DE1280099B - Entfernungsmessgeraet nach dem Echo-Prinzip - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES '/Wim> PATENTAMT Int. α.:

GOIs

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 74 d-6/15

Nummer: 1280 099

Aktenzeichen: P 12 80 099.6-35 (R 36553)

Anmeldetag: 13. November 1963

Auslegetag: 10. Oktober 1968

Die Erfindung betrifft ein Entfernungsmeßgerät nach dem Echo-Prinzip, insbesondere ein Echolot, mit einem Impulsgeber, einem Empfänger für das Echosignal, einem die gemessene Entfernung anzeigenden Gerät und einer zusätzlichen, auf den Sendeimpuls und den Echoimpuls ansprechenden Warnvorrichtung, die eine vom Sendeimpuls auslösbare Anordnung zur Erzeugung eines Torimpulses mit veränderbarer Breite und einen damit gekoppelten Koinzidenzverstärker für den Echoimpuls aufweist, der nur bei gleichzeitigem Vorhandensein des Torimpulses und des Echoimpulses ein Ausgangssignal zur Auslösung des Alarmes liefert.

Ein derartiges Echolot ist durch die deutsche Auslegeschrift 1 036 127 bekanntgeworden. Bei derartigen Geräten ist es sehr wichtig, daß die Länge des Torimpulses genau einer gewünschten Tiefe entspricht, damit gewährleistet ist, daß bei Unterschreiten dieser Tiefe ein Alarm ausgelöst wird. Besonders dann, wenn in seichten Gewässern gefahren wird und zwischen dem Tiefgang des Schiffes und dem Wasserstand ein nur geringer Unterschied besteht, können geringe Unterschiede zwischen dem bei der Einstellung angezeigten und dem tatsächlich eingestellten Wert schwerwiegende Folgen haben. Zwar ist es möglich, bei der Installation ein Gerät genau zu eichen, jedoch kann durch eine noch so genaue Eichung nicht ausgeschaltet werden, daß sich im Laufe der Zeit infolge von Alterungserscheinungen erhebliche Unterschiede zwischen dem Sollwert der als Alarmgrenze eingestellten Tiefe und dem Istwert ergeben, die katastrophale Folgen haben können. Eine Möglichkeit, derartige Fehler festzustellen, ist bei dem bekannten Gerät nicht vorhanden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil des bekannten Gerätes zu vermeiden und das Gerät so auszugestalten, daß es jederzeit möglich ist, den Istwert der eingestellten Alarmgrenze festzustellen und auf diese Weise durch Alterungserscheinungen oder Justierfehler bedingte Gefahrenquellen auszuschalten. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Warnvorrichtung eine Anordnung zum Ableiten eines Prüfsignals von der Rückflanke des Torimpulses und Zuleiten des Prüfsignals zum Empfänger des Anzeigegerätes enthält.

Die Erfindung macht es also möglich, von der Rückflanke des Torimpulses, die die Alarmgrenze bestimmt, ein Signal abzuleiten, das an Stelle eines Echosignals auf dem Sichtgerät des Echolotes zur Anzeige gebracht werden kann, so daß auf dem sehr genauen Sichtgerät die eingestellte Tiefe mit hoher Genauigkeit ablesbar ist. Auf diese Weise können

Entfernungsmeßgerät nach dem Echo-Prinzip

Anmelder:

Raytheon Company, Lexington, Mass. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Phys. R. Kohler

und Dipl.-Phys. H. Schwindling, Patentanwälte,

7000 Stuttgart, Hohentwielstr. 28

Als Erfinder benannt:

John Newkirk Beebe,

San Mateo, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 23. Januar 1963 (253 444)

alle Gefahren ausgeschaltet werden, die durch Justierfehler, Eichfehler oder Einstellfehler sowie durch Alterungserscheinungen hervorgerufen werden können. Außerdem ist die Einstellung sehr viel genauer als sie beispielsweise mit Hilfe einer Skala an einem Stellknopf erfolgen könnte.

