-
Verfahren zur selbsttätigen Empfindlichkeitsregelung von Echoloten
Entfernungen im Wasser, insbesondere die Wassertiefe, werden durch Echolotung gemessen.
Dabei werden periodisch Schallimpulse ausgesandt und die Zeit bis zur Rückkehr eines
Echos gemessen. Die Lotperiode kann gleich oder größer als die Zeit für den Hin-
und Rückweg der Impulse über die größte zu messende Entfernung sein.
-
Außer durch Echos können Anzeigen auch durch Störgeräusche ausgelöst
werden. Solche Störanzeigen können, soweit die verursachenden Störungen eine geringere
Amplitude als die anzuzeigenden Echos aufweisen, durch eine solche Einstellung der
Empfangsverstärkung beseitigt werden, daß die verstärkte Störungsamplitude unter
der Ansprechgrenze der Anzeigevorrichtung liegt, während die verstärkten Echoimpulse
diese überschreiten. Um die Reichweite bzw. die Empfindlichkeit der Echolotung nicht
unnötig herabzusetzen, muß man dabei bestrebt sein, die Verstärkung nur um das zur
Unterdrückung des vorhandenen Störpegels notwendige Maß herabzusetzen.
-
Dies ist besonders wichtig, wenn Fischschwärme durch Echolotung festgestellt
werden sollen, da die Echos von solchen verhältnismäßig schwach sind.
-
Bei schwankendem Störpegel ist eine diesem folgende Regelung der
Empfangsverstärkung erwünscht, die aber von Hand in befriedigender Weise nicht durchführbar
ist. Die Erfindung sieht daher eine selbsttätige Regelung durch Messung des Störpegels
und Erzeugung einer entsprechenden Regelspannung für den Empfangsverstärker vor.
Eine fehlerfreie Messung des Störpegels erfordert jedoch eine Ausscheidung der vermischt
mit den Störungen empfangenen, den Störpegel überragenden Echos des Lotimpulses.
Zum Beispiel beim Aufsuchen von Fischschwärmen durch Echolotung würde das starke
Bodenecho eine erhebliche Herunterregelung der Verstär kung veranlassen, wodurch
die wesentlich schwächeren Fischechos dann nicht mehr zur Anzeige kämen.
-
Für Echolote ist bereits vorgeschlagen, die Empfindlichkeit der Empfangseinrichtung
durch die Empfangsamplitude so zu steuern, daß sie mit zunehmender Empfangs amplitude
abnimmt, wobei die Steuerung mit einer Verzögerung arbeitet, die etwas länger ist
als der Lotimpuls, und der Steuerungsgrad so bemessen ist, daß im wesentlichen nur
länger als die Lotimpulse anhaltende Empfangsamplituden sich selbst wegregeln.
-
Weiter ist es für Echolote bekannt, die Empfindlichkeit nach einer
Zeitfunktion zu regeln, um die Abnahme der Echointensität mit der Entfernung der
reflektierenden Objekte zu kompensieren. Dieser Regelvorgang wird durch die Empfangsamplitude
nicht beeinflußt. Für Funkempfangsverstärker, die periodisch wiederkehrenden Störungen
ausgesetzt sind,
ist es bekannt, die Empfindlichkeit kurzzeitig und synchron mit
den Störungen herabzusetzen. Eine derartige Einrichtung muß, um ihren Zweck zu erfüllen,
verzögerungsfrei arbeiten, und die Empfindlichkeit in den störungsfreien Empfangszeiten
bleibt unverändert. Das gleiche gilt für schnell wirkende Regeleinrichtungen an
Empfangsgeräten zur Herabsetzwlg der Verstärkung während unregelmäßig eintreffender,
kurzdauernder starker Störungen. Bekannt sind weiter Einrichtungen zur Veränderung
der Wiedergabelautstärke von Empfängern in Fahrzeugen in Anpassung an den äußeren
akustischen Störpegel. Die Regelung erfolgt indirekt in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit.
In Übertragungssystemen, z. B. bei Telefonleitungen, wird das Übertragungsmaß selbsttätig
in Abhängigkeit von Schwankungen der zu übertragenden Ströme geändert. Dabei werden
unter Umständen die Sprechströme selbst gegenüber der die Regelung auslösenden Steuerspannung
verzögert, und die Auslösung der Regelung kann in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit
der Pegeländerungen gebracht sein. Der Verstärkungsgrad wird hierbei nicht nach
dem vorhandenen Störpegel geregelt, auch findet keine periodische Prüfung desselben
statt. Eine andere Einrichtung bei solchen Übertragungssystemen, insbesondere Telefonleitungen
mit starken Störungen, betrifft die Auslösung von Schaltvorgängen durch die Sprechströme,
wobei Fehlbetätigungen infolge hohen Störpegels durch eine ein Verzögerungsglied
einschließende, amplitudenabhängige Differentialschaltung vermieden werden. Eine
Regelung des Verstärkungsgrades in Abhängigkeit von dem Störpegel liegt auch in
diesem Falle nicht vor.
-
Eine nicht durch Echos gefälschte Messung des Störpegels ist bei
mit periodischer Impulsaussendung arbeitenden Echoloten dadurch möglich, daß bei
Vorsehung eines maximalen Meßbereiches, der in diesem Falle kleiner als der Lotperiode
entsprechend gewählt
wird, mit dem Auftreten von Echos in dem Abschnitt
der Lotperiode zwischen dem der größten meßbaren Tiefe entsprechenden Zeitpunkt
und der nächsten Impulsaussendung nicht zu rechnen ist. Dieses echofreie Zeitintervall
wird für die Störpegelmessung benutzt.
-
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur selbsttätigen Empfindl
ichkeits regelung von Echoloten mit periodischer Schallaussendung auf Schiffen,
wonach in einem am Ende der Lotperiode gelegenen, der Impulsaussendung vorangehenden
Teilabschnitt jeder Lotperiode, dessen Anfang und Ende durch vom Echolotgerät periodisch
ausgelöste Schaltvorgänge bestimmt sind und der so gewählt ist, daß in ihm keine
störenden Echos auftreten, der akustische Störpegel durch die von der geeignet verstärkten
und gleichgerichteten Empfangsspannung erzeugte Aufladespannung eines Kondensators
gemessen und diese Aufladespannung anschließend bis zur nächsten Störpegelmessung
für den Empfangsverstärker als Regelspannung wirksam gemacht wird, wobei sie dessen
Verstärkungsgrad so weit herabsetzt, daß die von dem gemessenen Störpegel verursachten
Störanzeigen gerade verschwinden, während diesen überragende Echos zur Anzeige kommen.
-
Bei Benutzung des gleichen Empfangs verstärkers für die Störpegelmessung
und die Echoanzeige wird durch im Rhythmus der Lotungen betätigte Schalter der Verstärkungsgrad
des Empfangsverstärkers während der Störpegelmessung auf den Maximalwert eingestellt
und anschließend für die Echoanzeige entsprechend dem gemessenen Störpegel herabgesetzt.
-
Um das angegebene Verfahren beim Aufsuchen von Fischschwärmen anwenden
zu können, ist es erforderlich, daß die Fischechos aus dem z. B. von Fahrstörungen
herrührenden Störpegel hervortreten. Hierzu ist die Sendeintensität so weit zu steigern,
daß die Lautstärke der Fischechos größer ist als die Lautstärke der Fahrstörungen.
-
Auch große Richtschärfe hat eine günstige Wirkung, da die aus anderer
Richtung kommenden Fahrstörungen vom Empfänger nicht mehr aufgenommen werden können.
Es ist daher anzustreben, durch Wahl eines genügend leistungsfähigen Schwingers
und damit gleichzeitig auch einer entsprechend großen Schwingerfläche, verbunden
mit einer hohen Schwingerbelastung, günstige Voraussetzungen für die Fischsuche
zu schaffen. Ferner muß eine geeignete Frequenzwahl erfolgen. Die Frequenz darf
einerseits nicht zu hoch sein wegen der mit der Frequenz zunehmenden Absorption
des Schalles, andererseits aber auch nicht zu klein, weil sonst kleine Objekte,
wie Fische, keine ausreichenden Echos mehr ergeben würden.
-
Die Erfindung sei an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Die
Abbildung zeigt einen zweistufigen Verstärker für akustische Echolote mit Empfindlichkeitsregelung
nach der Erfindung. Der Verstärker 1 ist ausgangsseitig durch eine Leitung 2 mit
einer Anzeigevorrichtung für das Echo verbunden.
-
Über eine Leitung 3 wird zeitweise mit dem Schalter 15 eine Einrichtung
zur Messung des Störpegels und zur Erzeugung einer Regelgröße an den Ausgang des
Verstärkers angeschlossen. Diese Meßeinrichtung 4 ist so ausgebildet, daß sie eine
mit der Ausgangsspannung des Verstärkers 1 zunehmende Regelgleichspannung erzeugt,
die nach Beendigung der Messung durch Betätigung eines Schalters 16 den beiden Verstärkerstufen
des Empfangsverstärkers 1, wie in der Zeichnung dargestellt, oder auch nur dessen
Endstufe zugeführt wird, wodurch der Verstärkungsgrad eine mit
der Stärke der empfangenen
Störungen zunehmende Schwächung erfährt, derart, daß die vom Störpegel verursachte
Ausgangsspannung unter der Ansprechgrenze der Anzeigevorrichtung liegt. Die auftretende
Störspannung wird so bis auf einen unschädlichen Resthetrag weggeregelt.
-
Die Schaltung4 für die Störpegelmessung enthält eine Verbundröhre
8 mit einer zur Verstärkung der dem Schaltungseingang zugeführten Wechselspannung
dienenden Triode 5, 6, 7 und einer als Gleichrichter benutzten Diode 9, 10. Von
dem im Anodenkreise der Triode liegenden Widerstande 17 mit verstellbarem Abgriff
wird ein geeigneter Teil der durch die Triode verstärkten Wechselspannung abgenommen
und über einen Kondensator der Anode 10 der Diode zwecks Gleichrichtung zugeführt.
Der gleichgerichtete Strom lädt den Kondensator 12, dem ein Belastungswiderstand
11 parallel liegt, auf eine negative Gleichspannung auf, die in bestimmtem Verhältnis
zur Eingangsspannung steht und als Regelspannung für den Empfangsverstärker benutzt
wird. Während der Störpegelmessung ist der Schalter 16 geschlossen, wodurch der
Gleichrichterkreis zusätzlich durch den Widerstand 13 belastet ist und außerdem
die Gitter der Röhren des Verstärkers 1 über die Gittervorwiderstände mit dem Nulleiter
verbunden sind. Infolge des Zeitkreises 13, 14 wird beim Offenen des Schalters 16
die Regelspannung dem Verstärker 1 mit einer geringen Verzögerung und allmählich
ansteigend zugeführt, wodurch das Aufschreiben eines Störzeichens infolge des Schaltimpulses
vermieden wird.
-
Die Verzögerungswirkung dieses Zeitkreises ist hier im Gegensatz
zu einem anderen, vorgeschlagenen Regelverfahren nicht von ausschlaggebender Bedeutung
für die Wirkungsweise der Gesamtanordnung so daß der Zeifireis unter Umständen auch
fortfallen kann.
-
Die Betätigung der Schalter 15, 16 erfolgt durch das Echolotgerät
entsprechend der Unterteilung der Lotperiode in ein der Impulsaussendung unmittelbar
folgendes Ecboanzeigeintervall und ein daran anschließendes Störpegelmeßintervall.
Am Ende jedes Echoanzeigeintervalls wird zur Messung des Störpegels durch den Schalter
15 die Meßeinrichtung 4 mit dem Verstärker 1 verbunden und gleichzeitig durch Schließen
von Schalter 16 dessen Verstärkungsgrad auf den Höchstwert eingestellt. Der Schalter
16 bleibt für die Dauer des Störpegelmeßintervalls geschlossen, so daß in dieser
Zeit die maximale Verstärkung unverändert bestehenbleibt. Da der für die Störpegelmessung
vorgesehene Abschnitt der Lotperiode frei von störenden Echos ist, wird lediglich
der durch Wassergeräusch verursachte Störpegel gemessen. Unmittelbar vor Beginn
der nächsten Lotperiode und der diese einleitenden Aussendung eines neuen Lotimpulses
wird durch tiffnen des Schalters 16 die Regelspannung an den Verstärker 1 angeschaltet
und gleichzeitig durch Öffnen des Schalters 15 die Meßeinrichtung 4 abgeschaltet.
Die Größe der Regelspannung bestimmt das Maß der Herabsetzung des Verstärkungsgrades
des Empfangsverstärkers während des nun folgenden Anzeigeintervalls.
-
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt,
vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und auch andere Ausführungen möglich.
Insbesondere können an Stelle von Schaltkontakten 15, 16 zur Steuerung der Regeleinrichtung
auch Relaisrohre vorgesehen sein. Ferner wird zweckmäßig die Möglichkeit gegeben,
die Schaltkontakte 15, 16 oder die entsprechenden Relaisrohre willkürlich zu schließen
und
zu öffnen, um die Regeleinrichtung auf die günstigsten Werte einzustellen.
-
PATENTANSPROCIIE: 1. Verfahren zur selbsttätigen Einpfindlid<eitsregelung
von Echoloten mit periodischer Schallaussendung auf Schiffen, dadurch gekennzeichnet,
daß in einem am Ende der Lotperiode gelegenen, der Impulsaussendung vorangehenden
Teilabschnitt jeder Lotperiode, dessen Anfang und Ende durch vom Echolotgerät periodisch
ausgelöste Schaltvorgänge bestimmt sind und der so gewählt ist, daß in ihm keine
störenden Echos auftreten, der akustische Störpegel durch die von der geeignet verstärkten
gleichgerichteten Empfangsspannung erzeugte Aufladespannung eines Kondensators gemessen
und diese Aufladespannung anschließend bis zur nächsten Störpegelmessung für den
Empfangsverstärker als Regel spannung wirksam gemacht wird, wobei sie dessen Verstärkungs-
grad
so weit herabsetzt, daß die von dem gemessenen Störpegel verursachten Störanzeigen
gerade verschwinden, während diesen überragende Echos zur Anzeige kommen.