DE3339984C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Schall- bzw. Ultra­ schall-Entfernungsmeßgerät mit einem elektroakustischen Wandler, der abwechselnd als Sendewandler für die Aussen­ dung von Schall- bzw. Ultraschallimpulsen und als Emp­ fangswandler für den Empfang der reflektierten Echoimpul­ se verwendet wird, und mit einer an den Wandler ange­ schlossenen Schaltungsanordnung für die Verarbeitung der vom Wandler aufgrund der empfangenen Echoimpulse abgege­ benen elektrischen Empfangssignale, die einen Verstärker mit steuerbarer Verstärkung, einen dem Verstärker nachge­ schalteten Schwellenwertdiskriminator sowie eine Verstär­ kungssteuerschaltung enthält, die nach jedem Sendeimpuls die Verstärkung des Verstärkers in Abhängigkeit von der Zeit nach einer gespeicherten Funktion steuert.

Ein Schall- bzw- Ultraschall-Entfernungsmeßgerät dieser Art, das zur Messung der Wassertiefe bestimmt ist, ist aus der US-PS 36 83 324 bekannt. Der in der Verarbeitungs­ schaltung enthaltene Schwellenwertdiskriminator dient zur Unterscheidung der Echoimpulse von Rausch- und Störsigna­ len. Der Diskriminator-Schwellenwert ist so eingestellt, daß die verstärkten Echoimpulse diesen Schwellenwert über­ schreiten. Da die reflektierten Echoimpulse um so schwächer sind, je größer die Meßentfernung ist, wird die Verstärkung des steuerbaren Verstärkers in jedem Sendezyklus durch die Verstärkungssteuerschaltung in Abhängigkeit von der Zeit so gesteuert, daß die Echosignale, die von aus größerer Ent­ fernung eintreffenden Echoimpulsen stammen, stärker ver­ stärkt werden als die Echosignale, die von Nahzielechos stammen, so daß die verstärkten Echosignale, unabhängig von der Meßentfernung, etwa die gleiche Amplitude haben. Der Diskriminator-Schwellenwert ist entsprechend dieser Amplitude eingestellt.

Bei Schall- bzw. Ultraschall-Entfernungsmeßgeräten mit einem einzigen elektroakustischen Wandler, der abwechselnd als Sendewandler und als Empfangswandler betrieben wird, be­ steht das Problem, daß der Wandler nach dem Aufhören des elektrischen Anregungsimpulses nicht sofort zu schwingen aufhört, sondern während einer gewissen Ausschwingzeit mit abnehmender Amplitude ausschwingt. Dieses Ausschwingen wird von dem Wandler in gleicher Weise wie ein durch auftreffen­ de Schall- bzw. Ultraschallwellen verursachtes Schwingen in elektrische Ausgangssignale umgesetzt, die zu der Verarbei­ tungsschaltung gelangen. Dies ist unerwünscht, weil die Ausschwingsignale über einen großen Teil der Ausschwingzeit eine im Vergleich zu den Echosignalen sehr große Amplitude haben, so daß der Verstärker der Verarbeitungsschaltung stark übersteuert und in die Sättigung getrieben wird. Auch besteht die Gefahr, daß Ausschwingsignale, die den Diskri­ minator-Schwellenwert überschreiten, fälschlich als Echo­ signale interpretiert werden.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es bekannt, die Verar­ beitung der Ausgangssignale des Schall- oder Ultraschall­ wandlers für eine gewisse Zeit vom Beginn des Sendeimpulses an zu blockieren. Die Blockierungszeit wird vorzugsweise erst beendet, wenn die Amplitude der verstärkten Aus­ schwingsignale unter den Diskriminator-Schwellenwert ge­ fallen ist. Dadurch wird eine Übersteuerung des Verstär­ kers vermieden. Bei dem Entfernungsmeßgerät nach der US-PS 36 83 324 wird die gleiche Wirkung dadurch erzielt, daß die in Abhängigkeit von der Zeit gesteuerte Verstär­ kung des steuerbaren Verstärkers während der Ausschwing­ zeit des Wandlers noch einen sehr niedrigen Wert hat.

