DE1566867B2 - Method and device for underwater echo sounding - Google Patents
Method and device for underwater echo soundingInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren für Unterwasserschall und von der universellen Anwendung während aller Etappen einer Schiffsreise.The invention is based on a method for underwater sound and on universal application during all stages of a cruise.
Es ist hier z. B. die Schiffsreise eines Supertankers in Betracht zu ziehen. Derartige Schiffe haben einen sehr großen Tiefgang, für den kaum ein Hafen eingerichtet ist. Meist muß möglichst nahe der Küste geankert werden, um die Ladung mittels einer an einer Boje endenden Pipeline zu löschen. Um möglichst weit in die Häfen bzw. an die Küste zu gelangen, haben die Schiffsführungen auch eine spezielle Technik entwickelt, einzelne Schlick- oder Sandbänke mit Kielberührung zu überfahren. Hierbei muß der Meeresboden aber frei von Steinen sein und der Kiel bzw. der Schiffsboden dürfen nicht zu tief einschneiden, damit der Vorschub der Schiffsschraube noch ausreicht, den vergrößerten Bewegungswiderstand zu überwinden. Es ist klar, daß derartige, im Grenzbereich des gerade noch möglichen liegenden Manöver nur durchführbar sjnd, wenn einwandfreie Meßergebnisse über die Wassertiefe unter Kiel sowie Aussagen über die Meeresbodenbeschaffenheit der Schiffsführung zur Verfügung stehen.It is here z. B. to consider the voyage of a supertanker. Such ships have one very large draft, for which hardly any port has been designed. Most of the time it has to be as close to the coast as possible be anchored in order to discharge the cargo by means of a pipeline ending at a buoy. To as possible The ship's guides also have a special way of getting far into the harbors or the coast Technology developed to drive over individual silt or sand banks with keel contact. Here However, the sea floor must be free of stones and the keel or the ship floor must not be closed Cut deeply so that the propeller's advance is still sufficient, the increased resistance to movement to overcome. It is clear that such, at the limit of what is just possible lying maneuvers can only be carried out if perfect measurement results about the water depth below the keel and statements about the nature of the seabed are available to the ship's command.
Andererseits schließen die übrigen Etappen einer Schiffsreise Meere geringerer Tiefe, wie Nordsee und Ostsee, ein, und es werden auch die Ozeane befahren mit sehr großen Wassertiefen. Es muß also durch eine Echolotanlage ein Entfernungsbereich von wenigen Zentimetern bis zu einem oder mehreren Kilometern, also ein Entfernungsverhältnis von 1:105, genau erfaßt werden.On the other hand, the other stages of a voyage include seas of shallower depth, such as the North Sea and the Baltic Sea, and the oceans are also navigated with very great water depths. A distance range from a few centimeters to one or more kilometers, that is to say a distance ratio of 1:10 5 , must therefore be precisely recorded by an echo sounder system.
Aber auch in der Fischerei stellt sich das Problem, sehr unterschiedliche Entfernungen durch Echolotungen zu erfassen. Einmal soll ein Fischschwarm horizontal in einem Fjord, dann wieder in einem flachen Schelfmeer (z. B. Nordsee) und auch im Ozean geortet werden.But the problem also arises in fishing, very different distances due to echo sounding capture. Once a school of fish is said to be horizontal in a fjord, then again in a shallow one Shelf Sea (e.g. North Sea) and also in the ocean.
Die Reichweite einer Echolotung ist aber sowohl nach großen Entfernungen hin als auch bezüglich kleiner Entfernungen beschränkt, so daß vorliegende Echolotanlagen nicht während aller Etappen einer Schiffsreise anwendbar sind. Dies wird aber durch die Erfindung ermöglicht.The range of an echo sounder is, however, both towards large distances and in relation to limited distances so that existing echo sounder systems are not used during all stages of a Cruise are applicable. However, this is made possible by the invention.
Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung werden bezüglich ihres Anfangs wenigstens zwei Lotimpulse unterschiedlicher Dauer und Frequenz gleichzeitig oder fast gleichzeitig ausgesandt, wobei einer höheren Frequenz die kürzere Dauer zuzuordnen ist. Ferner werden die von den Unterwasserobjekten reflektierten Echoimpulse zeitlich getrennt empfangen und zeitlich getrennt verstärkt. Hierbei sind aber zunächst alle Empfangskanäle außer dem für die höchste Frequenz vom Beginn der Lotperiode an zu sperren oder abzuschalten. Ferner sind sodann die gesperrten oder abgeschalteten Empfangskanäle in der Reihenfolge fallender Frequenzen während des Ablaufs der Lotperiode von einem Taktgeber gesteuert zu öffnen oder einzuschalten, und schließlich sind die Echos unterschiedlicher Frequenzen räumlich in der richtigen Zeit aufeinanderfolgend auf einer gemeinsamen Anzeigefläche anzuzeigen.According to the method according to the invention, at least two solder pulses are generated with respect to their beginning of different duration and frequency sent out simultaneously or almost simultaneously, with a higher one Frequency the shorter duration is to be assigned. Furthermore, those reflected from the underwater objects are reflected Echo pulses received separately in time and amplified separately in time. But here are all reception channels except the one for the highest frequency from the beginning of the plumbing period disable or switch off. Furthermore, the blocked or switched off reception channels are then in the sequence of falling frequencies controlled by a clock during the course of the soldering period to open or turn on, and finally the echoes of different frequencies are spatial in the correct time consecutively on a common display area.
Es ist zwar an sich bekannt (deutsche Patentschrift 1017 054), zwei Lotungen mit unterschiedlichen Frequenzen gleichzeitig durchzuführen. Hierbei geht es aber um die getrennte Aufzeichnung von dicht über dem Meeresboden stehenden Fischen sowie einzelnen Meeresbodenschichtungen. Außer der anderen Aufgabenstellung sind diese Bodenlotungen auf dasselbe Unterwasserobjekt oder nahe benachbarte Unterwasserobjekte gerichtet, müßten also während der ganzen Lotperiode empfangen. Demgegenüber wird durch die Erfindung die Lotperiode in Teilbereiche aufgeteilt und jedem dieser Teilbereiche eine eigene Schallfrequenz und Lotimpulsdauer zugeordnet, wobei der anfängliche Teil mit der höchsten Frequenz und der kürzesten Lotimpulsdauer und derIt is known per se (German patent specification 1017 054), two plumbing with different Perform frequencies at the same time. However, this is about the separate recording of dense fish standing above the seabed as well as individual layers of the seabed. Except the other The task at hand are these ground plumbing on the same underwater object or in close proximity Directed underwater objects should therefore receive during the entire plumbing period. In contrast the invention divides the soldering period into sub-areas and one for each of these sub-areas own sound frequency and solder pulse duration assigned, with the initial part with the highest Frequency and the shortest solder pulse duration and the
ίο letzte Teilbereich mit der niedrigsten Frequenz und der längsten Lotimpulsdauer zu versehen sind.ίο last subrange with the lowest frequency and the longest solder pulse duration must be provided.
