DE1265004B - Anzeigeverfahren und -vorrichtung fuer Echolotgeraete - Google Patents
Anzeigeverfahren und -vorrichtung fuer EcholotgeraeteInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
GOIs
Deutsche Kl.: 74 d-6/15
Nummer: 1265 004
Aktenzeichen: E 28590IX d/74 d
Anmeldetag: 30. Januar 1965
Auslegetag: 28. März 1968
Die bei den Lotungen beabsichtigten Echos müssen zur Auswertung angezeigt werden. Hierbei
besteht das Problem, möglichst viele Eigenschaften eines Echos sichtbar zu machen, vor allen Dingen
auch die räumliche Lage des angeloteten Objektes, aber ohne Verzicht auf die Wiedergabe seiner stofflichen
Eigenheiten, die das Objekt von anderen erst unterscheidbar macht. Es haben sich hierfür Anzeigegeräte
eingebürgert, die eine optimale Anzahl von Merkmalen anzuzeigen gestatten.
So sind schreibende Registriergeräte bekannt, bei denen Lotentfernung, Echoamplitude in Abhängigkeit
von der Zeit und die zeitliche Abhängigkeit vieler aufeinanderfolgender Lotungen anzeigbar sind.
Ebenso gibt es die Anzeige auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre, wo ebenfalls die Lotentfernung
und der zeitliche Verlauf der Echoamplitude anzeigbar sind.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, bei Echolotgeräten mit derartigen Anzeigegeräten, die die
Echoamplitude in Abhängigkeit von der Zeit anzeigen, zusätzlich die Richtung der Objekte auswertbar
zu machen, die ja ebenfalls, beispielsweise für das Ansteuern eines Fischschwarmes in der
Schleppnetzfischerei, sehr wichtig ist. Die Schwierigkeiten liegen hierbei einmal darin, daß die Anzeigefläche
bereits durch die zeitabhängige Anzeige voll beansprucht wird, so daß zunächst keine weitere
Möglichkeit erkennbar ist, die Winkellage des Objektes erkennbar zu machen; zum anderen soll der
Aufwand möglichst klein bleiben, damit ein Echolotgerät nach der Erfindung für Schiffe brauchbar
bleibt, die bezüglich Raum und Rentabilität beschränkt sind, vorzugsweise für Fischereifahrzeuge.
Die Erfindung benutzt die Erkenntnis, daß die mit einer Zeitauslenkung arbeitenden Anzeigegeräte noch
bezüglich ihrer Anzeigestärke regelbar sind, und geht von einem Anzeigeverfahren für mit Wasserschall
arbeitende Echolotgeräte aus, die die Echosignale zweikanalig empfangen, die ferner aus den beiden
Echoempfangsspannungen das Summensignal und das Differenzsignal bilden und für die Anzeige der
Echos in Abhängigkeit von der Zeit verwenden.
Erfindungsgemäß ist bei einstellbarer elektrischer Verschiebung der Phasenlage der beiden Echoempfangsspannungen
relativ zueinander allein das Summensignal für die Anzeige in Abhängigkeit von der
Zeit und das Differenzsignal zur elektrischen Regelung der Anzeigestärke des Summensignals
verwendbar.
Hierdurch ergibt sich die Wirkung, daß Echos bzw. Objekte aus einem sehr engen, aber bekannten
Anzeigeverfahren und -vorrichtung für
Echolotgeräte
Echolotgeräte
Anmelder:
Electroacustic
Gesellschaft mit beschränkter Haftung,
2300 Kiel, Westring 425-429
Als Erfinder benannt:
Dr. Hans Drenkelfort,
2300 Kiel-Elmschenhagen
Dr. Hans Drenkelfort,
2300 Kiel-Elmschenhagen
Winkelbereich bevorzugt oder ausschließlich angezeigt werden. Der Anzeige wird mit geringem Aufwand
die Winkellage der reflektierenden Objekte entnehmbar, die zusammen mit der Lotentfernung
die vollständige räumliche Lage dieser Objekte liefert.
Im Prinzip würde eine bessere Zuordnung von Lotentfernung und Winkellage des Objektes auch
durch eine schärfere geometrische Bündelung des Lotstrahles erreicht werden können. Dieser hat
bekanntlich einen endlichen Öffnungswinkel von z. B. 20°, wodurch alle Objekte innerhalb dieses
Winkels in der Anzeige als einer Richtung zugeordnet erscheinen und bezüglich ihrer Winkellage mit
dieser Unbestimmtheit behaftet sind. Diese sehr geringe Peilschärfe läßt sich an sich durch Heraufsetzen
der geometrischen Abmessungen d des Wandlers und der Frequenz / erhöhen. Hiermit sind aber
Nachteile verbunden, die eine Anwendung dieses an sich bekannten Prinzips bei Fischereifahrzeugen in
der Regel unmöglich erscheinen lassen. Zunächst ist die höhere Frequenz nicht für jedes Objekt geeignet
und begrenzt auch die Reichweite. Vor allem aber benötigen größere geometrische Abmessungen, z. B.
ein 1 qm großer Schwinger, einen derart großen Raum und Kostenaufwand, daß er für Fischereifahrzeuge
untragbar ist. Weiterhin benötigt ein derartig großer Wandler eine Einfahreinrichtung, einen
Koker im Innenraum des Schiffes, eine sehr stabile Halterung, eine große stromlinienförmige Verkleidung
und wegen der außerordentlichen Peilschärfe von etwa 3° bei 30 kHz auch eine aufwendige Stabilisierungseinrichtung
gegenüber den Schlinger- und Stampfbewegungen des Schiffes.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und erreicht trotzdem eine vergleichbare Peilschärfe, so
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daß Fischereifahrzeuge bereits rechtzeitig den Fisch- F i g. 7 Summen- und Differenzsignale in Abhän-
schwarm ausmachen und genau genug ansteuern gigkeit von der Ablage und mit einstellbarer Peilkönnen.
