DD286882A5

DD286882A5 - Verfahren zur geschwindigkeitsmessung mittels schall

Info

Publication number: DD286882A5
Application number: DD33137989A
Authority: DD
Inventors: Peter-Uwe Burka; Gerhard Buttkewitz
Original assignee: Veb Schiffselektronik "J. Warnke",De
Priority date: 1989-08-02
Filing date: 1989-08-02
Publication date: 1991-02-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Geschwindigkeitsmessung mittels Schall, wobei unter Ausnutzung des Prinzips eines Doppler-Logs die Geschwindigkeit eines UEber- oder Unterwasserkoerpers ueber Grund und gegenueber Wasser in einem groszen Tiefenbereich, bzw. bei Differenzbildung die Stroemungsgeschwindigkeit, mit nur einem Wandler, Sender, Empfaenger und Umschalteinheit unter Anwendung bekannter Verarbeitungs- und Meszwertdarstellungsverfahren, gemessen werden soll. Eine quasi gleichzeitige Darstellung der Geschwindigkeit ueber Grund und gegenueber Wasser ist moeglich.{Hydroakustik; Geschwindigkeitsmessung; Doppler-Log; Schallwandler; Wassertiefe; Stroemungsgeschwindigkeit; UEberwasserkoerper; Unterwasserkoerper; Sender; Empfaenger; Umschalteinheit}

Description

Weiter ist es erfindungsgemäß durch Erzeugung einer Impulsfolge in der Umschalteinheit möglich, im Wechsel dieser Impulsfolge mit der hohen und niedrigen Frequenz zu arbeiten, und es können demzufolge die Geschwindigkeit gegenüber dem Grund und gogenüber dem Wasser quasi gleichzeitig dargestellt werden, wooei ein Wert entsprechend der Periodendauer der Umechaltimpuisfolge älter ist als der andere, und durch anschließende Differenzbildung der o. g. Geschwindigkeiten läßt sich auch die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers bestimmen.

Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß mit einem Wandler, einem Sender und einem Empfänger, sowie einer bekannten Verarbeitungs- und Meßwertdarstellungsbaugruppe die Strömungsgeschwindigkeit und die Schiffsgeschwindigkeit gegenüber Wasser und dem Grund ermittolt werden kann.

Ausführungsbelsplel

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher beschrieben. Die Figur 1 zeigt die schomatische Darstellung einer AnInge nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Soll mittels einer Anlage nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Geschwindigkeit Vq eines Über- oder Unterwasserkörpers über Grund gemessen werden, so wird ein positiver Umschaltimpuls Iu aus der Umschalteinheit 1 auf den Steuereingang des Sendegenerators 2 gegeben, der dann eine Spannung mit niedriger Arbeitsfrequenz z. B. f,i = 10OkHz erzeugt. Im Sendegenerator 2 ist dafür ein von außen elektronisch in seiner Frequenz variierbarer Impulsgenerator implementiert. Die Spannung wird auf den Sendeverstärker 3 gegoben, der durch den Umschaltimpuls Iu auf die niedrige Frequenz f. ι mittels eines von außen elektronisch umschaltbaren Übertragers angepaßt wird. Sendeverstärker 3 und Sendegenerator 2 bilden den Sender 10. Der Sendeverstärker 3 erregt den Schallwandler 4 auf seiner Radialresonanzfrequenz und dieser erzeugt einen Ultraschallimpuls, der zum Meeresboden ausgesendet wird. Das Echo mit der Frequenz f_Ei wird vom Schallwandler 4 empfangen und auf den Empfänger 5 gegeben, der durch don Umschaltimpuls Iu auf den Empfangsweg für el ;e Frequenz k _t mittels eines von außen elektronisch steuerbaren Filters, das in seiner Bandbreite variierbar ist, geschaltet wird.

Die verstärkte und selektierte Frequenz fe, des Empfängers 5 wird auf die Signalverarbeitungsbaugru; pe 6 gegeben. Hier wird die Dopplerfrequenz ermittelt.

In der Melswertwandlungsbaugruppe 7 wird aus der Dopplerfrequenz f die Geschwindigkeit Vg gegenüber Grund gewonnen. In der Meßwertdarstellungsbaugruppe 8 wird die Geschwindigkeit V₀ zwischengespeichert und bei Bedarf in der Anzeigeeinheit 9 dargestellt. Soll die Geschwindigkeit V_w gegenüber dem Wasser gemessen werden, so wird ein negativer Umschaltimpuls Iu aus der Umschalteinheit 1 auf den Steuereingang des Sendegenerators 2 gegeben, der dann eine Spannung mit einer hohen Arbeitsfrequenz z. B. f, = 1 MHz erzeugt. Weiterhin bewirkt der negative Umschaltimpuls Iu bei dem Sendeverstärker 3 und dem Empfänger 5 die Anpassung auf die Frequenz mit den gleichen Mitteln, wie bei der niedrigen Frequenz. Der Schallwandler 4 wird jetzt auf seiner Dickenresonanzfrequenz betrieben.

Die weitere Funktion ist analog wie bei der Messung der Geschwindigkeit über Grund.

