DE1516601C1 - Verfahren und Einrichtung zur Ortung von schallabstrahlenden Objekten - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Ortung von schallabstrahlenden ObjektenInfo
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- DE1516601C1 DE1516601C1 DE1966B0086236 DEB0086236A DE1516601C1 DE 1516601 C1 DE1516601 C1 DE 1516601C1 DE 1966B0086236 DE1966B0086236 DE 1966B0086236 DE B0086236 A DEB0086236 A DE B0086236A DE 1516601 C1 DE1516601 C1 DE 1516601C1
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Einrichtung zur Ortung schallabstrahlender Objekte miT Hilfe von im Erdboden befindlichen Körperschallempfängern,
wobei jeweils mehrere Körperschallempfänger zur Erzielung einer Richtcharakteristik in Gruppen
zusammengefaßt sind, die die aufgenommenen Schallsignale
über mechanisch-elektrische Wandler in elektrische Signale umformen und einer Auswerteeinrichtung
zuführen, in der die elektrischen Signale der räumlich voneinander getrennten Empfängergruppen miteinander
korreliert werden und aus den gebildeten Korrelationsfunktionen die Laufzeitdifferenz und damit die
Richtung eines wahrgenommenen Objektes ermittelt
wird.
Es ist bereits bekannt, aus Schallereignissen die
örtliche Lage der betreffenden Schallquelle zu bestimmen. So werden z. B. bei der Erdbebenforschung und in
der angewandten Geologie durch Messung des Bodenschalles die Ortskoordinaten der Schallquellen
bestimmt. Bei der Bestimmung der Ortskoordinaten solcher Schallquellen stehen den Meßinstrumenten
allerdings meist relativ hohe Schalleistungen zur ί
Verfügung, und die Anforderungen an das örtliche Auflösungsvermögen sind gering.
Bei der Ortung von schallabstrahlenden Objekten, wie beispielsweise rollenden Panzern oder feuernden
Geschützstellungen, sind die am Empfangsort ankom- ία
menden Schalleistungen dagegen sehr gering, so daß sie mit den aus der Geologie bekannten Verfahren nicht
ausreichend genau nach Richtung und Entfernung erfaßt werden können.
Aus der Radartechnik, vergleiche z. B. die US-Patentschrift
30 90 044, ist es bekannt, durch Korrelieren der von zwei jeweils mit einer eigenen Antenne versehenen
Empfängern x, y aufgenommenen Radarechosignale über die bekannte Fremdkorrelationsfunktion
Fx(t)· Fy(r-t) dt,
25 wobei Fx das von dem Empfänger χ und Fy das von dem
Empfänger y aufgenommene Radarechosignal, τ die Laufzeitdifferenz zwischen beiden Signalen und Φχγ (τ)
die Korrelation in Abhängigkeit von τ zwischen beiden Radarechosignalen angibt, die Laufzeitdifferenz zu
ermitteln. Die Korrelationsfunktion Φχγ (τ) kann
mehrere Maxima bei verschiedenen Werten von τ haben, dabei bedeutet dann jedes Maximum ein ein
Radarecho abstrahlendes Objekt mit einer eigenen diskreten Richtung, die sich aus dem jeweils zu diesem
Maximum gehörenden Wert τ ergibt.
Diese gleichen Verhältnisse gelten nun aber auch bei
der Ortung von schallabstrahlenden Objekten.
Bei der Ortung schallabstrahlender Objekte ist es gleichfalls bekannt, mehrere Schallempfänger derart
zusammenzuschalten, daß sich eine bestimmte Richtwirkung der auf Schallereignisse ansprechenden Empfangsanlage
ergibt (vergleiche z. B. deutsche Patentschrift 7 31993).
Außerdem ist es bekannt, von mehreren Schallempfängern
aufgenommene Signale in geeigneter Weise auszuwerten und auf einer Braunschen Röhre so
sichtbar zu machen, daß ein Betrachter aus dem Bild der Braunschen Röhre unmittelbar die Richtung der die
empfangenen Schallsignale aussendenden Schallquelle ersehen kann (vgl. DT-PS 8 74 078).
