DE1252913B - Echo-Entfernungsmessgeraet - Google Patents

Description

DEUTSCHES W7WW^ PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

GOls

DeutscheKl.: 42 c-18

Nummer: 1 252 913

Aktenzeichen: B 51865 IXb/42c

1252913 Anmeldetag: 26. Januar 1959

Auslegetag: 26. Oktober 1967

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen der Entfernung eines Gegenstandes, z. B. zum Messen der Höhe, als Zeitintervall zwischen der Aussendung eines gegenüber diesem Zeitintervall kurzzeitigen Impulses, z. B. akustischer Energie, und dem Empfang eines von dem Gegenstand reflektierten Echoimpulses, wobei die Dauer der ausgesendeten Impulse bei zunehmender Meßentfernung vergrößert wird.

Es ist unter anderem ein Entfernungsmeßverfahren mit Hilfe von Hochfrequenzimpulsen bekanntgeworden, bei dem ein Sender und ein Empfänger durch einen Modulationssender abwechselnd mit paralleler Frequenz ausgeschaltet werden, wobei aus der dem Maximum der Empfangsintensität entsprechenden Modulationsfrequenz der Abstand zwischen Sender und Reflektor bestimmt wird.

Mit einer anderen bekannten Einrichtung werden _ Höhenmessungen dadurch ausgeführt, daß ein Sender durch einen Empfänger beim Beginn und beim Aufhören des Empfanges von Echosignalen aus- und eingeschaltet wird. Die resultierende Impulsfolgefrequenz ist ein Maß für die Höhe.

Es ist ferner bereits ein Funkmeßgerät bekannt, in dem zur Messung größerer Entfernungen die Impulsbreite und die Frequenzbandbreite geändert werden können. In diesem Gerät werden die Änderungen allerdings nur von Hand durch Umschaltung auf einen anderen Meßbereich stufenweise vorgenommen.

Bei den bekannten Echo-Entfernungsmeßsystemen werden demgegenüber im allgemeinen Impulse konstanter Dauer gesendet. Die Dauer eines jeden Impulses muß kurz genug gewählt sein, um sicherzustellen, daß die Dauer eines jeden Impulses noch bei der Minimumentfernung, die gemessen werden soll, verhältnismäßig klein ist im Vergleich zu der Dauer des Hin- und Herweges des Impulses, so daß selbst unter solchen minimalen Entfernungsbedingungen ein gut bestimmbares, vom gesendeten Signal unterscheidbares Echo erzielbar ist. Andererseits ist ein Wellensignal offensichtlich um so leichter durch Störwirkungen parasitärer Signale aller Art beeinflußbar, je kürzer es ist. Wenn somit die gemessene Entfernung groß ist, so daß eine größere Anzahl parasitärer Signale vorhanden sein können, läuft ein kurzer Impuls Gefahr, unter den parasitären oder falschen Signalen verlorenzugehen, wodurch ein genaues Messen unmöglich gemacht wird. Die gewählte Dauer für jeden Impuls, der bei bekannten Geräten benutzt wurde, mußte daher einen Kompromiß darstellen, der ein genaues und verläßliches Messen an den oberen und unteren Grenzbereichen der meßbaren Entfernungen nicht ermöglicht.

Echo-Entfernungsmeßgerät

Anmelder:

The Bendix Corporation,
New York, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. Η. Negendank, Patentanwalt, Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:

James Allen Wippert, Burbank, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 27. Januar 1958 (711 514)

Dieser Nachteil soll behoben werden, was erfindungsgemäß dadurch erreicht wird, daß der Ausgang eines Impulse konstanter Dauer erzeugenden astabilen Multivibrators mit dem Eingang eines Impulsgenerators verbunden ist, der über ein Signal, dessen Amplitude proportional der jeweils unmittelbar zuvor gemessenen Entfernung ist, selbsttätig so gesteuert ist, daß die Dauer des von ihm abgegebenen, die Dauer der Aussendung bestimmenden Impulses proportional der Entfernung ist.