Hierdurch kann zunächst der fangwürdigste schärfe,
Fischschwarm ausgesucht und dieser sodann im ein- F i g. 8 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit
maligen Überlaufen optimal abgefischt werden, ohne 5 räumlicher Peilschärfe.
daß der Fischer erst durch erfolgreiche Nachbarn In der F i g. 1 sind mit 1 und 2 zwei nebenein-
auf einen fangwürdigen Fischschwarm aufmerksam ander angeordnete Schallwandler dargestellt. In diewürde.
Sie ermöglicht darüber hinaus auch die sen wird die einfallende Echoenergie in elektrische
Ausrüstung sonstiger kleber Schiffe — z. B. Signale umgesetzt. Diese Echoenergie kommt aus
Feuerschiffe, Schiffe der Wasserpolizei, Schlepper io dem umgebenden Wasser und stammt von Echos
— mit einem raumsparenden, peilscharfen Echolot- angeloteter Objekte, die mittels eines nicht gezeichgerät.
neten Senders über die gezeichneten oder über
Eine Bildung des Summensignals und des Diffe- zusätzliche Wandler ausgesandten kurzen Zuges von
renzsignals ist an sich beim sogenannten Summe- Ultraschallwellen, von Ultraschallimpulsen, durch
Differenz-Verfahren bekannt. Durch dieses Verfah- 15 Reflexion an einem davon getroffenen Objekt erhalren
ist eine hohe Peilschärfe, eine elektronische Bün- ten werden bzw. als Echos auf die Wandler 1, 2 faldelung,
dadurch erreichbar, daß das Summensignal len. Diese Echos sind mit den kohärenten Wellen 3,4
an das eine Plattenpaar und das Differenzsignal an angedeutet und besitzen bei einer Ablage von der
das andere Plattenpaar einer Kathodenstrahlröhre Mittelsenkrechten der beiden Wandler 1, 2 eine
gelegt werden und die auf dem Schirm erscheinende ao Phasenverschiebung φ gegeneinander.
Lissajous-Figur, eine Gerade, durch ihre Neigung als Nach dem Empfang der Echos und der Umwand-
Richtungsindikator verwertet wird. Hierbei fehlen lung in elektrische Signale werden diese in getrennaber
die eingangs geschilderten und für den prak- ten Verstärkern 5, 6 verstärkt und sodann einem
tischen Gebrauch notwendigen Aussagen, so daß Summe-Differenz-Rechner 7 zugeführt, in dem das
eine derartige Echolotanlage zwar große Peilschärfe 25 Summensignal und das Differenzsignal gebildet werbesitzt,
aber allein nicht ausreicht. Mittels der Erfin- den. Das Summensignal möge in der oberen
dung werden in erfinderischer Weise Teile des Leitung 8 und das Differenzsignal in der unteren
Summe-Differenz-Verfahrens unter Erhaltung, und Leitung 9 weitergeleitet werden. Das Summensignal
in einer Ausführungsform sogar Verbesserung, der gelangt an einen Regelverstärker 10, der das Sum-Peilschärfe
auf Echolotgeräte mit Anzeigegeräten der 30 mensignal verstärkt an ein Anzeigegerät 11 weitereingangs
geschilderten Art übertragen. Dadurch wer- gibt. Dieses Anzeigegerät kann entweder eine Kathoden
die Vorteile beider Anzeigeverfahren miteinander denstrahlröhre oder ein schreibendes Registriergerät
vereinigt, ohne daß zusätzliche Anzeigegeräte u. dgl. sein sowie zusätzlich einen Endverstärker enthalten,
notwendig wären. Die angezeigten Echosignale behal- Die Regelspannung für den Regelverstärker 10 wird
ten nicht nur ihren ursprünglichen und für die wir- 35 aus dem Differenzsignal gewonnen. Hierzu ist eine
kungsvolle Benutzung der Boote auch notwendigen Demodulationsstufe 12 im Zuge des Differenzsignals
Informationsinhalt, sondern gewinnen zusätzlich vorgesehen. Die Wirkung der Erfindung wird wesentgenaue
Informationen über die Richtung und damit lieh verbessert, wenn im Zuge des Differenzsignals
über die Lage der Objekte. ein zusätzlicher Verstärker 13 angeordnet ist, so daß
Eine Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- 40 das Differenzsignal vor dem Zusammenwirken mit
fahrens erfolgt mittels einer Vorrichtung, die gekenn- dem Summensignal gegenüber diesem stärker verzeichnet
ist durch die Anordnung zweier Empfangs- stärkt wird.