Es ist zwar aus der deutschen Auslegeschrift 1134 323 an sich bekannt, bei einem schreibenden Echolot den Empfänger während einer bestimmten Zeitspanne nach dem Aussenden des Sendeimpulses zu sperren und das Ende dieser Sperrzeit aufzuzeichnen. Diese Aufzeichnung soll jedoch nur einen ungefähren Anhaltspunkt dafür geben, von wann an der Empfänger zur Aufnahme von Signalen bereit ist, um zu verhindern, daß der Empfänger auch für vom Boden reflektierte Signale gesperrt ist. Da es sich bei dem bekannten Meßgerät um ein mit Digitalzählern arbeitendes Gerät handelt, dessen Zähler durch das eintreffende Bodenecho gestoppt und auf Null zurückgestellt werden, soll die Sperrung des Empfängers verhindern, daß die Zähler durch zu nahe Punktziele angehalten und zurückgestellt werden. Die bekannte Vorrichtung unterscheidet sich infolgedessen grundsätzlich vom Erfindungsgegenstand und gibt keinen Hinweis darauf, welche Maßnahmen zu treffen sind, um zu vermeiden, daß sich die Grenze, bei der eine Alarmvorrichtung der Echolotgeräte anspricht, nicht durch irgendwelche Fehler unzulässig verschiebt.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, in der die Erfindung

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an Hand des in der Zeichnung dargestellten Aus- der Widerstand 46 zur Änderung der Länge des führungsbeispiels näher beschrieben und erläutert Torsignals von außen verstellbar ist. Die mit Hilfe wird. Die Zeichnung zeigt das schematisierte, zum des Widerstandes 46 eingestellte Tiefe ist an einer Teil in Form eines Blockdiagramms ausgeführte Skala 49 ablesbar.

Schaltbild eines mit einer Warnvorrichtung ver- 5 Gemäß der Erfindung weist die Warnvorrichtung sehenen Echolotgerätes nach der Erfindung. einen Prüfkreis auf, der auf der Anzeigevorrichtung

In dem Schaltbild ist das eigentliche Echolotgerät des Echolotgerätes eine Anzeige derjenigen Tiefe er-12 nur schematisch angedeutet. Es kann beispiels- zeugt, auf welche die Warnvorrichtung in bezug auf weise so ausgebildet sein, wie es in der USA.-Patent- das Echolotgerät tatsächlich eingestellt ist, so daß die schrift 2 750 574 beschrieben ist. Es erzeugt in be- ίο Eichung der Skala 49 geprüft werden kann. Für die kannter Weise getastete elektrische Schwingungen, Auslösung eines Alarmes ist die Zeitspanne zwidie einem Wandler 14 zugeführt werden. Der Wand- sehen dem Aussenden der Rückfront der ausgeler ist ebenfalls eine bekannte Anordnung, die Im- sandten Welle bis zum Eintreffen der Vorderfront pulse in Form von Druckwellen aussendet und reflek- der Echowelle maßgebend. Da die Front der Echotierte Druckwellen in elektrische Schwingungen oder 15 welle die reflektierte Front der gesendeten Welle ist, Echosignale umsetzt. Die Echosignale werden dann ist in der Warnvorrichtung eine Zeitkonstante entwieder dem Echolotgerät zugeführt und nach der halten, die der Breite des Sendeimpulses gleich ist. Gleichrichtung und Verstärkung in diesem Gerät Die Warnvorrichtung wird bei der Installation auf einer Anzeigevorrichtung zugeleitet. Die Anzeige- die Normalbreite des Impulses eingestellt, vorrichtung kann eine rotierende Lampe aufweisen, ao Der Prüfkreis wird durch Umlegen eines Schalters wie es in der obengenannten USA.-Patentschrift 176 in die EIN-Stellung in Gang gesetzt, wodurch 2 750 574 dargestellt ist, oder kann die Form eines der Verstärker 174 an die Spannungsversorgung B Schreibers haben, wie es die USA.-Patentschrift angelegt wird. Der Verstärker 174 ist mit Hilfe des 2 759 168 offenbart. Bei diesen Anzeigevorrichtun- abgestimmten Kreises 172 und des Kopplungsgen wird die Entfernung oder Tiefe durch die 35 kondensator 170 an die Anode der Röhre 27 B des Winkelstellung, in der die Lampe aufleuchtet, oder Multivibrators 26 angeschlossen. Die Spannung an die Markierungen, die der Schreibstift auf dem der Anode 38 dieser Röhre ist ein Rechteckimpuls, Papier hinterläßt, angezeigt. wie er an der Leitung 101 A dargestellt ist und der

