DE1266669B

DE1266669B - Verfahren und Vorrichtung zum getrennten Aufzeichnen von ueber dem Meeresgrund befindlichen Reflektoren, z. B. von Fischschwaermen, durch Echolotung

Info

Publication number: DE1266669B
Application number: DE1962E0023710
Authority: DE
Inventors: Hans Bolzmann; Dipl-Ing Walter Kriebel
Original assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Current assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Priority date: 1962-10-19
Filing date: 1962-10-19
Publication date: 1968-04-18

Description

Verfahren und Vorrichtung zum getrennten Aufzeichnen von über dem Meeresgrund befindlichen Reflektoren, z. B. von Fischschwärmen, durch Echolotung Es sind eine Anzahl von Verfahren und zur Durchführung dieser Verfahren erforderliche Vorrichtungen bekannt, die zum Aufzeichnen von über dem Meeresgrund befindlichen Refiektoren, z. B. von Fischschwärmen, dienen und die durch die Fahrstuhlbewegung des Schiffes im Seegang hervorgerufenen Meßaufzeichnungsstörungen vermindern sollen.
Diese Verfahren leiten aus der Fahrstuhlbewegung des Schiffes im Seegang Steuergrößen ab, die für die Störbefreiung der Aufzeichnung benutzt werden.
Man beabsichtigt hiermit, auch bei einem Meeresboden mit starken Unebenheiten, eine klare Aufzeichnung des Echogramms zu erhalten, und zwar in der Weise, daß selbsttätig in Abhängigkeit von dem Zeitpunkt des Eintreffens des Bodenechos der Nullpunkt der Aufzeichnung vorzugsweise meßbar derart verschoben oder der Maßstab der Aufzeichnung so verändert wird, daß die Aneinanderreihung des Bodenechos auf dem Aufzeichnungsträger eine Echokurve in Form einer geraden Linie senkrecht zur Bewegung des Aufzeichnungsgliedes ergibt. Man versucht hiermit zwar eine klare Trennung z. B. der Fische von der Meeresbodenaufzeichnung zu erreichen, die Regeleinrichtung jedoch ist sehr träge, da der Aufzeichnungsträger einschließlich der Papierführungsrollen beim Regeln verstellt werden muß, so daß die Fisch- von den Meeresbodenaufzeichnungen nicht klar voneinander getrennt werden können.
Es gibt weiterhin auch Verfahren und Vorrichtungen, die die Aufzeichnung von Echos auf elektrischempfindlichem Papier mit verbesserter Unterscheidbarkeit der Echos verschiedener Intensität zum Gegenstand haben.
Diese Verfahren und Vorrichtungen verbessern die Aufzeichnung der Echogramme auf stromempfindlichem Papier in der Weise, daß die Schwärzung des stromempfindlichen Papiers durch das Bodenecho herabgesetzt wird. Das Bodenecho wird nur teilweise mit verminderter Schreibstromstärke aufgezeichnet, so daß das Bodenecho in der Aufzeichnung nur als schwarze Linie mit in ihrem Verlauf veränderter Breite oder als eine schwarze Linie mit gleicher Breite erscheint.
Eine andere Art der Aufzeichnung besteht darin, daß auf das z. B. dunkelgrau geschriebene Fischecho das Bodenecho heller als die Fischechoaufzeichnung geschrieben wird. Das Bodenecho hebt sich hierbei von der Fischechoaufzeichnung nur verschwommen ab, da die Aufzeichnung des Bodenechos von der dunkelgrauen Aufzeichnung z. B. des über dem Meeresboden befindlichen Fischschwarmes bis zu einer hellgrauen bis weißen Aufzeichnung erfolgt.
Diese Art Aufzeichnung hat Nachteile, da sie auf einer Gegeneinanderschaltung zweier Spannungen beruht, die aus dem Ausgang des Echolotverstärkers gewonnen werden. Die eine Spannung kann beim Schreiben bis zu einem dunkelgrauen Wert ansteigen, während die andere Spannung bis zu Schwarzwerten anwachsen kann, die aus den Bodenechospitzen gewonnen werden. Ein Hell- oder Weißschreiben des Bodenechos tritt aber nur ein, wenn die Spannung der Bodenechospitze gleich groß oder kleiner als die andere Spannung ist, die bis zu einem Dunkelgrauwert ansteigen kann. Ist die Spannung aus der Bodenechospitze größer als die Dunkelgrauwertspannung, dann tritt wieder eine mehr oder minder große Schwärzung beim Schreiben auf, d. h., auf das in Dunkelgrauwerten geschriebene Fischecho folgt im Echogramm keine helle oder weiße Unterbrechung, sondern eine mehr oder weniger schwarzgefärbte Bodenechoaufzeichnung.
Dieser Nachteil wurde durch Schreibvorrichtungen beseitigt, die aus dem Bodenechoimpuls einen Impuls entwickeln, der auf das Bodenecho mit entgegengesetzter Polarität und mit einer gewissen Zeitverzögerung derart einwirkt, daß von dem Bodenecho nur die Vorderflanke schwarz geschrieben und das übrige Bodenecho nicht aufgezeichnet wird.
In einer Abwandlung dieses Gedankens wird durch die zur Aufzeichnung kommende Vorderflanke des Bodenechoimpulses ein monostabiler Multivibrator angestoßen, der den nachfolgenden Schreibvorgang für eine gewisse gleichbleibende Zeit unterbricht, so daß in dem Echogramm parallel zu der schwarz aufgezeichneten Bodenecholinie ein gleich breiter weißer, d. h. nicht beschriebener Streifen erscheint.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, zur getrennten Aufzeichnung von Fischen und des Grundes oder von Hindernissen und des Bodens die Echoregistrierung zu unterdrücken.