kanäle sowie durch die Anordnung von Mitteln zur Die vorteilhafte Wirkung der erfinderischen ZuBildung
des Summensignals und des Differenzsignals sammenführung von Summensignal und Differenz-
und schließlich durch die Ausbildung zur zeitabhän- 45 signal wird an Hand der F i g. 2 demonstriert. Hier
gigen Anzeige des Summensignals und zur Regelung sind drei Kurven aufgezeichnet, und zwar drei
der Anzeigestärke durch das Differenzsignal. Signalspannungen in Abhängigkeit von der Phasen-
Außerdem liegt der Erfindung die weitere Er- verschiebung φ der beiden einfallenden kohärenten
kenntnis zugrunde, daß sich ohne wesentlichen Auf- Echowellen 3, 4. Die Kurve 14 veranschaulicht die
wand die Peilschärfe noch weiter durch die Ausbil- 50 Summenspannung U1 (F i g. 1) in Abhängigkeit von
dung einer gegenüber dem Summensignal größeren der Phasenverschiebung ς?. Sie besitzt bei senkrech-Verstärkung
des Differenzsignals verbessern läßt. tem Einfall, d. h. bei einer Phasenverschiebung
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung φ=0° ein Maximum, das bei zunehmendem Schrägergeben sich an Hand der Ausführungsbeispiele und einfall und der damit verbundenen Phasenverschieder
Figuren. Es zeigt 55 bung der beiden Wandlerspannungen erst allmählich
F i g. 1 das Blockschema eines Ausführungs- kleiner wird. Damit läßt sie eine relativ geringe Peilbeispiels
der Erfindung, schärfe einer Echolotanlage erkennen, wenn — wie F i g. 2 den Verlauf des Summensignals, des Diffe- üblich — allein das Summensignal zur Anzeige in
renzsignals und des gemäß der Erfindung resultieren- der Anzeigevorrichtung 11 benutzt würde. Demden
Anzeigesignals in Abhängigkeit von der Ablage, 60 gegenüber besitzt das Differenzsignal für die Phasen-Fig.
3 ein weiteres detailliertes Ausführungs- verschiebung φ=0° ein scharfes Minimum, das
beispiel mit schreibendem Registriergerät, durch den zusätzlichen Verstärker 13 noch wesent-F
i g. 4 die Anwendung auf ein Anzeigegerät mit lieh verschärft wird. Die zusätzlich verstärkte Diffe-Kathodenstrahlröhre,
renzsignalspannung U2 in Abhängigkeit von der
F i g. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit 65 Phasenverschiebung bzw. der Ablage wird durch die
Kathodenstrahlröhre, Kurve 15 veranschaulicht. Durch die erfindungs-Fig.
6 die Draufsicht auf ein lotendes Fischerei- gemäße Zusammenführung mit dem Summensignal
fahrzeug, resultiert sodann eine anzeigbare Signalspannung EZ3
mit außerordentlich großer Peilschärfe, wie es an Hand der Kurve 16 deutlich wird.
Die Kurven der F i g. 2 sind nicht nur prinzipielle Kurven, sondern wurden mittels der in der F i g. 3
näher erläuterten Einrichtung experimentell erhalten. Bei Zugrundelegung einer Frequenz von 15 kHz und
einem Schwingerabstand von 20 cm ergibt sich eine Halbwertbreite der resultierenden Kurve 16 von nur
1,2°. Das ist weniger als die Hälfte des mittels der sehr aufwendigen Apparatur eines 1-qm-Schwingers
bei 30 kHz erreichbaren Wertes. Außerdem ist der Aufwand, auch bezüglich des Raumes, wesentlich
geringer.
In der F i g. 3 ist ein detaillierteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Die von den beiden Wandlern
21, 22 erzeugten elektrischen Echosignale werden in den beiden Verstärkern 23, 24 ausreichend verstärkt
(etwa 10- bis lOOOOOfach). Der Verstärkungsgrad beider Verstärker ist mit dem Bedienungsorgan 25
zur Anpassung an die jeweiligen Lotbedingungen zwischen einem maximalen und minimalen Wert
stetig einstellbar. Mit dem Bedienungsorgan 26 ist die Phasenlage der beiden Verstärker verschiebbar,
zweckmäßigerweise gegensinnig. Da diese Schaltungsanordnungen für Phasenverschiebungen bis zu
360° seit langem bekannt sind und auch laufend benutzt werden, wird auf die Detaillierung verzichtet.
Durch diese einstellbaren Phasenverschiebungen läßt sich ein Nullabgleich der Wandler sowie der
Verstärker herstellen. Weiterhin läßt sich durch einen derartigen Phasenschieber die Richtung der
maximalen Empfindlichkeit der Wandler für die einfallenden Schallwellen elektrisch schwenken, für die
die beiden Echosignale die Phasenverschiebung φ—0° gegeneinander haben.
Die Ausgangsspannungen der Verstärker 23, 24 werden dem Summe-Differenz-Rechner 27 zugeführt.
Dieser enthält die beiden Transformatoren 28, 29, die die Ausgangsspannungen unverzerrt übertragen.
Infolge der dargestellten Verknüpfung der Sekundär-Wicklungen entsteht am Eingang der Anordnung 30
eine Wechselspannung, die der Summe ^T der von
den beiden Wandlern erzeugten Wechselspannung entspricht, während die am Eingang der Anordnung
31 liegende Wechselspannung der Differenz Δ beider Wandlerspannungen proportional ist.