Weiterhin ist es vorteilhaft, die zum Empfang oder zur Verstärkung des empfangenen Echos dienenden Mittel zeitweilig unwirksam oder unempfindlich zu machen, und zwar für einen kurzen Zeitabschnitt unmittelbar nach erfolgter Sendung eines jeden Impulses. Hierdurch wird der Empfang von parasitären Echos vermieden, die durch Reflexion des gesendeten Impulses von naheliegenden Oberflächen, z. B. den Oberflächen eines Flugzeuges, in dem das Gerät installiert ist, hervorgerufen werden können.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist auch der Grad der Reduzierung der Empfindlichkeit des Echoempfangs- oder Verstärkungsgerätes ungefähr proportional der Entfernung gemacht, die gerade gemessen worden ist. Der Vorteil einer solchen Maß-

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nähme besteht darin, daß dadurch eine maximale Ausschaltung von parasitären Echos erzielt wird, ohne die Verläßlichkeit der Messung nahe dem unteren Grenzbereich der zu messenden Entfernungen zu beeinflussen.

Ein Ausführungsbeispiel eines Echomeßgerätes nach der Erfindung, bei dem akustische Wellen ausgesandt und empfangen werden, wird im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltschema des beschriebenen Geräts,

F i g. 2 die Wellenformen von Signalen, die an verschiedenen Punkten im Gerät nach F i g. 1 während der Betätigung auftreten.

In Fig. 1 ist ein Gerät gezeigt, welches das Prinzip der Erfindung bei einem Höhenmesser näher erläutert. Ein Wandler 8 ist zur Umwandlung von Schall- und elektrischer Energie vorgesehen und kann ein Membranvibrator sein.

Bei der normalen Betätigung des Geräts wird vom Wandler 8 ein Schallstoß abgegeben, der sich zur Erdoberfläche fortpflanzt und zum Wandler in Form eines Echos reflektiert wird. Beim Empfang des Echos erzeugt der Wandler ein elektrisches Echosignal, das ein Zeitintervall beendet, welches gleichzeitig mit der Abgabe des Schallstoßes begann. Das gemessene Zeitintervall wird dann in einem Meßgerät 9 als Höhenanzeige angezeigt.

Der Aufbau und die Wirkungsweise eines Geräts nach der Erfindung werden am besten verständlich, wenn man die aufeinanderfolgenden Vorgänge betrachtet und die Beschreibung des Gerätes entsprechend seiner Arbeitsweise vornimmt.

In F i g. 1 ist ein astabiler Multivibrator 10 gezeigt, der, wenn er nicht von außen geregelt wird, in Intervallen von einer Sekunde arbeitet, um sowohl einen positiven Impuls 12 und einen negativen Impuls 14, jeder von 100 msec Dauer, zu erzeugen. Der astabile Multivibrator 10 kann durch ein Signal ausgelöst werden, um den 100-msec-Impuls sofort zu erzeugen. Die Wellenform der vom Multivibrator 10 abgegebenen Impulse, d. h. der Impulse 12 und 14, sind in den F i g. 2, A bzw. B gezeigt. Der astabile Multivibrator 10 kann von der Art sein, wie er in dem auf S. 171 des Bandes 19 der »Radiation Laboratories Series« beginnenden Aufsatz »Waveforms« von McGraw-Hill gezeigt und beschrieben ist.

Die Ausgangsleitung 16 vom astabilen Multivibrator 10, die die Impulse 12 überträgt, ist an einem veränderlichen Impulsgenerator 18 angeschlossen. Die Funktion des veränderlichen Impulsgenerators 18 besteht darin, Impulse verschiedener Längen zu erzeugen, welche die Dauer des vom Gerät abgegebenen Schallstoßes bestimmen. Die Dauer des Impulses 20 ändert sich mit der angezeigten Höhenlage, so daß der Schallstoß, wenn ein das Gerät benutzendes Flugzeug niedrig fliegt, von kurzer Dauer ist und das Echo nicht beeinträchtigt. Wenn sich jedoch das Flugzeug in großen Höhenlagen befindet, ist der Schallstoß von langer Dauer und erzeugt ein Echo, das leichter in Gegenwart von falschen Signalen zu empfangen ist.