Hierdurch ist jeder einzelne Teilbereich optimal auslotbar, und trotzdem erscheint auf der Schreibfläche die ganze Lotperiode zusammenhängend. Ferner ist sichergestellt, daß sich die den einzelnen Teilbereichen zuzuordnenden Aufzeichnungen nicht gegenseitig stören. Beispielsweise ist für eine große Reichweite eine niedrige Schallfrequenz erforderlich, weil dadurch der Lotimpuls weniger gedämpft wird, sowie ein längerer Lotimpuls, weil dadurch eine geringere Bandbreite des Verstärkers verwendbar wird, wodurch die Rauschspannung sinkt. Hierdurch ergibt sich aber bei extrem kurzen Entfernungen ein zu langer Nullschall, der bereits länger ist als die aufzuzeichnende Entfernung, und die Einschwingzeiten der einzelnen Teile der Echoloteinrichtung sind zu groß, so daß nicht mehr tragbare Mißweisungen in der Anzeige entstehen. Dagegen läßt sich die Grenze kürzester Lotentfernungen bis auf wenige Zentimeter herunterdrücken, wenn hohe Schallfrequenzen benutzt werden. Dann kann auch der aufzuzeichnende Nullschall kurz genug gehalten werden, und die Rauschspannung behindert trotz der dann erforderlichen größeren Bandbreite nicht.As a result, each individual sub-area can be optimally explored, and still appears on the writing surface contiguous for the entire soldering period. It is also ensured that the individual sub-areas the records to be assigned do not interfere with one another. For example, is great for a Range, a low sound frequency is required because this means that the solder pulse is less attenuated, as well as a longer solder pulse, because this means that a smaller bandwidth of the amplifier can be used, whereby the noise voltage drops. However, this results in a for extremely short distances Too long zero sound, which is already longer than the distance to be recorded, and the settling times the individual parts of the echo sounder are too large, so that no longer acceptable misdirections arise in the ad. On the other hand, the limit of the shortest soldering distances can be reduced to a few Push down centimeters when using high sound frequencies. Then he can too The zero sound to be recorded can be kept short enough, and the noise voltage hampers despite the then not required larger bandwidth.
Bereits eine zweifache Unterteilung der gesamten Lotperiode bewirkt eine befriedigende Ausweitung des von der Lotanlage erfaßbaren Entfernungsbereiches nach beiden Seiten hin, so daß alle Etappen einer Schiflsreise, insbesondere eines Supertankers oder Fischereifahrzeugs genau überwacht werden können.A two-fold subdivision of the entire lot period already results in a satisfactory expansion of the distance range that can be detected by the plumb system to both sides, so that all stages a ship voyage, especially a super tanker or fishing vessel, can be closely monitored can.
Eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt zweckmäßig mit einem die Aufteilung der Lotperiode bewirkenden Steuer- oder Schaltimpulsprogramm. Zweckmäßigerweise ist ein mit der Anzeigevorrichtung synchroner Taktgeber zur Triggerung eines weiteren Impulsgenerators zu verwenden. Dieser Impulsgenerator erzeugt das Steuer- oder Schaltimpulsprogramm, das erfindungsgemäß aus soso viel zeitlich aufeinanderfolgenden Steuer-oder Schaltimpulsen besteht, wie unterschiedliche Frequenzen verwendet werden und deren Gesamtdauer der Lotperiode entspricht. Außerdem ist der erste Impuls dieses erfindungsgemäßen Steuer:·' und Schaltimpulsprogramms zur Öffnung des Empfangskanals für die höchste Frequenz bzw. der Sperrung der übrigen Empfangskanäle zu verwenden und der zeitlich folgende Impuls zur sukzessiven Öffnung der in der Frequenz folgenden Kanäle bzw. der Sperrung der übrigen Empfangskanäle, deren Frequenz momentan nicht anzeigebereit gemacht werden soll.The method according to the invention is expediently carried out with a division the control or switching pulse program that effects the soldering period. Appropriately is a with the To use display device synchronous clock to trigger another pulse generator. This pulse generator generates the control or switching pulse program, which according to the invention consists of soso there is a lot of consecutive control or switching pulses, such as different frequencies and the total duration of which corresponds to the plumbing period. Also is the first impulse this control according to the invention: · 'and switching pulse program to open the receiving channel for the to use the highest frequency or the blocking of the other receiving channels and the following one in time Impulse for successive opening of the following channels in frequency or the blocking of the other reception channels whose frequency is currently not to be made ready for display.
Durch eine derartige Ausbildung ist es gleichzeitig auch möglich, bereits in Gebrauch bzw. in der Fertigung befindliche Echolotanlagen zusätzlich gemaß der Erfindung auszurüsten. Weitere Vorteile der Erfindung werden an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigenSuch a design, it is also possible at the same time, already in use or in the Equipping existing echo sounder systems in accordance with the invention. Other advantages of the invention are explained on the basis of the exemplary embodiments shown in the figures. It demonstrate
Fig. 1 und 2 Beispiele von erfindungsgemäßen Aufteilungen einer Lotperiode,Fig. 1 and 2 examples of subdivisions according to the invention of a solder period,
(Fig. 3 eine Blockschaltung einer erfindungsgemäßen Echolotanlage,(Fig. 3 shows a block diagram of an inventive Echo sounder system,
F i g. 4 einen monostabilen Multivibrator zur Verwendung als Impulsformer der F i g. 3 undF i g. 4 shows a monostable multivibrator for use as the pulse shaper of FIG. 3 and
F i g. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel.F i g. 5 shows another embodiment.
