DE1566763B1 - Vorrichtung zur akustischen unterwasser-fernmessung - Google Patents

Description

Tiefe seines Schleppnetzes und den Zustand der Aufnahmeöffnung des Schleppnetzes zu kennen. Es ist auch erwünscht, die Temperatur am Schleppnetz zu kennen. Es wurden Fühler am Netz angeordnet und Informationen über ein elektrisches Kabel zum Schleppfischer übertragen. Solche Anlagen haben sich jedoch auf See als anfällig erwiesen. Es bestand daher ein Bedürfnis für eine Unterwasser-Fernmeßanlage zur Verwendung bei Schleppfischern. Die obengenannten Anlagen mit Frequenzmodulation und Impulsfolgefrequenzmodulation wurden im Hinblick auf diese Anwendung entwickelt. Infolge der verschiedenen Schwierigkeiten waren diese Bemühungen jedoch nicht erfolgreich.

Bei einer Vorrichtung nach der Erfindung werden die oben aufgeführten Schwierigkeiten vermieden durch einen ersten Oszillator, der kurze Impulse mit fester Folgefrequenz erzeugt; einen Fühler, der die Variablen abtastet und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Abtastung eine elektrische Meßgröße erzeugt; eine veränderliche Verzögerungsschaltung, die Impulse von dem ersten Oszillator empfängt und einen kurzen Impuls mit einer Verzögerung erzeugt, die eine Funktion der Veränderlichen ist und deren Betrag von dem Fühler gesteuert ist; eine ODER-Schaltung, an der der Ausgang der variablen Verzögerungsschaltung und der Ausgang des ersten Oszillators liegt; einen zweiten Oszillator, der ein hochfrequentes Signal erzeugt; eine UND-Schaltung, an der der Ausgang der ODER-Schaltung und des zweiten Oszillators liegt; und einen Wandler, der von der UND-Schaltung gesteuert ist und akustische Impulse mit der Frequenz des zweiten Oszillators erzeugt.

Im Unterschied zu den bekannten Vorrichtungen sendet der zweite Oszillator bei dem Gerät nach der Erfindung die Hochfrequenzträgerwelle nur dann, wenn die ODER-Schaltung durchgeschaltet ist. Dadurch läßt sich im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen Antennenenergie einsparen.

An Hand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht, in welcher die vorliegende Erfindung in ihrer Anwendung auf den Fischfang dargestellt ist,

F i g. 2 ein Blockschaltschema eines erfindungsgemäßen Senders oder Schallgebers,

Fig. 3 ein Zeitdiagramm der von dem in Fig. 2 dargestellten Sender erzeugten akustischen Signale,

F i g. 4 ein Blockschaltschema eines erfindungsgemäßen Empfängers und

F i g. 5 einen Teil einer Karte, welche von einem mit dem in F i g. 4 dargestellten Empfänger verbundenen Schreiber beschrieben wurde.

Gleiche Bezugszeichen sind in allen Figuren für die gleichen Teile verwendet.

Eine Vorrichtung zur akustischen Unterwasser-Fernmessung nach der Erfindung überträgt akustische Impulse mit fester Folgefrequenz. Zwischen diesen Impulsen wird ein zweiter Satz von Impulsen übertragen, und zwar jeweils nach einem dem vorangehenden Impuls der ersten Impulse folgenden Zeitintervall, welches der Veränderlichen proportional ist.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, schleppt bei" der Anwendung der Erfindung auf den Fischfang mit Schleppnetz der Fischdampfer 20 das mit 22 bezeichnete Schleppnetz mittels des Schlepptaus 24. Der Sender 26 ist am Schleppnetz 22 befestigt. Der Empfänger 28 ist am Boden des Schiffs 20 befestigt und kann aus dem bereits vorhandenen Empfänger des Tiefenecholots des Schiffes 20 bestehen.