Der variable Impulsgenerator 18 empfängt ebenfalls ein positives Signal über eine Leitung 22, welches durch seine Amplitude die angezeigte Höhenlage anzeigt. Das Signal wird dem Gitter einer Röhre 24 über die Leitung 22 und einen Widerstand 26 zügeführt. Das Gitter ist außerdem über einen Widerstand 26 a an negatives Potential angeschlossen, welches die Röhre abschaltet, wenn das Höhensignal Null ist.

Die Kathode der Röhre 24 ist an Masse angeschlossen, und die Anode ist über einen Widerstand an positives Potential angeschlossen, so daß die Spannung an der Anode der Röhre 24 umgekehrt variiert, wie das Höhensignal in der Leitung 22. Die Anode der Röhre 24 ist über Widerstände 30 und 32 und Kondensator 34 an die Leitung 16 angeschlossen, so daß der Kondensator 34 während der Dauer des Impulses 12 geladen wird. Danach, wenn das Ende des Impulses 12 erscheint, entlädt sich der Kondensator 34, um eine Spannung mit einer Wellenform, wie sie in F i g. 2, C gezeigt ist, am Verbindungspunkt 35 zwischen den Widerständen 30 und 32 zu erzeugen. Der Verbindungspunkt 35 ist an das Gitter einer normalerweise leitenden Röhre 36 mit geerdeter Kathode angeschlossen, und der negative Ausschlag 37 (F i g. 2, C) der Spannung am Verbindungspunkt 35 bewirkt, daß die Röhre 36 für ein kurzes Intervall abgeschaltet wird, bis die Spannung am Verbindungspunkt durch Stromfluß durch den Widerstand 30 wiederhergestellt ist, wobei die Zeitdauer von dem Potential an der Anode der Röhre 24 bestimmt wird. Die Anode der Röhre 36 ist an eine Quelle positiven Potentials über einen Widerstand 38 angeschlossen. Daher wird der Impuls 20 (F i g. 2, D) während des Intervalls, bei dem die Röhre abgeschaltet ist, an der Anode der Röhre 36 gebildet. Natürlich variiert das Intervall des Impulses 20 mit der Spannung an der Anode der Röhre 24, die wiederum von der angezeigten Höhe abhängt. Die Dauer des Impulses 20 variiert daher mit der angezeigten Höhe.

Der Impuls 20 wird über einen Kopplungskondensator 42 einem Einblenderverstärker 44 zugeführt, der außerdem an einen 3-kHz-Oszillator 46 angeschlossen ist. Der Verstärker 44 bewirkt, daß die Schwingung nur während des Impulsintervalls weitergegeben wird. Das resultierende Ausgangssignal des Einblendverstärkers 44, das einen periodisch schwingenden Stoß 45 von 3 kHz (F i g. 2, E) aufweist, wird einem Ausgangsstromkreis 48 über eine Leitung 50 zugeführt. Der Ausgangsstromkreis 48, der einen Transformator aufweisen kann, ist mit dem Wandler 8 verbunden und überträgt auf ihn die Stoßsignale, um einen Schallstoß zu erzeugen.

Der durch den Wandler 8 erzeugte Schallstoß kann auf einen Gegenstand, z. B. die Erde, treffen und ein Echo bilden, welches zum Wandler reflektiert wird, um ein elektrisches Echosignal 51 (F i g. 2, E) zu erzeugen. Das Intervall zwischen dem Zeitpunkt des Schallstoßes und dem Echosignal wird gemessen, um die Entfernung anzuzeigen, die der Schall durchlaufen hat. Im allgemeinen wird diese Zeit dadurch gemessen, daß ein Kippsignal, d. h. ein im wesentlichen linear ansteigendes Signal, erzeugt wird und daß die Amplitude des Kippsignals, die sie während des Intervalls zwischen Sendung und Empfang erreicht, beobachtet wird.