Beide Signalspannungen (Summe und Differenz) werden in den Anordnungen 30, 31 verstärkt, sodann
nachfolgend das Differenzsignal zusätzlich durch 34 weiterverstärkt. 30 und 31 stellen beispielsweise
Triodenverstärker in /?C-Kopplung dar (z. B. eine Doppeltriode). Das Diflerenzsignal wird also
stärker verstärkt als das Summensignal, wodurch sich die bereits bei F i g. 2 erläuterte Verschärfung der
Richtwirkung ergibt.
Das Zusammenwirken von Summensignal und Differenzsignal erfolgt erfindungsgemäß in dem
Regelverstärker 35. Die Röhre Röl ist eine Regelpentode, deren Verstärkungsgrad durch die Wahl des
Arbeitspunktes am Steuergitter in an sich bekannter Weise einstellbar ist. Die Einstellung des Arbeitspunktes erfolgt durch eine negative Richtspannung,
die erfindungsgemäß aus dem Differenzsignal abgeleitet wird.
Zunächst wird das Differenzsignal gegenüber dem an die Röhre Röl geführten Summensignal in der
Röhrei?ö2 zusätzlich verstärkt. Die zweite Triode
Rö3 (z. B. das zweite System einer Doppeltriode)
wirkt nur stromverstärkend und dient zur Verringerung des Ausgangswiderstandes. Diei?ö3 zugeordnete
Schaltung entspricht einer Kathodenfolgerstufe. Von dem als Spannungsteiler Rl ausgebildeten
Kathodenwiderstand gelangt die etwa zusätzlich 20-bis lOOfach verstärkte Differenzspannung über einen
Kopplungskondensator C1 zur Gleichrichterdiode D.
Über dem Kondensator C 2 entsteht durch die Gleichrichtung eine negative Richtspannung, die der
Eingangsspannung am Kopplungskondensator C 3, d. h. der Amplitude des Differenzsignals proportional
ist. Die etwa vorhandene Welligkeit dieser Gleichspannung wird durch das Siebglied R2, CA ausreichend
geglättet und über den Widerstand R3 ebenfalls dem Steuergitter der Regelröhre Röl
zugeführt.
Diese Art der Zusammenführung von Summensignal und Differenzsignal in einer Verstärkerröhre
ist nicht die einzige Möglichkeit, sondern es gehört ebenso zur Erfindung, das Differenzsignal auf einen
anderen Eingang einer Röhre wirken zu lassen, beispielsweise auf die Kathode, auf das Schirmgitter
oder das Bremsgitter. Auch ist es möglich, eine Röhre mit zwei Steuergittern zu benutzen, beispielsweise
eine Hexode, und das eine Steuergitter mit dem Summensignal und das andere Steuergitter mit dem
Differenzsignal bzw. mit einer aus dem Differenzsignal abgeleiteten negativen Richtspannung zu
beaufschlagen.
Schließlich wird das durch das Differenzsignal geregelte Summensignal der Anzeigevorrichtung 36
zugeführt. Im Gegensatz zum an sich bekannten Summe-Differenz-Verfahren ist hierfür bei der Erfindung
jede gebräuchliche Anzeigevorrichtung geeignet. Gezeichnet ist zunächst eine Schreibanordnung
mit Funken-Durchschlagpapier. Eine derartige, bekannte Anordnung besteht beispielsweise aus einem
Schreibgriffel 37, der von einem dauernd und gleichmäßig umlaufenden, isolierenden Band 38 getragen
wird und einerseits von einer Stromschiene 39 gespeist wird und andererseits auf dem Funken-Durchschlagpapier
40 gleitet. Dieses Papier besteht aus mehreren Schichten, von denen die unteren relativ gut leiten und gefärbt sind und von einer
nicht leitenden undurchsichtigen oberen Schicht abgedeckt werden. Das Papier wird von einer Vorratsrolle
41 für jede Lotung um einen kleinen Schritt nach rechts über einen leitenden Tisch 42 transportiert.
Über dieses Papier wird der Schreibgriffel quer zur Fortschaltrichtung während der Lotperiode
geführt und brennt an den zu markierenden Stellen die Deckschicht mehr oder weniger fort, so daß dort
die gefärbte, vorzugsweise schwarze Unterschicht mehr oder weniger als Markierung sichtbar wird.
43 sind so geschriebene 0-Marken, die beim Aussenden des Ultraschallimpulses geschrieben werden,
und 44 Marken, die vom Echo eines vom Sendeimpuls getroffenen Objektes in einem die Entfernung
dieses Objektes kennzeichnenden Abstand von den 0-Marken 43 geschrieben werden. Zweckmäßigerweise
ist eine stromverstärkende Stufe 45 dem Schreiber vorgeordnet.
Durch die Anwendung der Erfindung auf diese an sich bekannte Schreibanordnung ergeben sich die
eingangs geschilderten Wirkungen, da entsprechend der hohen Peilschärfe der Anlage, wie sie beispielsweise
durch die Kurve 16 in der F i g. 2 veranschau-
7 8
licht wird, nur die Echos solcher Objekte geschrie- größerung der geometrischen Abmessung der Wandben
werden, die innerhalb eines sehr engen Winkel- ler bündelnden Echolotanlage den Vorteil, ohne im
bereiches liegen, beispielsweise innerhalb von 1 bis Vergleich dazu nennenswerten Aufwand, zusätzlich
2°. Dieser Winkelbereich läßt sich auf einfachste die in einem größeren Winkelbereich liegenden Ob-Weise
mittels des Bedienungsorgans 26 elektrisch 5 jekte erkennbar zu machen, wodurch eine Zielausschwenken.
