-
Um bei der Ortung von Fischansammlungen mit dem Echolot den Abstand
eines in Bodennähe befindlichen Fischschwarms unabhängig von Seegang und Unebenheiten
des meeresbodens feststellen zu können, wird nach einem bekannten Verfahren der
vom Meeresboden reflektierte Echoimpuls zum Auslösen des Aufzeichnungsorgans (Schreibnadel,
Ablenkschaltung einer Kathodenstrahlröhre) verwandt. Da das Echo der Fische früher
eintritt als das Bodenecho, muß das Fischecho verzögert auf das Aufzeichnungsorgan
gegeben werden. Es werden elektrische oder akustische Verzögerungsleitungen oder
Magneitophonbandverzögerer verwender (deutsche Pateritschrift 1 193 685 und Patentanmeldung
P 15 16 632.2-35).
-
Erfindungsgemäß wird eine Verzögerungsleitung dadurch vermieden,
daß man den Sender so einrichtet, daß vor dem Aufzeichnungsimpuls ein Auslöseimpuls
ausgesandt wird, dessen Frequenz vön'tter'des Aufzeichnungsimpulses verschieden
ist, so da. die Impulse empfangsseitig durch Bandfilter getrennt werden können (USA-Patent
2 721987), und daß für die Aufzeichnung der bodengebundenen Anzeige eine Bildspeicherröhre
verwendet wird, deren Speicherung durch den ausgesandten Auslöseimpuls löschbar
ist.
-
Bildspeicherröhren sind an und für sich bekannt.
-
Bei den als Bildspeicherröhren bekannten Signal-und Sichtspeicherröhren
wird die zu speichernde Information mittels eines Elektronenstrahls in ein Ladungsgebirge
auf einer isolierten Schicht geschrieben. Anschließend oder gleichzeitig wird dieses
geschriebene Ladungsmuster zur Modulation des Ausgangssignals verwendet (»gelesen«
bzw. »gesehen«) und schließliche wieder abgebaut (»gelpscht«). die elektrisch gesteuerte
Sichtspeicherröhre, die sogenannte Halbton-Dreistrahl-Sichtspeicherröhre mit beliebiger
teilweise oder ganzer Lpschung des speicherbildes besitzt einen Aufbau und eine
Wirkungseise, die im folgenden kurz beschrieben werden.
-
Das Sichtstrahlsystem, das zugehörige Kollimatorsystem mit den Teilen
Sichtstrahlanode, Kollimatorelektrode und Kollimatorgitter, zugleich Kollimatorelektrode,
und die Speicherelektrodenanordnung mit dem Leuchtschirm, wobei die Speicherelektrodenanordnung
us dem Kollektrorigtter, Speichergitterioslater und Speichergitter-mettal besteht,
sind konzentrisch zur Röhrenachse angeordnet. Weiterhin ist ein Schreibstrahlsystem
und um 180 versetzt ein Löschstrahlsystem exzentrisch und panulel zur Röhrenachse
vorgesehen. Der intensitatsmoduliertc spitze Schrcißstrah) wird rasterförmig über
das-Speichergitter abgelenkt, Durch Sckundäremission entsteht dadurhc auf dem Speicherisolator
ein dem Eingangssignal entsprechendes positives Potentialrclief. Dieses Potentialrelief
steuert örtlich die Durchlässigkeit des Speichergitter für den unabgelenkten Sichtstrahl,
der die Gitterflache homogen mit langsamen Eieklronen beflutet. Der durch das Potentiatrclief
intensitaitsmoduliertc Sichtstrahl wird dann weiterhin beschleunigt und erzeugt
wegen seiner hohen Stromstärke (bis zu 500 µA) auf dem Leuchtschirm ein helles,
stetiges Bild des gespeicherten Potcntialrclicfs.
-
Das geschriebene Potentialrelief und damit das gespeicherte Bild
kann entweder durch den Sichtstrahl mit einem positiven Impuls auf das Spcichergittcr-Metall
oder durch den besonderen Löschstrahl durch clektronerierregte Leitfähigkeit in
dem Spcicherisolator gelöscht werden. Dcrart clektrisch gestcucrtc Sichtspeicherröhren
sind in der Zeitschrift »NTZ«,
1962, Heft 6, auf Seiten 279 bis 284, insbesondere
auf den Seiten 281 bis 283, beschrieben.
