DE2255179B2 - Ultraschalldetektor - Google Patents
UltraschalldetektorInfo
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
- G01S15/50—Systems of measurement, based on relative movement of the target
- G01S15/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
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Description
Die Erfindung betrifft einen Ultraschalldetektor zur Beobachtung von Ultraschall reflektierenden Gegenständen
innerhalb eines bestimmten, durch vertikale, Ultraschall reflektierende Querwände begrenzten
Raumes, in welchem Sender und Empfänger von Ultraschallwellen angeordnet sind, wobei die vom
Sender ausgehenden Wellen den Empfänger nach einer bestimmten Anzahl von Reflexionen erreichen
und einen solchen Verlauf nehmen, daß, wenn ein Gegenstand in den Raum gebracht ist, der Wellenweg
geschnitten wird, wobei ein Oszillator vorgesehen ist. von welchem der Sender mit Ultraschallimpulsen
versorgt wird.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der USA.-Patentschrift 2 783 459 bekannt. Die bekannte Vorrichtung
dient als Warneinrichtung für einen Swimmingpool und ist so ausgelegt, daß nur dann, wenn die in
der Nähe des Bodens des Schwimmbeckens reflektierten Wellen von einem Körper unterbrochen werden,
das Alarmsystem ausgelöst wird. Die bekannte Vorrichtung ist somit nicht geeignet, Gegenstände
»ufzuzeigen, welche an einer beliebigen Stelle innerhalb des Wasserbeckens vorhanden sind.
Demgegenüber wird die Vorrichtung, auf welche ^llch die Erfindung bezieht, bevorzugt für das Auffin-
<|en von Fischen oder anderen Lebewesen im Zusamtienhang
mit biologischen Studien verwendet.
Die bekannten Methoden für biologische Studien bezüglich des Verhaltens von Fischen oder anderen
Lebewesen im Wasser sind stark begrenzt. Visuelle Beobachtungen sind für längere Zeiträume nur
•chwierig durchzuführen und können bei Dunkelheit
Sicht vorgenommen werden. Das Studium des Sauer-•offverbrauches
kann bestenfalls einen Durchschnittswert für die Tätigkeit während einer längeren
Zeitdauer geben, wobei jedoch mechanische Detektoren die Bewegungsfreiheit der Tiere beeinträchtigen.
Bei der Verwendung von Vorrichtungen, welche Lichtstrahlen aussenden, weiche, die Tiere bei ihrer
Bewegung kreuzen, wobei die Lichtstrahlen, welche auf verschiedene Foiozeilen auftreffen, unterbrochen
werden, ergibt es sich jedoch, daß die Fische nicht bei ihrem normalen Lebensrhythmus beobachtet werden,
sondern bei Bedingungen, welche durch das Licht beeinflußt sind.
ίο Die im Vorsiehenden angeführten Nachteile können
jedoch vermieden .verden, wenn man Ultraschal! mit einer genügend hohen Frequenz verwendet, so
daß die Tiere nicht gestört werden. Es ist eine Anzahl von Geräten zur Messung der Lebensgewohnheiten
bzw. der Tätigkeiten der Tiere unter Verwendung von Ultraschall bekannt. Beispielsweise ist es
bekannt, den Dopplereffekt auszunutzen, indem man fortlaufend Schallwellen aussendet und die Frequenz
der ausgesendeten Wellen und die Frequenz
ro der von den Tieren reflektierten Wellen mißt. Der
Frequenzunterschied bildet hierbei eine Meßgröße für die Geschwindigkeit der Tiere in Richtung der
Wellen. Der Nachteil hierbei ist jedoch, daß ein geschlossener Raum verwendet wird, und eine große
Anzahl von Wellen, welche von den Wänden des Raumes reflektiert werden, treffen zu verschiedenen
Zeiten auf die Tiere unter verschiedenen Winkeln. Hieraus ergibt sich eine große Anzahl von Signalen
mit unterschiedlichen Frequenzen, so daß das Ergcbnis nur schwierig ausgewertet werden kann. Außerdem
ist es möglich, die Bewegung der Tiere durch Messung der Amplitude und/oder der Phase der reflektierten
Schallwellen zu bestimmen. Jedoch ergeben sich auch hierbei eine große Anzahl von verschiedenen
Wellen, welche auf verschiedenen Wegen sich fortbewegt haben. Das daduijh am Empfänger
erhaltene Signal ist ebenfalls schwierig auszuwerten. In manchen Fällen ist es auch möglich, daß die Bewegung
eines Gegenstandes, welcher eine Amplituden- und Phasenveränderung der Welle hervorruft,
wobei die Welle dann den Empfänger nach einer bestimmten Anzahl von Reflexionen erreicht, außerdem
eine Kompensationswirkung ausübe, welche von
Wellen herrühren, die den Empfänger nach einer anderen Anzahl von Reflexionen erreicht haben. Die
Bewegung kann dann nicht erfaßt und aufgezeigt werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Detektor zu zeigen, mit dem Gegenstände innerhalb eines
zu erfassenden Raumes mit hoher Genauigkeit beobachtet werden können.