Der Betrag dieser Schwenkung läßt sich wahl erleichtert wird und beispielsweise der Fischer
an einer mit dem Bedienungsorgan 26 zusammen- auf einen noch fangwürdigeren Fischschwarm aufarbeitenden,
nicht gezeichneten Skala leicht ablesen, merksam gemacht wird, ohne befürchten zu müssen,
so daß nicht nur die Entfernung, sondern auch die durch zu vieles Herumsuchen einen bereits genau
Winkellage des angeloteten Objektes genau meßbar io angepeilten Fischschwarm nicht wieder zu finden,
wird. Zur Ausführung bietet auch hier die Erfindung meh-
Die Erfindung ist aber keineswegs auf diese An- rere Möglichkeiten.
Zeigevorrichtung beschränkt, insbesondere auch In einer Ausführung der Erfindung geschieht dies
nicht auf diese Art eines schreibenden Registrier- durch die Ausbildung einer zusätzlichen Anzeige von
gerätes. Beispielsweise ist es möglich, statt eines in 15 außerhalb des Hauptminimums des Differenzsignals
fester Bahn geführten Schreibgriffels einen sogenann- liegenden Objekten mit einer abweichenden, vorzugsten
Polarschreiber zu benutzen, bei dem die Bahn weise schwächeren Anzeigestärke. Zur beispielhaften
des Schreibgriffels schwenkbar ist. Wird diese Ausführung kann für die aus dem Differenzsignal
Schwenkung in Abhängigkeit von der Lotrichtung abgeleitete Regelspannung eine Begrenzerstufe vorinsbesondere
durch Kupplung mit dem Einstellorgan 20 gesehen werden, so daß die übrigen Objekte durch
26 durchgeführt, so ergibt sich eine sinnfällige Be- die Regelspannung nicht vollständig unterdrückt werrücksichtigung
der vermittels der hohen Peilschärfe den. In der F i g. 3 ist eine Zenerdiode Z im Verlauf
genauen Richtungsbestimmung durch die Erfindung. der Regelspannung anordnenbar, die die Regelspan-An
Stelle eines Schreibers kann aber auch eine an nung im gewünschten Maße begrenzt. Zweckmäßigersich
bekannte Anzeigevorrichtung mit einer Katho- 25 weise wird R2 hochohmig gewählt. Abliegende Obdenstrahlröhre
benutzt werden. Ebenso können beide jekte 54 erscheinen sodann gegenüber den im Peil-Anzeigeanordnungen
gleichzeitig oder wechselseitig sektor liegenden Objekten 53 schwächer in der Anzur
Anwendung kommen. zeige (53', 54' in Fig. 5). Es sind bei diesem Ver-
In der F i g. 4 ist die Anschaltung einer Katho- fahren die von der Sendekeule erfaßten und ausdenstrahlröhre
46 als Anzeigevorrichtung 36' bei- 30 reichend reflektierenden Objekte zusammen mit den
spielhaft gezeigt. An dem senkrechten Plattenpaar peilscharf erfaßten Objekten gleichzeitig erkennbar,
liegt üblicherweise eine Sägezahnspannung, so daß Da der schmale Peilsektor durch gegenseitige
der Leuchtfleck auf dem Schirm von oben nach Phasenverschiebung der beiden Wandlerspannungen
unten geführt wird. An dem waagerechten Platten- geschwenkt werden kann, ist jedes Objekt durch den
paar liegt die Echospannung, wodurch sich eine zur 35 Peilsektor leicht erfaßbar und damit bezüglich seiner
obigen Richtung senkrechte Auslenkung und damit Richtung genau bestimmbar. Diese Ausführung ist
Anzeige des zeitlichen Verlaufs des Echosignals selbstverständlich auch im Zusammenhang mit einer
bzw. des angeloteten Objektes ergibt. Werden die schreibenden Anzeigevorrichtung wirksam. Dieses
Anschlüsse 47 (F i g. 3) und 47' miteinander verbun- Verfahren zeichnet sich durch seine Anschaulichkeit
den, so ergibt sich die bereits geschilderte peilscharfe 40 und dem relativ geringen Aufwand aus und ist
Anzeige gemäß der Erfindung. Zweckmäßigerweise besonders für die Zwecke der Fischerei beim Suchen
ist am Eingang der Kathodenstrahlröhre ein Verstär- und Verfolgen von Fischschwärmen wesentlich besker
48 vorgeordnet. ser geeignet als die bisherige Methode der genauen
Die erfindungsgemäße Regelung der Anzeigestärke Anpeilung mit Wandlern großer geometrischer Abvermittels
des Differenzsignals ist aber auch in 45 messungen, ganz abgesehen von dem für Fischereiabweichenden
Ausführungen realisierbar. So ist in fahrzeuge oder allgemein für kleine Schiffe untragdem
Beispiel der F i g. 5 eine aus dem Differenzsignal baren Aufwand.