-
Eine derartige Sichtspeicherröhre ist in Echolotanlagen zur Speicherung
einer Folge von empfingencn Echosignalen bereits angewendet worden. Die Speicherung
erfolgt Zeile an Zeile auf der Speicherelektrode, wobei in jeder Zeile die Echosignale
einer Lotperiode gespeichert und sichtbar angezeigt werden. Am Anfang jeder Zeile
triggert der Sendeimpuls der Echolotanlage einen Sägezahngenerator, der periodische
Sägezahnspannungen mit der Frequenz der Sende, impulse erzeugt Der Schreibstrah
! wird weiterhin in-X-und y-KoordinatenrichtUng abgelenkt, wobei der Schreibstrahl
mit den Echosignalen einer Lotperiode moduliert ist. Es ist weiterhin ein Impulsgenerator
angeordnet, der, wenn er getriggert wird, einen Löschimpuls aufdie Sichtspeicherröhre
gibt und damit das Ladungsrelief auf der Speicherelektrode löscht. Der-ltnpulslöschgenerator
ist derart ausgebildet, daß ein : Löschimpuls sofort das ganze Ladungsrelief löscht
oder nur einen Teil davon.
-
Mit diesem zuletzt angegebenen Echolotgerät ist man. nicht iR derLage,eine.bodengebundene
Anzeige mit Hilfe eines vor dem Aufzeichnungsimpuls ausgesandten Auslöseimpulses
wie bei der vorliegenden Erfindung zu realisieren.
-
In den F i g. I bis 4 a ist. ein Ausfiihrungsbei, spiel der Erfindung
dargestellt. In der F i g. 4b ist eine Variante des Erfindungsgegenstandes angegeben.
In, F i g. 1. ist W die Wasseroberfläche, B der Meeresboden, über dem ein Fischschwarm
F steht. Wird zur Zeit t = 0 ein I mpuls von dem nahe der Wasseroberffäche W befindlichen
Schwinger ausgesandt, so trifft das Bodenecho nach der Zeit 2h to =-r c ein, wo
h die Wassertiefe, c die Schallgeschwindigkeit ist. Es soll ein Bereich von der
höhe h1 über dem Meeresboden bis zur Höhe h2 unter dem Meeresboden abgebildet werden.
Ein von der Oberkante des abgebildeten Bereiches kommendes Echo trifft nach der
Zeit 2(h-h1) t1 = , ein von der Unterkante kommendes Echo trifft nach der Zeit ,=ALiM
-r ein. Wenn keine Zeit zum Löschen der früheren Aufzeichnungen benötigt würde,
müßte der Auslöseimpuls gegenüber dem Abbildungsimpuls um die Zeit 2h 2(h-h1) 2h1
t0 - t1 = - - = c c c voreilen. Bci Verwendung einer Spcicherröhre muß der Auslöseimpuls
um die fiir das Löschen der vorhergehenden Aufzeichnung erforderliche Zeit @ vorverlegt
werden, so daß der Auslöseimpuls gegenüber dem Abbildungsimpuls um die Zeit 2h1
r = + @@.
gegenüber dem Aufzeichnungsimpuls voreilen muß.
-
Die Zeitablenkung der Bildspeicherröhre muß so eingerichtet werden,
daß der Leuchtfleck den Abbildungsbereich in der Zeit t2 - t1 = 2/c#(h1 = h2) durchläuft.
-
In F i g. 2 ist eine Schaltung gemäß der Erfindung und in F i g.
3 der Spannungsverlauf in verschiedenen Punkten dieser Schaltung dargestellt. 0,
und °2 sind zwei Oszillatoren, von denen O, dauernd die Frcquenz, f1, O2 dauernd
die Frequenz/erzeugt.7'G ist ein Tastgerat, das Impulse entsprechend der Lotfolge
erzeugt. Durch die Impulse wird eine aus drei monostabilen Multivibratoren MM1,MM2
und M. M3 gebildete Multivibratorkette angestoßen. Während des gekippten Zustandes
der Multivibraten MM1 und MA'3 ist je eines der zugeordneten Tore T, und T, geöffnet.
Die Impulslinge ist durch die Zeit gegeben, in der die Multivibratoren MM, und.
1IM3 in der gekippten Lage verbfeiben. Die Zeit, wahrend der der Multivibrator MM,
in der gekippten Lage verbleibt, entspricht dem zeitlichen Abstand r zwischen dem
Auslöseimpuls und dem Aufzeichnungsimpuls, wenn man die Länge der Impulse, die im
allgemeinen klein gegen r ist, nicht berücksichtigt; andernfalls ist # gleich der
Summe der Zeiten, während deren die Multivibratoren M, und MM1 in der gekippten
Lage verbleiben.
-
Im Punkt a der Schaltung F i g. 2 sind dann die beiden rechteckigen
Impulse im Abstand r mit den Frequenzen f1 und f2 vorhanden, wie in F i g. 3a dargestellt.