Das Kippsignal wird durch das Ende des Impulses 12 ausgelöst. Ein Verzögerungsstromkreis 52 ist so geschaltet, daß er den Impuls 12 von der Leitung 16 über eine Leitung 54 erhält, welch letztere über einen Kondensator 56 und einen Widerstand 58 mit negativem Potential verbunden ist. Der Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 56 und dem Widerstand 58 ist über einen Widerstand 60 mit dem Steuergitter einer Röhre 62 verbunden. Die Anode der Röhre 62 ist über einen Widerstand 64 mit der Leitung 54 und

über eine Leitung 68 mit einer Kippschaltung 66 verbunden.

Wenn der Impuls 12 dem Kondensator 56 zugeführt wird, wird der Impuls differenziert und bildet ein Signal (F i g. 2, F) am Gitter der Röhre 62. Das differenzierte Signal weist einen positiven Impuls 69, der zeitlich mit dem Beginn des Impulses 12 zusammenfällt, und einen negativen Impuls 70, der mit dem Ende des Impulses 12 zusammenfällt, auf. Der positive Impuls 69 bewirkt, daß die Röhre leitend wird, wenn sie anfänglich den Impuls 12 erhält, und verhindert zeitweilig, daß die Anode positiv wird. Nach Passieren des positiven Impulses 69 wird die Röhre 62 abgeschaltet, die Anode der Röhre 62 wird positiv und bildet einen verzögerten Anstieg G₁ (F i g. 2, G). Der Zweck der Verzögerung der Zuführung des Impulses 12 zu der Kippschaltung 66 ermöglicht, daß die vorhergehende Höhenanzeige gemessen werden kann, bevor die Kippschaltung wiederhergestellt wird.

Der verzögerte Impuls 12 wird einer Kippschaltung 66 über die Leitung 68 zugeführt. In der Kippschaltung sind mehrere Stromkanäle zur Aufladung eines Kondensators vorgesehen. Durch wahlweises Blokkieren dieser Stromkanäle bei verschieden hohen Aufladungen, z. B. durch Dioden, kann eine Kippspannung erzeugt werden, die über ein beträchtliches Zeitintervall fast linear ist, wie dies in F i g. 2, H gezeigt ist.

Gleichzeitig mit der Entwicklung der Kippspannung (F i g. 2, H) durch die Kippschaltung 66 läuft der Schallstoß oder ein Echo des Stoßes zwischen dem Wandler 8 und der Erde. Angenommen, der Schallstoß träfe auf die Erde und bildete ein Echo genügender Energie, um zum Umformer zurückzugelangen, würde ein Echosignal 51 (F i g. 2, E) erzeugt. Das Signal 51 wird der Leitung 92 zugeleitet, die ebenfalls das übertragene Stoßsignal 45 erhält. Es ist daher notwendig, ein Empfangssystem zu schaffen, welches selektiv das Echosignal 51, jedoch nicht das Stoßsignal 45 empfängt.

Das Echosignal 51 ist gedämpft und weist daher eine beträchtlich niedrigere Amplitude auf als das Stoßsignal 45. Ein Amplituden-Diskriminator 96 erhält das Echosignal, indem es durchgelassen wird, während das Stoßsignal eliminiert wird, indem es nicht durchgelassen wird. Ein dem Amplituden-Diskriminator vorgesehener Kondensator wird dabei genügend aufgeladen, um die positiven Spitzen des Signals im wesentlichen auf Nullpotential zu halten. Die Wellenform derart erzeugter Signale ist in F i g. 2, / gezeigt.

Bezüglich des Stoßsignals 45 und des Echosignals 51 reduziert ein Dämpfungsstromkreis die Amplituden dieser in Wellenform (s. F i g. 2, /) erscheinenden Signale. Aus der Wellenform der F i g. 2, / ist ersichtlich, daß die Echosignale ein höheres Spannungsniveau annehmen als die übermittelten Stoßsignale. Es kann daher eine gewöhnliche Amplitudenauswahl angewendet werden, um die Echosignale zu erhalten und die gesendeten Stoßsignale auszuschalten. Eine derartige Amplitudenauswahl wird durch eine Vakuumröhre erzielt, die einen Abschaltungspegel unter den negativen Spitzen des Echosignals und über den positiven Spitzen des Stoßsignals hat.

