DE2029712C2 - Vorrichtung zur Bestimmung der Fortpflanzungsrichtung einer ebenen Welle - Google Patents
Vorrichtung zur Bestimmung der Fortpflanzungsrichtung einer ebenen WelleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Fortpflanzungsrichtung einer ebenen Welle
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Eine solche Vorrichtung ist bekannt, z. B. aus der FR-PS 15 69 897. Diese bekannte Vorrichtung besitzt
eine elektronische Schaltmatrix un-J eine Verzögerungsleitung mit mehreren Eingängen. Die Matrix ordnet die
einzelnen Schalldetektoren zeitlich den verschiedenen Eingangsleitungen derart zu, daß die von einer ebenen
Welle aus einer bestimmten Richtung herrührenden zueinander zeitversetzten Signale der verschiedenen
Detektoren in der Verzögerungsleitung korreliert werden.
Die Korrelationssignale von Wellen, die aus benachbarten Richtungen auf die Detektoren auftreffen,
durchlaufen die Verzögerungsleitung hintereinander und können durch einen der Leitung nachgeschalteten
Verteilerschalter isoliert werden.
Will man eine große Zahl von Richtungen mit einer derartigen Vorrichtung erfassen, dann benötigt man
entsprechend viele Detektoren und eine sehr umfangreiche, schnell umschaltbare und damit störanfällige
Schaltmatrix. Aufgabe der Erfindung ist es, den Schaltungsaufwand bei einer gegebenen Anzahl von
diskriminierbaren Richtungen zu verringern. Diese Aufgabe wird durch die ;m Patentanspruch gekennzeichnete
Vorrichtung gelöst.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe der Figuren näher
erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit einer aus einer
bestimmten Richtung einfallenden Weile; die
F i g. 2 und 3 zeigen dieselbe Vorrichtung mit aus zwei weiteren Richtungen einfallenden Wellen;
F i g. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem Schema der Verbindungen zwischen den Detektoren,
den Addiereinrichtungen und einem Schieberegister, welche entsprechend der Richtung, die festgelegt
werden soll, variieren.
In F i g. 1 sind Detektoren 24 bis 32 dargestellt, welche
durch gestrichelte Linien senkrecht zu einem Pfeil, der eine mögliche Fortpflanzungsrichtung der ebenen
Welle anzeigt, voneinander getrennt sind. Diese Linien iü bestimmen drei Abschnitte im Raum, welche jeweils
eine Detektorteilschaltung enthalten. Die Teilschaltung A enthält die Detektoren 28,27,29,26, die Teilschaltung
B die Detektoren 30, 25, 31, die Teilschaltung C die Detektoren 24,32. Die Detektoren der Teilschaltungen
is A, B, Csind jeweils mit Abschnittsaddiereinrichtungen
33,34,35 durch nicht dargestellte Verbindungsleitungen
und Torschaltungen verbunden; das öffnen der Torschaltungen wird durch ein einziges Schieberegister
36 gesteuert.
Dieses Schieberegister 36 ist mit der Steuerung der Verschiebungen der Abschnittsaddiereinrichtungen 33,
34,35 verbunden. Diese Abschnittsaddiereinrichtungen 33, 34, 35 werden mit einem Auswerteorgan 37
verbunden, wenn das Schieberegister 36 einen Steuerimpuls an die Steuerung für die Verschiebung der
Abschnittseinrichtungen 33,34,35 schickt.
F i g. 2 zeigt die gleiche Anordnung von Detektoren 24 bis 32 wie in F i g. 1, die ebenfalls in drei Teilgruppen
von Detektoren unterteilt ist, welche in aufeinanderfoljo genden Raumabschnitten senkrecht zu einer zweiten
möglichen Fortpflanzungsrichtung, unterschiedlich zur vorhergehenden, angeordnet sind.
Die Detektoren 31,30,32,29,28 befinden sich hier im
ersten Abschnitt, der Detektor 27 allein befindet sich im ■j5 zweiten Abschnitt und die Detektoren 24, 25, 26 im
dritten Abschnitt.
Die Detektoren der ersten, zweiten und dritten Abschnitte können durch nicht dargestellte Torschaltungen
jeweils mit nicht dargestellten Addiereinrichtungen gleich den Addiereinrichtungen 33, 34, 35
verbunden sein.