In F i g. 2 ist der Sender mit 30 bezeichnet. Er weist einen Fühler 32 auf, welcher ein druck- oder temperaturempfindlicher Fühler sein kann und auf der Leitung 34 eine Variable, vorzugsweise eine Spannung, proportional der abgetasteten Veränderlichen erzeugt. Dadurch wird der Betrieb der veränderlichen Verzögerungsschaltung 36 gesteuert, wie weiter unten erläutert. Der Sender 30 weist einen Oszillator 38 auf, welcher vorzugsweise eine kontinuierliche Frequenz von beispielsweise 12 kHz in der Leitung 40 erzeugt. Diese wird mittels einer UND-Schaltung 44 auf einen bekannten akustischen Wandler 42 gegeben. Der Sender 30 weist einen Oszillator 46 auf, welcher in der Leitung 48 kurze Impulse mit einer Dauer von beispielsweise 10 ms mit einer Folgefrequenz von 1 Impuls je Sekunde erzeugt. Diese Impulse werden ebenfalls auf die veränderliche Verzögerungsschaltung 36 gegeben.

In Abhängigkeit von dem einen Impuls je Sekunde in der Leitung 48 und der veränderlichen elektrischen Größe in der Leitung 34 erzeugt die veränderliche Verzögerungsschaltung 36 einen kurzen Impuls in einem bestimmten Zeitpunkt nach Empfang eines Impulses auf der Leitung 48, welcher proportional zu der elektrischen Größe in der Leitung 34 ist. Diese verzögerten Impulse werden über eine Leitung 50 auf eine ODER-Schaltung 52 gegeben. Ein zweiter Eingang der ODER-Schaltung 52 ist die Leitung 48. Daher sind die Ausgangsimpulse in der Leitung 54 aus der ODER-Schaltung 52 die Kombination des einen Impulses je Sekunde aus dem Oszillator 46 und den verzögerten Impulsen aus der veränderlichen Verzögerungsschaltung 36.

Die UND-Schaltung 44 gibt das in der Leitung 40 vorhandene, aus dem Oszillator 38 kommende Signal mit 12 kHz auf den Wandler 42, so daß akustische Impulse erzeugt werden, wie in F i g. 3 gezeigt. Diese können zweckmäßigerweise beim Ton Eins mit P₁ und beim Ton Zwei mit P₂ bezeichnet werden. Wie in F i g. 3 gezeigt, tritt der Ton Eins in jedem festen Zeitintervall T₁ (beim angegebenen Beispiel 1 je Sekunde) einmal auf und der Ton Zwei tritt in einem Zeitintervall T₂ nach dem Ton Eins auf. T₂ ist eine Funktion der abgefühlten Veränderlichen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Empfänger von bekannten Tiefenecholoten verwendet werden, wie bei 56 in F i g. 4 gezeigt. Diese Empfänger weisen einen Wandler 58, einen Demodulator 60 und eine Anzeigeanordnung 62 auf, welche in einem Schreiber bestehen kann. Bei solchen Schreibern bewegt sich, wie in F i g. 5 gezeigt, die Feder 64 mit einer konstanten Geschwindigkeit von links nach rechts über die Karte 66. Wenn sie am äußersten Ende rechts ankommt, kehrt sie schnell zum äußersten linken Ende zurück und die Karte 66 wird um einen kleinen Betrag nach oben geschoben. Wenn die Töne empfangen werden, markiert die Feder 64 die Karte 66. Daher ist der horizontale Abstand D zwischen zwei Markierungen gleich der zu messenden Veränderlichen.

Die Bewegungsgeschwindigkeit der Feder 64 wird mit der Übertragungsfrequenz des Tones Eins bevorzugt synchronisiert.

Es ist dem Fachmann ersichtlich, daß die Bewegungsgeschwindigkeit der Feder 64 quer zur Karte 66

ein ganzzahliges Vielfaches der Übertragungsfrequenz des Tones Eins oder ein in dieser Frequenz enthaltener Faktor sein kann, um dieses Ergebnis zu erzielen. Infolge dieser Synchronisierung ist es möglich, eine Aufzeichnung der Fernmessung zu machen, auch wenn das Rauschen stärker ist als das Signal. Dies liegt daran, daß das Rauschen in zufälligen Abständen auftritt, während die Fernmeßtöne zu sich nur wenig ändernden Zeitpunkten ankommen. Daher werden die zwei Sätze von Tönen als Linien aufgezeichnet, wobei der Abstand zwischen denselben ein Maß für die ferngemessene Veränderliche ist.

Um zwischen Ton Eins und Ton Zwei zu unterscheiden, wird die durch die veränderliche Verzögerungsanordnung 36 erzeugte Verzögerung so gewählt, daß sie innerhalb solcher Grenzen liegt, welche Ton Zwei stets näher zum vorangehenden oder zum nachfolgenden Ton Eins bringen. Wenn daher T₁ gleich einer Sekunde ist, kann sich die Verzögerung von 20 bis 400 ms ändern.

