DE809824C - Vorrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit sich bewegender Gegenstaende, bei der durch Mischung ausgesandter und reflektierter Schwingungen eine Dopplerfrequenz erzeugt wird - Google Patents

Vorrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit sich bewegender Gegenstaende, bei der durch Mischung ausgesandter und reflektierter Schwingungen eine Dopplerfrequenz erzeugt wird

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DE809824C
DE809824C DEP26421D DEP0026421D DE809824C DE 809824 C DE809824 C DE 809824C DE P26421 D DEP26421 D DE P26421D DE P0026421 D DEP0026421 D DE P0026421D DE 809824 C DE809824 C DE 809824C
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Andre Willem Storm
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit sich bewegender Gegenstände und kann z. B. zur Bestimmung der Geschwindigkeit von Flugzeugen oder Geschützproyektilen verwendet werden.
Bei bekannten Vorrichtungen zur Geschwindigkeitsbestimmung sich bewegender Gegenstände werden vom Gegenstand die zu reflektierenden Schwingungen ausgesandt, wobei durch Mischung der ausgesandten und reflektierten Schwingungen eine geschwindigkeitsabhängige Differenzfrequenz oder die sog. Dopplerfrequenz entsteht.
Diese Dopplerfrequenz kann entsprechend der für
den Dopplereffekt geltenden Formel durch
dargestellt werden, worin /^ Differenzfrequenz zwischen ausgesandten und reflektierten Schwingungen, fs Frequenz der ausgesandten Schwingungen, X die zu bestimmende Geschwindigkeit des reflektierenden Gegenstands, ν Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Radiowellen (3 · ίο8 m/Sek.) sind.
Wenn man die Geschwindigkeit in der obengenannten Weise zu messen versucht, stößt man auf zwei bedeutende Schwierigkeiten.
Erstens kann die Zeit, während welcher die Dopplerfrequenz auftritt, sehr kurz sein, so daß eine direkte Messung von fä schwierig wird.
Zweitens ist die Dopplerfrequenz nicht nur von der Geschwindigkeit des sich bewegenden Gegenstands, sondern auch von der Sendefrequenz abhängig, die folglich konstant gehalten werden muß.
Diesen Schwierigkeiten ist dadurch beizukommen, daß entsprechend der Erfindung die Periodenzahl einer ίο Schwingung von der Sendefrequenz proportionaler Frequenz während einer von einer Periode der Dopplerfrequenz abhängigen Zeitdauer bestimmt wird.
Änderungen der Sendefrequenz können nunmehr keinen weiteren störenden Einfluß auf die Geschwindigkeitsbestimmung haben.
Bei graphischer Bestimmung der Geschwindigkeit liefert die sehr kurze Zeitdauer, die die Dopplerfrequenz in bestimmten Fällen haben kann, keine weiteren Schwierigkeiten.
Nach der Erfindung wird weiterhin die Periodenzahl mit einer vorzugsweise elektronischen Zählvorrichtung ermittelt, z. B. mit einem Geiger-Müller-Zähler zusammen mit einem vorzugsweise elektronischen Schalter. Die Zählvorrichtung ist normal vom Schalter gesperrt und wird z. B. während einer mit einer Periode der erzielten Dopplerfrequenz übereinstimmenden Zeitdauer entsperrt.
Die Zählvorrichtung kann durch aufeinanderfolgende Halbwellen gleicher Polarität der Doppelschwingungen freigegeben und gesperrt werden, dies kann aber auch durch jede auftretende positive oder negative Halbwelle der Dopplerschwingung erfolgen.
Wenn die Sendefrequenz z. B. 100 MHz beträgt und die Geschwindigkeit des sich bewegenden Gegenstands 300 m/Sek. ist, tritt eine Dopplerfrequenz von 200 Per./ Sek. auf.
Während einer Periode dieser Frequenz, also während 1I200 Sek., beträgt die Periodenzahl der Sendefrequenz 500000, was eine Genauigkeit von 1: 500000 ergibt.
Eine Genauigkeit von 1:1000 ist im allgemeinen hinreichend, so daß es mit Rücksicht auf die Ausbildung und die Kosten der Zählvorrichtung weit günstiger ist, die Periodenzahl einer geeignet gewählten Subharmonischen der Sendefrequenz, z. B. eine Frequenz von 200 kHz zu bestimmen, statt die Periodenzahl der Sendefrequenz selbst.