Das Echosignal gelangt daher von dem Amplituden-Diskriminator 96 über einen Kondensator zu einem Bandfilter 115, der bestimmte falsche Signale durch Frequenzauswahl ausscheidet. Der Ausgang

aus dem Filter wird einem Verstärker 117 zugeführt, der seinerseits mit einem Verstärker 119 gekoppelt ist.

Wenn das Stoßsignal gesendet wird, können Echos auf das System reflektiert werden, die von Vorsprüngen des Flugzeuges herrühren, so daß falsche Anzeigen erfolgen können. Es ist daher wünschenswert, das Empfangssystem während des Intervalls des Stoßsignals unwirksam zu machen und die Empfindlichkeit des Empfängers während eines Intervalls unmittelbar nach dem Stoßsignal zu reduzieren. Um zu verhindern, daß falsche Echosignale vom System empfangen werden, ist eine Verstärkungsregelung vorgesehen, die den Empfänger zunächst blockiert und dann, vom Zeitpunkt der Schallstoßsendung an, die Empfindlichkeit des Empfängers langsam vergrößert. Es ist wünschenswert, daß der Empfindlichkeitsgrad des Empfängers etwa proportional zur Höhe des Flugzeuges ist. Die mit der Zeit veränder-

ao liehe Verstärkung des Empfängerteils des Gerätes der F i g. 1 wird durch eine mit der Zeit veränderliche Verstärkungsregelung 114 bewirkt, die eine Röhre aufweist, z. B. eine Triode, die normalerweise nicht leitend ist, während des 100-msec-Intervalls unmittelbar vor einem Schallstoß und während des Intervalls eines Schallstoßes leitend gemacht wird. Die Röhre leitet daher während eines Intervalls, das teilweise durch das Intervall des Schallstoßes bestimmt wird. Da der Schallstoß in seiner Dauer mit der angezeigten Höhe veränderlich ist, verändert sich das Intervall, während dem die Röhre leitet, ebenfalls mit der Höhe.

Mit der Verstärkungsregelung wird eine Spannung, wie in F i g. 2, K gezeigt, erzeugt.

Diese Spannung (s. F i g. 2, K) wird einer Leitung 126 zugeführt und dient zur Regelung der Empfindlichkeit des Empfängerteils des Geräts, so daß diese vom Ende des Schallstoßes an langsam zunimmt. Natürlich ist die Stärke des Echosignals umgekehrt

to proportional zur Höhe, daher ist das Echosignal bei niedrigen Höhen stärker, und die Empfindlichkeit des Empfängers braucht zum Empfang der Echos nicht so groß zu sein wie bei großen Höhen.
Der Empfängerteil des in F i g. 1 gezeigten Geräts

t5 kann auch beträchtlichem Geräusch ausgesetzt sein. Es ist daher zweckmäßig, eine automatische Verstärkungssteuerung vorzusehen, um die Verstärkung des Empfängers in Übereinstimmung mit der Stärke der empfangenen Signale zu verändern. Dies wird durch eine automatische Verstärkungsregelung bewirkt. Der Regler 128 weist eine Röhre 130 auf, deren Gitter über einen Widerstand 132 und einen Kondensator 134 an den Ausgang des Verstärkers 119 angeschlossen ist. Infolgedessen wird die Leitfähigkeit der Röhre 130 durch die am Ausgang des Verstärkers 119 und die an der Anode der Röhre 130 erscheinenden Spannungen geregelt und der Leitung 126 zugeführt, um eine Verstärkungsregelung der Verstärker 117 und 119 in Verbindung mit dem Ausgang vom zeitver-

)o änderlichen Verstärkungsregelkreis 114 zu bewirken. Das dem automatischen Verstärkungsregelkreis vom Verstärker 119 zugeführte Signal ist ein Wechselstromsignal. Um eine stetige Regelung der Röhre 130 zu erzielen und ein Verstärkungsregel-

>5 signal zu erzeugen, ist es daher notwendig, daß das Wechselstromsignal gleichgerichtet wird, beispielsweise durch eine Diode 136. Die Diode 136 ist am Knotenpunkt 141 zwischen den Widerstand 132 und

den Kondensator 134 geschaltet und ebenfalls an ein Spannungsteilernetz 138 angeschlossen, welches zwischen Masse und negativem Potential geschaffen ist. Ein Widerstand 140 ist ebenfalls zwischen den Knotenpunkt und das Spannungsteilernetz 138 geschaltet. Ein Kondensator 142 ist zwischen das Gitter und die Kathode der Röhre 130 geschaltet.