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Ortungsverfahren
und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit dem relativ ferne unbekannte
Objekte auf dem Lande auch dann noch nach Richtung und Entfernung zu orten sind, wenn diese nur
relativ schwache Schalleistungen abgeben. Ferner sollen verschiedene einzelne schallabstrahlende Objekte, auch
wenn sie nur wenig voneinander entfernt sind, noch einwandfrei getrennt identifizierbar sein. Das Verfahren
soll dabei mit einer relativ einfachen Einrichtung durchführbar sein und auch einem Beobachter ohne
Spezialausbildung einen einfachen und leicht verständlichen
Überblick über den Beobachungsraum und alle sich in diesem befindenden schallabstrahlenden Objekte
bieten.
Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren zur Ortung schallabstrahlender Objekte mit Hilfe von im Erdboden
befindlichen Körperschallempfängern, wobei jeweils mehrere Körperschallempfänger zur Erzielung einer
Richtcharakteristik in Gruppen zusammengefaßt sind, die die aufgenommenen Schallsignale über mechanischelektrische Wandler in elektrische Signale umformen
und einer Auswerteeinrichtung zuführen, in der die elektrischen Signale der räumlich voneinander getrennten
Empfängergruppen miteinander korreliert werden und aus den gebildeten Korrelationsfunktionen die
Laufzeitdifferenz und damit die Richtung eines wahrgenommenen Objektes ermittelt wird, gemäß der
Erfindung dadurch gelöst, daß aus den elektrischen Signalen dreier benachbarter Gruppen von Körperschallempfängern
(x,y, z) mindestens zwei Korrelationsfunktionen Φχγ (τ), Φγχ (τ) gebildet werden, die sich
gegenseitig um eine Parallaxe unterscheiden, daß diese beiden Korrelationsfunktionen auf zwei Braunsche
Röhren eines Sichtgerätes aufgezeichnet und mit dem menschlichen Auge betrachtet werden, wobei die
Braunschen Röhren zueinander derart für einen Beobachter eingestellt sind, daß ihre beiden ebenen
Bilder als ein gemeinsames räumliches Bild erscheinen, und daß auf oder vor den Braunschen Röhren
mindestens ein Koordinatennetz angeordnet wird, dessen Koordinate »Entfernung« in Abhängigkeit der
auftretenden Parallaxe und dessen Koordinate »Richtung« in Abhängigkeit der Zeitverzögerung τ geeicht
sind, so daß eine Abschätzung des Ortes der Schallquelle möglich wird.
Werden nämlich aus den Schallsignalen dreier benachbarter Körperschallempfängergruppen, z. B. x, y
und ζ zwei Korrelationsfunktionen, nämlich Φ^χχηά Φ^
gebildet, so unterscheiden sich diese beiden Funktionen um eine bestimmte Parallaxe. Bei der Betrachtung der
beiden sichtbar gemachten Korrelationsfunktionen macht das menschliche Auge aus den beiden getrennten
Bildern der Korrelationsfunktionen ein einziges, wobei der Parameter »Tiefe« entsteht und so durch ein
geeignetes auf den Bildschirmen der Braunschen Röhren angebrachtes oder optisch eingeblendetes
Koordinatenetz die Entfernung der einzelnen wahrgenommenen Objekte bestimmt werden kann,
Soll ein größeres aufzuklärendes Gebiet gleichzeitig beobachtet werden, so wird nach einer weiteren
Ausbildung der Erfindung ein zu überwachendes Gebiet in einzelne Streifen unterteilt und jeder Streifen von
drei benachbarten Gruppen von Körperschallempfängern mit Richtcharakteristik überwacht, die die
aufgenommenen Schallwellen in Form elektrischer Signale jeweils drei Auswerteeinrichtungen gleichzeitig
derart übermitteln, daß jeweils in einer Auswerteeinrichtung Objekte innerhalb des Streifens ermittelt
werden können, der die von den benutzten Körperschallempfängern gemeinsam erfaßte Fläche des zu
überwachenden Gebietes darstellt. Jeder Geländestreifen wird also von einem Sichtgerät, auf das jeweils drei
Gruppen von Körperschallempfängern einwirken, überwacht.