Alle diese Schreibverfahren und Schreibvorrichtungen vernichten mehr oder weniger einen Teil des Nachrichteninhalts des Bodenechos, der für den Fischer für die Beurteilung der Meeresbodenbeschaffenheit wertvoll ist. Bei Benutzung dieser Schreibverfahren und Schreibvorrichtungen bei stark bewegter See findet durch die Fahrstuhlbewegungen des Schiffes namentlich bei stark unebenem Meeresboden ein Überschreiben der nicht über dem Meeresboden erfolgenden Fischechoaufzeichnungen durch die Bodenechoaufzeichnung statt. Eine klare Trennung der beiden Echoaufzeichnungen ist nicht möglich.
Es ist weiterhin ein Schreibverfahren bekannt, das zwar das Aufzeichnen eines Echogramms ohne Verlust an Nachrichteninhalt zum Gegenstand hat und aus dem die Aufzeichnung der Fische über dem Meeresboden mit der Aufzeichnung Fische und Meeresboden verglichen werden kann. Dieses Verfahren erfordert jedoch zwei Schreiber, von denen der eine Schreiber nur die über dem Meeresboden befindlichen Fische ohne den Meeresboden aufschreibt. Der andere Schreiber hingegen bringt das gesamte Echogramm der Fische und des Meeresbodens.
Es sind diese beiden Aufzeichnungen auch auf einem Schreibgerät in der Weise möglich, daß über der Gesamtaufzeichnung Fisch- und Meeresboden die Fischaufzeichnung in einem bekannten Abstand noch einmal erfolgt. Hierbei ist zwar der Verlust an Nachrichteninhalt bei der Aufzeichnung des Meeresbodens vermieden, es fehlt jedoch der Nachrichteninhalt des Echogramms an den Stellen, an denen die zusätzliche Fischaufzeichnung erfolgt ist. Die zusätzliche Fischaufzeichnung deckt unter Umständen die Aufzeichnung eines zweiten Fischschwarmes ab, der fangwürdiger ist als der über dem Meeresboden befindliche.
Ein weiteres bekanntes Verfahren für die Aufzeichnung der Echos von grundnahen Fischen, die sich leicht von der Aufzeichnung des Bodenechos unterscheidet, besteht darin, daß die Bodenechoaufzeichnung gerastert aufgezeichnet wird. Dies wird dadurch erreicht, daß in der Aufzeichnung im Echogramm in gleichbleibenden Zeitabschnitten normale Aufzeichnungen abwechseln, in denen durch das Bodenecho der Schreibvorgang unterbrochen wird.
Es wird hierbei nur ein Teil des Nachrichteninhalts bei der Aufzeichnung verloren, der aber nicht allzusehr in Gewicht fällt, da durch Vergleich der normal geschriebenen Bodenecholotpartien im Echogramm mit den nicht aufgezeichneten sich ein Rückschluß auf die Bodenbeschaffenheit machen läßt.
Die Erfindung vermeidet Nachteile der im vorhergehenden angegebenen Aufzeichnungsverfahren und Vorrichtungen. Sie bezieht sich auf ein Echolotverfahren zum getrennten Aufzeichnen von am Meeresboden befindlichen Reilektoren, z. B. von Fischschwärmen, und vom Meeresboden selbst, durch abschnittsweise Aufzeichnung aller in jeder Lotperiode empfangenen Echoinformationen auf einen Aufzeichnungsträger unter Verwendung einer vom stärksten Echo, z. B. vom Bodenecho, betätigten auf schwächere Echos nicht ansprechenden Steuerung, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung durch das stärkste Echo nach einmaliger Aufzeichnung der schwächeren Echos unterbrochen und nach Verschiebung auf dem Schreibweg um einen vorgegebenen Betrag zu Ende geführt wird.
Nach zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung gibt es für die Verschiebung der Aufzeichnung um einen vorgegebenen Betrag durch das stärkste Echo, z. B. durch das Bodenecho, zwei Möglichkeiten.
Die erste Möglichkeit besteht darin, daß die Verschiebung um den vorgegebenen Betrag im Echogramm ohne merklichen Verlust an Nachrichteninhalt durch das stärkste Echo sprunghaft erfolgt, und die zweite Möglichkeit besteht darin, daß die Verschiebung nach Ablauf einer bestimmten Zeit erfolgt.
Nach einer anderen zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist die Aufzeichnung eines Teils des Bodenechos nach einmaliger Aufzeichnung der schwächeren Echos von über dem Meeresboden befindlichen Reflektoren, z. B. von Fischen, vor der Verschiebung auf dem Schreibweg um einen vorgegebenen Betrag dem Seegang entsprechend veränderbar.
Zur Durchführung des Verfahrens sind in der folgenden Beschreibung zwei Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen angegeben, die in den F i g. 3 a und 3b und in den Fig.4 und 5 dargestellt sind.
Zur Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung dienen F i g. 1 und 2. In F i g. 1 ist ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzieltes Echogramm dargestellt. N bedeutet den aufgezeichneten Nullschall, f die Aufzeichnung von Fischschwärmen. Man erkennt, daß in dem Echogramm die Aufzeichnung b um den vorgegebenen Betrag c von der Aufzeichnung a verschoben ist, ohne daß durch die Verschiebung merklich etwas von dem Nachrichteninhalt des aufgezeichneten Bodenechos verlorengeht. Bei der Ablesung der Tiefe des Meeresbodens von der Meeresoberfläche muß der Betrag der Verschiebung c im Echogramm von der gemessenen Tiefe im Echogramm abgezogen werden, um die wahre Meerestiefe zu erhalten, wenn auf die Aufzeichnung des Bodenechos in der Aufzeichnung a verzichtet wird.