In den Diagrammen der Fi,g. 1 und 2 ist auf den Abszissen die Schallaufzeit t abgetragen. Eine Lotperiode reicht vom Beginn t0 eines Sendeimpulses bis zum Beginn t0* des folgenden Sendeimpulses. Die Zeilen A bis F lassen eine erfindungsgemäße Aufteilung der Lotperiode in drei Zeitabschnitte erkennen, die jeweils getrennt mit unterschiedlich langen Lotimpulsen und unterschiedlicher Frequenz auszuloten sind. Diesen Zeitabschnitten entsprechen im Wasser Entfernungsabschnitte.In the diagrams of Fi, g. 1 and 2, the sound propagation time t is plotted on the abscissas. A plumb period extends from the beginning t 0 of a transmission pulse to the beginning t 0 * of the following transmission pulse. Lines A to F show a division of the plumb period into three time segments according to the invention, each of which is to be explored separately with plumb pulses of different lengths and different frequencies. These time segments correspond to distance segments in the water.
In der Reihe C ist mit 1 ein Sende- bzw. Lotimpuls mittlerer Dauer, etwa 2 m/sec, und mittlerer Frequenz, etwa 30 kHz, dargestellt, wie er üblicherweise verwendet wird. Die Wahl dieser beiden Daten stellt einen Kompromiß dar, durch den ein großer Entfernungsbereich überstrichen werden kann. Dieser Entfernungsbereich wird durch die Erfindung sowohl nach kurzen Entfernungen hin als nach langen Entfernungen hin erheblich ausgeweitet. Ein erster, von tt bis t2 reichender Abschnitt (Zeile B) wird von einem sehr kurzen Lotimpuls 2, etwa 0,05 m/sec lang, von hoher Frequenz, etwa 150 bis 200 kHz, ausgelotet. Es wird klar, daß die Zeit tv von der an bereits Echos aufgezeichnet werden können, noch innerhalb des normalen, wenigstens zehnmal längeren Lotimpulses 1 liegen würden, so daß prinzipiell mit der gebräuchlichen Lotung (Zeile C) niemals so kurze Entfernungen ausgelotet werden können, wie mit dem Sendeimpuls 2. Eine Verkürzung des Lotimpulses 1 ist nicht möglich, weil eine gewisse Länge notwendig ist, um die für die Erzeugung noch ausreichend stark einfallender Echos notwendige Schallenergie mit der möglichen Energiedichte in dem in das Wasser ausgesandte Schallwellenpaket speichern zu können. Dies ist einmal bei dem Lotimpuls 2 wegen dessen wesentlich höherer Frequenz leichter möglich und zum anderen auch nicht in dem Maße nötig, weil mit ihm keine größeren Entfernungen ausgelotet werden sollen; er kann ganz auf nahe Entfernungen gezüchtet bzw. in seiner Länge gekürzt werden. Das Ende des Lotimpulses 2 bzw. dem damit zusammenfallenden frühest möglichen Empfangsbeginn von Echos zur Zeit tt entspricht bei 0,05 m/sec Lotimpulsdauer eine Lotentfernung von etwa 4 cm.In row C, 1 shows a transmission or solder pulse of medium duration, about 2 m / sec, and medium frequency, about 30 kHz, as is commonly used. The choice of these two dates represents a compromise by means of which a large distance range can be covered. This distance range is extended considerably by the invention both towards short distances and towards long distances. A first section (line B) extending from t t to t 2 is plumbed by a very short solder pulse 2, about 0.05 m / sec long, of high frequency, about 150 to 200 kHz. It becomes clear that the time t v from which echoes can already be recorded would still lie within the normal, at least ten times longer plumbing pulse 1, so that in principle, with the usual plumbing (line C), such short distances can never be explored, As with the transmit pulse 2. A shortening of the solder pulse 1 is not possible because a certain length is necessary in order to be able to store the sound energy necessary for the generation of sufficiently strong echoes with the possible energy density in the sound wave packet sent into the water. On the one hand, this is easier with the solder pulse 2 because of its much higher frequency and, on the other hand, it is also not necessary to the extent that it is not intended to sound out larger distances; it can be grown at very close distances or shortened in length. The end of the plumbing pulse 2 or the earliest possible reception start of echoes at the time t t , which coincides with it, corresponds to a plumbing distance of approximately 4 cm with a plumbing pulse duration of 0.05 m / sec.