F i g. 3 zeigt noch einmal die gleiche Anordnung aus Detektoren 24 bis 32; diese Anordnung ist in drei
Teilgruppen unterteilt, welche in aufeinanderfolgenden Raumabschnitten senkrecht zu einer dritten möglichen
Fortpflanzungsrichtung angeordnet sind, welche sich von den Fortpflanzungsrichtungen der F i g. 1 und 2
unterscheidet.
Die Detektoren 26, 25, 28 und 24 befinden sich im so ersten Raumabschnitt, die Detektoren 29,30 im zweiten
Abschnitt, die Detektoren 31, 32 im dritten Abschnitt. Die Detektoren des ersten, zweiten und dritten
Abschnitts können über nicht dargestellte Torschaltungen jeweils mit nicht dargestellten Addiereinrichtungen
gleich den Addiereinrichtungen 33, 34, 35 verbunden sein.
In Fig. 1 ist der Raum, in dem sich die Detektoren
befinden, in drei Fortpflanzungsabschnitte unterteilt; die kodierten, von den Detektoren jedes der Abschnitte
bo kommenden Spannungen werden in ihrer Abschnittsaddiereinrichtung
akkumuliert.
Man kann einen Ausgangszustand, wo keine ebene Welle vorhanden ist, betrachten. Die Spannungen am
Ausgang der Detektoren und am Ausgang der t,5 Abschnittsaddiereinrichtungen sind Null. Um das
Verständnis für die Vorrichtung nach F i g. 1 zu erleichtern, wird auf die untenstehende Tabelle Bezug
genommen, in der ak Funktion der Teil der Ablauf des
Zählverfahrens in den Addiereinrichtungen 33, 34 und 35 angegeben ist Hierzu müssen die Leitungen L 1, L 2,
L3, LA und L5 dieser Darstellung mit Leitungen
gleichen Bezugszeichens wie in F i g. 1 angegeben verbunden werden. ■-,
Kommt eine ebene Welle im ersten Raumabschnitt an, so werden die Detektoren 28, 27, 29, 26
nacheinander erreicht, und die Summe der Spannungen, die an diesen Detektoren vorliegen, wird in der
Addiereinrichtung 33 gebildet Auf Leitung L 4 der Darstellung ist diese Summe durch die Anzeige 2^i im
Inneren der ersten Periode des Schieberegisters 36 markiert. Wenn die ebene Welle an der Leitung L 3
ankommt, welche den ersten vom zweiten Abschnitt trennt, ist die erste Periode festgelegt; die »1« des r>
Schieberegisters gelangt zur nächsten Stufe und sorgt für die Überführung des Inhaltes der Addiereinrichtung
33 in die Addiereinrichtung 34. Die Addiereinrichtung
34 lädt sich um die Größe 2-^i auf, die durch die
Addiereinrichtung 33 aufgezeichnet wurde, die Anzeige Σ A\ wird auf die Leitung bzw. Linie L 3 der Darstellung
aufgetragen und die »1« wird erneut am Eingang des Schieberegisters eingegeben.
Während der zweiten Periode des Schieberegisters werden die Detektoren 30,25,31 nacheinander erreicht.
In dem Augenblick, wo die »1« am Ende des Schieberegisters, wie vorher erwähnt, ankommt, ist die
Summe Y-1Bi, die an diesen Detektoren empfangen
wurde, in der Addiereinrichtung 34 zur Summe 2^i
hinzugefügt.
Die Summe £A) + Σ B2 wird durch die Leitung bzw.
Linie L 3 der Darstellung innerhalb der zweiten Periode angezeigt. In der zweiten Periode bildet, wenn die
Detektoren des ersten Abschnittes noch erreicht werden, die Addiereinrichtung 33 die Summe ^A2, die
in der Leitung oder auf der Linie L 4 innerhalb der zweiten Periode eingeschrieben wird.
Bei Ende der zweiten Periode geht die Gesamtsumme 2-42 der Addiereinrichtung 33 in die Addiereinrichtung
34 und die Gesamtsumme ΣΑ\ + Σ&2 der Addiereinrichtung
34 gelangt in die Addiereinrichtung 35. Die Anzeige Σ ^2 gelangt aus der Leitung oder von der
Linie L 4 zur Leitung oder Linie L 3 und die Anzeige Σ^ΐ + Σ02 gelangt von Leitung oder Linie L 3 zur
Leitung oder Linie L 2.