Während des Betriebes der automatischen Verstärkungsregelung hat während der Periode, in der die Röhre des Amplituden-Diskriminators 96 vollständig abgeschaltet ist (unmittelbar vor und während des Sendens des Schallstoßes), der Verstärker 119 keinen Ausgang. Die Röhre 130 wird daher abgeschaltet und ermöglicht es, der Leitung 126 weniger negativ zu werden, so daß die Verstärker 117 und 119 sehr empfindlich werden. Wenn die Röhre des Amplituden-Diskriminators 96 wieder leitend wird, würden die Verstärker 117 und 119 sehr empfindlich bleiben und ein Geräuschsignal erzeugen können, welches ausreicht, das System zu betätigen. Um dies zu verhindern, wird der Kondensator 142 durch den Impuls 12 aufgeladen, der durch eine Diode 144 geht, die an der Leitung 16 liegt. Der Kondensator 142 hält daher die Röhre 130 leitend, während sich der Kondensator 142 über den Widerstand 140 entlädt. Somit wird durch die automatische Verstärkungsregelung 128 nicht nur automatisch die Verstärkung geregelt, sondern sie wirkt auch in Verbindung mit dem zeitveränderlichen Verstärkungsregelkreis 114, so daß der Empfänger unempfindlich für falsche Echos und Geräuschsignale wird, die unmittelbar nach dem Schallstrom erscheinen.

Nachdem ein Echosignal durch die Verstärker 117 und 119 verstärkt worden ist, wird es dem Steuergitter eines Thyratrons in einer Schwellenschaltung 146 zugeführt. Das Thyratron ist normalerweise abgeschaltet, seine Anode ist daher positiv. Beim Empfang des verstärkten Echosignals wird das Thyratron leitend und erzeugt dabei einen negativen Impuls 158 an der Anode, wenn ein zwischen die Thyratronanode und Masse geschalteter Kondensator entladen wird. Die Wellenform der Spannung an der Anode des Thyratrons ist in F i g. 2, L gezeigt.

Beim Betrieb des zuvor beschriebenen Empfängerteils für das Gerät ist die Röhre in dem Amplituden-Diskriminator 96 unmittelbar vor der Sendung eines Schallstoßes vollständig abgeschaltet. Während der Zeit, wenn diese Röhre abgeschaltet ist, wird an der Anode eine positive Spannung erzeugt, die dem Bandpaßfilter IIS zugeführt wird. Diese Spannungsänderung kann ausreichend hoch sein, um den Filter 115 ansprechen zu lassen und ein Wechselstromsignal zu erzeugen, das den Verstärker 117 und 119 passiert und das Thyratron auslöst. Infolge der Verzögerung, die durch den Durchgang durch den Filter 115 eintritt, tritt die Gefahr der falschen Auslösung während des Intervalls des Impulses 12 auf. Der Impuls 12 wird daher benutzt, um das Thyratron zeitweilig unwirksam zu machen. Der Impuls 12 wird einer Triode in einer Schwellenschaltung 146 über eine Leitung 162 zugeführt. Während der Dauer des Impulses 12 wird das Gitter der Triode positiv, wodurch sie leitend wird. Infolgedessen können falsche Signale, die während der Dauer des Impulses erscheinen, das Thyratron nicht für falsche Betätigung auslösen.

Die Betätigung des Thyratrons zur Bildung eines negativen Impulses 158 hat verschiedene Wirkungen.

Die Amplitude der Kippschaltung wird zur Messung der augenblicklichen Höhe abgefühlt. Eine Prüfschaltung wird zur Angabe, daß das System Höhenmeldungen empfängt, gesteuert, wobei der instabile Multivibrator 10 ausgelöst wird, um den Ablauf eines weiteren Betätigungszyklus auszulösen.