In jeden Fall bleibt aber der Nachteil bestehen, daß die Verarbeitungsschaltung Echosignale, die in die Ausschwing­ zeit fallen und den Ausschwingsignalen überlagert sind, nicht erkennen kann, so daß diese Echosignale verloren­ gehen. Dadurch ergibt sich eine untere Grenze für die klein­ ste noch meßbare Entfernung. Dieser Nachteil fällt bei der Messung von Wassertiefen gewöhnlich nicht ins Gewicht, da in diesem Anwendungsfall die kürzesten vorkommenden Lauf­ zeiten in der Regel größer als die Ausschwingzeit des Wand­ lers sind. Es gibt aber Anwendungsgebiete für Schall- bzw. Ultraschall-Entfernungsmeßgeräte, bei denen sehr kurze Meß­ entfernungen vorkommen, so daß die zu messenden Laufzeiten noch innerhalb der Ausschwingzeiten des Wandlers liegen können. Ein bekanntes und häufiges Anwendungsgebiet dieser Art ist die Füllstandsmessung in Behältern, wobei der elek­ troakustische Wandler im Behälter oberhalb des höchsten vorkommenden Füllstands so angeordnet ist, daß die von ihm ausgesendeten Schall- bzw. Ultraschallimpulse auf die Ober­ fläche des im Behälter befindlichen Füllguts treffen und die an der Oberfläche des Füllguts reflektierten Echoim­ pulse zum Wandler zurückgeworfen werden. Bei vollem Behäl­ ter ist der Abstand zwischen dem Wandler und der Oberfläche des Füllguts sehr klein und die Laufzeit der Schall- bzw. Ultraschallimpulse ist dementsprechend kurz.

Um auch in solchen Anwendungsfällen noch kleine und klein­ ste Entfernungen messen zu können, ist es aus der DE-PS 9 57 824 bekannt, die Ausschwingzeit des elektroaku­ stischen Wandlers dadurch zu verkürzen, daß der Wandler zunächst durch einen ersten elektrischen Impuls zu mechani­ schen Eigenschwingungen angestoßen und dann durch einen oder mehrere nachfolgende gegenphasige elektrische Impulse wieder abgebremst wird. Aus der DE-AS 10 94 026 ist es bekannt, einen kurzen abklingenden Schwingungszug dadurch zu erzeu­ gen, daß der Wandler nach plötzlicher Aufhebung eines mit­ tels einer Gleichspannung erzeugten mechanischen Spannungs­ zustandes durch Kurzschließen des Wandlers oder Unterbre­ chen des Erregergleichstroms mechanische Schwingungen aus­ führt. Auch in diesen beiden Fällen ist der Empfang von Echoimpulsen erst nach dem Ende der Ausschwingzeit möglich, die lediglich verkürzt ist.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung eines Schall- bzw. Ultraschall-Entfernungsmeßgeräts der eingangs angegebenen Art, bei welchem bereits die in die Ausschwing­ zeit des Schall- oder Ultraschallwandlers fallende Echo­ signale erfaßt werden können und keine Gefahr einer Über­ steuerung des Verstärkers der Verarbeitungsschaltung durch die Ausschwingsignale besteht.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem Schall- bzw. Ultraschall-Entfernungsmeßgerät nach der Erfindung besteht nach dem Aufhören des Sendeimpulses keine Blockierungszeit. Die durch das Ausschwingen des Wand­ lers erzeugten Ausschwingsignale können jedoch den Verstärker nicht übersteuern und auch nicht fälschlich als Echosignale interpretiert werden, weil sie durch die Verstärkungssteue­ rung stets unter dem Diskriminator-Schwellenwert gehalten werden. Wenn den Ausschwingssignalen ein aus kurzer Entfer­ nung stammendes Echosignal überlagert ist, überschreitet das Summensignal den Diskriminator-Schwellenwert, so daß das Echosignal auch während des Ausschwingvorgangs erkannt und verarbeitet wird. Auf diese Weise kann jedes vorkommen­ de Echo auch bei sehr kleiner Meßentfernung detektiert werden.