Teile des von dem Echolotgerät 12 ausgesendeten zeitlich übereinstimmend mit der Rückflanke des Signals und des vom Wandler 14 kommenden Echo- 30 Sendeimpulses beginnt und zu einer Zeit endet, die signals werden der Eingangsklemme 13 der Warnvor- der vorbestimmten kleinsten Zeit entspricht, die dem richtung zugeführt. Das Sendesignal wird zum An- Impuls für den Weg vom Sender zum Ziel und zustoßen eines monostabilen Multivibrators 26 benutzt, rück zugestanden werden kann. Die Länge des der so ausgebildet ist, daß er während einer vor- Rechteckimpulses wird durch Einstellen des verbestimmten Zeit ein Torsignal liefert. Dieses Tor- 35 änderbaren Widerstandes 46, der mit der Skala 49 signal wird einer Torschaltung 99 zugeführt. Wenn verbunden ist, und des Kalibrierungswiderstandes 47 das Echosignal mit dem Torsignal zeitlich zusammen- eingestellt. Der Rechteckimpuls an der Anode 38 fällt, wird eine akustische Alarmvorrichtung aus- wird durch den Kondensator 170 differenziert, so daß gelöst. Mit anderen Worten: Ist das Zeitintervall ein erster scharfer Impuls entsteht, wenn der Rechtzwischen der Aussendung eines Signals vom Echo- 40 eckimpuls beginnt, und ein zweiter scharfer Impuls lotgerät und dem Empfang eines Echosignals kleiner am Ende des Rechteckimpulses. Die Impulsspitzen als der durch die Dauer des Torsignals vorbestimmte gelangen zu dem abgestimmten Kreis 172, der bei-Wert, wird die Alarmvorrichtung in Tätigkeit gesetzt, spielsweise von einem LC-Resonanzkreis gebildet um beispielsweise ein dicht unter der Wasserober- werden kann, der von den Impulsspitzen angeregt fläche liegendes Riff anzuzeigen. 45 wird und im Ausschwingen eine Wechselspannung

Mehr im einzelnen wird ein von dem Echolot- einer bestimmten Frequenz, z. B. 25 kHz, liefert. Es gerät 12 auf den Wandler 14 übertragener Impuls sei bemerkt, daß auch die Impulsspitzen allein ungleichgerichtet, geformt, verstärkt und einem mono- mittelbar dem Echolotgerät zugeführt werden könnstabilen Multivibrator 26 zugeführt. Der Multivibra- ten, um dort eine Anzeige zu erzielen, und daß intor erzeugt einen positiven Torimpuls, der in die 50 folgedessen der abgestimmte Kreis für die Wirkungs-Torschaltung 99 eingekoppelt wird und die Koinzi- weise der Vorrichtung nicht wesentlich ist. Das denzröhre 103 für eine Zeitspanne funktionsbereit Signal in Form einer ausklingenden Hochfrequenzmacht, die der Länge des Torimpulses gleich ist. schwingung oder einer Impulsspitze wird dem Ver-Ein vom Wandler 14 auf das Echolotgerät 12 über- stärker 174 zugeführt, der nur dann betriebsbereit tragener Echoimpuls wird von dem Empfangsver- 55 ist, wenn sich der Kontrollschalter 176 in der EIN-stärker 69 wahrgenommen, der das Echosignal ver- Stellung befindet. Demnach wird nun das Signal in stärkt und ebenfalls der Torschaltung 99 zuführt. dem Verstärker 174 verstärkt und dann mit Hilfe der Trifft das Echosignal während der Dauer des Tor- Leitung 174 A der Eingangsklemme 13 und dann impulses ein, wird es in der Röhre 103 verstärkt, dem Echolotgerät 12 über die Leitung 11 zugeführt, in dem Netzwerk 110 gefiltert und erneut im Ver- 60 Ein Teil der ausklingenden Schwingung wird ebenstärker 112 verstärkt. Vom Verstärker 112 wird der falls dem zweistufigen Verstärker 69 über den Kon-Impuls über eine Integrationsanordnung 116, 118 densator 52 zugeführt, wo er als Echosignal bei der dem Thyratron 121 zugeführt, das von dem Impuls eingestellten Alarmtiefe erscheint und durch die gezündet wird. Das Zünden des Thyratrons setzt das Warnvorrichtung hindurchgeleitet wird, um einen Relais 146 unter Strom, welches die Alarmvorrich- 65 Alarm auszulösen. Zugleich wird das erzeugte Signal, tungenl52 und 154 einschaltet. Der monostabile wie oben beschrieben, der Anzeigevorrichtung des Multivibrator 26 weist die Länge des Torsignals be- Echolotgerätes 12 zugeführt, auf dem das Signal die stimmende Widerstände 46 und 47 auf, von denen Anzeige einer Tiefe bewirkt, die der mit Hilfe der