Der bei bekannten Verfahren unter dem Fischschwarm am Meeresboden verbleibende und mehr oder weniger breit in Form eines dunklen Streifens oder einer Linie aufgezeichnete Meeresboden kann durch die in der folgenden Beschreibung angegebenen Schreibvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bis auf einen nicht störenden Betrag beseitigt werden. Der auf den aufgezeichneten Fischschwarm folgende weiße Trennungsstreifen oder die Linie bedeutet in dem Echogramm, das nach dem Verfahren der Erfindung aufgezeichnet ist, eine räumliche Trennung der normalen Aufzeichnung des Fischschwarms (im Echogramm Teil a in F i g. 1) von der nachfolgenden normalen Bodenechoaufzeichnung (im Echogramm Teilb in Fig. 1) im Gegensatz zu den bekannten Aufzeichnungsverfahren, bei denen der weiße Trennungsstreifen oder Linie einen Verlust an Nachrichteninhalt darstellt. Ein Überschreiten der Fischechos, die von über dem Meeresboden stehenden Fischen herrühren, durch die nachfolgende Meeresbodenechoaufzeichnung tritt bei dem Verfahren nach der Erfindung nicht ein, da die Meeresbodenechoaufzeichnung (im Teil a des Echogramms) bis auf eine Größe herabgesetzt werden kann, die keine Überschreibung des aufgezeichneten Fischechos ergibt.
Es ist durchaus möglich, mit dem Schreibverfahren nach der Erfindung die Meeresbodenechoaufzeichnung (im Teil a des Echogramms in F i g. 1) auf Null herabzusetzen. Dies ist jedoch meistens nicht wünschenswert, da man an den Stellen des Echogramms, an dem keine bodennahen Refiektoraufzeichnungen vorhanden sind, die Meerestiefe nicht mehr direkt ablesen kann.
Um den Erfindungsgedanken klarer herauszustellen, wird folgende Betrachtung angestellt: Es sollen in einer Meerestiefe von 75 m mit einem Echographen z. B. auf einer Papierbreite von 180 mm die Echolotergebnisse aufgezeichnet werden.
Der Schall benötigt im Wasser bei einer Tiefe von 75 m zwischen der Sendung eines Impulses und Rückkehr des reflektierten Impulses vom Meeresboden eine Zeit von l/lo Sekunde. Die Geschwindigkeit des Schreiborgans beträgt dann 180 mm in 1/io Sekunde, wenn bei 0 mm Papierbreite der Nullschall und bei 180 mm das Bodenecho aufgezeichnet wird. Bei dieser Geschwindigkeit des Schreiborgans würde das Schreiborgan in l/loo Sekunde einen Strich von 18 mm Länge aufzeichnen für den Fall, daß es in dieser Zeit vom Strom durchflossen wäre. In 1liooo Sekunde, d. h. in 1 Millisekunde würde der Strich eine Länge von 1,8 mm haben, in 1/io Sekunde d. h. in 100 Mikrosekunden 0,18 mm und in 10 Mikrosekunden eine Länge von 0,018 mm aufweisen. Der letzte Wert würde auf dem stromempfindlichen Schreibpapier geschrieben kaum sichtbar sein. Hinzu kommt, daß dieses Papier eine gewisse Trägheit beim Aufzeichnen besitzt. Nach dem Verfahren der Erfindung macht man sich diese Erkenntnis in der Weise nutzbar, daß die Aufzeichnung des Echogramms kurzzeitig, z. B. in 10 Mikrosekunden, d. h. ohne merklichen Verlust an Nachrichteninhalt unterbrochen wird und hierdurch in zwei Teilen erfolgt, die gegeneinander um einen gleichbleibenden Abstand c verschoben sind, wobei die Verschiebung der Aufzeichnung b gegenüber der Aufzeichnung a um den Betrag c durch das stärkste Echo, z. B. durch das Bodenecho, erfolgt. Dies kann einmal in der Weise erzielt werden, daß die auftretenden Echos von Reflektoren, z. B. von Fischen, in dem einen Teil des Echogramms (Teil a in F i g. 1) mit einem ersten Aufzeichnungsorgan aufgezeichnet werden.
Das Bodenecho schaltet nach Überschreiten eines einstellbaren Grenzwertes, z. B. in 10Mikrosekunden, mit Hilfe eines Schaltgliedes auf ein zweites Aufzeichnungsorgan zur Aufzeichnung des Teiles in F i g. 1 um, das auf dem Schreibriemen um den Abstand c (in F i g. 1) versetzt angeordnet ist und in der gleichen Spur weiter aufgezeichnet wie das erste Aufzeichnungsorgan.
Diese Vorrichtung soll an Hand der F i g. 2 erläutert werden. In Fig. 2 ist das Schreibstrom Weg-Diagramm dargestellt, in dem der Schreibstrom mit J und der Schreibweg mit S bezeichnet ist. Von O bis zum Punkt A werden z. B. die Fischechos (Kurvenzug EF) und vom Punkt A bis D wird das Bodenecho (Kurvenzug EB) geschrieben. Nach Überschreitung des Grenzwertes JA wird der Schreibvorgang in der Zeit T, z. B. in einer Zeit von z. B.
10 Mikrosekunden unterbrochen; As ist hierbei 0,018 mm, wenn die im vorhergehenden angegebene Papierschreibbreite benutzt wird. Der Strom steigt dabei um den Betrag SJ (Punkt B der Kurve). Das Bodenecho EB wird nun nicht im Punkt B um den Betrag J8 weiter aufgeschrieben, sondern um den Betrag c (Kurvenzug B'-D'). Das erste Schreiborgan hört im Punkt A auf zu schreiben, und das zweite Schreiborgan, um den Betrag c versetzt von dem ersten angeordnet, fängt im Punkt B' wieder an aufzuzeichnen.
