DE1017054B

DE1017054B - Method for recording soil profiles and schools of fish with a plumb line pen

Info

Publication number: DE1017054B
Application number: DEA18477A
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Kietz
Original assignee: Atlas Werke AG
Current assignee: Atlas Werke AG
Priority date: 1953-06-01
Filing date: 1953-07-21
Publication date: 1957-10-03

Description

DEUTSCHESGERMAN

Das auf Schiffen zur Tiefenmessung benutzte Echolot kann auch zur Ausmessung von unter dem Meeresboden liegenden Bodenschichten verwendet werden, insbesondere können mittels des Echographen Profilkurven solcher Schichten aufgeschrieben werden. Die Grenzflächen dieser übereinanderliegenden Schichten, die z. B. aus abgesetztem Schlamm, Ton, Sand, Felsgestein bestehen, reflektieren jeweils einen Teil der auftreffenden Schallwellen, der als Echo zurückläuft und zur Aufzeichnung gelangt, während ein anderer Teil in die tiefere Schicht eindringt und an der nächstfolgenden Grenzfläche ein Echo erzeugt. Dabei ist Voraussetzung, daß die Schallwellen von den zu durchdringenden Schichten nicht übermäßig stark absorbiert werden, da dann die Echos zu geringe Stärke haben, um aufgezeichnet zu werden.The echo sounder used on ships for depth measurement can also be used to measure below the sea floor lying soil layers can be used, in particular profile curves can be made by means of the echograph such layers are written down. The interfaces of these superimposed layers, the z. B. consist of deposited mud, clay, sand, rock, each reflect part of the impinging sound waves, which echo back and are recorded while another Part penetrates into the deeper layer and generates an echo at the next following interface. It is The prerequisite is that the sound waves are not excessively absorbed by the layers to be penetrated as the echoes are then too weak to be recorded.

Bei geringer Stärke der auszumessenden Schichten überdecken sich die Echoaufzeichnungen der oberen und unteren Grenze dieser Schicht, die stets eine gewisse Breite haben, da auch die mit einer Neigung zur Senkrechten auf treffenden Schallstrahlen ein Echo erzeugen. Damit gleichwohl die der unteren Grenze entsprechende Echoaufzeichnung sichtbar bleibt, wird das zuerst ankommende Echo von der oberen Grenze mit geringerer Stärke als das später ankommende Echo von der unteren Grenze aufgezeichnet. Nach der Hauptpatentanmeldung werden hierzu die empfangenen Echos einem Verstärker mit zwei parallel geschalteten Zweigen zugeführt, von denen mindestens einer ein nichtlineares Verhalten zeigt, und die den empfangenen Echos in verschiedener Weise entsprechende Spannungen auf einen gemeinsamen Schreibgriffel übertragen. Dabei ist die Verwendung von Lotimpulsen einer bestimmten Frequenz vorausgesetzt.If the layers to be measured are thin, the echo recordings of the upper layers overlap and the lower limit of this layer, which always have a certain width, there also those with a tendency to Generate an echo perpendicular to hitting sound beams. That means the lower limit corresponding echo recording remains visible, the first arriving echo is from the upper limit recorded with less strength than the later arriving echo from the lower limit. To of the main patent application, the received echoes are an amplifier with two in parallel switched branches supplied, of which at least one shows a non-linear behavior, and the received Echoes in various ways correspond to voltages on a common stylus transfer. The use of solder pulses of a certain frequency is a prerequisite for this.

Während es in vielen Fällen möglich ist, insbesondere bei der Aufzeichnung grundnaher Fischschwärme, die Frequenz der zum Loten benutzten Schallwellen so zu wählen, daß die untere Schichtgrenze ein stärkeres Echo ergibt als die obere und entsprechend verschiedene Aufzeichnungen erhalten werden, können sich in anderen Fällen Schwierigkeiten ergeben.While it is possible in many cases, especially when recording shoals of fish close to the bottom, to choose the frequency of the sound waves used for plumbing so that the lower layer boundary is stronger Echo results can be obtained as the top and accordingly different records can be found in difficulties arise in other cases.