Diese Aufgabe svird bei einem Ultraschalldetektor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß eine Verzügcrungsschaltung mit einer Verzögerung vorgesehen ist, welche der Durchlaufzeit
einer der Wellen vom Sender zum Empfänger entspricht, daß der Empfänger mit einem Eingang
einer UND-Schaltung und der andere Eingang der UND-Schaltung mit dem Ausgang der Verzögerungsschaitung
verbunden sind und daß die Impulsreihe des Ausgangssignals der UND-Schaltung unterbrochen
wird, sobald sich ein Gegenstand im Detektor befindet.
Durch Verwendung eines oder verschiedener derartiger Detektoren, welche in geeigneter Weise in einem Behälter angeordnet sind, kann man leicht die Tätigkeit bzw. die Gewohnheiten von Tieren in dem Behälter messen und untersuchen. Außerdem kann
Durch Verwendung eines oder verschiedener derartiger Detektoren, welche in geeigneter Weise in einem Behälter angeordnet sind, kann man leicht die Tätigkeit bzw. die Gewohnheiten von Tieren in dem Behälter messen und untersuchen. Außerdem kann
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die Zeit genau festgestellt werden, wählend welcher siund im Detektor anwesend ist. Dies wird dadurch
ein Tier innerhalb eines Raumes, der von einem be- erreicht, daß der Empfänger eine bestimmte Zeil,
sliinmijn Detektor beobachtet wird, sich aufgehalten nachdem die Impulse vom Sender ausgesendet -.vorhat,
den sind, versperrt wird. Impulse, welche den Emp-
In den Figuren soll an Hund eines Ausführungs- 5 fanger unrcflektiert oder nach einer geringen Anzahl
bespiele* der Erfindung die Erfindung näher erläu- von Reflexionen erreichen, werden nicht registriert,
ten we,den. Es zeigt " Gemäß der Schaltung in der Fig. 2 wird das Aus-
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Detek- ganussignal des Oszillators sowohl an den SenderS
tors gemäß der Erfindung und als auch an den Pegeldetektor ST 1 gelegt. Der Pe-
F i g. 2 eine elektrische Schaltung des Detektors in io eeldetektor kann hierbei als Schmidt-Trigger ausgeber
F i g. 1. bildet sein. Dieser gibt ein direktes Spannungssignal
In der F i g. i wird der mechanische Aufbau des während des Impulses. Das Ausgangssignal des Pe-Deiektors
gezeigt. Das Bezugszeichen i bezeichnet geldetektors wird dann in einer Verzügerungsschalzwc'i
rechteckige Rahmen, welche durch zwei vcrti- tungD verzögert. Die Verzögerung ist gleich der
k:>V Quervv-inde 2 und zwei horizontale Querwände 3 15 Zeit, welche eine Welle, die zwangläufig den Gegenmiteinander
verbunden sind. Die vertikalen Quer- stand anzeigt, benötigt, um den Empfänger zu erreiwändel
sind so ausgebildet, daß einfallende Ultra- eben. Das Ausgangssignal der Verzögerungsschalschalhvellen
reflektiert werden. Bei der Vorrichtung tang wird an einen Eingang einer UND-Schaltung G
in der Fig. 1 wird dies dadurch erreicht, daß die gelegt- Der andere Eing; ^g dieser Schaltung ist mit
Querwände mit Luft gefüllten Hohlräumen 4 verse- 20 dem Empfänger M über eirsn Pegeldetektor STl,
hen sind. Die horizontalen Wände sind aus ultra- der die gleiche Ausführungsform wie der Detektor
sch all absorbierendem Material hergestellt. Der De- ST 1 aufweist, verbunden. Wenn man annimmt, daß
teklor enthält des weiteren einen UHraschallsenderS, kein Gegenstand im Detektor vorhanden ist, werden
der in einer Ecke des Rahmens untergebracht ist, so- beide Eingänge dej Gatters G gleichzeitig mit Impulwie
einen Empfänger M in der entgegengesetzten 25 sen versorgt, und es wird eine entsprechende Impuls-Ecke.
