CH238534A - Verfahren zur Messung des Abstandes zwischen zwei Punkten mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen. - Google Patents

Description

  



  Verfahren zur   llessung    des Abstandes zwischen zwei Punkten mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen.



   Bekanntlich kann die Messung eines Abstandes zwischen zwei Punkten auf die Messung des Zeitintervalles zurückgeführt werden, welche eine elektromagnetische Welle braucht, um einen bestimmten Weg zu durchlaufen, da die Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Wellen bekannt ist und als konstant gilt.



   Um mittels derartiger Wellen den Abstand zwischen zwei Punkten zu messen, wird vom einen der Punkte aus eine elektromagnetische Welle ausgesandt. Diese Welle pflanzt sich bis zum andern Punkte fort und wird dann von dort entweder durch Reflektion oder durch eine besondere Apparatur wieder zum ersten Punkt   zurückgestrahlt.   



   Aus der Messung des   Zeitintervalles,    welche die elektromagnetische Welle braucht, um den doppelten Weg zwischen den beiden Punkten zurückzulegen, wird die Entfernung zwischen den beiden Punkten bestimmt. Dabei ist Voraussetzung, dass sich die verwen  deten Wellen    geradlinig zwischen den beiden Punkten fortpflanzen.



   Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, um die Messung des zur Bestimmung des Abstandes erforderlichen Zeitintervalles einfach und sicher zu gestalten, wobei das Verfahren beispielsweise in folgender Weise durchgeführt werden kann.



   An einem der für die Messung in Frage kommenden Punkt befindet sich ein Sender zur Ausstrahlung einer elektromagnetischen Welle (Trägerwelle). Diese Welle ist mit einer Schwingung konstanter Frequenz, in   folgendem"MeBschwingung"genannt, modu-    liert. Die Messschwingung wird von einem besonderen Generator erzeugt. Am andern Punkt, welcher fest oder beweglich sein kann, befindet sich eine Apparatur, welche geeignet ist, die vom ersten Punkt ausgestrahlte, modulierte Welle zu empfangen und eine neue, mit der Messschwingung modulierte, elektromagnetische Welle   zurück-    zustrahlen, so, daB am ersten Punkt ein Empfang dieser Rückstrahlung möglich ist. Im folgenden wird die vom Sender am ersten Punkt ausgestrahlte Welle   als, Hinmeldung"    sig ist.

   Die   Vorrichtung für    die   Rückmel-    dung bestelit in einem solchen Falle aus einem   einfachen Empfänger nnd einein Sen-    der, welcher durch eine kleine Änderung einer seiner Betriebsspannungen oder sonst  Nvie    in irgendeiner einfachen Weise hauptschlich in seiner Frequenz moduliert wird.



  Empfangsseitig sind in diesem Falle Mittel vorgesehen, welche die restliche Amplitudenmodulation ausschalten.



   Leistung und Empfindlichkeit der ver  schiedenen    Geräte werden mit Rücksicht auf   Wirtschaftlichkeit    und den an sie gestellten   Anforderungen ausgewählt. Für    genaue Messungen werden vorteilhaft   Ultrakurzwellen    verwendet, hei welchen durch Bündelung alle störenden   Reflexionsmöglichkeiten    ausge  sehaltel    werden können. In gewissen Fällen sind auch längere Wellen brauchbar.

   Es ist ; zu beachten, dass dann immer mit   Bodenwel-      len gearbeitet werden muss,    da die reflektierten   Raumwellen die Messungen    total verfälsehen   wiirden.    Gleiehzeitig mit der Ent  fernungsmessung kann    an einem oder an beiden Punkten die Peilung des   Azimutwin-    kels erfolgen. Dies kann entweder mit   Richt-    antennen ausgeführt werden oder durch Vergleich der Phasen der   Modulationsschwin-    gungen von zwei oder mehreren   Empfangs-    stationen, welche im Raume verteilt sind.



   Zur Messung des Phasenwinkels kann ein direkt zeigendes Instrument, zum Beispiel ein   Phasenmesser,    verwendet werden, oder es kann die mit Hilfe eine   Kathodenstrahlen-    r¯hre   erzengte      Lissajoussche    Figur   beobach-    tet werden. Dabei können beide Messverfah  ren gleichzeitig angewendet werden.    Der   Phasenwdnkel kann ferner    direkt oder mittels einer   Iiompensationsmethode    gemessen werden.



     Uni    die Genanigkeit der Messungen zu   erhohen, können gleichzeitig    zwei   Mess-    schwingungen   versehiedener    Frequenz verwendet werden, wobei die eine Frequenz be  deutend      grusser    als die andere gewählt wird.



     Zur Messung der Phasenwinkel    werden die beiden Me¯schwingungen mittels Filtern getrennt. bezeichnet, während die vom zweiten Punkt aus zur ckgestrahlte Welle,,R ckmeldung" genannt wird. Die Frequenzen der   Trägerwel-    len können gleieh oder verschieden sein. Im ersteren Falle müssen Hin-und R ckmeldung durch scharfe Bündelung   nover-    den. Am ersten Punkt befindet sich eine Vorrichtung, welche die Phase der Me¯schwingung vor und nach Zurücklegung des doppelten Weges zwischen den zwei Punkten misst. Diese Vorrichtung kann zum Beispiel zwei Empfänger aufweisen, welche die Hinund Rückmeldung empfangen, sowie einen Phasenmesser.