Wenn angenommen werden kann, daß sich das Ausschwing­ verhalten des Wandlers nach dem Einbau über einen langen Zeitraum nicht wesentlich ändert, kann die gespeicherte Funktion fest eingestellt sein. Bei vielen Anwendungen von Schall- oder Ultraschall-Entfernungsmeßgeräten, ins­ besondere bei der Füllstandsmessung, kann sich aber das Ausschwingverhalten kurzfristig in unvorhersehbarer Wei­ se ändern, beispielsweise infolge von Ansatzbildungen, Umwelteinflüssen oder unterschiedlichen Füllgütern. Ge­ mäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ent­ hält daher das Schall- bzw. Ultraschall-Entfernungsmeß­ gerät eine Analyseschaltung, die das Ausgangssignal des Wandlers empfängt, den zeitlichen Verlauf des Ausschwing­ signals analysiert und die gespeicherte Funktion ent­ sprechend dem Ergebnis der Analyse einstellt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung, das anhand der Zeichnung beschrieben wird. In der Zeich­ nung zeigt

Fig. 1 das Blockschema eines als Echolot zur Füllstands­ messung in einem Behälter verwendeten Ultraschall- Entfernungsmeßgeräts nach der Erfindung,

Fig. 2 Diagramme des zeitlichen Verlaufs von Signalen in der Anordnung von Fig. 1 und

Fig. 3 das Blockschema einer abgeänderten Ausführungs­ form des Echolots von Fig. 1.

Fig. 1 zeigt einen Behälter 10, in dem sich ein Füllgut 11 befindet. Zur Messung des Füllstands im Behälter 10 ist an der Oberseite des Behälters oberhalb des höchsten vor­ kommenden Füllstands ein Ultraschallwandler 12 angeordnet, der abwechselnd als Sendewandler und als Empfangswandler betrieben wird. In der Sendephase wird der Ultraschall­ wandler 12 durch ein elektrisches Signal erregt, so daß er einen Ultraschallimpuls erzeugt, der senkrecht nach unten auf das im Behälter befindliche Füllgut 11 gerich­ tet ist. In der Empfangsphase empfängt der Ultraschall­ wandler 12 das an der Oberfläche des Füllguts 11 reflek­ tierte Echosignal, das er in ein elektrisches Signal umwan­ delt. Jeder Meßzyklus besteht aus einer Sendephase und einer Empfangsphase.

Ein Sendeimpulsgenerator 13 erzeugt am Beginn jedes Meß­ zyklus während der Sendephase das für die Erregung des Ultraschallwandlers 12 erforderliche impulsförmige elek­ trische Signal mit der Frequenz der auszusendenden Ultra­ schallwelle. Dieses Signal wird über eine Sende/Empfangs- Weiche 14 an den Ultraschallwandler 12 angelegt. Wenn nach dem Aufhören des Sendeimpulses ein am Füllgut 11 reflek­ tierter Echoimpuls am Ultraschallwandler 12 eintrifft, wird dieser in Schwingungen versetzt, die vom Wandler in ein elektrisches Signal umgewandelt werden, das über die Sende/Empfangs-Weiche 14 einer Verarbeitungsschaltung zugeführt wird, die hintereinander einen Verstärker 15, einen Schwellenwert-Diskriminator 16, eine Signalverarbei­ tungsschaltung 17 und eine Laufzeitmeßanordnung 18 ent­ hält.