abgeleitete Regelspannung dem Wehnelt-Zylinder 49 In der F i g. 6 sind diese Lotverhältnisse nochmals
einer Kathodenstrahlröhre 51 zugeführt. Beispiels- veranschaulicht. Sie zeigt eine Draufsicht auf ein
weise kann hierzu die Ausführungsform der F i g. 3 50 Schiff 55 mit unter dem Schiff und nebeneinanderbenutzt
werden, indem die Anschlüsse 50, 50' mit- liegenden Wandlern 21, 22. In dem normalbreiten
einander verbunden werden. Der Elektronenstrahl ist Lotsektor 56 von etwa 20° liegen die beiden Fischnur
dann hellgesteuert und damit ein Echo auf dem schwärme 53 und 54. Ohne die erfindungsgemäßen
Schirm der Kathodenstrahlröhre 51 sichtbar, wenn Maßnahmen werden diese beiden Fischschwärme
sich das reflektierende Objekt innerhalb des scharfen 55 einer Richtung in dem Anzeigegerät zugeordnet, und
Peilsektors befindet. Die Aufzeichnung der Echos die Kursbestimmung des Fischers wäre mit der Unkann
beispielsweise in der gleichen Art, wie bereits sicherheit des öffnungswinkels von etwa 20° behafbei
der F i g. 4 beschrieben, erfolgen, indem tet. Durch die Erfindung ist eine scharfe Anzeige
abweichend die Anschlüsse 52 (F i g. 1) und 52' mit- mittels des schmalen Peilsektors 57 mit einer Geeinander
verbunden werden. Wenn der Verstärker 30 60 nauigkeit von etwa 1 bis 2° möglich. Der Fischausreichende Verstärkung besitzt, kann auf einen schwarm 53 erscheint als Anzeige 53' (F i g. 4, 5).
zusätzlichen Verstärker 48 (F i g. 4) verzichtet wer- Durch die vorstehend geschilderte weitere Ausbilden.
Auch läßt sich durch Drehung der Kathoden- dung der Erfindung sind auch weitere Objekte innerstrahlröhre
in an sich bekannter Weise eine dem halb des Normalsektors 56 erkennbar, und zwar
Polarschreiber entsprechende Übereinstimmung von 65 deutlich unterscheidbar von denen im Peilsektor 57.
Anzeigerichtung und Lotrichtung erzielen. Der Fischschwarm 54 tritt als Anzeige 54' (F i g. 5),
Die Erfindung bietet neben dem geringen Aufwand wenn auch zurücktretend und von geringerer Heiliggegenüber
einer gleich scharf peilenden, durch Ver- keit, in Erscheinung. Der Fischer kann an der An-
zeige jetzt deutlich erkennen, daß der Fischschwarm 54 größer und fangwürdiger ist als der zunächst
angepeilte Fischschwarm 53. Durch das Bedienungsorgan 26 (F i g. 3) kann er sodann den Peilsektor 57
elektrisch schwenken und beim Aufleuchten der Anzeige 54 zu voller Anzeigestärke die Peilrichtung
genau ablesen und den Kurs des Schiffes darauf ausrichten. Die Erfindung verbindet so große Suchbreite
mit hoher Peilschärfe.
Eine weitere Möglichkeit besteht in der Ausbildung einer ihrem Betrag nach einstellbaren Amplitude
des Differenzsignals. In der Ausführungsform gemäß der F i g. 3 ist hierzu das Potentiometer R1
vorgesehen. Die sich aus dieser einfachen Maßnahme ergebende außerordentliche Wirkung läßt sich an
Hand der in F i g. 7 gezeichneten Kurven erläutern. Nach oben sind die Summenspannungen und nach
unten die Differenzspannungen unterschiedlicher Amplitude in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung
φ aufgetragen. 60 möge der Verlauf der Amplitude des ausgesandten Schallimpulses sein. Das
zurückkommende Echo muß dann in jedem Fall dort ein Minimum haben, wo auch der Sendeimpuls
ein Minimum hat, also auch bei φ=±π. Deshalb hat auch die Differenz der Echosignale im Zusammenwirken
mit dem Sendeimpuls dort ein erstes Minimum, obwohl das Differenzsignal eines selbst schallaussendenden
Objektes, wie es in der F i g. 2 zugrunde gelegt wurde, dort ein Maximum hat. Durch
dieses Zusammenwirken der mit der Ablage abfal- !enden Sendeamplitude ergeben sich die gezeichneten
Kurven des Differenzsignals. Diese besitzen nicht nur nach der Mitte φ—O verschobene Maxima, sondern
dadurch tritt auch eine mehr oder weniger große Versteilerung des Hauptminimums ein. Dessenungeachtet
soll aber in der F i g. 6 nur die Wirkung unterschiedlicher Amplituden gleicher Phasenverschiebungen,
erhalten durch unterschiedliche Verstärkung des Differenzsignals, demonstriert werden. Bei einer
großen Amplitude (Kurve 61) ergibt sich eine große Peilschärfe des resultierenden, angezeigten Summensignals
(Kurve 61')· Die folgenden Kurvenpaare 62, 62', 63, 63' zeigen die Verringerung der Peilschärfe
bei Abnehmen der Amplitude des Differenzsignals entsprechend einer Schleiferbewegung des Potentiometers
1 von oben nach unten. Befindet sich der Schleifer am unteren Anschlag, entsteht auch bei
einer großen Differenzspannung infolge Ablage des Objektes keine Regelspannung mehr, so daß der
Verstärkungsgrad der Röhre Röl nicht mehr von der Differenzspannung beeinflußt wird. Die an der
Klemme 47 auftretende, anzeigbare, aus dem Zusammenwirken von Sende- und Empfangscharakteristik
resultierende Summenspannung 60' zeigt dies. Es ist zu ersehen, daß der Öffnungswinkel des Peilsektors
57 (F i g. 6) durch die Einstellung der Amplitude des Differenzsignals ebenfalls einstellbar ist und dadurch
den besonderen Lotverhältnissen leicht angepaßt werden kann. Die Einstellbarkeit der Regelwirkung
gestattet es somit, den Öffnungswinkel des Peilsektors stetig zwischen den dargestellten Grenzen zu
verändern bzw. zu wählen. Dadurch kann beispielsweise zunächst eine grobe orientierende Lotung mit
breitem Peilsektor durchgeführt werden und beim Auffinden eines lohnenden Objektes der Peilsektor
verengt und damit die Peilschärfe erhöht werden, wodurch die Winkellage des Objektes genau meßbar
auf den Kurs des Schiffes übertragbar wird.