Ein Körperschallempfänger besteht gemäß der Erfindung aus einem mit einer Flüssigkeit gefüllten
Gefäß, dessen Material mit der Dichte und Elastizität des Erdbodens annähernd übereinstimmt bzw. das
Material des Gefäßes etwa den gleichen Wert für das Produkt ρ · c wie der Erdboden aufweist, wobei ρ die
Dichte und c die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls ist. Mit diesem Körperschallempfänger ist ein
Rohr verbunden, das von einem Schallwandler mit dem transformierten Wellenwiderstand des Gefäßes abge-
schlossen ist, wobei an dem Schallwandler die
aufgenommene Schallenergie in Form elektrischer Signale abnehmbar ist.
Der Empfang von Körperschall durch in den Boden versenkte Körperschallempfänger hat den Vorteil, daß
einfache Schalldruckempfänger verwendet werden können. In der Praxis reichen z.B. mit Flüssigkeit
gefüllte Behälter wie Benzinkanister oder ähnliches.
Dabei ist es möglich, durch Weiterleiten des Schalldruckes
von den mit Flüssigkeit gefüllten Behältern in
die mit Flüssigkeit gefüllten Rohre eine erhebliche
Transformation des Schalldruckes vorzunehmen, da der Querschnitt der Rohre um ein vielfaches kleiner als die
Oberfläche des Schallempfängers ist. Am Ende eines
Rohres wird das Schallsignal mit Hilfe des mechanischelektrischen Wandlers in ein elektrisches Signal
umgeformt, wobei dieser mechanisch-elektrische Wandler das eigentliche Mikrofon darstellt.
Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit der akustischen
Welle im Erdboden anders ist als auf der die
Körperschallempfänger verbindenden Rohrleitung, sind zur Erzielung einer in einem breiten Frequenzband
wirksamen Richtwirkung in die einzelnen Rohrleitungen mechanische Verzögerungsglieder, z.B. in Form
von Umwegleitungen, eingebaut, um die Schaligeschwindigkeit
auf der Rohrleitung gleich der im Erdboden zu machen. Ist jeder einzelne Körperschallempfänger mit einem mechanisch-elektrischen Wandler
verbunden, so sind analog in den elektrischen Leitungen
elektrische Verzögerungsglieder eingebaut, z. B. Verzögenmgsleitungen
mit etwa gleichen Laufzeiten, wie sie von der Schallwelle im Erdboden erzielt werden.
Durch das Zusammenfassen mehrerer Körperschallempfänger zu einer Gruppe mit einer bestimmten
Richtwirkung wird die Empfindlichkeit der Mikrofone zum Beobachtungsgebiet hin vergrößert und gleichzeitig die Empfindlichkeit gegenüber Schallereignissen aus
dem eigenen Gebiet verringert.
Hierzu kann z. B. das Prinzip der logarithmischen
Antenne sinngemäß auf die räumliche Anordnung der
Körperschallempfänger angewendet werden. Die Körperschallempfänger
sind dabei so angeordnet, daß die Gesamtlaufzeit von der Schallquelle zum mechanischelektrischen
Wandler, also zum Mikrofon, für jeden einzelnen am Mikrofon angeschlossenen Körperschallempfänger
gleich ist.
Zum schnellen und zuverlässigen Erstellen der
Fremdkorrelationsfunktionen ist die Auswerteeinrichtung nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
so ausgebildet, daß zur Aufzeichnung der elektrischen
Signale von drei benachbarten Gruppen von Körperschallempfängern auf ein Magnetband in getrennten
Spuren jeweils in gleicher Höhe des Magnetbandes
angebrachte Aufnahmeköpfe vorgesehen sind, daß zur
Abtastung dieser drei Spuren drei Wiedergabeköpfe
vorgesehen sind, von denen zwei gegenüber dem dritten
in zwei Richtungen kontinuierlich verschiebbar angeordnet
sind, daß jeweils einer der verschiebbaren Wiedergabeköpfe zusammen mit dem festen dritten
Wiedergabekopf zur Korrelation ihrer Signale auf je einen Multiplikator und einen Summierer geschaltet
sind und daß diesen zur Sichtbarmachung der
Korrelationssignale jeweils eine der Bräunsehen Röhren
des Sichtgerätes nachgeschaltet sind.