Der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 15 ist durch ein an einen Verstärkungssteuereingang 15 a angelegtes Steuer­ signal verzögerungsfrei steuerbar. Der an den Ausgang des steuerbaren Verstärkers 15 angeschlossene Schwellenwert- Diskriminator 16 läßt nur die Signale durch, deren Am­ plitude einen festgelegten Diskriminator-Schwellenwert überschreitet. Die vom Schwellenwert-Diskriminator 16 durchgelassenen Signale werden von der Signalverarbei­ tungsschaltung 17 in der für die Laufzeitmessung erfor­ derlichen Weise aufgearbeitet. Die Laufzeitmeßanordnung 18 mißt den Zeitabstand zwischen der Aussendung jedes Sende­ impulses und einem von diesem Sendeimpuls stammenden Echoimpuls. Dieser Zeitabstand ist gleich der Laufzeit des Ultraschallimpulses im Behälter 10 vom Ultraschall­ wandler 12 zur Oberfläche des Füllguts 11 und zurück zum Ultraschallwandler 12. Diese Laufzeit ist ein Maß für den Abstand zwischen dem Ultraschallwandler 12 und der Ober­ fläche des Füllguts 11 und somit auch ein Maß für den Füllstand im Behälter 10 . Die Laufzeitmeßanordnung 18 gibt am Ausgang ein der Laufzeit oder dem Füllstand propor­ tionales Signal ab, das in der gewünschten Weise zur An­ zeige des Füllstands oder zur Auslösung von Schaltvor­ gängen verwendet werden kann.

Der Verstärkungssteuereingang 15 a des Verstärkers 15 wird durch einen elektronischen Umschalter 19 entweder mit dem Ausgang einer Verstärkungssteuerschaltung 20 oder mit dem Ausgang einer Verstärkungsregelanordnung 21 verbunden. Die Betätigung des Umschalters 19 erfolgt in einer später noch genauer erläuterten Weise durch die Verstärkungssteuer­ schaltung 20.

Ein Taktgeber 22 liefert am Beginn jedes Meßzyklus ein Taktsignal zu allen Stufen, die in diesem Zeitpunkt aus­ gelöst werden müssen. Dieses Taktsignal dient insbesondere zur Auslösung der Abgabe eines Sendeimpulses durch den Sendeimpulsgenerator 13, zur Auslösung der Funktion der Verstärkungssteuerschaltung 20 und zum Ingangsetzen der Zeitmessung in der Laufzeitmeßanordnung 18, die dann durch das Ausgangssignal der Signalverarbeitungsschaltung 17 stillgesetzt wird.

Die Funktionsweise des Ultraschall-Entfernungsmeßgeräts von Fig. 1 wird anhand der Diagramme von Fig. 2 erläutert.

Das Diagramm A zeigt den zeitlichen Verlauf des am Eingang des Verstärkers 15 anliegenden Ausgangssignals des Ultra­ schallwandlers 12 beim Senden sowie beim Empfang möglicher Echoimpulse. Zur Vereinfachung sind im Diagramm A , ebenso wie in den Diagrammen C und D, nur die positiven Hüllkur­ ven der Signale dargestellt. In Wirklichkeit handelt es sich um Schwingungen mit der Frequenz der Schall- oder Ultraschallwelle, deren Amplituden sich entsprechend den dargestellten Hüllkurven ändern. Der Meßzyklus beginnt im Zeitpunkt t₀. In diesem Zeitpunkt gibt der Taktgeber 22 den Auslöseimpuls ab, der die Abgabe eines Sendeimpulses durch den Sendeimpulsgenerator 13 auslöst. Der Sendeimpuls liegt während der Sendezeit T _S vom Zeitpunkt t ₀ bis zum Zeitpunkt t ₁ am Ultraschallwandler 12 an. Während dieser Zeit schwingt der Ultraschallwandler 12 mit einer durch die Amplitude des Sendeimpulses bestimmten Schwingungs­ amplitude, und demzufolge liegt am Eingang des Verstär­ kers 15 ein Signal S _S mit der Amplitude A _S an.