Ein Gerät mit einer Veränderlichen der beschriebenen Art ist für Schleppfischer sehr brauchbar, wenn es die Tiefe überträgt, in welchem Fall der Fühler 32 ein Druckfühler ist.

Die Oszillatoren 38 und 46, die UND-Schaltung 44 und die ODER-Schaltung 52 sind von bekannter Bauart. Die veränderliche Verzögerungsschaltung 36 kann eine veränderliche Verzögerungsleitung sein oder sie kann aus einem Paar von in Reihe geschalteten monostabilen Multivibratoren gebildet werden, wobei die Verzögerung des ersten Multivibrators proportional zu der elektrischen Größe jn der Leitung 34 ist. Der von der zweiten Verzögerung nach der veränderlichen Verzögerungszeit erzeugte Impuls weist dann eine feste Länge auf und ist vorzugsweise gleich dem vom Oszillator 46 erzeugten Impuls. Der Wandler 42 ist bekannt und kann einen Verstärker aufwei-

sen.

Es ist für den Fachmann verständlich, daß die erfindungsgemäße Anlage zum Übertragen anderer Veränderlicher, wie der Temperatur und des Salzgehalts angewendet werden kann, wobei geeignete Fühler verwendet werden. Es können weitere Töne oder Unterwasser-Schallimpulse zum Fernmessen von mehr als einer Veränderlichen verwendet werden und die Schallimpulse können verschiedene Frequenzen besitzen, um die Erkennung zu erleichtern. Weiter können andere Formen von Anzeigeeinrichtungen 62 in den Empfänger 56 eingebaut werden, wie Zeigeranzeigeeinrichtungen, welche eine Zeigerablesung der übertragenen Veränderlichen geben.
Weiter ist für den Fachmann erkenntlich, daß der Zeitpunkt T₂ irgendeine praktisch realisierbare Funktion der abgefühlten Veränderlichen sein kann und nicht direkt proportional sein muß wie bei dem angegebenen Beispiel.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche: Eingang zugeführten, kurzen Impuls ein Wanderimpuls erzeugt wird, der das Verzögerungsglied kontinuierlich durchläuft und infolge einer kontaktreibungslosen Bewegung des zu ortenden Teils an einer für den jeweiligen Ort des Teils kennzeichnenden Stelle abgenommen wird, so daß der Zeitunterschied zwischen dem periodisch zugeführten Impuls und dem Wanderimpuls ein Maß für die Stellung des beweglichen Teils ist (deutsche Patentschrift 911 594).

1. Vorrichtung zur akustischen Unterwasserfernmessung, mit der akustische, der Temperatur, 5
dem Druck oder einer anderen Variablen proportionale Signale von einem Sender erzeugt und
von einem nahe der Wasseroberfläche angeordneten Empfänger empfangen werden, gekennzeichnet durch einen ersten Oszillator (46), io In beiden bekannten Fällen wird von dem sogenannder kurze Impulse mit fester Folgefrequenz er- ten Impulscodeverfahren Gebrauch gemacht, d.h., es zeugt; einen Fühler (32), der die Variablen abtastet und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der
Abtastung eine elektrische Meßgröße erzeugt;
eine veränderliche Verzögerungsschaltung (36), 15
die Impulse von dem ersten Oszillator (46) empfängt und einen kurzen Impuls mit einer Verzögerung erzeugt, die eine Funktion der Veränderli

chen ist und deren Betrag von dem Fühler (32) wird ein Impulsraster und zusätzlich ein Impulszug erzeugt, dessen Lage innerhalb des Rasters der anzuzeigenden Größe proportional ist. Bei den bekannten Fernmeßanlagen strahlt der Sender ständig Energie ab. Die Hochfrequenzträgerwelle wird lediglich durch die Impulse des Impulsgenerators moduliert. Daher wird kontinuierlich Energie zu der Antenne gestrahlt. Es sind auch schon andere Vorschläge zur

gesteuert ist; eine ODER-Schaltung (52), an der 20 Fernübertragung von Informationen durch Wasser