Die Erfindung besitzt noch weitere Vorteile, so ist es trotz ihrer hohen Peilschärfe auf einfachste Weise
möglich, die Schlinger- und Stampfbewegungen des Schiffes bei der Echolotung ohne mechanische
Drehung oder Kippen eines großen und schweren Wandlers zu kompensieren. Hierzu ist es in an sich
bekannter Weise möglich, mittels Kreisel über gekuppelte elektrische Einstellmittel Phasenverschiebungen
als Stabilisierungsmaßnahmen vorzunehmen.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt, sondern ist noch vielfältiger Ausführung
und Anwendung zugänglich. So können die beiden Wandler 1, 2 oder 21, 22 sowohl nebeneinander als
auch übereinander angeordnet werden. Außerdem können diese beiden letzteren Geräte miteinander
kombiniert werden und trotzdem auf ein gemeinsames Anzeigegerät wirken, wodurch sich eine räumliche
elektronische Bündelung bzw. Peilschärfe ergibt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist
gekennzeichnet durch die Anordnung zweier gekreuzter Wandlerpaare, der Zuordnung von je
einem Summenkanal und je einem Differenzkanal zu jedem Wandlerpaar, der Anordnung einer elektronischen
Einrichtung 80 mit zwei Steuereingängen und einem gemeinsamen Ausgang für das Anzeigegerät
und schließlich der Verwendung des Summensignals und des Differenzsignals des einen Wandlerpaares
für den einen Steuereingang und des Summensignals und des Differenzsignals des anderen Wandlerpaares
für den anderen Steuereingang.
In der F i g. 8 ist eine Ausführung hierzu dargestellt. Das eine Wandlerpaar zur elektronischen
Bündelung in der einen Koordinate ist mit 70, 70' und das andere Wandlerpaar zur elektronischen
Bündelung in der anderen Koordinate ist mit 71, 71' bezeichnet. 72, 73, 74, 75 sind Verstärker, 76, 77
Summe-Differenz-Rechner, 78, 79 Einrichtungen zur zusätzlichen Verstärkung der Differenzsignale A1, A2
sowie zur Ableitung der Regelspannungen Uv U5.
Diese sowie die beiden Summensignale "^ , "^ ,
werden der gemeinsamen elektronischen Einrichtung 80 zugeführt, die eine gemeinsame Ausgangsspannung
U6 für das gemeinsame Anzeigegerät 81 liefert. Für die Ausführung der elektronischen Einrichtung
80 gibt es viele Möglichkeiten. Gezeichnet ist eine Doppeltriode Rö4, Rö4' mit Kathodenkopplung
über einen gemeinsamen Kathodenwiderstand i?3. Das eine Summensignal ]]jT steuert das
Gitter der einen Röhrei?ö4, wobei die aus dem zugeordneten
Differenzsignal A1 abgeleitete Regelspannung U1 als Gittervorspannung dient; entsprechend
wird bei der zweiten Röhrei?ö4' mit
und CZ5
verfahren. Die Folge dieser Maßnahme, wie auch der Kopplung über den gemeinsamen Kathodenwiderstand,
ist, daß der Elektronenstrom in Rö4 von allen
vier Spannungen ^,^ , Uv U5 beeinflußt wird.
Am Anodenwiderstand R 4 entsteht nur dann eine Ausgangsspannung Ue für das Anzeigegerät, wenn
ein reflektierendes Objekt nicht nur innerhalb eines schmalen, scheibenförmigen Peilsektors 53, den
F i g. 6 in der Draufsicht auf die Schmalseite zeigt, sondern innerhalb eines in beiden Dimensionen
gleichermaßen elektronisch gebündelten Peilsektors liegt.
809 520/187
Für eine elektronische Einrichtung 80 mit zwei Steuereingängen und einem Ausgang sind auch
weitere Einrichtungen bekannt, beispielsweise Röhrensysteme mit zwei Steuergittern, wie etwa Hexoden.
Auch lassen sich andere Röhrensysteme an zwei Eingangen steuern, beispielsweise am Steuergitter und
an der Kathode.