Der Sendeimpuls endet im Zeitpunkt t ₁. Der Ultraschall­ wandler 12 hört jedoch nicht sofort zu schwingen auf, son­ dern er schwingt während einer Ausschwingzeit T _A allmäh­ lich aus. Im Idealfall, der im Diagramm A dargestellt ist, fällt die Amplitude der Schwingungen exponentiell ab. Je nach den Einbauverhältnissen kann der Amplituden­ verlauf beim Ausschwingen jedoch auch unregelmäßig sein, insbesondere infolge von Störreflexionen. Demzufolge liegt am Eingang des Verstärkers 15 ein Ausschwingsignal S _A mit entsprechend abfallender Amplitude A _A an. Als Ende der Ausschwingzeit T _A wird der Zeitpunkt t ₂ angenom­ men, in welchem die Ausschwing-Amplitude A _A unter einen Wert fällt, der nicht mehr störend ist.

Die sich an die Sendezeit T _S anschließende Empfangsphase ist so lang, daß ein bei der größten vorkommenden Meßent­ fernung reflektierter Echoimpuls noch zum Ultraschallwand­ ler 12 zurückkehren kann, bevor der nächste Meßzyklus durch Aussendung eines Sendeimpulses eingeleitet wird. Im Dia­ gramm A von Fig. 2 ist das Empfangssignal E _f dargestellt, das durch einen aus größerer Entfernung kommenden Echo­ impuls verursacht wird. Durch die Unterbrechung der Zeitachse ist angedeutet, daß der Zeitabstand des Echo­ impulses E _F nicht im richtigen Verhältnis zur Sendezeit T _S und zur Ausschwingzeit T _A dargestellt ist. Der Echoimpuls E _f hat eine im Verhältnis zum Sendeimpuls sehr kleine Amplitude. Der Zeitabstand T _M zwischen dem Zeitpunkt t ₀ des Beginns des Sendeimpulses und dem Zeitpunkt t ₃ des Beginns des Echoimpulses E _F ist gleich der doppelten Lauf­ zeit der Ultraschallwelle auf der Strecke zwischen dem Ultraschallwandler 12 und der Oberfläche des Füllguts 11. Diese Laufzeit ist ein Maß für den Füllstand im Behälter 10. Der Echoimpuls E _f wird bei niedrigem Füllstand im Behälter 10 empfangen.

Wenn dagegen der Füllstand im Behälter 10 sehr hoch ist, so daß die Oberfläche des Füllguts 11 in sehr geringem Abstand von dem Ultraschallwandler 12 liegt, kann die Laufzeit des Echoimpulses so kurz sein, daß er noch während der Ausschwingzeit T _A am Ultraschallwandler 12 eintrifft und dem Ausschwingen des Ultraschallwandlers überlagert ist. Ein solcher Echoimpuls E _n ist ebenfalls im Diagramm A dargestellt. Er hat infolge der kleinen Meßentfernung eine wesentlich größerer Amplitude als der aus großer Entfernung stammende Echoimpuls E _f . Doch selbst wenn die Amplitude des Nah-Echoimpulses E _n größer ist als die Ausschwing­ amplitude des Ultraschallwandlers, kann der Echoimpuls E _n nicht ausgewertet werden, wenn die Auswertung während der Ausschwingzeit blockiert ist. In diesem Fall ist es nicht möglich, Entfernungen zu messen, für welche die Echolauf­ zeit kürzer als die Ausschwingzeit ist.

Bei der Anordnung von Fig. 1 erfolgt keine Blockierung der Auswerteschaltung während der Ausschwingzeit. Viel­ mehr wird die Auswertung von Echoimpulsen, die dem Aus­ schwingen überlagert sind, durch die von der Verstär­ kungssteuerschaltung 20 bewirkte Steuerung der Verstär­ kung des Verstärkers 15 ermöglicht.