der Ausgang der variablen Verzögerungsschaltung (36) und der Ausgang des ersten Oszillators (46) Hegt; einen zweiten Oszillator (38), der ein hochfrequentes Signal erzeugt; eine UND-Schaltung (44), an der der Ausgang der ODER-Schalrung (52) und des zweiten Oszillators (38) liegt; und einen Wandler (42), der von der UND-Schaltung (44) gesteuert ist und akustische Impulse mit der Frequenz des zweiten Oszillators erzeugt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Oszillator (46) Impulse mit einer Frequenz von etwa einem Impuls pro Sekunde erzeugt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da-

mittels akustischer Wellen gemacht worden, wobei man einen frequenzmodulierten Träger verwendet, d. h., eine kontinuierliche Frequenz wird gesendet, und die Frequenz weicht proportional zu der übertragenen Veränderlichen etwas von einer festen Frequenz ab. Ein anderer, oft gemachter Vorschlag besteht in der Anwendung der sogenannten Impulsfolgefrequenz-Modulation, d. h. die akustischen Wellen werden in kurzen, Impulse genannten Stoßen übertragen, welche mehrere Wellen der Grundfrequenz enthalten. Es wird so eingerichtet, daß die Folgefrequenz dieser Impulse proportional zu der übertragenen Veränderlichen ist.

Die Anlage mit frequenzmoduliertem Träger erfor-

durch gekennzeichnet, daß der zweite Oszillator 35 dert, daß der Sender kontinuierlich sendet, wodurch (38) Impulse mit einer Frequenz von etwa 12 kHz kontinuierlich elektrische Energie verbraucht wird, erzeugt. Um elektrische Energie zu sparen, muß die akusti-

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis sehe Leistung einer solchen Anlage notwendigerweise 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Oszilla- niedrig sein. Andererseits kann, da die Information in tor (46) Impulse mit einer Impulsdauer von 10 ms 40 Impulsform übertragen wird, bei der erfindungsgemäerzeugt. ßen Fernmaßanlage die akustische Leistung während

des Impulses ziemlich hoch sein. Dabei ist jedoch nur ein geringer durchschnittlicher Energieverbrauch er-

forderlich.

Die grundsätzliche Schwierigkeit bei der Modulation der Impulsfolgefrequenz besteht darin, daß Impulsechos auf See oftmals empfangen werden, entweder weil der Schall den Meeresboden erreicht und

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur akusti- zum Empfänger zurückreflektiert wird oder weil der sehen Unterwasser-Fernmessung, mit der akustische, 50 Schall eine Schicht mit hoher Änderung der akusti-

der Temperatur, dem Druck oder einer anderen Variablen proportionale Signale von einem Sender erzeugt und von einem nahe der Wasseroberfläche angeordneten Empfänger empfangen werden.

Es ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fernmessung bekannt, bei der Hochfrequenzimpulse von einem Punkt ausgesandt, an einem zweiten Punkt empfangen und von dort zurückgesandt werden, wobei die an dem zweiten Punkt empfangenen Impulse entsprechend der Stellung eines Meßgeräts verzögert werden bevor sie zurückgesandt werden, und wobei die Meßanzeige des Meßgeräts an dem ersten Punkt durch die Verzögerung der zurückgesandten Impulse angezeigt wird (deutsche Patentschrift 907 269).

Es ist weiter ein Verfahren zur Übertragung der Augenblicksstellung beweglicher Teile mittels lagemodulierter elektrischer Impulse bekannt, bei dem in einem Verzögerungsglied durch einen periodisch dem sehen Geschwindigkeit erreicht, was ebenfalls ein Echo hervorruft. Diese Echos werden am Empfänger oftmals mit der gleichen oder größerer Amplitude empfangen wie die direkten Signale, was auf Veränderungen der Absorption auf den verschiedenen Wegen der Signale durch die See beruht. Infolgedessen ist es manchmal unmöglich, zwischen Echos und dem direkten Signal zu unterscheiden, und es kann am Empfänger keine wahre Ablesung vorgenommen werden.

In den letzten Jahren wurde das Schleppnetzfischen eine bevorzugte Art des Fischfangs auf See. Bei diesem Schleppnetzfischen wird ein großes Netz (das Schleppnetz) an einem langen Tau, beispielsweise 1800 Meter hinter dem Schiff (dem Schleppfischer) in Tiefen von beispielsweise 550 Meter gezogen. Bei dem gegenwärtig durchgeführten Verfahren ist es für den Kapitän des Schleppfischers sehr schwierig, die