Eine weitere Möglichkeit der vorteilhaften Anwendung der Erfindung besteht darin, daß das Differenz-Signal
als Schaltspannung für das Summensignal benutzt wird. Das kann beispielsweise dadurch erfolgen,
daß durch die aus dem Differenzsignal abgeleitete Regelspannung ein Schmitt-Trigger ausgelöst
wird, dessen Ausgangsimpuls den Verstärker für das Summensignal schaltet. Beispielsweise wird
der Ausgangsimpuls dem Steuergitter einer Röhre des Verstärkers als Gittervorspannung zugeführt. Da
derartige elektronische Schalteinrichtungen an sich bekannt sind, wird auf die Detaillierung verzichtet.
Wie an diesem Beispiel auch ersichtlich, ist die Erfindung keineswegs auf die gezeichneten Ausführungsformen
beschränkt, oder die einzelnen Merkmale sind auch nicht an die einzelnen Ausführungsformen, bei denen sie erläutert wurden, gebunden.
Auch kann die Erfindung in Verbindung zusammen mit anderen, die Anzeige verbessernden Einrichtungen
angewendet werden, beispielsweise mit Mitteln zur Unterdrückung von Störechos kombiniert werden.
Claims (10)
1. Anzeigeverfahren für mit Wasserschall arbeitende Echolotgeräte, die die Echosignale
zweikanalig empfangen, die ferner aus den beiden Echoempfangsspannungen das Summensignal
und das Differenzsignal bilden und für die Anzeige der Echos in Abhängigkeit von der Zeit
verwenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei einstellbarer elektrischer Verschiebung
der Phasenlage der beiden Echoempfangsspannungen relativ zueinander allein das Summensignal
für die Anzeige in Abhängigkeit von der Zeit und das Differenzsignal zur elektrischen
Regelung der Anzeigestärke des Summensignals verwendbar ist.
2. Eoholotgerät mit einem Anzeigegerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch die Wahl einer gegenüber dem Summensignal größeren Verstärkung des
Differenzsignals.
3. Echolotgerät mit elektrischem Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Verstärkungsgrad durch das Differenzsignal regelbar ist.
4. Echolotgerät mit Kathodenstrahlröhre als Anzeigegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Helligkeit der Röhre mittels des Differenzsignals regelbar und der Kathodenstrahl
in der einen Koordinate mittels des Summensignals und in der anderen Koordinate mittels
einer zeitabhängigen Spannung auslenkbar ist.
5. Echolotgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Anordnung von Mitteln zur Gleichrichtung
(D) und Glättung (R 2, C 4) des Differenzsignals.
6. Echolotgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Anordnung einer Kathodenfolgerstufe
(Rö3) nach einer zusätzlichen Verstärkerstufe (Rö2) für das Differenzsignal.
7. Echolotgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Zusammenführung des Summensignals
und des Differenzsignals in einer Regelstufe (35) des Lotverstärkers.
8. Echolotgerät nach den Ansprüchen 2, 5 und 7, gekennzeichnet durch die Zuführung der
gleichgerichteten Differenzspannung als Regelspannung zur Verschiebung des Arbeitspunktes
einer Regelröhre (Röl) für die zu verstärkende
Summenspannung.
9. Echolotgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude des Differenzsignals
ihrem Betrage nach einstellbar ist.
10. Echolotgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anordnung
zweier gekreuzter Wandlerpaare, der Zuordnung von je einem Summenkanal und je einem Differenzkanal zu jedem Wandlerpaar, der
Anordnung einer elektronischen Einrichtung (80) mit zwei Steuereingängen und einem gemeinsamen
Ausgang für das Anzeigegerät und schließlich der Verwendung des Summensignals und des
Differenzsignals des einen Wandlerpaares für den einen Steuereingang und des Summensignals und
des Differenzsignals des anderen Wandlerpaares für den anderen Steuereingang.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1126 779.
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1126 779.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
809 520/187 3. 68 © Bundesdruckerei Berlin
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1965E0028590 DE1265004B (de) | 1965-01-30 | 1965-01-30 | Anzeigeverfahren und -vorrichtung fuer Echolotgeraete |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1965E0028589 DE1265003B (de) | 1965-01-30 | 1965-01-30 | Echolotgeraet fuer die Schraegortung in der Grundnetzfischerei |
DE1965E0028590 DE1265004B (de) | 1965-01-30 | 1965-01-30 | Anzeigeverfahren und -vorrichtung fuer Echolotgeraete |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1265004B true DE1265004B (de) | 1968-03-28 |
Family
ID=25973302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1965E0028590 Pending DE1265004B (de) | 1965-01-30 | 1965-01-30 | Anzeigeverfahren und -vorrichtung fuer Echolotgeraete |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1265004B (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2368722A1 (fr) * | 1970-02-21 | 1978-05-19 | Krupp Gmbh | Installation de sondage par echos |
WO1985005694A1 (en) * | 1984-05-30 | 1985-12-19 | Simrad Subsea A/S | Device in an echo sounding or sonar system |
US8372007B2 (en) | 2008-07-25 | 2013-02-12 | Furuno Electric Co., Ltd. | Method and device of detecting shape and bone strength diagnostic device using the device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1126779B (de) * | 1957-02-23 | 1962-03-29 | Phil Nat Siegfried Fahrentholz | Registriereinrichtung fuer Echolote |
-
1965
- 1965-01-30 DE DE1965E0028590 patent/DE1265004B/de active Pending
Patent Citations (1)
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