Dagegen ist ein Sendeimpuls 1 von etwa 2 m/sec Dauer — wenn er genügend weit reichen soll, ist er eventuell noch länger zu wählen — vierzigmal so lang und könnte demzufolge erst ab einem minimalen Abstand von 150 cm loten. In der Praxis wird diese Entfernung aber noch weiter hinausgeschoben, weil der für große Entfernungen wirkende Normalimpuls 1 wegen seiner großen Stärke Nachschwingungen — Revibration— erzeugt, die erst noch abklingen müssen. So kann normalerweise nur mit einer minimalen Lotentfernung von 200 cm gerechnet werden. Dies ist aber eine untere Entfernungsgrenze, die für Supertanker viel zu hoch liegt. Derartige Schiffe müssen in Häfen mit nur wenigen Zentrmetern Wasser unter dem Kiel oder sogar bei weichen Schlickbänken mit Grundberührung fahren. Beispielsweise ist der Hafen Hamburg auf diese Weise, und wenn gleichzeitig noch die Flutwelle ausgenutzt wird, für wesentlich größere Tanker ereichbar, als wenn mit dem üblicherweise bei nicht genauer Kenntnis des wahren Abstandes und der Meeresbodenbeschaffenheit erforderlichen Sicherheitsabstandes des Kiels vom Meeresboden gefahren wird.In contrast, a transmission pulse 1 is about 2 m / sec in duration - if it is to reach far enough, it is possibly even longer to choose - forty times as long and could therefore only from a minimal distance from 150 cm. In practice, however, this distance is postponed even further because of the normal pulse 1 acting for great distances because of its great strength post-oscillation - revibration— that have yet to subside. This can normally only be done with a minimal amount of solder of 200 cm can be expected. But this is a lower distance limit for supertankers is way too high. Such ships have to be under water in ports with only a few centimeters drive the keel or even with soft mud banks with ground contact. For example is the port Hamburg in this way, and if the tidal wave is exploited at the same time, for essential larger tankers can be reached than when using the usually without precise knowledge of the true distance and the nature of the seabed, the required safety distance between the keel and the seabed is driven.
Die beiden Sendeimpulse brauchen sich nicht nur in ihrer Länge und Frequenz unterscheiden, sondern werden zweckmäßigerweise auch mit unterschiedlichem Energiegehalt ausgesandt, wobei der für nahe Entfernungen gedachte Lotimpuls 2 eine wesentlich kleinere Amplitude aufzuweisen braucht.The two transmission pulses not only need to differ in their length and frequency, but also are expediently also sent out with a different energy content, with the for near Solder pulse 2, imaginary distances, needs to have a significantly smaller amplitude.
Die beiden Lotungen mittels der Frequenzen Z1
und Z2 arbeiten wie folgt zusammen: Die beiden Lotimpulse
1 und 2 werden mit ihrem Anfang gleichzeitig ausgesandt. Hierbei ist der Empfänger für Z1
für die Sendezeit io-it zu sperren. Ferner ist von
dem kürzesten Sendeimpuls 2, z. B. aus dessen Generator, eine Schreibspannung für die Nullmarke auf
der gemeinsamen Anzeigefläche abzuleiten. Der selektive Empfänger für Z1 wird für die Zeit tt-t2 geöffnet.