Diese Impulse werden über eine elektrische Weiche EW dem Schwinger Sc v zugeFuhrt,
der eine Schallwelle aussendet. Der gleiche Schwinger setzt das Echo in elektrische
Spannungen um. Diese Spannungen gelangen über die elektrische Weiche EW. zum Eingang
des Verstärkers VI, dessen Verstärkung beim Beginn jeder Lotperiode durch einen
Impuls des Tastgerätes heruntergeregelt und im weiteren Verlauf der Lotperiode wieder
erhöht wird. Angedeutet ist diese tiefenabhängige Regelung der Verstärkung durch
den Kondensator C,, dessen Spannung als Vorspannung des Gitters einer oder mehrerer
Regelröhren im Verstärker V, verwendet wird und die Steilheit dieser Regelröhren
verändert.
-
Der Kondensator C, wird bei Beginn der Lotperiode durch das Tastgerät
TG aufgeladen und kann sich während der Lotperiode über den Widerstand R entladen.
Im Schaltpunkt b der Schaltung Fig. 2 ist dann der Spannungsverlauf nach F i g.
3 b vorhanden : eine langsam abklingende Nachhallspannung N, der, wenn alisschließlich
Fische in der Nähe des Meeresbodens vorhanden sind, zwei Fischechos F und zwei Bodenechos
B folgen, von denen die ersten die Trägerfrecluenz f1, die zweiten die Trägerfrequenz
f ; enthalten. In den Punkten c und rI sind Auslöse-und Aufzeichnungsspannungen
durch die Bandpässe BP, und BP, getrennt (F i g. 3c und 3d). Die Auslösespannung
wird durch den Verstärker Vs verstärkt und durch den Gleichrichter Gl gleichgerichtet.
Die EmpEindlichkeit sdes monostabilen Multivibrators MM4 wird so eingestellt, daß
er nur durhc das Bodenecho gekipt wird. Die zeit. während der dieser Multivibrator
in der gekippten Lage bleibt, entspricht der Zeit r,,, die clie Bitdspeicherröhre
KR zum Löschen braucht. Im Schaltpunkt e ist daher die Spannung
nach F i g. 3e vorhanden.
Sie wird über einen Gleichstromverstiirker GIV verstärkt und der Löschelektrode
L der Bildspeicherröhre KR zugeführt. Hinter dem Kondensator C im Schaltpunkt f
entsteht beim Kippen des Multivibrators M, ein negativer, beim Zurückkippen ein
positiver Impuls. Es wird angenommen. daß der positive Impuls den Sägezahngenerator
SG in Gang setzt, der wahrend der Zeit 2 (h, + h2) eine linear ansteigende Spannung
erzeugt, die anschließend in die Ausgangsspannung zurückspringt.
-
Der Verlauf dieser Siigezahnspannung ist in F i g. 3g dargesteltl.
Sie wird einer Platte (Anschluß g) für die senkrechte Ablenkung des leuchtflecks
auf dem Schirm der Bildspeicherröhre KR zugefuhrt.
-
Der Leuchtfleck der Bildspeicherröhre KR liegt bis zum Auslösen des
Sagezahngenerators an der oberen Kante des Bildschirmes. er kann, falls dies zweckmäßig
erscheint, während der Zeit, in der die Spannung für die vertikale Ablenkung konstant
ist, dunkel getastet werden. Man kann auch die vertikale Ablenkspannung so einstellen,
daß sich der Leuchtfleck der Bildspeicherröhre KR bei ruhendem Sägezahngenerator
SG außerhalb des Bildschirmes befindet. Es ist in diesem Fall zu berücksichtigen,
daß nicht die volle Höhe h, über dem Meeresgrund dargestellt wird.
-
Das Zeitdiagramm F i g. 3 bezieht sich auf den ersten Fall. Die zeitlich
nach F i g. 3d verlaufende Aufzeichnungsspannung wird über den Verstärker V2 einer
Platte für die horizontale Ablenkung (Anschlußd) der Bildspeicherröhre KR zugeführt.
Wie aus dem Zeitdiagramm ersichtlich, werden auf dem Schirm der Bildspeicherröhre
KR alle Gegenstiinde aufgezeichnet, die im Bereich von h, über dem Meeresgrund bis
zu h2 unter dem Meeresgrund vorhanden sind. Die Aufzeichnungen bleiben anschließend
so lange gespeichert, bis gegen Ende der nächsten Lotperiode ein Löschimpuls ausgelöst
wird. Die Aufzeichnungen werden dann innerhalb der Zeit r, gelöscht und anschließend
während der Zeit (h, + h,) durch neue Aufzeichnungen ersetzt, die bis gegen Ende
der darauffolgenden Lotperiode gespeichert bleiben.