Um ein wahrgenommenes sich bewegendes Objekt
dauernd auf dem Sichtgerät behalten und auch den Bewegungsvorgang kontinuierlich beobachten zu können,
sind nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung zur gleichzeitigen Aufzeichnung der elektrischen
Signale von drei benachbarten Gruppen von Körperschallempfängern
auf mindestens ein Magnetband in getrennten Spuren jeweils in gleicher Höhe des
Magnetbandes angebrachte Aufnahmeköpfe vorgesehen, wobei zwei der getrennten Magnetbandspuren für
sich in eine Mehrzahl parallel zueinander verlaufender
Spuren mit gleichem aufgezeichneten Inhalt aufgeteilt sind, zur Abtastung dieser Mehrzahl von Spuren ist eine
Vielzahl räumlich aneinander anschließender Wiedergabeköpfe derart über das Magnetband verteilt, daß sich
in jeder Stellung, die einer Einstellung eines verschiebbaren Wiedergabekopfes entspricht, ein eigener fester
Wiedergabeköpf befindet, jeder dieser Wiedergabeköpfe ist auf einen ihm individuell zugeordneten Multiplikator
und Summierer geschaltet und alle Multiplikatoren sind mit dem die Einzelspur abtastenden Wiedergabekopf verbunden, und die Ausgänge aller Summierer sind
auf die Braunschen Röhren des Sichtgerätes geschaltet.
Alles Nähere der Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Im einzelnen zeigt
Fig. 1 einen im Schnitt dargestellten, mit einem
mechanisch-elektrischen Wandler verbundenen Körperschallempfanger,
-
Fig.2 zwei Körperschallempfänger gemäß Fig.1,
die über ein elektrisches Laufzeitglied miteinander verbunden sind,
Fig.3 zwei Körperschallempfänger gemäß Fig. 1,
die auf einen gemeinsam mechanisch-elektrischen Wandler geschaltet und untereinander über ein
mechanisches Verzögerungsglied verbunden sind,
F i g. 4 die Zusammenfassung mehrerer Körperschallempfänger gemäß F i g. 1 zu einer Gruppe zur Erzielung
einer Richtwirkung nach dem Prinzip einer logarithmischen Antenne,
Fig.5 die Anordnung von Mikrofonen und Sichtgeräten
zur Überwachung eines in Streifen aufgeteilten breiten Beobachtungsgebietes,
Fig.6 die graphische Darstellung einer möglichen
Fremdkorrelationsfunktion $Ay(zr^zweier Körperschallempfängergruppen ^rund 7,
F i g. 7 die graphische Darstellung der sich nur um
eine Parallaxe unterscheidenden Fremdkorrelationsfunktionen ΦΧγ (τ) und Φγζ (ν) dreier benachbarter
Körperschallempfängergruppen Around 2;
F ig. 8 das Bild, wie es bei Betrachtung zweier sich um
eine Parallaxe unterscheidender auf Braunschen Röhren sichtbar gemachter Korrelatiönsfunktiorien entsteht,
Fig.9 eine schematische Darstellung einer Auswerteschaltung
mit einem Magnetband und verschiebbaren
Wiedergabeköpfen,
Fig. 10 eine schematische Darstellung einer Auswerteschaltung
mit einem Magnetband und einer Vielzahl von festen Wiedergabeköpfen zur gleichzeitigen kontinuierlichen Laufzeitdifferenzermittlung.
In F i g. 1 ist ein mit Flüssigkeit gefüllter, im Erdboden
versenkter Hohlkörper 1 dargestellt, dessen Form
ziemlich gleichgültig ist; so kann statt einer hier
dargestellten Kugel z.B. auch ein handelsüblicher Benzinkanister verwendet werden. Das Material der
Wandung spielt bei einer Wandstärke von z, B. 1 mm kaum eine Rolle, es kann aber auch ein Material
ausgewählt werden, das in Dichte und Elastizität mit der Dichte und Elastizität des Erdbodens übereinstimmt.