Skala 49 eingestellten Tiefe gleich ist, sofern die Warnvorrichtung richtig eingestellt ist. Auf diese Weise kann die richtige Einstellung des die Alarmtiefe bestimmenden Widerstandes 46 gegenüber dem speziellen, benutzten Echolotgerät überprüft werden. Wenn die Ablesung auf der Anzeigevorrichtung des Echolotgerätes von der Anzeige auf der Skala 49 abweicht, kann der Widerstand 47 so verstellt werden, daß die beiden Ablesungen in Übereinstimmung gebracht werden. Auf diese Weise kann die außerordentlich genaue Anzeige auf dem Echolotgerät dazu benutzt werden, die Einstellung der Skala 49 zu überprüfen. Außerdem wird jedes Signal, das eine Frequenz von 25 kHz aufweist, sei es ein Prüfsignal oder ein Echo, und das die Röhre 103 passiert, einem Verstärker 162 zugeführt, der dieses Signal verstärkt und an eine Neonlampe 164 anlegt. Die Neonlampe 164 kann deshalb als Abstimmanzeiger dienen, wenn die Eichung der Warnvorrichtung ohne die Verwendung des Thyratrons und der Alarmeinrichtungen ao überprüft werden soll. Die Neonlampe kann außerdem als Anzeigegerät bei der Fehlersuche und zur Isolierung gestörter Schaltungsteile dienen.

Aus der vorstehenden Erläuterung der Warnvorrichtung geht hervor, daß sowohl der Sendeimpuls als auch der davon hergeleitete Echoimpuls über die Eingangsklemme 13 dem Gleichrichter 16 und dem Verstärker 69 zugeführt werden. Wegen der bei der dargestellten Vorrichtung gewählten Zeit- und Vorspannungsverhältnisse ist es jedoch nur erforderlich, die Wirkung des Sendeimpulses auf die dem Gleichrichter 16 folgenden Kreise zu betrachten, weil die Echoimpulse nicht genügend stark sind, um den monostabilen Multivibrator 26 anzustoßen. Umgekehrt kann der Sendeimpuls, obwohl er stark genug ist, den Multivibrator anzustoßen, nicht die Torschaltung 99 passieren, da das Tor erst zu einem mit der Rückflanke des Sendeimpulses zusammenfallenden Zeitpunkt geöffnet wird. Der Sendeimpuls hat infolgedessen keine merkliche Wirkung auf die Kreise zur Behandlung des Echoimpulses und der Echoimpuls hat keine Wirkung auf die Sendeimpulskreise. Es ist daher möglich, die nach der Erfindung ausgebildete Warnvorrichtung an bereits vorhandene Echolotgeräte und ihre Wandler anzuschließen.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern Abweichungen davon möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können statt der in der Zeichnung gezeigten Trioden Pentoden benutzt werden. Weiterhin ist es möglich, Halbleiter wie Transistoren statt der in der Zeichnung gezeigten Röhren zu verwenden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Entfernungsmeßgerät nach dem Echo-Prinzip, insbesondere Echolot, mit einem Impulsgeber, einem Empfänger für das Echosignal, einem die gemessene Entfernung anzeigenden Sichtgerät und einer zusätzlichen, auf den Sendeimpuls und den Echoimpuls ansprechenden Warnvorrichtung, die eine vom Sendeimpuls auslösbare Anordnung zur Erzeugung eines Torimpulses mit veränderbarer Breite und einen damit gekoppelten Koinzidenzverstärker für den Echoimpuls aufweist, der nur bei gleichzeitigem Vorhandensein des Torimpulses und des Echoimpulses ein Ausgangssignal zur Auslösung des Alarmes liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die Warnvorrichtung eine Anordnung zum Ableiten eines Prüfsignals von der Rückflanke des Torimpulses und Zuleiten des Prüfsignals zum Empfänger des Anzeigegerätes enthält.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Erzeugung des Prüfsignals eine mit der Anordnung zur Erzeugung des Torimpulses gekoppelte Differentiationsstufe, einen auf die Sendefrequenz des Gerätes abgestimmten Schwingkreis (172) und einen Verstärker (174) umfaßt, dessen Ausgang an den Eingang des Empfängers angekoppelt ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Torimpulses ein auf die Rückflanke des Sendeimpulses ansprechenden monostabiler Multivibrator (26) vorgesehen ist, der zur Einstellung der Dauer des Torimpulses einen variablen Widerstand (46), mit dem eine Anordnung (49) zur Anzeige der dem eingestellten Widerstandswert entsprechenden Tiefe verbunden ist, und einen justierbaren Widerstand (47) aufweist, mit dem die angezeigte Tiefe an die der Dauer des Torimpulses tatsächlich entsprechende Tiefe angleichbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 036 127,
323;

deutsche Auslegeschrift F 17233 VIII d/74 d (bekanntgemacht am 5.7.1956).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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