Die im Schieberegister 36 enthaltene »1« wird erneut an den Eingang gegeben; während der dritten Periode
empfängt die Addiereinrichtung 33 eine Gesamtsumme ΣΑ3, die Addiereinrichtung 34 empfängt die Gesamtsumme
ΣΒ} und die Addiereinrichtung 35 die Gesamt- -,0
summe Σ G- Man findet jeweils die Anzeigen auf der
Leitung bzw. auf der Linie L4:2^3. auf der Linie
£-3 : ΣΛ2+2^3, auf der Linie L 2 : £ A1 + £ ft+£C3.
Bei Ende der dritten Periode geht die Gesamtsumme nach dem folgenden Diagramm 2-4I + Σ&+ Σ ^ in »
das Auswerteorgan 37 über.
An Hand der F i g. 1 bis 3 konnte gezeigt werden, wie die Vorrichtung nach der Erfindung eine Berechnung —
während jedes der Intervalle — der Zeiten Te entsprechend einer Periode des Schieberegisters 36 t>o
einer algebraischen Summe ermöglicht, die die Summe der algebraischen in den Addiereinrichtungen der
Abschnitte A1 B, C für eine einzige vorbestimmte
Richtung aufgezeichneten Werte darstellt.
Fig. 4 zeigt die gesamte Vorrichtung in Anwendung hi
auf die genaue Bestimmung der Flirtpflanzungsrichtung einer ebenen Welle in einem isotropen Medium, d. h. in
Anwendung auf di^ Bestimmung einer großen Anzahl
4»
4; algebraischer Summer, von denen jede einer der
vorbestimmten Richtungen entspricht Man führt diese algebraischen Summen in ein Auswerteorgan ein,
welches während aller Intervalle die Zeit Te die Richtung der größten Summe ermittelt
Ip Fig. 4 sind drei Gruppen von Addierern dargestellt, welche jeweils drei unterschiedlichen
Richtungen entsprechen. Die ersten, zweiten, dritten Gruppen umfassen die Addierer 38-39 bzw. 40-41 bzw.
42-43. Die ersten, zweiten und dritten Gruppen von Addierern sind jeweils mit einem der Eingänge eines
Auswerteorgans 44 verbunden, welches entsprechend den bekannten Verfahren die den höchsten Wert
aufnehmende Richtung bestimmt Die vertikalen Striche stellen mit den Eingängen der Addierer 38 bis 43
verbundene Drähte dar. Die Detektoren 45 bis 54 sind mit an sich bekannten Digitalanalogumformereinrichtungen
versehen, welche die an den Detektoren empfangenen Spannungen in Digitalsignale umformen,
welche durch die Addiereinrichtungen gesammelt werden.
Ihre horizontalen Striche sind Drähte, die jeweils mit einem Detektor 45 bis 54 verbunden sind. Kreise am
Schnittpunkt eines vertikalen Striches und eines horizontalen Striches stellen Torschaltungen dar, die,
wenn sie durchgeschaltet sind, eine Verbindung zwischen einem Detektor und einem Additionsdraht
bilden. Die Strichelungen stellen Drähte dar, welche die Steuerungen der Torschaltungen vereinigen, die sich
gleichzeitig mit einem in sich geschlossenen Schieberegister 55 öffnen sollen und so für eine vollständige
Periode während einer Zeit Te sorgen, die der Probeentnahmeperiode der in einem Abschnitt enthaltenen
Detektoren entspricht.
Hat man die Addierer, die mit Detektoren in einer Anordnung verbunden werden müssen, die einer
vorbestimmten Richtung entspricht, bestimmt, so vereinigt man über Torschaltungen die Detektoren
eines Abschnitts mit dem dem Abschnitt entsprechenden Addieren Die ebene Welle, die sich in einer
Anordnung aus Detektoren entsprechend der durch den Pfeil angegebenen Richtung verschiebt, läuft beispielsweise
nacheinander über die Detektoren 50, 49, 48, 51 des ersten Abschnitts, dann über die Detektoren 52,47,
53, 46, 54, 45 des zweiten Abschnitts. Man schaltet den Addierer 38 über Torschaltungen mit den Detektoren
50,49, 48,51 und den Addierer 39 über Torschaltungen
mit den Detektoren 52,47,53,46,54,45 zusammen.
