DE1244453B

DE1244453B - Device for measuring the speed of sound as a function of the water depth

Info

Publication number: DE1244453B
Application number: DE1959F0039799
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Nat Siegfr Fahrentholz
Original assignee: PHIL NAT SIEGFRIED FAHRENTHOLZ
Current assignee: PHIL NAT SIEGFRIED FAHRENTHOLZ
Priority date: 1959-07-10
Filing date: 1959-07-10
Publication date: 1967-07-13

Description

Einrichtung zur Messung der Schallgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Wassertiefe Für ozeanographische Untersuchungen, aber auch für eine genaue Echolotung ist die Kenntnis der Geschwindigkeit des Schalles im Wasser von Bedeutung.Device for measuring the speed of sound as a function of the water depth For oceanographic examinations, but also for an exact one For echo sounding, knowing the speed of sound in the water is important.

Es ist bekannt, diese Größe dadurch zu messen, daß unter dem Kiel oder an der Seite eines Schiffes ein horizontal strahlender Sender und in einer definierten Entfernung von diesem ein Empfänger angebracht werden und die Laufzeit der von dem Sender abgestrahlten Ultrasch all impulse gemessen wird. Diese Laufzeit ist dann, da die Länge des Schallweges bekannt ist, ein Maß für die Schallgeschwindigkeit.It is known to measure this size by putting under the keel or on the side of a ship a horizontally radiating transmitter and in one defined distance from this a receiver to be attached and the running time the ultrasonic pulses emitted by the transmitter are measured. This term is then, since the length of the sound path is known, a measure of the speed of sound.

Anstatt den direkten Schall zu empfangen, kann man auch in einer definierten Entfernung einen Reflektor anloten und den reflektierten Impuls durch den auf Empfang umgeschalteten Sendeschwinger oder einen daneben angeordneten. besonderen Empfangsschwinger empfangen, wodurch die Meßstrecke verdoppelt wird.Instead of receiving the direct sound, you can also use a defined Distance to a reflector and the reflected pulse through the on reception switched-over transmitter oscillator or one arranged next to it. special receiving transducer received, whereby the measuring distance is doubled.

Es ist auch bekannt (»Electronics«, September, 1955, S. 128 bis 131), an einem druckdichten Behälter, der an einem zwischen Boden und Oberfläche des Gewässers ausgespannten Seil gefesselt ist, zwei im Abstand voneinander angeordnete elektroakustische Wandler zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit von Unter-Oberflächenwasser anzuordnen. Dabei wird der Unterschied der Schallgeschwindigkeit gemessen, der sich ergibt, wenn die Funktionen von Sender und Empfänger periodisch vertauscht werden. It is also known ("Electronics", September, 1955, pp. 128 to 131), on a pressure-tight container, which is located between the bottom and the surface of the water stretched rope is tied, two spaced apart electroacoustic To arrange transducers for measuring the flow velocity of subsurface water. The difference in the speed of sound is measured, which results from when the functions of the transmitter and receiver are periodically swapped.

Weiterhin ist es auch bekannt, vom Schiff eine Einrichtung mit einem akustischen Interferometer zur Messung der Schallgeschwindigkeit zusammen mit einer Einrichtung zur Messung der Temperatur herunterzulassen, um beide Größen in Abhängigkeit von der Tiefe zu messen. Schließlich ist auch eine Einrichtung zur Messung des Lotwetters bekannt, bei der ein unter einer Boje hängender Schallgeber vom Schiff ausgesetzt wird, worauf sich das Schiff von der Boje entfernt und auf dem Funkweg einen Ultraschallimpuls auslöst, dessen Laufzeit und Intensität auf dem Schiff gemessen wird.Furthermore, it is also known to have a device with a ship from the ship acoustic interferometer for measuring the speed of sound together with a Device for measuring the temperature lowering to both sizes depending on to measure from the depth. Finally, there is also a device for measuring the soldering weather known, in which a sounder hanging under a buoy is suspended from the ship whereupon the ship moves away from the buoy and an ultrasonic pulse is sent on the radio path triggers, the duration and intensity of which is measured on the ship.

Es sind ferner Wetterballone, sogenannte Radiosonden, zur Erforschung der Atmosphäre bekannt, die viele Kilometer in die Atmosphäre aufsteigen und dabei wetterbestimmende Größen wie Druck, Temperatur und Feuchte messen und an eine feste Bodenstation drahtlos übermitteln. Die Erfindung schafft eine hiermit in gewissem Sinn vergleichbare Einrichtung für das Wasser, um die Schallgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Tiefe zu messen. Sie betrifft eine Einrichtung zur Messung der Schallgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Wassertiefe, die in einem druckfesten Behälter untergebracht ist, mit einem Ultraschall-Impulssender und einem Empfänger und einem vorgegebenen Schallweg zwischen beiden und besteht darin, daß der Behälter frei im Wasser absinkt und nach Erreichen einer bestimmten Tiefe wieder auftaucht und daß er außerdem eine Einrichtung zur Messung der augenblicklichen Tauchtiefe aufweist. There are also weather balloons, so-called radiosondes, for research known to the atmosphere, which rise many kilometers into the atmosphere and thereby Measure weather-determining parameters such as pressure, temperature and humidity and transfer them to a fixed Wirelessly transmit ground station. The invention hereby creates one to a certain extent Sense comparable device for the water, depending on the speed of sound to measure from the depth. It relates to a device for measuring the speed of sound depending on the water depth, which is housed in a pressure-tight container is, with an ultrasonic pulse transmitter and a receiver and a given Sound path between the two and consists in the fact that the container sinks freely in the water and reappears after reaching a certain depth and that he also has a Has means for measuring the current diving depth.

Die Schwinger für die Aussendung und den Empfang des Schalles werden außen am Behälter angebracht, während die übrige elektronische mechanische Ausrüstung im Behälter untergebracht ist. Die Werte für die Impulslaufzeit bzw. Schallgeschwindigkeit und den Druck können in einer Registriereinrichtung aufgezeichnet werden, die sich im Innern des Behälters befindet. Es ist aber auch möglich, diese Werte durch Ultraschallwellen von dem Behälter zu einem in der Nähe befindlichen Mutterschiff zu übermitteln oder sie an einen drahtlosen Sender weiterzuleiten, der an einer über dem Behälter stehenden Boje angeordnet ist und eine Antenne zur Abstrahlung der Werte aufweist. The transducers for the transmission and reception of the sound become attached to the outside of the container, while the rest of the electronic mechanical equipment is housed in the container. The values for the impulse transit time or the speed of sound and the pressure can be recorded in a recorder which is located located inside the container. But it is also possible to measure these values by means of ultrasonic waves from the container to a nearby mother ship or to forward them to a wireless transmitter on the one above the container Buoy is arranged and has an antenna for radiating the values.

Zur Messung der Tauchtiefe des Behälters kann eine besondere Echolotvorrichtung vorgesehen sein, welche die Wasseroberfläche von unten anlotet. Es ist aber auch möglich, für diesen Zweck eine Druckdose zu verwenden, die den hydrostatischen Druck mißt. A special echo sounder device can be used to measure the depth of the vessel be provided, which plumbs the water surface from below. It is also possible to use a pressurized can for this purpose, which controls the hydrostatic pressure measures.

Die Messung der Schallgeschwindigkeit kann in der obenerwähnten Weise durch Messung der Laufzeit der Ultraschallimpulse mit Hilfe eines in der Echolottechnik üblichen registrierenden Kurzzeitmessers erfolgen. Es ist aber auch möglich, diese Methode in der Weise abzuwandeln, daß der empfangene Impuls jeweils einen neuen Sendeimpuls auslöst, und sodann die Zeit zu messen, die benötigt wird, um z. B.The measurement of the speed of sound can be carried out in the above-mentioned manner by measuring the transit time of the ultrasonic pulses with the help of an echo sounder usual recording timer. But it is also possible to do this Modify the method in such a way that the received pulse generates a new one Transmit pulse triggers, and then to measure the time it takes to z. B.

1000 Impulse zu erhalten, die durch einen elektronischen Zähler abgezählt werden. Dadurch wird sozusagen eine künstliche Verlängerung der Meßstrecke um den Faktor 1000 erreicht und die Zeitmessung erleichtert, da die zu messende Zeit um drei Größenordnungen länger wird.1000 pulses to be received, which are counted by an electronic counter will. This will, so to speak an artificial extension of the Measuring distance reached by a factor of 1000 and the time measurement facilitated, since the too measuring time is three orders of magnitude longer.

Claims

Claims: 1. Device for measuring the speed of sound depending on the water depth, which is housed in a pressure-tight container is, with an ultrasonic pulse transmitter and a receiver and a predetermined Sound path between the two, so that the duration of the impulses is a measure of the speed of sound is, characterized in that the container sinks freely in the water and after reaching reappears at a certain depth and that he also has a facility for Measurement of its current diving depth.

2. Device according to claim 1, characterized in that the container a recording device for recording the speed of sound and the diving depth contains.

3. Device according to claim 1, characterized in that the measured values the speed of sound and the depth of the dive in a buoy on the surface of the water housed wireless transmitter supplied or by means of acoustic waves to one Mothership to be transmitted.

4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that the measurement of the speed of sound is carried out in such a way that the received pulse triggers a new transmission pulse and the time is measured that is necessary is to generate a predetermined number of pulses via an electronic pulse counter to obtain.

5. Device according to claim 1 to 4, characterized by a Echo sounder device provided in the container and plumbing to the surface of the water for measurement its diving depth.

6. Device according to claim 1 to 4, characterized by a the Hydrostatic pressure measuring device in the container to measure its immersion depth.

Documents considered: German Auslegeschrift No. 1,020,463; The Physical Review, October 15, 1947, p.746; magazine Electronics, September 1955, pp. 128-131.