   Die gemessene Phasenverschiebung stellt das gesuchte Zeitintervall dar und entspricht dem zu messenden Abstand, da die Frequenz der   Messschwingung    bekannt ist. Die Frequenz der   Messschwin-    gung kann konstant oder veränderlieh sein.



  Im ersteren Falle ist das gesuchte Zeitintervall proportional zum Phasenwinkel, im zweiten Fall und unter Annahme   eines kon-    stanten Phasenwinkels, beispielsweise 360¯, ist das Zeitintervall umgekehrt proportional zur Frequenz. Beide Varianten haben Vorund Nachteile.



   In bezug auf die Art der Modulation der Trägerwelle für Hin-und Rückmeldung sind ebenfalls in den   versehiedenen    FÏllen wesentliche Vor-und Nachteile vorhanden, je nachdem Amplitudenmodulation, Frequenzmodulation oder gemischte Modulation verwendet wird. Die Durchlaufzeit durch die verschiedenen, zur Verwendung   gelangenden Vorrich-    tungen mu¯ genügend konstant sein und kann kompensiert oder bei der Messung ber ck  sichtigt werden.   



   In vielen Fällen ist es von gro¯er Wich   tigkeit. die Vorrichtung zur Rückmeldung    so einfach wie möglieh auszubilden. Zu diesem Zweck ist die nachstehende   Losung    besonders vorteilhaft :
Für die Hinmeldung wird ein starker Sender mit Amplitudenmodulation verwendet.



  Für die Rückmeldung ein Sender, welcher in Frequenz moduliert ist, wobei eine prozentual schwache   Amplitudenmodulation zuläs-    
Das erfindungsgemässe Verfahren findet insbesondere Anwendung für sogenannte Radiosonden, sodann irn   Flugwesen,    für die Schiffahrt, für die Standortsbestimmungen und in der Vermessungstechnik.



   Die Rückmeldungsapparatur kann prinzipiell aus einem Empfänger, welcher die Hinmeldung verstärkt und gleichgerichtet und einem Sender, welcher vom gleichgerichteten Signal moduliert wird, bestehen.



   Es ist auch möglich, eine Apparatur zu verwenden, bei welcher die Hinmeldung verstärkt wird, durch Überlagerung oder Frequenzverfielfachung auf eine andere Fre  quenz      transponiert    und als Rückmeldung wieder ausgesandt wird.



   Diese Ausführungsform des Verfahrens ist für den Fall, wo Frequenzmodulation verwendet wird, vorteilhaft.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Verfahren zum Messen des Abstandes zwischen zwei Punkten mit Hilfe von mittels mindestens einer Messschwingung modulier ten, elektromagnetischen Wellen durch Messung des Zeitintervalles, welches diese Wellen für den Hin-und Rückweg zwischen den beiden Punkten brauchen, dadurch gekennzeich- net, da. dieses Zeitintervall durch Phasenvergleich der Modulationsmessschwingung vor und nach der Zurücklegung des doppelten Weges zwischen den zwei Punkten gemessen wird.

   UNTERANSPXUCHE : 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Wellen für ihren Hin-und Rückweg in der Amplitude moduliert werden.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Wellen für ihren Hin-und Rückweg in der Frequenz moduliert werden.

   3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Wellen für den Hinweg in der Amplitude und für den Rückweg in der Frequenz moduliert werden.

   4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverschiebung mittels eines direkt anzeigenden Phasenmessers gemessen wird.

   5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverschiebung mittels einer Kompensations- methode gemessen wird.

   6. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverschiebung sowohl mittels einer gompen- sationsmethode als auch mittels einer durch eine Wathodenstrahlenröhre erzeugten Lissa jousschen Figur gemessen wird.

   7. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverschiebung gleichzeitig mittels eines direkt anzeigenden Phasenmessers und mittels einer Kompensationsmethode gemessen wird.

   8. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der hèssschwingung konstant gehalten wird.

   9. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Messschwingung derart verändert wird, dass der Phasenwinkel einen ausgewählten, kon stanten Wert hat.

   10. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Messgenauigkeit und zwecks weitgehender Ausschaltung von Mehrdeutigkeit gleichzeitig mit mehreren Messschwingungen verschie- dener Frequenz gemessen wird.

   11. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass für die Hin-und Rückmeldung Trägerwellen verschiedener Frequenz verwendet werden.

   12. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass für die Hin- und Rückmeldung Trägerwellen gleicher Frequenz verwendet werden.

   13. Verfahren nach Patentanspruch, wobei mit Frequenzmodulation gearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, da¯ die R, uckmel- dungsapparatur aus einem Verstärker mit Frequenztransponierung für die Hinmeldung besteht, dessen Ausgang als Rückmeldung ausgestrahlt wird.

   14. Verfahren nach Patentanspruch, wobei mit Frequenzmodulation gearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die R ckmeldungsapparatur aus einem VerstÏrker mit Frequenzvervielfachung f r die Hinmeldung besteht, dessen Ausgang als Riickmeldung ausgestrahlt wird.