Eine zweite Möglichkeit, um die Kurve EB im Punkt B' weiter aufzuzeichnen, besteht darin, daß man nur mit einem Schreiborgan aufzeichnet, die Aufzeichnung im Punkt A unterbricht und in den Aufzeichnungsstrom dabei zum Schreiborgan in der Zeit A T ein die Laufzeit der Schreibimpulse verzögerndes Glied, z. B. eine Laufzeitkette, eingeschaltet wird. Nach einer Zeit Tc (Verzögerungszeit der Laufzeitkette) erscheinen die Schreibimpulse nach Unterbrechung ohne merklichen Verlust an Nachrichteninhalt wieder am Aufzeichnungsorgan, das um den Betrag c sich inzwischen weiterbewegt hat, und schwärzen das Aufzeichnungspapier.
Soll der Verschiebungsbetrag c bei Aufzeichnung mit einem Schreiborgan bei einem Anzeigebereich von 0 bis 75 m eines Echographen auf einer Papierbreite von 180 mm z. B. 1,8 mm sein, dann müßte die Laufzeitkette eine Verzögerungszeit von 1 Millisekunde aufweisen.
In Fig. 3 a ist schematisch als Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung dargestellt, die mit zwei Schreiborganen das Aufzeichnungsverfahren nach der Erfindung durchführt.
Der Impulszug P0, der vom Empfangswandler aufgenommen ist und bereits mehrere Verstärkerstufen im Echolotverstärker durchlaufen hat, besteht aus einem Schwingungszug mit der Frequenz z. B. 30 kHz und wird über ein RC-Glied der Verstärkerröhre Rö zugeführt. An einen Parallelresonanzkreis im Anodenkreis der Röhre Röl ist ein Gleichrichter G angekoppelt, der den Impulszug P0 gleichrichtet. Der gleichgerichtete Impulszug P gelangt über ein Schaltglied S zu einem Bandschreiber mit dem Schreibriemen Rm, der auf den beiden Rollen RO1 und RO2 aufliegt. Der Riemen Rm wird von dem Motor M über die Rolle RO2 mit einer dem jeweils eingeschalteten Tiefenmeßbereich entsprechenden Geschwindigkeit gleichförmig bewegt. An dem Riemen Rm sind in gleicher Spur auf dem stromempfindlichen Papier K laufend, und um den Betrag c versetzt, zwei Schreiborgane in Form von zwei entsprechend geformten Schreibfederdrähten Oi und 02 angeordnet. Der Schreibfederdraht Oi liegt federnd einerseits auf der Zuführungsschiene Z1 und andererseits auf dem stromempfindlichen Papier K auf, das auf der geerdeten Unterlage F aufliegt. Der Schreibfederdraht 02 ist in gleicher Weise ausgebildet und liegt ebenfalls federnd auf der Zuführungsschiene Z2 auf. Beide Zuführungsschienen Zl und Z2 sind isoliert auf ihrer Montagefläche Mo angeordnet. Die Schaltwege S1 und S2 des Schaltgliedes S sind zu den Anschlußklemmen A und B der Zuführungsschienen Zl und Z2 geführt. Der Schaltweg S1 führt zur Klemme A, und der Schaltweg S2 führt über einen einstellbaren Widerstand Rl zur Klemme B der Zuführungsschiene Z2-Eine andere Art der Ausführung der Anordnung der Schreiborgane Oi und 02 auf dem Schreibriemen zeigt Fig. 3 b. Hier ist jedem Schreiborgan ein Schreibriemen zugeordnet. Die Schreibriemen Rm und Rm2 laufen über Rollen RO1 und RO2 und RO und Ru,'. Auf den Rollen sind Zähne angeordnet, die in entsprechende Löcher in die Riemen eingreifen.
Die Rollen RO1 und RO1' sind Leerlaufrollen, die sich gegeneinander frei drehen können. Die Antriebsrolle ROS sitzt auf der Antriebswelle fest. Die Antriebsrolle ROS, läßt sich auf der Antriebswelle drehen und kann in jeder Stellung mit Hilfe einer Klemmmutter D, die auf ein Gewinde auf der Antriebswelle aufgeschraubt ist, mit der Antriebsrolle R02 durch Reibungsschluß fest verbunden werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Lage der Schreiborgane zueinander zu verstellen. Der Abstand c kann also nach Wunsch eingestellt werden.
Die Vorrichtung wirkt nun folgendermaßen: Bei eingeschaltetem Schaltweg S1 fließt der Schreib strom über A, Zl, und 0,. Der Riemen Rm wird in der eingezeichneten Pfeilrichtung bewegt. Es werden über den Schaltweg S1 Echos mit dem SchreiborganO, von Reflektoren, wie z. B. von Fischen über dem Meeresgrund, aufgezeichnet (EF in F i g. 2). Überschreitet der Schreib strom in dem Amplitudenbegrenzer Q den Betrag JA beim Erscheinen eines Bodenechos, dann wirkt der Amplitudenbegrenzer Q auf das Schaltglied S über q ein und trennt den Schaltweg Si vom Gleichrichter G und verbindet ihn mit dem Schaltweg 82 (gestrichelt gezeichnete Stellung von q). Das Schreiborgan 02 führt nunmehr den Schreibstrom zum Papier K und zeichnet den Bodenechoimpuls auf (EB). Mit dem regelbaren Widerstand Rl kann die Schreibstromstärke für das Aufzeichnen des Bodenechoimpulses EB unabhängig von der Gesamtverstärkungsregelung für den Echolotverstärker eingestellt werden. Es kann hiermit die Schwärzung des Papiers bei der Bodenechoaufzeichnung auf einen Wert eingestellt werden, bei dem das Papier noch nicht verbrennt.