Der Sender und der Empfänger werden von reihe um Ausgang des Gatters erhalten. Sobald ein
Kristallen gebildet, welche elektrische Signale in aku- Gegenstand in dem Detektor bewegt wird, erreicht
stische Signale und umgekehrt umwandeln. derT Empfänger M kein Signal nach der Zeit, welche
Die Wirkungsweise der Vorrichtung in der Fi g. 1 durch die Verzögerungsschaltung D bestimmt ist. Die
soll im folgenden an Hand des Schaltbildes in der 30 Impulsreihe wird somit unterbrochen. Wenn man
Fig. 2 erläutert werden. Der Sender5 in der unteren einen geeigneten Integrierschaltkreis/ mit dem Aus-Ecke
des Rahmens in der Fig. 1 wird von einem Os- gang des GattersG verbindet, erhält man am Auszillator
mit hochfrequenten Impulsen versorgt. Die gang der Vorrichtung zwei verschiedene Gleichspan-Impulsfrequenz
und die Energie innerhalb jedes Im- nungen, welche davon abhängen, ob ein Gegenstand
pulses hat eine Frequenz, welche genügend hoch ist, 35 im Detektor vorhanden ist. Durch Analysierung des
um die zu beobachtenden Tiere nicht zu beeinflus- Ausgangssignals ist es daher mög'ich, die Zeit zu
sen. Jeder Impuls, der vom Sender ausgesendet wird, bestimmen, während welcher ein Tier sich im Detekruft
eine Anzahl von Impulsen im Empfänger M hör- tor aufgehalten hat. Auch kann festgestellt werden,
vor. Dies beruht darauf, daß die Wellen ^len Emp- wie oft es in den Detektor gelangt ist und sich aus
fänger nach einer sich ändernden Anzahl von Refle- 40 dem Detektor während einer bestimmten Zeit entxionen
zwischen den vertikalen Querwänden errei- fernt hat.
chen. In der F i g. 1 erreichen Wellen den Empfänger Bei Verwendung der ertindungsgemäßen Vorrichdirekt,
/' O, und es gibt Wellen, welche der. Empfän- tung ist es ebenfalls möglich zu bestimmen, ob ein
ger nach zwei Reflexionen A 2 erreichen, wie es an- Gegenstand an einer bestimmten Stelle innerhalb des
gedeutet ist. Die Zeit, welche der Ultraschall benö- 45 Rahmens sich aufgehalten hat. Es ist nämlich mögtigt,
um vom Sender zum Empfänger zu gelangen, ist lieh, die Wellen, welche sich gegeneinander in diesem
daher abhängig von der Anzahl der Reflexionen. Um Punkt schneiden, zu bestimmen, und es kann somit
nun die Anwesenheit eines Gegenstandes einer be- festgestellt werden, wenn diese zwei Wellen gleichstimmten
Größe, der in den Detektor gebracht ist. zeitig zum Verschwinden gebracht sind Hierzu veraufzeigen
zu können, ist es notwendig, eine Weile zu 50 wendet man jedoch eine Anzahl von parallelen Veranalysiersn,
welche so oft reflektiert worden ist, daß zögerungsschaltungen mit Verzögerungen, welche
sie zwangläufig geschnitten wird, wenn ein Gegen- den entsprechenden Wellen zugeordnet sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichn"iigen
Claims (1)
- Patentanspruch:Ultraschalldetektor zur Beobachtung von Ultraschall reflektierenden Gegenständen innerhalb eines bestimmten, durch vertikale Ultraschall reflektierende Querwände begrenzten Raumes, in welchem Sender und Empfänger von Ultraschallwellen angeordnet sind, wobei die vom Sender ausgehenden Wellen dem Empfänger nach einer bestimmten Anzahl von Reflexionen erreichen und einen solchen Verlauf nehmen, daß, wenn ein Gegenstand in den Raum gebracht ist, der Wellenweg geschnitten wird, wobei ein Oszillator vorgesehen ist, von welchem der Sender mit Ultraschallimpulsen versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verzögerungsschaltung (D) mii einer Verzögerung vorgesehen ist, welche der Durchlaufzeit einer der Wellen vom Sender (5) zum Empfänger (Λί) entspricht, daß der Empfänger (Λ/) mit einem Eingang einer UND-Schaltung (G) und der andere Eingang der U-Schaltung (G) mit dem Ausgang der Verzögerungsschaltung (D) verbunden sind und daß die Impulsreihe des Ausgangssignals der UND-Schaltung (G) unterbrochen wird, sobald sich ein Geücnstand im Detektor befindet.
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
SE1449671 | 1971-11-12 |
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DE2255179C3 DE2255179C3 (de) | 1974-08-29 |
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Family Applications (1)
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FR (1) | FR2159503B1 (de) |
GB (1) | GB1398758A (de) |
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- 1972-11-10 JP JP47112822A patent/JPS4860656A/ja active Pending
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Legal Events
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |