DE1238816B - Verfahren und Vorrichtung zum Beschreiben von stromempfindlichem Papier, z. B. Funkenregistrierpapier, in Echographen von Echolotanlagen fuer Unterwasserschall - Google Patents

Description

DEUTSCHES WtWWl· PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT Deutsche Kl.: 74 d - 6/15

Nummer: 1 238 816

Aktenzeichen: E 22668IX d/74 d

1 238 816 Anmeldetag: 4. April 1962

Auslegetag: 13. April 1967

Die Echographen, die in der Fischerei benutzt werden, um nicht nur Meerestiefen, sondern auch Fischschwärme am Meeresgrund festzustellen, arbeiten mit stromempfindlichen Papieren, sogenannten Funkenregistrierpapieren. Diese Papiere verfärben sich beim Uberstreichen eines Schreibstiftes, der auf einem zu der zu beschreibenden Papierbahn senkrecht verlaufenden endlosen Band angeordnet und von zwei Rollen getragen ist, von denen die eine das endlose Band antreibt. Die Verfärbung tritt ein, wenn die durch die empfangenen Echosignale ausgelösten Ströme vom Schreibstift auf das Papier übergehen. Beim Stromübergang zersetzt sich bei einer ausreichenden Spannung das Papier und wird geschwärzt. Aufzeichnungen auf diesem Papier erfolgen erst dann, wenn die beim Schreiben verwendete Spannung einen Wert von etwa 60 Volt überschreitet. Der gesamte Schwärzungsbereich von einer eben sichtbaren bis zu einer tiefschwarzen Aufzeichnung entspricht einem verhältnismäßig sehr kleinen Bereich der empfangenen Spannung, z. B. einer Änderung im Verhältnis von etwa 1:3. Dieses kleine Spannungsbereichverhältnis bringt es mit sich, daß bei sichtbarer Aufzeichnung, z. B. von Fischschwärmen in der Nähe des Meeresbodens, die nur eine schwache Anzeige geben, der Meeresboden mit einer starken Anzeige aufgezeichnet wird. Die starke Anzeige erhitzt das Papier so stark, daß es dabei zu rauchen anfängt, weiterhin wird das Echo des Meeresbodens sehr lang geschrieben. Die Aufzeichnung des Meeresbodens verschmilzt dann mit der schwachen Aufzeichnung des über dem Meeresboden stehenden Fischschwarmes, der als Anzeige dann nicht mehr zu erkennen ist. Diesem Nachteil suchte man dadurch zu begegnen, daß der Verstärker eine günstige Abhängigkeit der Stärke der erzeugten Aufzeichnung von der Stärke der empfangenen Echos aufweist.

Ein weiterer bekannter Vorschlag besteht darin, daß der Verstärkungsgrad des Schreibverstärkers in gewissen Grenzen nach einem Zeitprogramm mit einer Periode, die von derjenigen der Impulsfolge abweicht, ständig geändert wird.

Weiterhin versuchte man, der Schwierigkeiten in der Weise Herr zu werden, daß zur Aufzeichnung der Echospannungen ein Verstärker verwendet wird, bei dem für Eingangsspannungen eines mehr oder minder großen Spannungsbereichs, dessen obere Grenze einem wählbaren kritischen Wert der Eingangsspannung entspricht, die Ausgangsspannung fast unverändert bleibt und wesentlich langsamer als proportional zunimmt, so daß Aufzeichnungen einer Verfahren und Vorrichtung zum
Beschreiben von stromempfindlichem Papier,
z. B. Funkenregistrierpapier, in Echographen
von Echolotanlagen für Unterwasserschall

Anmelder:

ELECTROACUSTIC

Gesellschaft mit beschränkter Haftung,

Kiel, Westring 425/429

Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Rudolf Rücklin, Kiel

gewissen nahezu gleichbleibenden Stärke erzeugt werden, und daß für Eingangsspannungen, die den kritischen Wert überschreiten, Ausgangsspannungen abgegeben werden, die eine Aufzeichnung hiervon erkennbar verschiedener Stärke erzeugen.