Insbesondere bei Messung der Dicke weicher Mudschichten kann es erforderlich sein, eine ziemlich hohe Frequenz zu verwenden, um von der oberen Schichtgrenze ein Echo von einer die Aufzeichnung ermöglichenden Stärke zu erhalten. Diese Frequenz wird dann aber beim Durchlaufen der Mudschicht stark geschwächt, so daß insbesondere bei größerer Dicke dieser Schicht das Echo von der unteren Grenze der Schicht zu schwach empfangen wird, zumindest um eine Aufzeichnung erkennbar größerer Stärke auszulösen. Especially when measuring the thickness of soft mud layers, it may be necessary to measure a fairly high Frequency to be used in order to receive an echo from the upper layer boundary from one that enables the recording To maintain strength. This frequency then becomes strong when passing through the mud layer weakened, so that the echo from the lower limit of the Layer is received too weakly, at least to trigger a recording of noticeably greater strength.

Um Aufzeichnungen der gewünschten Art von beiden Schichtgrenzen zu erhalten, wird daher gleich-Verfahren zur AufzeichnungIn order to obtain records of the desired type from both bed boundaries, the same procedure is used for recording

von Bodenprofilen und Fischschwärmenof bottom profiles and schools of fish

mit einem Lotschreiberwith a plumb line pen

Zusatz zur Patentanmeldung A 18117VIIId/?4d
(Auslegeschrift 1 013 548)Addition to patent application A 18117VIIId /? 4d
(Interpretation document 1 013 548)

Anmelder:Applicant:

Atlas-Werke Aktiengesellschaft,
Bremen, Stephanikirchenweide 1-19Atlas-Werke Aktiengesellschaft,
Bremen, Stephanikirchenweide 1-19

Dr. Hans Kietz, Bremen,
ist als Erfinder genannt wordenDr. Hans Kietz, Bremen,
has been named as the inventor

zeitig mit hoher und niedriger Frequenz gelotet und ein Empfangsverstärker ähnlicher Art wie der im vorstehenden erwähnte benutzt. Dabei wird zurückgegriffen auf die durch das Hauptpatent gegebene Möglichkeit, zwei Echoarten mit unterschiedlicher Begrenzung der Schreibspannung aufzuzeichnen, so daß sie z. B. als graue und schwarze Aufzeichnungen unterschieden werden können, insbesondere auf die Benutzung zweier parallel auf ein Schreibgerät arbeitender Verstärker mit wählbarer Verstärkung, deren Eingängen im vorliegenden Falle die getrennt empfangenen Echos der beiden Frequenzen zugeführt werden und von denen der eine an der Aussteuerungsgrenze nur Aufzeichnungen geringer Stärke, der andere solche größter Stärke zu erzeugen vermag.timed with high and low frequency sounded and a receiving amplifier similar to the one above mentioned used. This is based on the one given by the main patent Possibility of recording two types of echoes with different limits on the writing voltage, see above that they z. B. can be distinguished as gray and black records, especially on the Use of two amplifiers working in parallel on a writing instrument with selectable amplification, their In the present case, the separately received echoes of the two frequencies are fed to the inputs and of which the one at the level limit only recordings of low strength, the other capable of producing such greatest strength.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Echolotverfahren zur Aufzeichnung von Bodenschichten zwecks Bestimmung ihrer Tiefenausdehnung oder zur erkennbar verschiedenen Aufzeichnung von grundnahen Fischschwärmen und des Meeresgrundes auf elektrisch empfindlichem Papier durch Echolotung unter Verwendung eines Verstärkers, der die Aufzeichnung zweier Echoarten mit erkennbar verschiedener Stärke ermöglicht, insbesondere einer Verstärkerschallung, die aus zwei regelbaren Verstärkern besteht, deren Eingängen Echoempfangsspannungen zugeführt werden und deren Ausgänge gemeinsam auf eine Schreibeinrichtung arbeiten, wobei ein Verstärker so beschaffen ist, daß die Ausgangsstufe schon bei einer verhältnismäßig kleinen Eingangsspannung nahezuThe invention thus relates to an echo sounder method for recording soil layers for the purpose of determining their depth extent or for recognizable different recording of near-basal Schools of fish and the seabed on electrically sensitive paper by echo sounding using an amplifier that records two types of echoes with noticeably different ones Strength enables, in particular an amplifier sound system, which consists of two controllable amplifiers exists, the inputs of which are supplied with echo reception voltages and the outputs of which are common a writing device work, wherein an amplifier is designed so that the output stage is already at one relatively small input voltage almost