Die Schaltgeschwindigkeit T des Schaltgliedes 8 kann bei elektronischem Schalten so klein (S T 10 Mikrosekunden) gewählt werden, daß kein merklicher Verlust an Nachrichteninhalt beim Schalten von Sl auf Ss eintritt. Der Begrenzer Q weist einen Regler V auf, mit dem der Punkt A auf der Kurve EF-EB (F i g. 2) z. B. von Hand eingestellt werden kann. Hiermit ist es möglich, über den Schaltweg Sl von einem gewünschten Punkt der Kurve EF EB an die Vorderflanke des Bodenechos EB im Anschluß an die aufgezeichneten Fischechos zu schreiben oder die Aufzeichnung der Vorderflanke des Bodenechos im Teil a des Echogramms (Fig. 1), wenn gewünscht, ganz zu unterdrücken, d. h., der Punkt A liegt bereits am Ende der Kurve EF.
Man ist hiermit in der Lage, die Aufzeichnung des Bodenechos EB im Teil a des Echogramms der Fahrstuhlbewegung des Schiffes bei Seegang anzupassen, d. h. bei geringer Fahrstuhlbewegung des Schiffes, also bei geringem Seegang, die Markierungslinie des Bodens etwas stärker und bei großer Fahrstuhlbewegung des Schiffes, also bei schwerem Seegang, schwach oder überhaupt nicht aufzuzeichnen.
In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltung für einen Echographen mit einem Schreiborgan dargestellt, in der der eine Schaltweg Sl, über den nur die Fischechos geleitet werden sollen, aus der Röhre R°S mit anodenseitig angeordnetem Parallelresonanzkreis und aus der Röhre Rö3 mit Schreiberausgang O mit einem Schreiborgan besteht. Der andere Schaltweg Ss besteht aus der Röhre R°S, die negativ vorgespannt ist und nur die einen Schwellwert überschreitenden Echoamplituden durchläßt, weiterhin aus der Laufzeitkette L als eine die Laufzeit der Bodenechoimpulse verzögernde Vorrichtung und aus der Röhre Rö6, die anodenseitig über einen Koppelkondensator mit dem Gitter der Röhre Rö2 in Verbindung steht. Die Schaltwege Sl und Ss sind an den Ausgang des Echolotverstärkers Ev angeschlossen, der am Ausgang bereits verstärkte Echoimpulse abgibt.
Ew soll den Unterwasserschall-Empfangswandler bezeichnen. Als Schaltglied S wirkt in dieser Schaltung die Röhre und die Röhre Rö4, die eine gittergesteuerte Gasentladungsröhre ist. Die Schaltung wirkt nun folgendermaßen: Die aus der Endstufe des Echolotverstärkers stammenden gleichgerichteten und verstärkten Echo signale werden über Röl zur Röhre Rö4 geführt, deren Gitter derart negativ vorgespannt ist, daß nur Echolotsignale, z. B. das Bodenecho die Röhre Rö4, nach Überschreiten eines eingestellten Schwellwertes in einer Zeit 21 T (Werte herab bis 5 Mikro sekunden erreichbar) zünden. Beim Zünden der Röhre Rö4 wird über den Gleichrichter G eine negative Gittervorspannung für die Röhren Röl und Rö2 erzeugt, und diese Röhren werden gesperrt. Der Schaltweg Sol besitzt durch in ihm befindliche Schaltelemente (LC-Glied) eine gewisse Ansprechverzögerung, so daß die Röhre Rö4 bei Ankunft des Bodenechos eher gezündet wird und damit Röl und Rö2 eher gesperrt werden können, bevor Rö3 eine genügend große Spannung zum Schwärzen des Registrierpapiers ereicht hat. Der Schaltweg Ss führt über R°S, Laufzeitkette L und RÖ6. Rö5 weist durch die negative Gitterspannung einen derartigen Schwellwert auf, daß keine Fischechos, sondern nur das den Schwellwert übersteigende Bodenecho verstärkt wird.
Das Bodenecho wird durch die Laufzeitkette L eine oder mehrere Millisekunden, d. h. je nach dem eingestellten Tiefenbereich, verzögert, so daß auf dem Registrierpapier infolge der Laufzeitverzögerung und des sich in dieser Zeit weiterbewegenden Schreibriemens nicht geschrieben wird und ein unbeschriebener Abstand c zwischen dem Teil a und dem Teil b des Echogramms (F i g. 1) entsteht. In dem Anodenkreis der Röhre Rö4 liegt die Relaisspule R eines Relais, das nach Zündung der Röhre Rö4 und nachdem ein negativer Impuls über den Gleichrichter G die Röhren R°l und Rö2 mithin den Schaltweg 81 gesperrt hat, seine Relaiskontakte r1 und r2 schließt. Das Relais hält sich dann selbst über den Relaiskontakt rl.
Mit dem Relaiskontakt r2 wird negatives Potential an Stelle des negativen Impulspotentials, das eine gewisse Zeit an dem Kondensator C verweilt, an die Gitter der Röhren Röl und Rö, gelegt. Die Laufzeitkette L verbleibt so lange in dem Schaltweg Ss eingeschaltet, bis durch einen Nocken am Schreibriemen M bei der Abgabe eines neuen Sendeimpulses der Federkontakt a geöffnet wird. Die Röhre Rö4 kehrt nach Öffnung des Kontaktes a in ihren Ausgangszustand zurück. Es muß dafür Sorge getragen werden, daß die Reizschwellen v1 und v2 der beiden Röhren Rö4 und Rö5 entsprechend eingestellt werden. Bei gleichzeitigem Ansprechen der beiden Röhren im Punkt A (F i g. 2) wird die Kurve B'-D' (Bodenecho) um den Betrag c von der Aufzeichnung EF (Fischecho) verschoben aufgezeichnet. Eine gewisse Verschiebung des Punktes A (F i g. 2) ist in kleinen Grenzen durch Betätigen des Regelknopfes von V1 möglich.