Wird in der Meßwertdarstellung eine Funktionseinheit zur Differenzbildung implementiert, so wird die Differenz zwischen der Geschwindigkeit gegenüber Grund und Wasser, die der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers entspricht, dargestellt werden.

Claims

1. Verfahren zur Geschwindigkeitsmessung mittels Schalls mit bekannter Signalverarbeitung, Meßwertwandlung und Meßwertdarstellung der Schiffsgeschwindigkeit mittels Doppler-Log, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Umschalt,einheit (1) aus ein Sender (10) veranlaßt wird zuerst eine Spannung hoher Frequenz zu erzeugen, mit der ein Schallwandler (4) erregt wird, der einen Schallsendeimpuls hoher Frequenz abstrahlt und das durch Volumenreverberation gewonnene Echo von einem Empfänger (5) empfangen wird, der durch die Umschalteinheit (1) veranlaßt wird, dieses Echo hoher Frequenz zu verarbeiten und nach Darstellung der Geschwindigkeit gegenüber Wasser durch die Umschalteinheit (1) der Sender (10) veranlaßt wird, eine Spannung niedriger Frequenz zu erzeugen, mit der der Schallwandler (4) erregt wird, dereinen Schallsendeimpuls der niedrigen Frequenz abstrahlt und das vom Gewässerboden reflektierte Echo vom Empfänger (5) empfangen wird, der durch die Umschalteinheit (1) veranlaßt wird, dieses Echo niedriger Frequenzen zu verarbeiten.

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Erzeugung einer Impulsfolge in der Umschalteinheit (1) im Wechsel dieser Impulsfolge mit der niedrigen und der hohen Frequenz gemessen und demzufolge die Geschwindigkeit über Grund und gegenüber dem Wasser quasi gleichzeitig dargestellt wird.

3. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Differenzbildung der Schiffsgeschwindigkeit gegenüber Wasser und gegenüber dem Gewässergrund die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers gewonnen wird.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung kann überall dort angewandt werden, wo die Geschwindigkeit eines Über- oder Unterwasserkörpers gegenüber dem Grund und/oder dem Wasser gemessen werden soll.

Charakteristik der bekannten technischen Lösung

Die bekannten technischen Verfahren verwenden stets eine gerätetechnische Lösung mit einer Arbeitsfrequenz, z. B. Dolog 21 der Firma Krupp Atlas (BRD). Damit ist man in der Lage, eine Messung über Grund von 1 ...600 m Wassertiefe, sowie eine Messung gegenüber Wasser erst ab 30 m Wassertiefe bei einer Arbeitsfrequenz von 8OkHz zu erreichen. Soll jedoch eine Schiffsgeschwindigkeitsmessung gegenüber Wasser bei kleinen Tiefen erfolgen, z. B. einige Meter, muß eine zweite Anlage, z. B. SRD 301 der Firtia Sperry (USA) mit einer Arbeitsfrequenz von 2 MHr eingesetzt werden, da nur bei hohen Frequenzen ein ausreichender Volumennachhall ausgenutzt werden kann. Das heißt, zur Überdeckung eines großen Tiefenbereiches sind mehrere Anlagen erforderlich.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, mit geringem gerätetechnischen Aufwand die Geschwindigkeit eines Über- oder Unterwnsserkörpers gegonüber dem Grund und Wasser innerhalb eines großen Tiefenbereiches (wenige Meter bis einige hundert Meter) und die Strömungsgeschwindigkeiten zu bestimmen.

Darlegung dos Wesens dar Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das ej gestattet, mittels nur einer Anlage die Geschwindigkeit von Über- und Unterwasserkörpern gegenüber Grund und Wasser innerhalb eines großen Tiefenbereiches und die Strömungsgeschwindigkeit zu bestimmen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß von einer Umschalteinheit aus ein Sender veranlaßt 'vird, zuerst eine Spannung hoher Frequenz zu erzeugen, mit der ein Schallwandler erregt wird, der wiederum einen Schallsendeimpuls hoher Frequenz abstrahlt und das durch Volumenreverberation gewonnene Echo von einem Empfänger ompfangen wird, der durch die Umschalteinheit veranlaßt wird, dieses Echo hoher Frequenz zu verarbeiten. Nach der Verarbeitung des Echos mittels bekannter Verfahren der Meßwertwandlung und der Meßwertdarstellung der Schiffsgeschwindigkeit gegenüber Wasser bei einem Doppler-Log wird im weiteren erfindungsgemäß derselbe Sender durch die Umschalteinheit veranlaßt, eine Spannung niedriger Frequenz zu erzeugen, mit der derselbe Schallwandler erregt wird, der wiederum einen Schal'sendeimpuls niedriger Frequenz abstrahlt und das vom Gewässerboden reflektierte Echo wird von demselben Empfänger empfangen, der durch dio Umschalteinheit veranlaßt wird, dieses Echo niedriger Frequenz zu verarbeiten. Die weitere Verarbeitung und Meßwertdarstelluny erfolgt wie oben angeführt mittels bekannter Verfahren.