Die Steuerung zur öffnung der mit den Detektoren 50, 49, 48, 51 verbundenen Torschaltungen erfolgt
genau in den Augenblicken, in denen die ebene Welle über diese Detektoren streicht. Eine »1« verschiebt sich
auf dem einzigen Schieberegister 55, und die Stufen des Schieberegisters, in denen sich eine »1« befindet, sind in
der Lage, Öffnungsimpulse an die Torschaltungen, mit denen sie verbunden sind, zu geben.
Die Steuerung der mit den Detektoren 52, 47, 53,46,
54, 45 verbundenen Torschaltungen erfolgt, indem man das gleiche Schieberegister 55 in der gleichen Weise wie
für die Detektoren 50,49,48 verwendet.
Die räumliche Verteilung der Detektoren überdeckt zwei Bänder A und B, man könnte aber genauso gut
diese Verteilung über mehrere Bänder (C, D und E) geh°n lassen.
Die Beschreibung erfolgte so, daß die Verbindungen für die durch den Pfeil angegebene Fortpflanzungsrichtung
realisiert wurden. Um Verbindungen relativ zu anderen ForipflanzunKsrichtungen auszuführen, seh;
5 6
man in der gleichen Weise vor. So kann für eine Seismographie zur Anwendung bringen, beispielsweise
Richtung senkrecht zu der durch den Pfeil angegebenen zur Ortung von Ebenen, wo Reflexionen, d. h. Änderun-
die räumliche Verteilung der Detektoren die fünf gen der Art des Erdbodens, erzeugt werden. Ebenfalls
möglichen Bänder A bis E überdecken, wobei diese kann dieses Verfahren auf die Schallortung für in
Bänder sich senkrecht zur festzulegenden Richtung -, Bewegung befindliche Körper oder Gegenstände
erstrecken. angewendet werden.
Man kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in der
Man kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in der
37
IA (ΣΑ, + Σ B2 +Σί\)
Li σα, +σβ2 σα] +σβ: +rc;, σ A1 +σβ}
IJi ΣΑ\ ΣΑ, +Σ B1 Σ A2 Σ A1 + Σ B, Σ Ay
L4 0 ΣΑ2 0 ΣΑ, 0
linde I.
Periode
Periode
Beginn 2.
Periode
Periode
Ende 2. Periode
Beginn 3.
Periode
Periode
Ende 3.
Periode
Periode
Beginn A Periode
Additionen
Shift
/.5
/.5
Additionen
Shift
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Vorrichtung zur Bestimmung der FortpflanzungsrichtuDg einer ebenen Welle mit Hilfe einer Mehrzahl von Detektoren, deren Ausgangssignale digitalisiert und dann in einer Addiereinrichtung in einer Zeitlage addiert werden, die durch die Lage einer vorbestimmten Fortpflanzungsrichtung bezüglich der Detektoren festgelegt ist, wobei das Ausgangssignal der Addiereinrichtung dann einen Höchstwert zeigt, wenn die Fortpflanzungsrichtung einer ebenen Welle mit der vorbestimmten Richtung übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet, daß für jede vorbestimmte Richtung die Detektoren (24 bis 32, 45 bis 54) in mehrere Gruppen (A, B, C) von zeitlich benachbart angeregten Detektoren unterteilt sind, daß für die gleichzeitige Verknüpfung der Ausgangssignale jeder Gruppe von Detektoren eine Abschnittsaddiereinrichtung (33 bis 35, 38, 39) vorgesehen ist, daß die Abschnittsaddiereinrichtungen in Serie geschaltet sind und nach Maßgabe der Zeitlage, die durch die Lage einer vorbestimmten Fortpflanzungsrichtung bezüglich der Detektorengruppe festgelegt ist, ihren Inhalt an die jeweils nächste Abscbnittsaddiereinrichtung weitergeben und daß die letzte Abschnittsaddiereinrichtung das Ausgangssignal an ein Auswerteorgan (37, 44) liefert.
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