendezeitkreises 13, 15, 16 ist so gewählt, daß
alle z sec ein Schallimpuls ausgesandt wird, wenn die Flughöhe > als 200 m ist.
Sobald dagegen ein Echo bei kleineren Flughöhen ankommt, wird diese Lotperiode geändert,
z. B. 9n Ider Weise, daß der Kondensator 13 des Sendezeitkreises durch ein vom Echo
betätigtes Relais 17 vorübergehend an einen größeren Kondensator 18 gelegt und dadurch
auf die Spannung dieses größeren Kondenstors gebracht wrid. Der große Kondensator
18 wird im Augenblick der Schallaussendung durch Schließen eines dem Senderelais
12 zugehörigen Kontaktes 19 aut eine Spannung von z. B. 90 Volt (kleiner als die
Zündspannung des Glimmrohres) aufgeladen und entlädt sich über einen Widerstand
20. Es ist klar, daß, solange der Kondensator 13 eine kleinere Spannung aufweist
als der Kondensator I8, die Parallelschalutng des Kondensators 18 eine plötzliche
Sapnnungserhöhung des Kondensators 13 bewirkt und dadurch die Lotfolge beschleunigt.
Diese Lotfolgebeschleunigung ist um so größer, je eher das Echo ankommt.
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Um zu verhindern, daß Echos aus einer Höhe größer als 200 m eine
Anzeige hervorrufen, ist ein polarisiertes Relais 21 vorgesehen, das den Empfänger
1 durch einen Zeitkreis 22 mit Glimmrohr 23 jeweils 1,2 sec, entsprechend 200 m
Schallaufweg, nach erfolgter Schallaussendung abschaltet, falls bis dahin nicht
schon der nächste Schallimpuls ausgesandt ist, und das mittels einer vom Sendestromkreis
beeinflußten Rückholspule 24 den Empfänger bei Schallaussendeung wieder einschaltet.
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Der Empfänger 1 kann mittels einer weiteren Relaisspule 25 auch durch
jedes Echo vom Verstärker abgeschaltet werden, falls er bei Echoankunft noch eingeschaltet
war, um den Empfänger für die nach dem ersten Echo vielfach noch eintrettenden Mehrfachechos
unwirksam zu machen.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt,
vielmehr sind noch Abänderungen und auch andere Ausführungsformen möglich. Insbesondere
kann die Abschaltung des Empfängers statt im Eingang des Verstärkers 2 auch an einer
anderen Stele der Empfangs- bzw. Anzeigevorrichtunqg erfolgen. Es muß, dabei nur
vermieden werden, daß der Spannungs- bzw. Höhenmesser 8 mit dem spannunghaltenden
Kondensator 9 hierdurch beein0 flußt wird. So könnte das Zurwirkungkommen von Echos,
die außerhalb des Meßbereiches eintreffen, auch durch vermieden werden, daß die
Empfindlichkeit des Relaisrohres 3 selbsttätig bei Ablauf der dem Meßbereich entsprechenden
Schallaufzeit auf einen solchen Wert herabgesetzt wird, daß Echos nicht mehr zur
Anzeige kommen. Auch läßt sich die Erfindung in Verbindung mit Echolotgeräten anwenden,
bei denen die Lotfolge durch
das Echo anf eine andere Weise als
im Beispiel gesteuert wird oder aber auch vom Echo völlig. unabhängig ist. Statt
die verwendeten Kippvorrichtungen mit einem Glimmrohr zu versehen, können dises
auch mit einem Elektronenrohr arbeiten, das normalerweise verriegelt ist und durch
entsprechende Zeitkreise od. dgl. im gewünschten Zeitpunkt entriegelt wird. Diese
Schaltung hat den Vorteil, daß die Spannung des Zeitkreiskondensators beim Kippen
keine Veränderung verfährt, so daß einerseits der gleiche Kondensator für verschiediene
Zwecke z. B. gleichzeitig zur Betätigung des Senderelais 12 und des Abschaltrelais
21 sowie gegebenenfalls auch als Zeitgeber benutzt werden kann.
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Ferner kann die Erfindung 1auch auf Kurzzeitmesser anderer Art, insbesondere
Kurzezitmesser mit anderen Zeitmeßvorrichtungen, und auf Echolotvorrichtungen für
Unterwasserschall Anwendung finden.
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Bei der Verwendung eines Potentiometers als Zeitgeber kann auch durch
besondere Ausbildung des Potentiometers verhindert werden, daß das ankommsendie
Echo eine falsche Anzeige ergibt, in dem z. B. -der Potentiometerarm sich entsprechend
der Lotperiode in 2 2 sec einmal dreht, dabei aber nur in einem Winkelbereich von
216° entsprechend I,2 sec oder 200 m Schallaufweg eine Spannung vom Potentiometer
abgreift.
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Die Potentiometerwicklung wird hierzu zweckmäßig auf einen Winkelbereich
von 216° beschränkt, während im Winkelbereich von 2I6 bis 3600 der Potentiometerarm
über eine Isolierbahn läuft.
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Natürlich könnte die Anzeige b1ei normaler Potentiometerausbildung
auch durch Unterbrechung der vom Potentiometerarm zum Instrument bzw. zum Kondensator
9 führenden Leitung verhindert werden.