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ausgesteuert ist und dabei Aufzeichnungen von nur geringer .Stärke erzeugt, die mit zunehmender Eingangsspannung nur wenig zunimmt, während der zweite Verstärker eine Ausgangsstufe mit zur Erzielung von Aufzeichnungen größtmöglicher Stärke ausreichender Leistung aufweist und seine Verstärkung so gewählt ist, daß er für einen kritischen Wert übersteigende Eingangsspannungen zur Verstärkung der vom ersten Verstärker erzeugten Aufzeichnungen beiträgt, nach Patentanmeldung A 18117 VIIIb /74 d. Erfindungsgemäß werden zwei Frequenzen zur Anlotung der oberen und unteren Schichtgrenze bzw. der Fische und des Meeresgrundes, deren Echos nach ihrer Laufzeit als erstes und zweites Echo bezeichnet sind, gleichzeitig impülsweise abgestrahlt, getrennt empfangen und einzeln über die beiden Zweige des Verstärkers dem gemeinsamen Schreibgriffel zugeführt und ist die eine Frequenz, deren Echos dem ersten Verstärkerzweig zugeführt werden, vorzugsweise so gewählt, daß sie ein möglichst starkes erstes Echo ergibt, während dk andere Frequenz, deren Echos dem zweiten Verstärkerzweig zugeführt werden, so zu wählen ist, daß ihre zweiten Echos stets stärker als ihre ersten Echos sind, so daß bei passender Einstellung der Verstärkung bzw. Wahl des kritischen Wertes zweiten Echos entsprechende Aufzeichnungen von erkennbar größerer Stärke als die der ersten Echos entsprechenden Aufzeichnungen erhalten werden.is controlled and thereby recordings of only low. Strength generated with increasing input voltage increases only slightly, while the second amplifier has an output stage to achieve this of recordings of the greatest possible strength of sufficient power and its amplification is chosen so that for a critical value exceeding input voltages to amplify the records generated by the first amplifier contributes, according to patent application A 18117 VIIIb / 74 d. According to the invention, two frequencies are used for plotting the upper and lower layer boundary or the Fish and the seabed, the echoes of which are designated as first and second echo according to their duration, emitted simultaneously in pulses, received separately and individually via the two branches of the amplifier fed to the common stylus and is the one frequency whose echoes the first Amplifier branch are fed, preferably chosen so that it results in the strongest possible first echo, while dk other frequencies, the echoes of which are fed to the second amplifier branch, so too select is that your second echoes are always stronger than your first echoes, so that with a suitable setting the amplification or selection of the critical value of the second echo corresponding recordings of recognizable greater strength than the recordings corresponding to the first echoes can be obtained.

Die Erfindung ist besonders geeignet für die Bestimmung der Dicke der ersten an Wasser angrenzenden, aus abgelagertem Schlamm bestehenden Schicht des Meeresbodens. Den lockersten Schlamm dieser Art, als Mud bezeichnet, findet man vor Flußmündungen. Er ist so weich, daß das Gewicht des Handlotes in ihn einsinkt. Versuche haben gezeigt, daß mit Schallwellen einer Frequenz von 80 kHz nur ein Echo von der Oberfläche einer derartigen Schicht erhalten wird, während mit 10 kHz ein starkes Echo von der unterlagerten Schlamm schicht und ein sehr viel schwächeres von der Oberfläche der weichen Mudschicht erhalten wird. Auch etwas festere Ablagerungen zeigen ein ähnliches Verhalten.The invention is particularly suitable for determining the thickness of the first water-adjacent, layer of the sea floor consisting of deposited mud. The loosest mud this one Art, known as mud, can be found in front of the estuaries of rivers. It's so soft that the weight of the hand plumb bob sink into him. Tests have shown that with sound waves with a frequency of 80 kHz only an echo is obtained from the surface of such a layer, while at 10 kHz a strong echo is obtained from the underlying mud layer and a great deal weaker is obtained from the surface of the soft mud layer. Also somewhat firmer deposits show a similar behavior.

Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung werden gleichzeitig zwei Impulse verschiedener Frequenz ausgesandt, getrennt empfangen, in verschiedenen Verstärkern verstärkt und einem gemeinsamen Schreiber zugeführt. Dabei ist der eine Verstärker so eingerichtet, daß er die Eingangsspannung proportional oder bei Überschreitung eines wählbaren kritischen Wertes stärker als proportional verstärkt, so daß bei passender Wahl des kritischen Wertes bzw. Einstellung der Verstärkung die erzeugten Echoaufzeichnungen im wesentlichen tiefschwarz sind, indem nur ein kleiner Bereich der Eingangsspannungen Aufzeichnungen in Grautönen liefert und die darunterliegenden Eingangsspannungen überhaupt nicht zur Aufzeichnung gelangen. Der andere Verstärker hingegen ist so ausgeführt, daß, wie im Hauptpatent beschrieben, die dem Schreibgerät zugeführte Ausgangsspannung nach Erreichen des Ansprechwertes des Papieres langsamer als proportional mit der vom Echo herrührenden Eingangsspannung zunimmt, insbesondere von einem einstellbaren unteren Grenzwert der Eingangsspannung ab im wesentlichen gleichbleibt oder nur wenig ansteigt, derart, daß die den Grenzwert überschreitenden Eingangsspannungen eine erkennbare, aber grau erscheinende Aufzeichnung liefern.According to the method according to the invention, two pulses of different frequencies are sent out at the same time, received separately, amplified in different amplifiers and a common recorder fed. One amplifier is set up so that it is proportional or proportional to the input voltage when a selectable critical value is exceeded, stronger than proportionally increased, so that when it fits Selection of the critical value or setting of the gain essentially affect the generated echo recordings are jet black by adding only a small area of the input voltages records in shades of gray supplies and the underlying input voltages are not recorded at all. The other amplifier, however, is designed so that, as described in the main patent, the writing instrument supplied output voltage after reaching the response value of the paper slower than proportional increases with the input voltage resulting from the echo, in particular from an adjustable one lower limit value of the input voltage remains essentially the same or increases only slightly, in such a way that the input voltages exceeding the limit value are recognizable but appear gray Deliver record.

Die beiden Verstärker entsprechen in ihren Eigenschaften den beiden parallel geschalteten Zweigen von Verstärkeranordnungen nach Anspruch 7 oder 12 der Hauptpatentanmeldung, jedoch mit dem Unterschied, daß ihre Eingänge nicht parallel geschaltet sind und sie mit verschiedenen Frequenzen betrieben werden.The properties of the two amplifiers correspond to the two parallel-connected branches of Amplifier arrangements according to claim 7 or 12 of the main patent application, but with the difference that their inputs are not connected in parallel and that they are operated at different frequencies.

Bei der Messung einer Bodenschicht wird man die tiefere Frequenz wegen ihrer besseren Durchdringungsfähigkeit für die Echoerzeugung an der unteren Grenze heranziehen. Durch Wahl der Frequenz, für das gewählte Beispiel etwa zwischen 8 bis 18 kHz, wird sich auch gewöhnlich erreichen lassen, daß das Echo von der unteren Grenze stärker ausfällt als von der oberen und bei Verwendung eines Verstärkers der zuerst beschriebenen Art tiefschwarz geschrieben wird, während das Echo von der oberen Grenze überhaupt nicht oder nur schwach grau geschrieben wird.When measuring a soil layer, the lower frequency is chosen because of its better penetration ability for the generation of echoes at the lower limit draw in. By choosing the frequency, for the example chosen, between 8 and 18 kHz, will result can also usually be achieved that the echo from the lower limit is stronger than from the upper limit and when using an amplifier of the type described first, it is written in deep black while the echo from the upper limit is not written at all or is only written in faint gray.