Über eine ebenfalls mit Flüssigkeit gefüllte Rohrleitung ist der Hohlkörper mit einem mechanisch-elektrischen
Wandler 5 verbunden. Der mechanisch-elektrische
Wandler 5 ist über eine Leitungsverbindung 4 an die
Auswerteschaltung angeschlossen. Die Rohrleitung dient der Transformation des Schalldruckes, da die im
Rohr enthaltene Flüssigkeit die gleiche Druckamplitude bei einer wesentlich kleineren Querschnittsfläche und
damit eine um das Flächenverhältnis vergrößerte Schallwellenamplitude aufweist. Durch diese Transformation
werden die Verluste durch Schallabstrahlung des Rohres verringert; eine weitere Verringerung der
Verluste durch Schallabstrahlung wird durch Umhüllen des Rohres mit einer Mineralwolleschicht 3 erreicht, die
eine weit geringere Schallhärte als der Erdboden hat. Der mechanisch-elektrische Wandler 5 schließt die
Rohrleitung am Ende mit dem transformierten Wellenwiderstand ab, so daß auch Verluste durch Reflexionen
vermieden werden.
In Fig.2 sind zwei Körperschallempfänger 1 einzeln
mit je einem mechanisch-elektrischen Wandler 5 verbunden. Untereinander sind dann die einzelnen
Wandler 5 über ein elektrisches Laufzeitglied 8 miteinander verbunden, um die durch die unterschiedliche
räumliche Lage bedingten Laufzeitdifferenzen auszugleichen.
In Fig.3 sind die mit Flüssigkeit gefüllten, als Körperschallempfänger dienenden Hohlkörper 1 unmittelbar
untereinander mit ebenfalls mit Flüssigkeit gefüllten Rohrleitungen 2 verbunden und gemeinsam
auf einen mechanisch-elektrischen Wandler 5 geschaltet. Zum Ausgleich der Laufzeitdifferenz zwischen der
Schallwelle im Erdboden und in der Rohrleitung sind die Körperschallempfänger 1 jeweils über als mechanische
Verzögerungsglieder wirkende Umwegleitungen 6 verbunden.
In F ig. 4 sind die Körperschallempfänger 1 derart zu
einer Gruppe zusammengefaßt und räumlich angeordnet, daß sich nach dem Prinzip einer logarithmischen
Antenne eine starke Richtwirkung über einen größeren Frequenzbereich ergibt. Die Körperschallempfänger 1
sind daher so angeordnet, daß die Laufzeit der von ihnen aufgenommenen akustischen Signale über die
jeweiligen Strecken a und b gleich der Laufzeit der akustischen Welle im Erdboden von der Schallquelle
über die Strecke b ist.
F i g. 5 zeigt die Anordnung verschiedener Richtmikrofone 5 und deren Zusammenschaltung auf einzelne
Sichtgeräte 70, 71, 72 und 73 zur Beobachtung eines relativ breiten Gebietes, wobei jedes Sichtgerät jeweils
nur einen schmalen Streifen dieses Gebietes kontrolliert. Die Richtmikrofone 51, 52, 53 wirken auf das
Sichtgerät 71 und beobachten damit z. B. den schraffierten Streif en 20.
In F i g. 9 ist ein über Rollen 9 geführtes Magnetband
10 dargestellt, auf welches die von den Wandlern 5 stammenden elektrischen Signale der von den Körperschallempfängern
aufgenommenen Schallsignale über Verstärker 11 und Aufnahmeköpfe 12 auf nebeneinanderliegenden
Spuren aufgezeichnet werden. Über einen festen Wiedergabekopf 13 und in jeweils verschiedene
Richtungen verschiebbare Wiedergabeköpfe 14 und 54 werden diese Spuren abgetastet und die Signale über
Multiplikatoren 16 und Summierer 17 korreliert.
Auf Braunschen Röhren des Sichtgerätes 7 erscheinen dann die sichtbaren Korrelationsfunktionen (vgl.
F i g. 6 und 7), aus denen Richtung und Entfernung der betreffenden wahrgenommenen Objekte mit Hilfe eines
z. B. auf den Schirmbildern angebrachten kartesischen
Koordinatennetzes abgeschätzt werden können (vgl. Fig.8).
Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 10 sind statt der in
Fig.9 dargestellten verschiebbaren Köpfe 14 und 15
jeweils eine Vielzahl von Wiedergabeköpfen 19 über eine Mehrzahl von Spuren 21 bzw. 22, die alle jeweils
den gleichen Aufzeichnungsinhalt tragen, lückenlos verteilt. Der nach der in Fig.9 dargestellten Ausführungsform
nur auf einer Spur aufzeichnende Aufnahmekopf 12 zeichnet jetzt parallel auf mehreren Spuren auf,
die alle die gleiche Information nur eines Wandlers 5
enthalten. Die abtastenden Wiedergabeköpfe sind jeweils mit einem ihnen individuell zugeordneten
Multiplikator 16 verbunden, wobei alle diese Multiplikatoren parallel an dem auch hier wie in F i g. 9 festen
einzelnen Wiedergabekopf 13 angeschlossen sind. Die Multiplikatoren sind wie in Fig.9 über Summierer 17
mit dem Sichtgerät 7 verbunden.
Die Wirkungsweise des Ortungsverfahrens ist folgende: Der von Körperschailempfängern 1 aufgenommene
Körperschall des Erdbodens wird über die Rohrleitungen 2 auf die mechanisch-elektrischen Wandler 5
gegeben und von diesen in ein elektrisches Signal umgeformt. Dabei ist es gleichgültig, ob die Richtwirkung
durch die Anordnung mehrerer Körperschallempfänger 1 und deren Verbindung untereinander über
Rohrleitungen und gemeinsame Anschaltung aller Körperschallempfänger einer solchen Gruppe auf einen
als Mikrofon wirkenden mechanisch-elektrischen Wandler 5 gemäß F i g. 3 erzielt wird, ober aber gemäß
Fig.2 jeder einzelne Körperschallempfänger 1 einer Gruppe einzeln auf jeweils ein Mikrofon wirkt und die
Signale dieser Mikrofone zu einem gemeinsamen Empfänger weitergeleitet werden.
Die Signale eines Richtmikrofons, also einer ganzen Gruppe von Körperschailempfängern, z. B. gemäß
Fig.4, werden mit den Signalen eines benachbarten Richtmikrofons über die Korrelationsanalyse zusammengefaßt
und aus diesen über die Laufzeitdifferenz der Schallwellen von der Schallquelle zu den beiden
Richtmikrofonen die Richtung dieser Schallquelle zum Beobachtungsstand ermittelt. Die Korrelationssignale
jeweils zweier benachbarter Richtmikrofone (F i g. 7) unterscheiden sich durch einen durch die Parallaxe
gegebenen Betrag, so daß durch Ausnutzung der Parallaxe auch die Entfernung der Schallquelle ermittelt
werden kann.
Die Korrelationssignale zweier benachbarter Mikrofonpaare werden auf jeweils eine Kathodenstrahlröhre
eines nicht näher dargestellten Sichtgerätes gegeben, wobei durch den Parallaxenunterschied zwischen den
beiden Korrelationssignalen bei der Betrachtung durch einen Beobachter ein räumliches Bild entsteht. Durch
Unterlegen eines geeigneten Koordinatennetzes auf die beiden Schirmbilder der Kathodenstrahlröhren läßt sich
aufgrund des räumlichen Sehvermögens des Menschen recht genau auf die Entfernung einer Schallquelle vom
Beobachtungsstand schließen (F i g. 8).
Bei der Beobachtung größerer in einzelne Streifen zerlegter Gebiete braucht nicht unbedingt für jeden
einzelnen zu beobachtenden Streifen ein eigenes Sichtgerät, also eine Kathodenstrahlröhrenanordnung,
vorgesehen werden, sondern es ist durchaus ausreichend, die einzelnen zu beobachtenden Streifen
nacheinander an eines oder wenige Sichtgeräte anzuschließen.