Zur Meßbereichumschaltung können der Zählvorrichtung Subharmonische der Sendefrequenz von verschiedener Ordnungszahl zugefügt werden, so daß für sich langsam bewegende Gegenstände eine derart niedrigere Harmonische der Sendefrequenz verwendet werden kann, daß die gezählte Periodenzahl immer etwa 1000 beträgt.
Die Geschwindigkeitsgleichung kann dann durch
dargestellt werden, worin X die zu bestimmende Geschwindigkeit des sich bewegenden Gegenstands ist, η die durch die Zählvorrichtung zu bestimmende Periodenzahl, r Ordnungszahl der der Zählvorrichtung zugeführten Subharmonische der Sendefrequenz und ν Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Radiowellen (3-I08m/Sek.).
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der eine Vorrichtung nach der Erfindung in einem Blockdiagramm dargestellt ist. Die von einem örtlichen SendeosziUator erzeugten Schwingungen mit einer gewissen Grundfrequenz werden nach einem oder mehreren Multiplikationsstufen 2 von einem Sender 3 gerichtet ausgesandt.
Die ausgesandten Schwingungen werden von einem sich bewegenden Gegenstand 4, dessen Geschwindigkeit bestimmt werden soll, reflektiert und nach Reflektion von einem Empfänger 5 empfangen und einem Modulator 6 zugeführt, wo die reflektierten Schwingungen mit den vom Sendeoszillator 3 erzeugten Schwingungen zur Erzielung der geschwindigkeitsabhängigen Dopplerfrequenz gemischt werden. Diese Schwingung mit der Dopplerfrequenz wird über ein Tiefpaßfilter 7 einem Begrenzer 8 zugeführt.
Die dem Begrenzer 8 entnommene praktisch rechteckige Wechselspannung, die frei von Amplitudenmodulation ist und die gleiche Frequenz wie die Dopplerfrequenz hat, wird einer Vorrichtung 9 zugeführt, die einen widerstandkondensatorgekoppelten Verstärker enthält, von dem ein differentiierendes Netzwerk einen Teil bildet, das von einem Längskondensator und einem Querwiderstand mit zusammen einer in bezug auf die Impulsdauer kleinen Zeitkonstante gebildet wird.
Von der der Vorrichtung 9 entnommenen, mit der differentiierten rechteckigen Wechselspannung übereinstimmenden impulsförmigen Spannung, von derder erste Impuls z. B. eine positive Polarität aufweist, werden z. B. durch eine Schwelleneinrichtung 10 die positiven Impulse unterdrückt und die verbleibenden negativen Impulse einem Elektronenschalter 11 zugeführt.
Der Schalter 11 kann aus einer Kippschaltung bestehen, die auf zwei aufeinanderfolgende negative Impulse anspricht. Sie entsperrt beim Auftreten des ersten negativen Impulses eine Zählvorrichtung 12 und sperrt beim Auftreten des zweiten negativen Impulses den Verstärker 9 und die Zählvorrichtung 12, so daß die letztgenannte während einer mit einer Periode der Dopplerfrequenz übereinstimmenden Zeitdauer wirksam ist.
Der Zählvorrichtung 12 wird außerdem eine Schwingung mit einer Frequenz zugeführt, die eine geeignet gewählte Subharmonische der Sendefrequenz ist, z. B. eine dem örtlichen Sendeoszillator 1 entnommene Spannung von der Grundfrequenz.
Die Zählvorrichtung 12 zählt nunmehr die Periodenzahl der zugeführten örtlichen Oszillatorspannung während einer Periode der Dopplerfrequenz.
Die Zählvorrichtung 12 kann von irgendeiner bekannten Art sein und z. B. aus einem Geiger-Müller-Zähler bestehen, zusammen mit Triggerkreisen, die von Meßimpulsen gesteuert werden.
Die Schaltung kann mittels eines Schalters 13 betätigt werden, der z. B. die Vorrichtung 9 auslöst. Dieser Schalter kann auf verschiedene Weise betätigt werden, z. B. durch das Abfeuern eines Geschützes, durch die Ausgangsspannung einer Photozelle o. dgl.
Vorzugsweise steuert der Schalter 13 die Vorrich-