Ein weiterer Nachteil, der bisher bei Funkenregistrierpapieren noch nicht behoben werden konnte, besteht darin, daß bei der Registrierung durch Funkendurchschlag auf stromempfindlichem Papier sich ein zeitlich veränderlicher Vorgang nicht unmittelbar in der Weise auf dem Papier darstellen läßt, daß jedem Wert des darzustellenden Vorgangs eine bestimmte, diesem Wert linear zugeordnete Graustufe entspricht, denn

1. ist wegen der Unterschiede zwischen Zünd-, Brenn- und Löschspannung der zu durchschlagenden Schicht des Papiers die Stromstärke bei zu- und abnehmender Spannung verschieden. Man spricht hierbei von einer Hystereseerscheinung.

2. Es besteht kein linearer Zusammenhang zwischen dem Grauwert und der durch das Funkendurchschlagpapier fließenden Stromstärke.

Um nun einerseits einen größeren Spannungsumfang auf dem stromempfindlichen Aufzeichnungsträger schreiben zu können und andererseits beim Schreiben unabhängig von der Hysterese zu werden, wird erfindungsgemäß zum Beschreiben des stromempfindlichen Papiers ein Verfahren angewendet, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ausgangssignale des Echolotempfängers einer bekannten Zeitmodulation unterworfen und die hiermit gewonnenen zeitmodulierten Impulse mit gleichbleibender Stromstärke auf das stromempfindliche Papier aufgezeich-

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Claims (1)