Die Verstärkungssteuerschaltung 20 ist ein Funktions­ generator, der im Zeitpunkt t ₀ am Beginn jedes Meßzyklus durch einen vom Taktgeber 22 einem Auslöseeingang 20 a zugeführten Impuls ausgelöst wird und daraufhin an seinem Ausgang 20 b eine Spannung abgibt, die sich nach einer in einem Speicher 23 gespeicherten Funktion ändert. Ferner gibt die Verstärkungssteuerschaltung 20 nach jeder Auslö­ sung an einem Ausgang 20 c ein Steuersignal ab, das den Umschalter 19 für die Dauer der Ausschwingzeit T _A in die Stellung bringt, in welcher der Verstärkungssteuereingang 15 a des steuerbaren Verstärkers 15 mit dem Ausgang 20 b der Verstärkungssteuerschaltung 20 verbunden ist. Der Um­ schalter 19, der in der Zeichnung als mechanischer Um­ schalter dargestellt ist, ist natürlich in Wirklichkeit ein verzögerungsfrei arbeitender elektronischer Umschal­ ter.

Das Diagramm B von Fig. 2 zeigt die zeitliche Änderung der Verstärkung v des steuerbaren Verstärkers 15, die durch die über den Umschalter 19 an den Verstärkungs­ steuereingang 15 a angelegte Ausgangsspannung der Verstär­ kungssteuerschaltung 20 bewirkt wird. Während der Sende­ zeit T _S zwischen den Zeitpunkten t ₀ und t ₁ ist die Ver­ stärkung v sehr klein und vorzugsweise praktisch gleich Null. Vom Zeitpunkt t ₁ an steigt die Verstärkung auf­ grund der im Speicher 23 gespeicherten und von der Ver­ stärkungssteuerschaltung 20 verarbeiteten Funktion so an, daß die zeitliche Änderung des vom Ausschwingen des Ultraschallwandlers 12 erzeugten Ausschwingsignals gerade kompensiert wird, so daß das verstärkte Aus­ schwingsignal am Ausgang des Verstärkers 15 eine im wesentlichen gleichbleibende Amplitude hat, die gering­ fügig unter dem Diskriminator-Schwellenwert des Schwellen­ wert-Diskriminators 16 liegt. Das hierdurch erhaltene Ausgangssignal des steuerbaren Verstärkers 15 ist im Diagramm C von Fig. 2 dargestellt, und das Diagramm D von Fig. 2 zeigt das entsprechende Ausgangssignal des Schwellenwert-Diskriminators 16.

Der Diskriminator-Schwellenwert ist im Diagramm C bei S _D dargestellt. Während der Sendezeit T _S zwischen den Zeit­ punkten t ₀ und t ₁ ist das Ausgangssignal des Verstärkers 15 vorzugsweise Null, auf jeden Fall aber so klein, daß es den Diskriminator-Schwellenwert S _D nicht erreicht. In der Aus­ schwingzeit T _A zwischen den Zeitpunkten t ₁ und t ₂ erscheint am Ausgang des Verstärkers 15 ein verstärktes Ausschwing­ signal S′ _A von im wesentlichen gleichbleibender Amplitude A′ _A , die etwas kleiner als der Diskriminator-Schwellenwert S _D ist. Demzufolge verursacht das verstärkte Ausschwingsignal S′ _A kein Ausgangssignal am Ausgang des Schwellenwert Diskriminators 16 (Diagramm D).

Wenn jedoch dem Ausschwingsignal S _A ein Nahziel-Echoimpuls E _n überlagert ist, überschreitet der am Ausgang des Ver­ stärkers 15 erhaltene verstärkte Echoimpuls E′ _n den Dis­ kriminator-Schwellenwert S _D , und am Ausgang des Schwellen­ wert-Diskriminators 16 erscheint ein Impuls E′′ _n , der von der Signalverarbeitungsschaltung 17 weiterverarbeitet werden kann (Diagramm D).