In der Auswerteeinrichtung gemäß F i g. 9 werden die von den Wandlern 5 der drei benachbarten Gruppen
von Körperschallempfängern gelieferten elektrischen Signale über Verstärker 11 mit Hilfe der drei getrennten
709 637/15
Aufnahmeköpfe 12; auf drei getrennte Spuren des
Magnetbandes aufgezeichnet Die Wiedergabeköpfe 14 und 15 werden kontinuierlich gegenüber dem feststehenden Wiedergabekopf 13 verschoben. Die Verschiebung,
bei der ein Korrelationssignal am Ausgang des
Summierers 17 auftritt, gibt die Laufzeitdifferenz der
Schallsignäle zu den einzelnen Gruppen der Körperschallempfänger an. Aus dieser wird dann die Richtung
der Schallquelle von jeweils zwei Gruppen aus gesehen
ermittelt, aus beiden 'Richtungsangaben ergibt sich
wiederum die Entfernung der Schallquelle. Die Wredergabeköpfe 14 und 15 lassen sich jeweils in beide
Richtungen gegenüber dem Wiedergabekopf 13 verschieben, um positive und negative Winkel» d. h. »links«
oder »rechts«^ unterscheiden zu können, ;
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig, IO können
dagegen alle eventuell auf tretenden Laufzeitdifferenzen
in positiver und negativer Richtung gleichzeitig erfaßt
werden, da für jede auftretende Laufzeitdifferenz im
Rahmen eines ausreichenden Auflösungsvermögens ein
eigener Wiedergabekopf vorgesehen ist. Die elektrischen Signale der beiden äußeren Wandler 5 der drei
benachbarten Körperschallempfängergruppen werden über je einen Aufnahmekopf in einer Mehrzahl
gleichartiger paralleler Spuren aufgezeichnet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind es sechs
Spuren, über die dann in lückenloser Folge die
Wiedergabeköpfe für »positive« und »negative« Laufzeitdifferenzen
verteilt sind. Die Signale der Wiedergabeköpfe gelangen auf je einen ihnen individuell
zugeordneten Multiplikator, wobei der jeweils zweite
Eingang aller Multiplikatoren mit dem Ausgang des
festen Wiederg;abekopfes13 verbunden ist. Die von den
Summierern 17 abgegebenen Korrelationssignale werden wieder auf einem Sichtgerät 7 dargestellt, wobei
wieder Hüllkurven gemäß F i g. 6 und 7 erscheinen.
Hierzu 7 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Verfahren zur Ortung schallabstrahlender
Objekte mit Hilfe von im Erdboden befindlichen Körperschallempfängern, wobei jeweils mehrere
Körperschallempfänger zur Erzielung einer Richtcharakteristik in Gruppen zusammengefaßt sind, die
die aufgenommenen Schallsignale über mechanischelektrische Wandler in elektrische Signale umformen
und einer Auswerteeinrichtung zuführen, in der die elektrischen Signale der räumlich voneinander
getrennten Empfängergruppen miteinander korreliert
werden und aus den gebildeten Korrelationsfunktionen die Laufzeitdifferenz und damit die
Richtung eines wahrgenommenen Objektes ermittelt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß
aus den elektrischen Signalen dreier benachbarter Gruppen von Körperschallempfängern (1) (x, y, z)
mindestens zwei Korrelationsfunktionen Φχγ (τ), Φγχ
(τ) gebildet werden, die sich gegenseitig um eine
Parallaxe unterscheiden, daß diese beiden Korrelationsfunktionen auf zwei Braunsche Röhren eines
Sichtgerätes (7) aufgezeichnet und mit dem menschlichen Auge betrachtet werden, wobei die Braunschen Röhren zueinander derart für einen Beobachter eingestellt sind, daß ihre beiden ebenen Bilder als
ein gemeinsames räumliches Bild erscheinen, und daß auf oder vor den Braunschen Röhren mindestens
ein Koordinatennetz angeordnet wird, dessen Koordinate »Entfernung« in Abhängigkeit der
auftretenden Parallaxe und dessen Koordinate »Richtung« in Abhängigkeit der Zeitverzögerung τ
geeicht sind, so daß eine Abschätzung des Ortes der Schallquelle möglich wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zu überwachendes Gebiet in
einzelne von drei benachbarten Gruppen (50,51,52 ... 55) von Körperschallempfängern (1) jeweils
gemeinsam erfaßte Streifen (20) unterteilt wird,
wobei jede Gruppe von Körperschallempfängern jeweils mit drei ihr am nächsten liegenden
Auswerteeinrichtungen (70, 71, 73) · gleichzeitig verbunden ist.