-
In der F i g. 4a sind für die in der Blockschaltung F i g 2 mit MM4,
SG, Glv und KR bezeichneten Baugruppen Ausführungsformen und ihre Arbeitsweise nachfolgend
angegeben. Die Bildspeicherröhre KR enthält außer verschiedenen anderen Elektroden
(I Kathode, 2 Flutkathoden. 3 Kollimatorelektroden, 4 Leuchtschirme und 5 Kollektorgitter)
ein Speichergitter L. Die Röhre KR speichert und liefert während des Speichervorganges
und nach dem Speichervorgang eine Abbildung des gespeicherten Spannungsverlaus.
wenn an L ein Speicherpotential SP liegt. Der gespeicherte Vorgang wird gelöscht,
wenn am Speichergitter das Löschpotential LP (hohes negatives Potential) liegt.
In Fig. 4a verbindet der Wechslkontakf r1l des Relais R, das Speichergitter L während
des Speichervorganges mit einer Klemme, an der das Speicherpotential SP liegt, und
schaltet zum Löschen auf die zweite Klemme mit dem Löschpotential LP um.
-
Das Relais R, wird über einen Emitterfolger mit dem Transistor Tm
mit der Klemme e des monostabilen Multivibratos MM4 verbundne, der die Transistoren
T, und T@ enthält. Das Relais Rl f2hrt Strom, wenn sich der monostabilc Multivibrator
MM4 in der Ruhelage befindet (T1 unterbrochen, T@ leitend), und
tcgtdaherseinenKontaktrandieKtemmcSP.
an. der eine geringe positive Spannung, (iegt, die zur Formierung des Bildschirmes
dient. Dieser Strom vermindert sich auf einen geringen Bruchteil und das, Relais
R1 verbindet seinen Kontakt r11 mit dem Löschpotential LP, wenn MM4 durch einen
positiven Impuls des Gleichrichters GL gekippt wird. Als Sägezahngencrator SG kann
bcispfetsweise eine gittergesteuerte Gasentladungsröhre. z. B : ein Thyratron, verwendet
werden, das beim urückkippen von MM4 in die Ruhetage gezündet wird und den Kondensator
Cj entladet. Zur Ablenkung des Leuchtflecks der Bildspeicherröhre KR in senkrechter
Richtung (Sägezanspannung an Plattenanschluß g) beim Speichervorgang wird der Wiederanstieg
der Kondensatorspannung an C3 bei der Aufladung über den Widerstand W1 benutzt.
-
An stelle des Thyratrons kann auch ein anderer bekannter Sögezhngenerator,
beispielsweise ein Mitter-Intcgrator,. verwendet werden, In der schaltung Fig. 4a
übernehmen der Emitterfolger Tm und das Relais R1 mit seinem Kontakt r11 die Rolle
des Gleichrichterverstäkers GlV. an Stelle dieser Shatlung kann auch ein bistabiler
Multivibrator (Fig. 4b) mit zwei Röhren verwendet werden. Zum Kippen ist das Gitter
dcr linken Röhre tuber den Kondensator C4 mit der Klemme e verbunden, Hinter dem
Kondensator CE entsteht bei Beginn der Löschperiodc cin negativcr fmpuls, der die
litike Riihre nicht ! eitend. die rechte Röhre leitend macht.
-
Am Ende der Löschpcriode macht ein positiver Impuls die linke Röhre
leitend. die rechte nichtleitend. An der Klemme L. die mit dem Speichergitter verbunden
ist. licgt somit während des gekippten Zustandes des MuttivibratorsAf.\feinnegativer
RechteckimPuls. Durch geeignete Bemessung des bistabilen Multivbirators und der
angelegten spannungen + UHt und - UB2 kann erreicht werden, daß an der Klemme L
während des Speichervorganges das Sichcrpotential SP und während des Löschens das
Löschpotenttat LP Hegt.
-
In fig. 2 ist noch eine Schaltung für eine Fischlupenanzeige mit
einstellbaren Lotbereich (für Fahrstubhlbetrieb) eingetragen. VF ist hierbei der
Fahrstuhlverzögerer. wie in Patetnameldung P 15 16 632.2-35.
-
Der ausgesandte Austlpseimpls wird bei deisem Fahrstublbetrieb nicht
benutzt. Der jewils eingestellte Lotbereich w ird hierbei in gteicher Weise gespeichert
und yelöscllt x ic bei der bodengebundenen Anzeiyc.
-
Patetnanspr2he: 1. Echototgerät mit bodengebundener Anzeige mit Hitfe
eines vor dem Aufzeirhnungsimpuls ausgesandten auslpseimpulses. dessen Frequenzgegenüber
der Des Aufzeichnungsimpulses verschieden ist und eine Trennung von Auvzeichnungsimpuls
und Auslöseimpuls auf der Empfangsscite durch Bsndfiltererfolgt, d a dadurch gekennzeichn
e t, daß zur Speicherung der bodengebundemn Anzeige eine bildspeicherröhre (KR)
angeordnet ist. deren Speicherung durch den ausgesandten Ausliiseimpuls liischbar
ist.