Die zur Messung der oberen Grenze der Schicht bestimmte Frequenz kann jetzt, da sie die Schicht nicht zu durchdringen braucht, ziemlich hoch, z. B. 80 kHz, gewählt werden. Diese hohe Frequenz hat den Vorteil, von der oberen Schichtgrenze gut reflektiert zu werden und darüber hinaus sogar die von aufgewirbeltem Schlamm erzeugten Trübungen des Wassers anzuzeigen. Diese Frequenz wird über den zweiten, eine grau erscheinende Aufzeichnung liefernden Verstärker ebenfalls dem Schreiber zugeführt. Wird für diese Frequenz, z.B. bei geringer Schichtdicke, auch ein Echo von der unteren Grenzfläche erhalten, das zur Aufzeichnung gelangt, so wird die Klarheit der Aufzeichnung dadurch nicht beeinträchtigt, da dieses zweite Echo wegen der Begrenzung der Ausgangsspannung nur grau geschrieben werden kann und die höhere Ausgangsspannung der tieferen Frequenz, die eine tiefschwarze Aufzeichnung erzeugt, überwiegt.The frequency intended for measuring the upper limit of the layer can now, since it is not the layer needs to penetrate, quite high, e.g. B. 80 kHz, can be selected. This high frequency has the advantage to be reflected well by the upper layer boundary and even that of thrown up Mud generated to indicate cloudiness of the water. This frequency is over the second, one The amplifier delivering the gray recording is also fed to the recorder. Will for this Frequency, e.g. in the case of a small layer thickness, an echo from the lower boundary surface that goes to the Record arrives, the clarity of the record is not affected because this second echo can only be written in gray because of the limitation of the output voltage and the higher output voltage outweighs the lower frequency that creates a deep black recording.

Auch dieses Verfahren kann bei der Aufzeichnung von Fischschwärmen Anwendung finden, indem für die Anlotung des Meeresbodens und der Fische zwei verschiedene Frequenzen vorgesehen werden.This method can also be used for recording schools of fish by for the sounding of the seabed and the fish two different frequencies are provided.

Claims

Claim

Echosounder method for recording soil layers in order to determine their depth or for recognizable different recording of shoals of fish close to the bottom and the seabed on electrically sensitive Paper by echo sounding using an amplifier that enables the recording of two types of echoes with recognizable different strengths, in particular an amplifier sound system, which consists of two controllable amplifiers, whose Inputs echo reception voltages are fed and their outputs jointly on a ■: ■ Writing device work, an amplifier is designed so that the output stage is already at a relatively small input voltage is almost controlled and records generated by only low strength, which increases only slightly with increasing input voltage, wall-

rend second amplifier having an output stage with the greatest possible to obtain records of strength sufficient power and its gain is selected so as the ER for a critical value in excess input voltages for amplification from the first _amplifier: <witnessed records contributes to patent application A18117 VIIIb / 74 d, characterized in that two frequencies for plotting the upper and lower layer boundary or the fish; and the sea bed, the echoes of which are designated as first and second echoes according to their transit time; are emitted simultaneously in pulses, separated; ■

received and fed individually via the two branches of the amplifier to the common stylus the one frequency, the echoes of which are fed to the first amplifier branch, is preferably chosen so that it gives the strongest possible first echo, while the other Frequency whose echoes are sent to the second amplifier

are supplied branch, is chosen so that their second echoes always stronger than their first echoes are, so that with a suitable setting of the gain or selection of the critical value second Recordings corresponding to echoes of recognizable greater strength than those corresponding to the first echoes Records are preserved.