net werden. Die Höhe der Stromstärke der zeitmodulierten Impulse ist derart gewählt, daß beim Beschreiben des stromempfindlichen Papiers keine Verbreiterung der tiefschwarzen Aufzeichnung und keine Rauchentwicklung auftritt. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber bekannten Schreibverfahren, bei dem die Ausgangssignale ebenfalls einer Modulation unterworfen werden. Dies ist jedoch eine Amplitudenmodulation und keine Zeitmodulation. Die Impulse werden hierbei nicht mit gleichbleibender Stromstärke dem den stromempfindlichen Aufzeichnungsträger überschreibenden Registrierorgan zugeführt. Es sind lediglich Mittel für die Einstellung der Oszillatoramplitude auf einem gewünschten und vorbestimmten Wert vorgesehen, wenn das Eingangssignal Null ist. Die Oszillatoramplitude wird hiernach so eingestellt, daß bei Abwesenheit eines Eingangssignals (d. h. Eingangssignal Null) sie gerade den Wert erreicht, bei dem das stromempfindliche Papier bei einem Stromdurchgang sich zu verfärben beginnt. Es wird hierbei durch die Oszillatoramplitude leicht grau gefärbt. Treten am Eingang des Echolotempfängers nur Signalspannungen auf, dann wird die Oszillatoramplitude entsprechend der Größe dieser Signalspannungen vergrößert, und es tritt in Abhängigkeit der Vergrößerung der Oszillatoramplitude eine Papierfärbung von Grau bis Schwarz auf. Dieses Verfahren weist nicht die Vorteile des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung auf, das keine Amplitudenmodulation der Ausgangssignale des Echolotempfängers anwendet, sondern die Ausgangssignale einer Zeitmodulation unterwirft, so daß die zeitmodulierten Impulse mit gleichbleibender Stromstärke aufgezeichnet werden. Ein derartiges Schreibverfahren läßt sich auf folgende Weise durchführen: Rechteckige Gleichspannungsimpulse, deren Anfänge in konstanten Zeitabständen aufeinanderfolgen, werden durch den zu registrierenden Vorgang, d. h. durch die Signale des Echolotempfängers in ihrer Ausgangslänge moduliert (Pulslängen- oder Zeitmodulation). Die Impulsfolgefrequenz (reziproker Wert der zeitlichen Abstände zwischen dem Beginn zweier aufeinanderfolgender Impulse) muß höher sein als die höchste Frequenz, die dargestellt werden soll. In der Bildtelegrafie, in der Halbtöne durch Telegrafiezeichen dargestellt werden, gibt es bereits Sendeverfahren, bei denen Amplitudenwerte durch Zeitwerte ausgedrückt werden, und es hat sich hierfür die Bezeichnung »Zeitmodulation« eingebürgert (Handbuch der Bildtelegrafie und des Fernsehens von F. Schröter, Springer-Verlag, 1932, S. 339 u. f.). Es ist für die Zeitmodulation eines Bildfunksenders auf S. 341 und 342 eine Methode II von Alexanderson beschrieben, die für die Modulation von Bildfunksendern vorgeschlagen wurde, jedoch als Modulation für Bildfunksender ihre Bedeutung verloren hat, da sie den bei der Bildabtastung erzielten Detaillierungsgrad nachträglich verschlechterte und durch den erhöhten Bedarf an Sendezeit unwirtschaftlich arbeitete (S. 343 und 344). Diese Methode von Alexanderson eignet sich nun besonders vorteilhaft für eine Vorrichtung an Echolotempfängern in Unterwasserschallanlagen, die die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung zum Beschreiben von stromempfindlichem Papier in Echographen mit einem wesentlich größeren Spannungsumfang als bisher und ohne Rauch- entwicklung bei sich nicht verbreiternder tiefschwarzer Schreibspur möglich macht. Ein erhöhtef Bedarf an Sendezeit wird bei Echolotanlagen für Unterwasserschall nicht benötigt, da das Verfahren auf der Empfängerseite im Anschluß an die Verstärkung angewandt wird, so daß eine beliebige Verbreitfcrtihg des Frequenzbandes innerhalb eines Teils der empfängerseitigen Apparatur auftreten kann, während bei der Methode von Alexanderson das Frequenzband innerhalb des übertragenden Mediums auftritt und mit Rücksicht auf eng benachbart liegende Sender in seiner Breite sehr begrenzt ist. Weiterhin ist das Arbeitstempo der Echolotanlagen für Unterwasserschall erheblich geringer als bei Bildfunkanlagen. Das Verfahren kann also bei Echolotanlagen für Unterwasserschall wirtschaftlich angewendet werden. In F i g. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt. In F i g. 1 ist G ein Echolotempfänger, an dessen Ausgang a der zu registrierende Spannungsverlauf erscheint (F i g. 2 a). Ein Sägezahngenerator S liefert den Spanilungsverlauf b. Die Spannungen werden mittels der Spanas nungsteiler Sp T1 und Sp T2 so eingestellt, daß die Spitzenspannungen der zu registrierenden Spanaung mit der Spitzenspannung des Sägezahngenerators übereinstimmt, und diese Spannungen werden gemeinsam im Verstärker V1 verstärkt. Im Ausgang c dieses Verstärkers erscheint der in Fig. 2c dargestellte Spannungsverlauf. Es erfolgt ein Begrenzer B, der sämtliche Spannungen unterhalb der Grenze Uu und oberhalb der Grenze U0 abschneidet. Im Ausgang des Begrenzers erscheint dann der in F i g. 2 c durch dickere Striche hervorgehobene Spannungsverlauf. Dieser wird in einem Verstärker Vi weiter verstärkt und so justiert, daß bei der Eiflgangsspannung Uu im Ausgang des Verstärkers die Spannung 0 Volt und bei der Eingangsspannung U0 im Ausgang des Verstärkers eine Spannung auftritt, die der mehrfachen Durchschlagsspannung des Registrierpapiers entspricht. Im Ausgang des Verstärkers erscheint dann der Spannungsverlauf F i g. 2 d. Die Flanken der Impulse sind hier senkrecht gezeichnet, was den Tatsachen nahezu entspricht, weil das Verhältnis zwischen den am Eingang des Begrenzers vorhandenen Spannungen und der Spannungsdifferenz Uv-Uu in Wirklichkeit größer ist, als in der Zeichnung dargestellt wurde (praktisch 15:1). Der Ausgang des Verstärkers V2 wird über einen Vorwiderstand Rv mit der Registriernadel Ν verbunden, der so bemessen ist, daß eine vollkommen schwarze, sich nicht verbreiternde Spur entsteht, wenn der Verstärkerausgang Spannung führt. Auf diese Weise entsteht auf dem Papier die in F i g. 2 e dargestellte Aufzeichnung, ohne daß hierbei eine Rauchentwicklung auftritt. Es wird also durch die variable Lage der gleichmäßig breiten und tiefschwarzen Striche voneinander eine Tönungswiedergäbe erreicht, indem Schwarz durch lückenloses Auseinanderziehen dieser Striche und Grauwerte durch mehr öder weniger dichte Lage der schwarzen Striche zueinander auf dem Aufzeichnungsträger des Echographen dargestellt werden. Patentansprüche:

1. Verfahren zum Beschreiben von stromempfindlichem Papier, z. B. Funkenregistrief-