Claims (1)

  1. tung 9 durch Vermittlung eines Verzögerungsnetzwerks 14. Es ist möglich, die Geschwindigkeit z. B. eines abgefeuerten Geschützprojektils in verschiedenen Punkten seiner Bahn zu bestimmen durch Verwendung mehrerer Schalter mit voneinander verschiedenen Zeitverzögerungen und mehrerer Zähl vorrichtungen.
    Mit einem Schalter 15 kann die Zählvorrichtung nach erfolgter Messung zurückgeführt werden.
    In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, den sich bewegenden Gegenstand, dessen Geschwindigkeit ermittelt werden muß, mit Mitteln auszustatten, um die ausgesandten Schwingungen zu empfangen und wieder mit der gleichen oder mit einer anderen vorher bestimmten Frequenz auszusenden. In diesem Fall könneii die aufs neue ausgesandten Schwingungen von einer Vorrichtung nach der Erfindung empfangen werden und soll die gegebene Gleichung für die Geschwindigkeitsbestimmung entsprechend geändert werden. Bei der Erläuterung der Erfindung ist stillschweigend angenommen, daß zur Geschwindigkeitsbestimmung Hochfrequenzschwingungen verwendet werden. Es können natürlich auch Schallschwingungen oder ultrahörbare Schwingungen zur Anwendung kommen. Dabei kann gegebenenfalls der Zählvorrichtung zur Vergrößerung der Meßgenauigkeit eine höhere Harmonische der Sendefrequenz zugeführt werden.
    P ATIiNTANSP I1. "■ CHE:
    i. Vorrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit sich bewegender Gegenstände, bei der vom Gegenstand die zu reflektierenden Schwingungen ausgesandt werden und durch Mischung der ausgesandten und _ reflektierten Schwingungen eine geschwindigkeitsabhängige Differenzfrequenz (Dopplerfrequenz) entsteht, gekennzeichnet durch Mittel zur Bestimmung der Periodenzahl einer Schwingung von Sendefrequenz oder einer ihr proportionalen Frequenz während einer von einer Periode der erhaltenen Dopplerfrequenz abhängigen Zeitdauer.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zur Bestimmung der Periodenzahl einer Subharmonischen der Sendefrequenz während einer von einer Periode der entstandenen Dopplerfrequenz abhängigen Zeitdauer.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Periodenzahl mit einer vorzugsweise elektronischen Zählvorrichtung bestimmt wird, die normal gesperrt ist und während einer von einer Periode der entstandenen Dopplerfrequenz abhängigen Zeitdauer entsperrt wird.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählvorrichtung durch aufeinanderfolgende Halbwellen gleicher Polarität der Dopplerschwingungen freigegeben und gesperrt wird.
    5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2, 3 oder 4, bei der die ausgesandten Schwingungen durch Frequenzmultiplikation einer Schwingung mit einer gewissen Grundfrequenz erzielt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen von Grundfrequenz an die Zählvorrichtung zugeführt werden.
    6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Meßbereichumschaltung Subharmonische der Sendefrequenz verschiedener Ordnungszahl der Zählvorrichtung zugeführt werden können.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
    929 7.
DEP26421D 1944-06-08 1948-12-24 Vorrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit sich bewegender Gegenstaende, bei der durch Mischung ausgesandter und reflektierter Schwingungen eine Dopplerfrequenz erzeugt wird Expired DE809824C (de)

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