DE948559C

DE948559C - Anordnung zur Geschwindigkeitsmessung mittels akustischer Wellen unter Ausnutzung des Doppler-Effektes

Info

Publication number: DE948559C
Application number: DEL21469A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Hans Reiner
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1955-03-19
Filing date: 1955-03-19
Publication date: 1956-09-06

Description

Anordnung zur Ges chwindigkeitsmessung mittels akustischer Wellen unter Ausnutzung des Doppler-Effektes Die Messung der Geschwindigkeit bewegter Körper mit Hilfe des Doppler-Effektes ist an sich bekannt. Die von dem anzumessenden Objekt reflektierte Welle, die in ihrer Frequenz entsprechend der relativen Geschwindigkeit von Meßstelle und Meßobjekt gegenüber der ausgesendeten Frequenz verschoben ist, wird im Meßempfänger mit der ausgesendeten Welle gemischt und die Differenz in einem geeigneten Frequenzmesser angezeigt, der direkt in Geschwindigkeiten geeicht sein kann.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß auch bei kleinen Frequenzdifferenzen zwischen ausgesendeter und reflektierter Welle langsam verlaufende Frequenzschwankungen kaum in das Meßresultat eingehen. Dem steht der Nachteil gegenüber, daß bei großem Geschwindigkeitsbereich die Differenzfrequenz mehr als eine Oktave überstreicht und eine Frequenzmessung damit schwierig wird. Außerdem läuft eine Frequenzmessung in diesem Falle entweder auf eine Abzählung der Nulldurchgänge während einer bestimmten Zeit oder auf eine Messung des zeitlichen Abstandes aufeinanderfolgender Nulldurchgänge hinaus. Es wird also von dem Informationsinhalt, der in der Differenzfrequenz steckt, nur ein kleiner Teil für die Anzeige verwertet. Entsprechend ist die Anzeige empfindlich gegen Ranschen, Schwebungen zwischen zwei Empfangsfrequenzen und ähnlichen Störun- gen. Es wird daher eine Anordnung vorgeschlagen, die diesen Nachteil nicht aufweist.
Erfindungsgemäß wird bei einer Anordnung zur Geschwindigkeitsmessung mittels akustischer Wellen unter Ausnutzung des Doppler-Effektes, bei dem ein Sender eine sinusförmige Welle aussendet, die am Meßobjekt reflektiert und in ihrer Frequenz verändert wird, wobei die Frequenzänderung ein Maß für die Geschwindigkeit zwischen Meßobjekt und Beobachter ist, die Sendefrequenz auf der Empfangsseite ausgefiltert und die durch den Doppler-Effekt verschobene Frequenz einem Frequenzdiskriminator zugeführt, dessen Ausgangsspannung ein Maß für die Geschwindigkeit des Objektes darstellt.
Bei dieser Anordnung wird also die Frequenz der reflektierten Welle direkt gemessen. Bei Verwendung von Ultraschall ist bereits bei kleinen Ge schwindigkeiten die Frequenzverschiebung groß genug, um eine Abtrennung der Sendefrequenz in der Empfangsstation zu ermöglichen. Aus der Frequenzverschiebung 2V f1 = f . (für v c) mit / = Sendefrequenz, v = Geschwindigkeit des Objektes in bezug auf dem Beobachter, c = Schallgeschwindigkeit, ergibt sich bereits bei einer Geschwindigkeit von 2 m/sec ein Frequenzabstand von mehr als 1 O/o.
An Hand der Figur wird die erfindungsgemäße Anordnung nachstehend näher beschrieben.
In der Anordnung nach der Figur gelangen die vom Sender S ausgehenden Wellen mit der Frequenz f auch in dem Empfangsverstärker E, dem die reflektierte Welle mit der verschobenen Frequenzf + df zugeführt wird. Durch das hinter dem Eingangsverstärker angeordnete Bandfilter B wird die Sendefrequenz f ausgesiebt und dem nach folgenden Verstärker V nur die verschobene, die Information enthaltende Frequenz f + a f zugeführt, von dem aus sie über den Begrenzer L an den FrequenzdiskriminatorD gelangt. Die Ausgangsspannung des Disknminators wird von dlem Meßinstrument M angezeigt, das direkt in Geschwindigkeiten geeicht sein kann.
Mit dieser Anordnung ist es möglich, die benötigte Information bereits nach einer sehr kurzen Zeitspanne auszuwerten, die dem Reziprokwert der Auswertungsfrequenz entspricht.
Für die Aussiebung der Sendefrequenz sind steile Filter erforderlich, die zweckmäßigerweise als Quarzfilter oder Allpaßbrückenfilter ausgebildet werden. Es ist vorteilhaft, zur Vermeidung von Störungen und Fehlanzeigen den Sperrbereich so weit zu erstrecken, daß der Bereich den Schwankungen des Trägers überdeckt wird und außerdem die Trägerunterdrückung nur so weit zu führen, daß der Pegel des Trägerrestes stets höher als der Störpegel ist und bei zu geringer Amplitude der reflektierten Welle einen bestimmten Anzeigewert ergibt, der charakteristisch ist für das Fehlen des Empfangssignals.
PATENTANSPROCHE: I. Anordnung zur Geschwindigkeitsmessung mittels akustischer Wellen unter Ausnutzung des Doppler-Effektes, bei dem ein Sender eine sinusförmige Welle aussendet, die am Meßobjekt reflektiert und in ihrer Frequenz geändert wird, wobei die Frequenzänderung ein Maß für die Geschwindigkeit zwischen Meßobjekt und Beobachter ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendefrequenz auf der Empfangsseite ausgefiltert und die durch den Doppler-Effekt verschobene Frequenz einem Frequenzdiskriminator zugeführt wird, dessen Ausgangsspannung ein Maß für die Geschwindigkeit des Objektes ist.

Claims

2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Frequenzänderung zur Bestimmung des Vorzeichens der Geschwindigkeit dient.

3. Anordnung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aussieben des Trägers ein Ouarzfilter oder ein Allpaßbrückenfilter dient, dessen Sperrbereich den Bereich der Schwankungen des Trägers überdeckt und dessen Dämpfung im Bereich der Dopplerfrequenzen klein ist.

4. Anordnung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerunterdrückung nur so weit geführt ist, daß zur Vermeidung von Fehlanzeigen durch Rauschen oder Fremdstörungen der Pegel des Trägerrestes stets höher als der Störpegel ist und bei zu geringer Amplitude der reflektierten Welle einen bestimmten Anzeigewert ergibt, der charakteristisch ist für das Fehlen der reflektierten Welle.