Die verzögerte Aufzeichnung der Echo signale könnte an Stelle der Laufzeitkette L mit einer Magnetspeichereinrichtung (magnetisierbares Band oder Scheibe ) erfolgen, bei der mit einem Sprechkopf die Echosignale auf dem Band oder auf der Scheibe magnetisch gespeichert werden und nach einer gewissen Bewegung des Bandes oder Drehung der Scheibe mit einem Abtastkopf abgefragt und dem Gitter der Röhre Rö3 zugeführt werden. Nach dem Abfragen werden die Echoaufzeichnungen auf dem Band oder auf der Scheibe wieder gelöscht.
Die Bandgeschwindigkeit oder Umdrehungsgeschwindigkeit der Scheibe wird beim Umschalten auf einen anderen Tiefenbereich mit geändert, um möglichst gleiche Abstände c bei verschiedenen Tiefenbereichen zu erhalten. Bei einer Laufzeitkette könnten Anzapfungen vorgesehen sein, um bei verschiedenen Tiefenbereichen ein entsprechendes Stück der Laufzeitkette einzuschalten.
Mit einer Schaltung für einen Echographen nach F i g. 4 läßt sich das gleichzeitige Ansprechen der Röhren Rö4 und Rö5 nur schwierig einstellen. Weiterhin ist es nur in kleinen Grenzen möglich, das Schreiben der Bodenecholinie im Teil a des Echogramms (F i g. 1) den Fahrstuhlbewegungen des Schiffes bei Seegang anzupassen.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß im Schaltweg Ss nur der über der Reizschwelle der Röhre Rö5 liegende Teil der Echoamplitude, d. h. der Kurvenzug ER, aufgezeichnet wird.
Diese Nachteile sind mit einer Schaltung nach F i g. 5 vermieden, die im folgenden beschrieben wird.
Der nicht demodulierte Echoimpulszug P0 aus einer vorangehenden Verstärkerröhrenstufe des Echolotverstärkers wird in der Röhrenstufe Röl nochmals verstärkt. An die Induktivität des Parallelresonanzkreises Trl sind über die Schaltwege Sl und 82 die Verstärkerröhren Rö2 und Rö3 angekoppelt. Das Schaltglied 8 besteht aus dem bistabilen Multivibrator, einem sogenannten Flip-Flop, mit den Röhren Rö5 und Rö6. Die Begrenzerstufe besteht aus der Diodenstufe D, die ebenfalls an die Induktivität des Parallelresonanzkreises angekoppelt ist. Die Umschaltung des Impulszuges P0 von dem Schaltweg S1 auf den Schaltweg Ss kann erst dann beginnen, wenn die Signalamplituden des Impulszuges P0 den Punkt A in F i g. 2 überschreiten. Der Punkt A in F i g. 2 wird mit dem Schwellwertregler v eingestellt. Die über dem Punkt A liegenden Amplituden des Impulszuges P0, d. h. die des Bodenechos ER (F i g. 2), ergeben einen negativen Spannungsimpuls am Widerstand RS. Dieser Spannungsimpuls wird in der Röhre Rö4 mit großer Steilheit verstärkt, versteilert, und umgekehrt. Mit dem versteilerten, umgekehrten und verstärkten Impuls am Widerstand R5 wird der Flip-Flop kathodenseitig getastet. Durch geeignete Wahl der Größe der Widerstände und Kondensatoren können die Zeitkonstanten in den Röhrenkreisen D, Rö4 und in dem Flip-Flop so klein gehalten werden, daß in der Zeit z. B. dl T - 10 Mikrosekunden der Flip-Flop von der einen stabilen Lage in die andere umkippt. Vor dem Umkippen befindet sich der Flip-Flop in folgendem Zustand: Die Röhre Rö5 ist stromlos, d. h. gesperrt. An ihrer Anode liegt ein höheres positives Potential als an der Anode der Röhre Rö6, die Strom führt und geöffnet ist. Das Anodenpotential der Röhre Rö5 liegt als positive Steuerspannung über den Widerstand R14 an dem Gitter der Röhre Rö2. Die automatische Gittervorspannung der Röhre Rö2 ist so gewählt, daß bei der als Differenzspannung zwischen der automatischen Gittervorspannung und der positiven Steuerspannung am Gitter wirkenden Spannung die Röhre, geöffnet ist und den Echoimpulszug P0 verstärkt, der anodenseitig über den Parallelresonanzkreis Tr dem Gleichrichter G1 zugeführt wird. Der Gleichrichter G1 demoduliert den Echoimpulszug, der dann über den Punkt A an das Schreiborgan Ol gelangt und das stromempfindliche Papier schwärzt. Das Anodenpotential an der Röhre Rö6 ist niedriger als das an der Röhre Rö5, da die Röhre Rö6 offen ist und Strom führt. Das Anodenpotential der Röhre Rö6 ist über den Widerstand R13 an das Gitter der Röhre Rö3 geführt. Die Differenzspannung zwischen der automatischen Gitterspannung der Röhre Rö3 und der an ihrem Gitter liegenden positiven Spannung der Anode von Rö6 ist so negativ, daß die Röhre Rö3 gesperrt ist. Für den Echoimpulszug PO ist also der Schaltweg Ss nicht gangbar. Kippt nun der Flip-Flop beim Überschreiten des Schwellwertes v am Begrenzer durch das Bodenecho im Impulszug um, dann springen die Anodenpotentiale an den Röhren Rö5 und Rö6 um, mithin wird das positive Steuerpotential an dem Gitter der Röhre Rö2 kleiner und an dem Gitter der Röhre Rö3 größer. Der Schaltweg S1 wird hierdurch gesperrt und der Schaltweg Ss geöffnet. Es wird der Impulszug P0 im Punkt A (F i g. 2) in der Zeit.lT von z. B. 10 Mikrosekunden unterbrochen und der im Punkt B beginnende Impulszug, d. h. das Bodenecho ER und die nachfolgenden Echosignale, ohne einen merkbaren Verlust an Nachrichteninhalt in der Röhre Rö3 verstärkt, über den Parallelresonanzkreis Tr2 an den Gleichrichter G2 zur Demodulation und über den einstellbaren Widerstand R zum PunktB an das Aufzeichnungsorgan 02 geleitet. Es werden bei dieser Aufzeichnung nicht wie in F i g. 4 die die Reizschwelle überschreitenden Amplituden der Bodenechos, sondern die Amplituden dieses Echos unbeschnitten dem Aufzeichnungsorgan 02 zugeführt.