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Körperschallempfänger (1) der benachbarten Gruppen mit einer Flüssigkeit gefüllte
Gefäße -'(ta) sind, deren Material mit der Dichte und Elastizität des Erdbodens annähernd übereinstimmt,
und mit einem gemeinsamen Rohr (6) verbunden sind, das von einem Schallwandler (5) mit dem
transformierten Wellenwiderstand des Empfängers (!) abgeschlossen ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich der Laufzeitdifferenz
zwischen.dem akustischen Signal im Boden und dem elektrischen Signal auf der Leitung elektrische
Verzögerungsglieder (8) vorgesehen sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich der Laufzeitdifferenz
zwischen dem akustischen Signal im Boden und dem akustischen Signal in der Rohrleitung (2) mechanische
Verzögerungsglieder (6) vorzugsweise in Form von Umwegleitungen in den Rohrleitungen (2)
vorgesehen sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Schirmbildern der als Sichtgerät
(7) dienenden Kathodenstrahlröhren kartesische
Koordinatennetze untergelegt oder eingeblendet sind.
7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Aufzeichnung der elektrischen Signale von drei benachbarten Gruppen von Körperschallempfängern auf ein Magnetband (10) in getrennten Spüren
jeweils in gleicher Höhe des Magnetbandes
angebrachte Aufnahmeköpfe (12) vorgesehen sind, daß zur Abtastung dieser drei Spuren drei
Wiedergabeköpfe (13, 14, 15) vorgesehen sind, von denen zwei (14, 15) gegenüber dem dritten (13) in
zwei Richtungen kontinuierlich verschiebbar angeordnet
sind, daß jeweils einer der verschiebbaren Wiedergabeköpfe (14,15) zusammen mit dem festen
dritten Wiedergabekopf (13) zur Korrelation ihrer Signale auf je einen Multiplikator (16) und einen
Summierer (17) geschaltet sind und daß diesen zur Sichtbarmachung der Korrelationssignale jeweils
eine der Braunschen Röhren des Sichtgerätes (7)
nachgeschaltet sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufzeichnung der elektrischen
Signale von drei benachbarten Gruppen von Körperschallempfängern auf mindestens ein Magnetband (10) in getrennten Spuren jeweils in
gleicher Höhe des Magnetbandes (10) angebrachte Aufnahmeköpfe (12) vorgesehen sind, wobei zwei
der getrennten Magnetbandspuren für sich in eine Mehrzahl parallel zueinander verlaufender Spuren
(21, 22) mit gleichem aufgezeichneten Inhalt aufgeteilt sind, daß zur Abtastung dieser Mehrzahl
von Spuren (21, 22) eine Vielzahl räumlich aneinander anschließender Wiedergabeköpfe (19)
derart über das Magnetband (10) verteilt ist, daß sich in jeder Stellung, die einer Einstellung eines
verschiebbaren Wiedergabekopfes (14, 15) entspricht, ein eigener fester Wiedergabekopf (19)
befindet, daß jeder dieser Wiedergabeköpfe (19) auf einen ihnen individuell zugeordneten Multiplikator
(16) und Summierer (17) geschaltet und alle Multiplikatoren (16) mit dem die Einzelspur
abtastenden Wiedergabekopf (13) verbunden sind und daß die Ausgänge aller Summierer (17) auf die .
Braunschen Röhren des Sichtgerätes (7) geschaltet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1966B0086236 DE1516601C1 (de) | 1966-03-17 | 1966-03-17 | Verfahren und Einrichtung zur Ortung von schallabstrahlenden Objekten |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1966B0086236 DE1516601C1 (de) | 1966-03-17 | 1966-03-17 | Verfahren und Einrichtung zur Ortung von schallabstrahlenden Objekten |
Publications (1)
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Family
ID=29261711
Family Applications (1)
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DE1966B0086236 Expired DE1516601C1 (de) | 1966-03-17 | 1966-03-17 | Verfahren und Einrichtung zur Ortung von schallabstrahlenden Objekten |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1966-03-17 DE DE1966B0086236 patent/DE1516601C1/de not_active Expired
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