Im Zeitpunkt t ₂ am Ende der Ausschwingzeit T _A bringt das vom Ausgang 20 c der Verstärkungssteuerschaltung 20 abge­ bene Steuersignal den Umschalter 19 in die andere Stel­ lung, in welcher der Verstärkungssteuerschaltung 15 a mit dem Ausgang der Verstärkungsregelschaltung 21 verbunden ist. Die Verstärkungsregelschaltung 21 steuert dann wäh­ rend der restlichen Empfangsphase die Verstärkung des Verstärkers 15 in der bei Ultraschall-Entfernungsmeßge­ räten üblichen Weise so, daß die empfangenen Nutzziel- Echoimpulse auf einem mit wachsender Meßentfernung zu­ nehmenden Pegel verstärkt werden, so daß sie den Dis­ kriminator-Schwellenwert S _D übersteigen. Diese Regelung kann aufgrund der am Ausgang des Schwellenwert-Diskrimi­ nators 16 erhaltenen Signale und/oder von außen zuge­ führter Führungsgrößen erfolgen. Da diese Art der Ver­ stärkungsregelung dem Fachmann bekannt ist, wird sie hier nicht näher beschrieben.

Infolge der von der Verstärkungsregelschaltung 21 bewirk­ ten Verstärkungsregelung überschreitet somit auch der verstärkte Fernziel-Echoimpuls E′ _f am Ausgang des Ver­ stärkers 15 den Diskriminator-Schwellenwert S _D (Diagramm C), so daß am Ausgang des Schwellenwert-Diskriminators 16 ein entsprechender Nutzimpuls E′′ _f (Diagramm D) erhalten wird, der von der Signalverarbeitungsschaltung 17 verarbeitet werden kann.

Für die Festlegung der im Speicher 23 gespeicherten Funk­ tion gibt es verschiedene Möglichkeiten. Wenn das Aus­ schwingverhalten des Ultraschallwandlers 12 aufgrund bekannter Einbaubedingungen mit ausreichender Genauig­ keit vorhersehbar ist und außerdem erwartet werden kann, daß sich das Ausschwingverhalten im Lauf der Zeit nicht wesentlich ändert, kann die Funktion bei der Herstellung des Geräts fest eingestellt werden. Die Verstärkungs­ steuerschaltung 20 kann dann beispielsweise ein Analog- Funktionsgenerator sein, dessen Funktion durch fest verdrahtete Schaltungselemente bestimmt ist, die dann den Speicher 23 bilden.

Wenn dagegen das Ausschwingverhalten des Ultraschall­ wandlers 12 durch die jeweiligen Einbaubedingungen be­ einflußt wird, ist vorzugsweise die Funktion im Speicher 23 einstellbar. Das Ausschwingsignal wird nach dem Ein­ bau des Geräts aufgenommen, und die Funktion wird im Speicher 23 entsprechend der aufgenommenen Ausschwing­ signalkurve optimal eingestellt. Diese Lösung bietet auch die Möglichkeit, die Funktion von Zeit zu Zeit neu einzustellen, um sie an Änderungen des Ausschwingverhal­ tens anzupassen, die beispielsweise durch Alterungs­ erscheinungen verursacht werden.

In Fig. 3 ist eine abgeänderte Ausführung des Echolots von Fig. 1 dargestellt, die allen Möglichkeiten in opti­ maler Weise Rechnung trägt und insbesondere auch kurz­ fristige, unvorhersehbare Änderungen des Ausschwingver­ haltens berücksichtigt, wie sie beispielsweise durch Ansatzbildungen, verschiedenartige Füllgüter, Umwelt­ einflüsse od. dgl. verursacht werden. Die Ausführungs­ form von Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen von Fig. 1 nur durch eine zusätzliche Analyseschaltung 24, die das Ausgangssignal des Ultraschallwandlers 12 emp­ fängt, die Kurvenform des Ausschwingsignals analysiert und die Funktion im Speicher 23 entsprechend der jeweils zuletzt festgestellten Kurvenform einstellt. Die Analyse kann in jedem Meßzyklus oder auch in größeren Zeitab­ ständen erfolgen.