Der Widerstand R dient zur Begrenzung der Amplituden des Schreibstromes auf einen Wert, bei dem das stromempfindliche Papier nicht verbrennt. Der Widerstand R kann auch durch einen Amplitudenpresser ersetzt werden, d. h. durch eine Röhre, die die Spitzen des Schreibstromes automatisch auf einen Wert herunterregelt, bei dem das stromempfindliche Papier nicht verbrennt.
Die Schaltung nach F i g. 5 hat gegenüber der Schaltung nach Fig.4 den Vorzug, daß sich das Schreiben der Bodenechoaufzeichnung im Teil a des Echogramms (F i g. 1) im Anschluß an eine Aufzeichnung von Echos von über dem Meeresboden stehenden Fischen in einfacher Weise den Fahrstuhlbewegungen des Schiffes beim Seegang anpassen läßt. Durch Drehen des Einstellknopfes des Widerstandes V für die Reizschwelle der Diode D von Hand aus ist man in der Lage, den Einsatzpunkt A auf der EF-Es-Kurve (F i g. 2) zu verschieben und für das Umsteuern von dem Schaltweg Sl auf den Schaltweg Ss nach Wunsch einzustellen, d. h., bei starkem Seegang wird man die Bodenecholinie schwach oder gar nicht und bei schwachem Seegang stärker schreiben. Man kann natürlich diese Regelung auch automatisch erfolgen lassen in der Weise, daß aus der Fahrstuhlbewegung des Schiffes über einen an einem Pendel befestigten, federnden Schleifkontakt, der über einen in einem Stromkreis liegenden fest angeordneten Widerstand gleitet, Steuerspannungen abgeleitet werden, die den Widerstand V derart einregeln, daß bei großen Pendelausschlägen die Bodenecholinie schwach punktförmig oder gar nicht und bei kleinen Pendelausschlägen mit sehr kleiner Strichlänge geschrieben oder bei stillstehendem Pendel eine längere Strichlänge beibehalten wird. Mit dem Widerstand R2 kann das Ansprechen des Flip-Flops einreguliert werden. Bei Aussendung eines neuen Sendeimpulses wirkt dieser direkt oder über den Unterwasserschallwandler auf den Empfänger und weiterhin über den Begrenzer auf den Kathodenwiderstand R6 des Flip-Flops ein. Der Flip-Flop wird hierdurch wieder in seine Ausgangslage zurückgekippt und erwartet in dieser Stellung den neuen Echoimpulszug.
Die Schaltung nach F i g. 5 zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung kann ebenfalls wie die Schaltung nach F i g. 4 für ein Aufzeichnungsorgan verwendet werden, und zwar in der Weise, daß das zweite Aufzeichnungsorgan am Punkt B entfällt und zwischen den Punkten und A z. B. eine Laufzeitkette L angeordnet ist. Die Durchflußrichtung der Laufzeitkette ist durch eine Kristalldiode G3 oder durch eine Verstärkerröhre festgelegt, wie das in F i g. 4 bereits dargestellt ist.
Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung sind natürlich auch andere Schaltungen als die in denAusführungsbeispielen dargestellten denkbar. So kann die dem Seegang angepaßte Aufzeichnung der Bodenechos unterhalb von bodennahen Reflektoraufzeichnungen auch bei bekannten Aufzeichnungsverfahren, die eine leicht vom Grundecho unterscheid bare Aufzeichnung des Echos von z. B. grundnahen Echos z. B. in Form von einer hellen Linie mit Verlust an Nachrichteninhalt zum Gegenstand haben, angewendet werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Echolotverfahren zum getrennten Aufzeichnen von am Meeresboden befindlichen Reflektoren, z. B. von Fischschwärmen, und vom Meeresboden selbst, durch abschnittsweise Aufzeichnung aller in jeder Lotperiode empfangenen Echoinformationen auf einen Aufzeichnungsträger unter Verwendung einer vom stärksten Echo, z. B. vom Bodenecho, betätigten, auf schwächere Echos nicht ansprechenden Steuerung, d a d u r c h g ek e n n z ei c h n e t, daß die Aufzeichnung durch das stärkste Echo nach einmaliger Aufzeichnung der schwächeren Echos unterbrochen und nach Verschiebung auf dem Schreibweg um einen vorgegebenen Betrag zu Ende geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der Aufzeichnung auf dem Schreibweg um einen vorgegebenen Betrag sprunghaft erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der Aufzeichnung auf dem Schreibweg um einen vorgegebenen Betrag nach Ablauf einer bestimmten Zeit erfolgt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung eines Teils des Bodenechos nach einmaliger Aufzeichnung der schwächeren Echos von über dem Meeresboden befindlichen Reflektoren, z. B. von Fischen, vor der Verschiebung auf dem Schreibweg um einen vorgegebenen Betrag dem Seegang entsprechend änderbar ist.