Der negative Impuls 158 wird dem Multivibrator 10 über eine Diode zugeleitet und löst den Multivibrator zur Bildung eines Impulses 12 aus, wodurch

ίο ein weiterer Betätigungszyklus eingeleitet wird.

Der Impuls 158 wird über eine Leitung 170 einer in Reihe geschalteten Diode 172 und einem Kondensator 174 in einer Informationsprüfschaltung 171 zugeführt. Der Kondensator 174 ist mit Masse verbunden. Der Knotenpunkt 175 zwischen der Diode 172 und dem Kondensator 174 ist mit einer Quelle positiver Spannung über den Widerstand 176 und das Steuergitter einer Röhre 178 verbunden. Die Anode der Röhre 178 ist mit positivem Potential verbunden, während die Kathode über ein Relais 180 und einen Widerstand 182 an Masse angeschlossen ist. Die Kontakte 184 des Relais 180 sind in Reihe mit einer Lampe 186 zwischen dem positiven Potential und Erde verbunden.

Während des Intervalls nach der Sendung eines Schallstoßes lädt sich der Kondensator in der Informationsprüfschaltung über dem Widerstand 176 bis zu einem Pegel auf, bei dem die Röhre 178 leitender wird. Wenn jedoch das Thyratron leitet, wird die Ladung des Kondensators 174 über die Diode 172 und den Widerstand 176 abgeleitet, und die Röhre 178 wird daher weniger leitend. Wenn jedoch keine Echosignale während der Dauer einiger Sekunden empfangen werden, ist die Aufladung des Kondensators 174 ausreichend, um die Röhre 178 genügend leitend zu machen und das Relais 180 über den Widerstand 182 zu erregen, die Kontakte 184 zu schließen und die Lampe 186 zum Aufleuchten zu bringen. Infolgedessen brennt die Lampe 186 während der Intervalle, wenn die Höhe außerhalb des Bereiches des Höhenmessers liegt. Über das Relais 180 können auch hörbare Signale und andere sichtbare Signale eingeschaltet werden.
Der Impuls 158 von der Schwellenschaltung 146 wird einer Flip-Flop-Schaltung 188 zugeleitet, die ihrerseits mit einem Gatter 190 verbunden ist. Die Flip-Flop-Schaltung 188 kann einen Einzelschußvibrator aufweisen, wie er in der eingangs zitierten Literaturstelle gezeigt und beschrieben ist. Die Flip-Flop-Schaltung 188 bewirkt, daß die ein Tor bildende Schaltung 190 während eines genauen Intervalls wirksam ist, um ein die augenblickliche Aufladung des Kondensators in der Kippschaltung 66 anzeigendes Signal passieren zu lassen. Diese Aufladung stellt natürlich das Kippsignal dar, wobei die Amplitude desselben als Höhe anzeigbar ist. Das die Höhe anzeigende Signal, das von der ein Tor bildenden Schaltung 190 kommt (s. F i g. 2, M), wird in einem Kondensator 194 gespeichert, der die Leitfähigkeit der Röhre 196 in der Meßschaltung 192 steuert. Die Röhre 196 ist nach Art eines Kathodenverstärkers angeschlossen und weist eine Anode auf, die mit der positiven Spannung und einer Kathode verbunden ist, welch letztere über einen Widerstand 197 an negatives Potential angeschlossen ist. Die Kathode der Röhre 196 folgt daher der Spannung am Gitter der Röhre und erzeugt eine die Höhe anzeigende Spannung. Die Spannung an der Kathode der Röhre

Claims (4)