Insbesondere bei der Ausführungsform von Fig. 3 ist der Speicher 23 vorzugsweise ein Digitalspeicher, und der Funktionsgenerator 20 sowie die Analyseschaltung 24 sind entsprechend ausgebildete Digitalschaltungen. Gemäß der modernen Technologie können die Schaltungen 20, 23 und 24 durch einen geeignet programmierten Mikrocomputer ge­ bildet sein.

Die übrigen in der Anordnung von Fig. 1 enthaltenen Schaltungen sind von herkömmlicher, dem Fachmann ge­ läufiger Art und brauch nicht näher beschrie­ ben zu werden.

Claims (5)

1. Schall- bzw. Ultraschall-Entfernungsmeßgerät mit einem elektroakustischen Wandler, der abwechselnd als Sendewand­ ler für die Aussendung von Schall- bzw. Ultraschallimpulsen und als Empfangswandler für den Empfang der reflektierten Echoimpulse verwendet wird, und mit einer an den Wandler angeschlossenen Schaltungsanordnung für die Verarbeitung der vom Wandler aufgrund der empfangenen Echoimpulse abge­ gebenen elektrischen Empfangssignale, die einen Verstärker mit steuerbarer Verstärkung, einen dem Verstärker nachge­ schalteten Schwellenwert-Diskriminator sowie eine Verstär­ kungssteuerschaltung enthält, die nach jedem Sendeimpuls die Verstärkung des Verstärkers in Abhängigkeit von der Zeit nach einer gespeicherten Funktion steuert, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die gespeicherte Funktion entsprechend dem Ausschwingverhalten des Wandlers (12) derart festgelegt ist, daß in der auf jeden Sendeimpuls (S _s ) folgenden Aus­ schwingzeit (T _A ) des Wandlers (12) die Verstärkung des steuerbaren Verstärkers (15) durch die Verstärkungssteuer­ schaltung so gesteuert wird, daß die vom Ausschwingen des Wandlers stammenden elektrischen Empfangssignale nach der Verstärkung kleiner als der Schwellenwert des Schwellenwert- Diskriminators (16) sind und möglichst nahe an diesen Schwellenwert herankommen.

2. Schall- bzw. Ultraschall-Entfernungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gespeicherte Funktion einstellbar ist.

3. Schall- bzw. Ultraschall-Entfernungsmeßgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Analyseschaltung (24), die das Ausgangssignal des Wandlers (12) empfängt, den zeit­ lichen Verlauf des Ausschwingsignals analysiert und die ge­ speicherte Funktion entsprechend dem Ergebnis der Analyse einstellt.

4. Schall- bzw. Ultraschall-Entfernungsmeßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungs­ steuerschaltung (20), der die Funktion enthaltende Speicher (23) und die Analyseschaltung (24) durch einen Mikrocompu­ ter gebildet sind.

5. Schall- bzw. Ultraschall-Entfernungsmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Um­ schalter (19), der den Verstärkungssteuereingang (15 a) des steuerbaren Verstärkers (15) während der vorbestimmten Zeit­ dauer nach dem Beginn jedes Sendeimpulses mit dem Ausgang der Verstärkungssteuerschaltung (20) und im restlichen Teil jedes Sende/Empfangs-Zyklus mit dem Ausgang einer Verstär­ kungsregelanordnung (21) verbindet, die die Verstärkung des steuerbaren Verstärkers (15) in Abhängigkeit von der Zeit so erhöht, daß die mit wachsender Meßentfernung zunehmende Dämpfung der Nutzziel-Echoimpulse kompensiert wird.