5 Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der im empfangenen Echoimpuls- zug (P0) enthaltene stärkste Impuls, z.B. der Bodenechoimpuls, im oder am Ausgang des Echolotverstärkers eine regelbare Begrenzerstufe (Q, v) beeinflußt, die über ein Schaltglied (S) den Impulszug veranlaßt, sprunghaft von dem Schaltweg (Sl) zum Schaltweg (S2), der zum Schreiborgan (02) führt, überzugehen, wobei das Schreib organ (0i) von dem Schreiborgan (02) auf einem von einem Motor (M) angetriebenen Schreibriemen (Rm) um den Betrag (c) versetzt angeordnet ist und beide Schreiborgane in derselben Spur aufzeichnen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Schaltwege (Sl und S2) zu Zuleitungsschienen (Z1 und Z2) über die Klemmen (A und B) geführt sind, die Zuleitungsschienen (Zl und Z2) isoliert auf ihrer Montageebene angeordnet sind und auf ihnen die aus Federdraht gebildeten Schreib organe (°l und °2) zur Kontaktgabe schleifen.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schreibriemen (Rml und Rom2) gemeinsam über die Antriebsrollen (RO2 und RO2') vom Motor (M) angetrieben sind, wobei die Antriebsrollen mit ihren Zähnen in entsprechende Riemenlöcher eingreifen, und daß der Abstand (c) der Schreiborgane (01 und °2) voneinander in der Weise änderbar ist, daß die beiden Antriebsrollen (RO2 und RO2') gegeneinander in ihre Lage verstellbar und über Reibungsschluß mit EClemmutter (D) miteinander verbindbar sind.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die regelbare Begrenzerstufe (Diode D und Regler v) beim Auftreten der die Reizschwelle der Diode (D) überschreitenden Vorderflanke des Bodenechos im Echoimpulszug einen negativen Impuls an die Verstärkerröhre (Rö) mit großer Steilheit abgibt, in dieser Röhre verstärkt, versteilert und mit umgekehrter Polarität auf den Kathodenwiderstand 6) eines bistabilen Multivibrators, eines sogenannten Flip-Flops, mit den Röhren ()?ö5 und Rö6) als Schaltglied einwirkt, wobei beim Einwirken des Impulses auf den Kathodenwiderstand (R6) die Anodenspannung der Röhre (Rös) an dem Gitter der Röhre (Rö2) diese Röhre, mithin den Schaltweg tSl), sperrt, die Anodenspannung der Röhre (Rö5) an dem Gitter der Röhre (Rö3) hingegen diese Röhre, mithin den Schaltweg (82), öffnet.
9. Vorrichtung nach dem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beim Sperren der Röhre (Rö2) über den Schaltweg (S1) kein Schreibstrom über den Gleichrichter (G1) an das Schreiborgan (0i) gelangt und der Schreibstrom dann über den Schaltweg (8 über die geöffnete Röhre (Rö3), über den Gleichrichter (G2) und über den Reglèr(R) an das Schreiborgan (02) gelangt.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (S) in Form des Flip-Flops mit den Röhren (Rös und Röa) durch den beim Aussenden eines neuen Sonderimpulses an seinem Kathodenwiderstand (R6) entstehenden Impuls in seine Ausgangsstellung zurückkippt.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einschaltung eines die Laufzeit des Echoimpulses verzögernden Gliedes, z. B. einer Laufzeitkette (L), oder einer umlaufenden M agnetbandspeichervorrichtung in den Schaltweg (S2) nach Ansprechen des Begrenzers (Q) und des Schaltgliedes (S) durch das im Echoimpulszug enthaltene Bodenecho der Echoimpulszug nicht mehr über den Schaltweg (8i), sondern über den Schaltweg (52) und über das laufzeitverzögernde Glied, z. B. die Laufzeitkette (L), nur an ein Schreiborgan (0) gelangt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzer (Q) eine gittergesteuerte Gasentladungsröhre (Rö4 in F i g. 4) und eine Verstärkerröhre (Röl) ist, bei dem die Röhre (Rö4) bei Überschreitung der einstellbaren Reizschwelle beim Erscheinen der Vorderflanke des Bodenechos im Echoimpulszug zündet, dabei im Anodenkreis über ein Schaltglied (S) in Form eines Gleichrichters (G) einen negativen Impuls zur Sperrung der Gitter der Röhren (Röl und Rö2) abgibt und mit der letzteren Röhre den Schaltweg (Sl) sperrt und im Anodenkreis von (Rö4) ein Relais (R) während der Impulssperrzeit von (Röl und Rö2) anspricht, das mit seinem einen Kontakt (rl) sich selbst hält und mit seinem anderen Kontakt (r2) eine Dauerspannung an die Röhren (Röl und Rö2) legt.
13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltweg (S2 in F i g. 4) nur für die die Reizschwelle (v2) der Röhre (Rö5) überschreitenden Echoamplituden des Bodenechos durchlässig ist, die dann das zu verzögernde Glied (L) passieren und über die Röhren (Rö5 und Rö6) an das Schreiborgan (0) gelangen.
14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abgabe eines neuen Sendeimpulses ein Nocken am Schreibriemen (Rm) den Kontakt (a) öffnet und hiermit die Röhren (Röl und Rö2) beim Stromloswerden des Relais (R) öffnet.
15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Reizschwelle (v) des Begrenzers in Abhängigkeit von dem herrschenden Seegang automatisch verstellbar ist, z. B. durch ein vom Seegang betätigtes Pendel, das über eine mit ihm verbundene Schleiffeder an einem fest angeordneten Widerstand entsprechend seinen Pendelausschlägen Spannungen abgreift, die zur Steuerung der Einstellung der Reizschwelle (v) dienen.
16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei großen Pendelausschlägen, d. h. bei schwerem Seegang, die Reizschwelle nur eine schwache punktförmige oder überhaupt keine Aufzeichnung des Bodenechos im Teil (a) des Echogramms ergibt, bei kleinen Pendelausschlägen, d. h. bei leichtem Seegang, hingegen eine deutliche Aufzeichnung des Bodenechos.
17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Regelwiderstandes (R) im Schaltweg (S2) ein Amplitudenpresser angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 923 476, 954 221; deutsche Auslegeschriften Nr. 1 013 548, 1 042 438; französische Patentschrift Nr. 1 174 404; britische Patentschriften Nr. 812 638, 837 463; USA.-Patentschriften Nr. 2 443 647, 2 774954, 3017606.

In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1 169 810.