196 wird über einen variablen Widerstand 198 und das Meßgerät 9 an Masse angeschlossen. Infolgedessen wird die im Kondensator 194 entwickelte Spannung als Höhe durch das Meßgerät 9 angezeigt. Bei Betrachtung der Gesamtarbeitsweise des Systems durch Zusammenfassen der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß der astabile Multivibrator 10 die Erzeugung von Impulsen 12 und 14 bewirkt. Die Betätigung des astabilen Multivibrators 10 erfolgt bei Nichtempfang von Höheninformationen in Intervallen von einer Sekunde, beim Empfang von Höheninformationen jedoch öfter, was durch die Höhe bestimmt ist. Der Impuls 12 vom astabilen Multivibrator 10 wird über den Impulsgenerator 18 geführt, um einen ig Impuls (die Länge desselben ist proportional zu der angezeigten Höhe) zu erzeugen, der einem ein Tor bildenden Verstärker 44 zugeführt wird, um einen Schwingungsstoß aus dem Oszillator 46 dem Ausgangsstromkreis 48 und somit dem Wandler 8 zuzuführen. Bei der Sendung des Schallstoßes beginnt ein Zeitablauf, der das Aufladen eines Kondensators einschließt, um den durch die Schallwelle zurückgelegten Weg zu bestimmen. Das Echo des gesendeten Schallstoßes wird von dem Wandler 8 empfangen und über die Ausgangsschaltung 48 und die Leitung 92 dem Amplituden-Diskriminator 96 zugeführt. Der Amplituden-Diskriminator 96 bewirkt, daß das Gerät während des Sendens eines Schallstoßes und während eines Intervalls danach, das von der angezeigten Höhe abhängig ist, unwirksam ist. Von dem Amplituden-Diskriminator 96 wird das Echosignal dem Filter 115 zum Filtern zugeführt und danach durch die Verstärker 117 und 119 verstärkt. Das Signal wird dann der Schwellenschaltung 146 zur Erzeugung eines Impulses 158 zugeführt, der zum astabilen MultivibratorlO zurückgeführt wird, um einen nächsten Betätigungszyklus einzuleiten. Das Signal wird ebenfalls der Informationsprüfschaltung 171 zugeführt, um eine Lampe 186 entsprechend zu steuern, ob Informationen oder keine empfangen werden. Das Signal wird weiterhin einer Flip-Flop-Schaltung 188 zugeführt, um eine ein Gatter bildende Schaltung 190 zu betätigen und eine der Höhe entsprechende Aufladung des Kondensators 194 zu bewirken, die vom Meßgerät 9 angezeigt wird. Hieraus ist ersichtlich, daß durch die Erfindung ein verbesserter Echo-Höhenmesser geschaffen ist, durch den die vorstehend genannten Aufgaben voll gelöst werden. Patentansprüche:

1. Gerät zum Messen der Entfernung eines Gegenstandes, z. B. zum Messen der Höhe, als Zeitintervall zwischen der Aussendung eines gegenüber diesem Zeitintervall kurzzeitigen Impulses, z. B. akustischer Energie, und dem Empfang eines von dem Gegenstand reflektierten Echoimpulses, wobei die Dauer der ausgesendeten Impulse bei zunehmender Meßentfernung vergrößert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines Impulse konstanter Dauer erzeugenden astabilen Multivibrators (10) mit dem Eingang eines Impulsgenerators (18) verbunden ist, der über ein Signal, dessen Amplitude proportional der jeweils unmittelbar zuvor gemessenen Entfernung ist, selbsttätig so gesteuert ist, daß die Dauer des von ihm abgegebenen, die Dauer der Aussendung bestimmenden Impulses proportional der Entfernung ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Dauer der gemessenen Entfernung proportionale Impuls in an sich bekannter Weise einem ein Tor aufweisenden Stromkreis (44) zugeführt wird, der außerdem mit dem Ausgang eines Oszillators (46) verbunden ist und von dem Oszillator einen Impuls (45) erhält, der in der Dauer proportional der gemessenen Entfernung ist.

3. Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2, welches Mittel zur zeitweiligen Reduzierung der Empfindlichkeit des Echoempfangsgerätes unmittelbar nach Erzeugung des gesendeten Impulses aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Empfindlichkeitsminderung proportional dem gemessenen Zeitintervall oder der Entfernung gemacht ist.

4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Informationsprüfschaltung (171) zur Erzeugung eines Warnsignals, z. B. das Aufleuchten einer Lampe (186), wirksam wird, wenn auf einen gesendeten Impuls nach einem vorgeschriebenen Zeitablauf kein Echoimpuls folgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 403 939, 844 273,
215, 911 823, 914 946, 957 070;
USA.-Patentschrift Nr. 2 055 883.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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