Dies erfolgt am einfachsten mittels eines Öffnungsimpulses 3 (Zeile B), der beispielsweise als zusätzliche
positive Steuerspannung an das Gitter einer mittels einer negativen Gleichvorspannung im übrigen
dauernd gesperrten Verstärkerröhre geführt ist. Der noch beträchtlich in die Öffnungszeit tx-t2 hineinreichende
Lotimpuls 1 der zweiten, weitabliegenden Frequenz /2 — aus Platzgründen läßt sich der
Unterschied in der Zeichnung nicht maßstäblich darstellen — kann aber in dem selektiven Eingang des
Empfängers für Z1 keine Spannung erzeugen und deshalb
nicht stören.
Andererseits ist der selektive Empfangsverstärker für Z2 erst ab h geöffnet und gegen Störungen des
eigenen starken Sendeimpulses 2 geschützt. Außerdem wird das wegen der kürzeren Zeitdauer des Lotimpulses
2 während der Zeit tt-t2 bessere Auflösungsvermögen
nicht durch Aufzeichnungen wieder verdorben, die von dem wesentlich längeren und deshalb
wesentlich schlechter auflösenden Lotimpuls 1 herrühren. The two soundings by means of the frequencies Z 1 and Z 2 work together as follows: The beginning of the two solder pulses 1 and 2 are sent out simultaneously. The receiver for Z 1 is to be blocked for the transmission time i o -i t. Furthermore, from the shortest transmission pulse 2, z. B. from its generator to derive a write voltage for the zero mark on the common display area. The selective receiver for Z 1 is opened for the time t t -t 2 . The easiest way to do this is by means of an opening pulse 3 (line B), which is applied, for example, as an additional positive control voltage to the grid of an amplifier tube which is otherwise permanently blocked by means of a negative DC bias. The solder pulse 1 of the second, far away frequency / 2 , which still extends considerably into the opening time t x -t 2 - for reasons of space, the difference cannot be shown to scale in the drawing - but cannot generate any voltage in the selective input of the receiver for Z 1 and therefore do not bother.
On the other hand, the selective receiving amplifier for Z 2 is only opened a b h and protected against interference from its own strong transmit pulse 2. In addition, the better resolution due to the shorter duration of the solder pulse 2 during the time t t -t 2 is not spoiled again by recordings that originate from the significantly longer and therefore significantly poorer resolving solder pulse 1.
Zweckmäßigerweise wird also der Empfänger für die zweite Frequenz erst bei t2 geöffnet. Wie lange er geöffnet bleibt hängt davon ab, wieviel weitere Frequenzen noch verwendet werden. Begnügt man sich mit insgesamt zwei Frequenzen — hierbei ergeben sich bereits erhebliche Vorteile, insbesondere für die Supertankerfahrt —, dann wird man zur Ausnutzung der Lotimpulsfolge die Öffnung bis f0* (Zeile G) reichen lassen. Im Falle weiterer und tieferer Frequenzen schließt der Verstärker für Z2 beim Beginn der nächsten Frequenz. In der Fig. 1 ist noch eine weitere Frequenz Z3 angenommen.The receiver for the second frequency is expediently only opened at t 2 . How long it stays open depends on how many other frequencies are still used. If you are satisfied with a total of two frequencies - this already results in considerable advantages, especially for the supertanker trip - then you will allow the opening to f 0 * (line G) to utilize the solder pulse sequence. In the case of further and lower frequencies, the amplifier for Z 2 closes at the beginning of the next frequency. Another frequency Z 3 is assumed in FIG. 1.
Die Frequenz Z3 beginnt erst zur Zeit t3, wo die vom Impuls 1 herrührenden Echos bereits zu schwach oder zu verrauscht sein würden. Vorher wird mittels des Steuerimpulses 4 die Lotung mit der Frequenz Z2 beendet. Der Rest der Lotperiode wird mittels des sehr langen, etwa 10 bis 20 m/sec, Lotimpulses 5 sehr niedriger Frequenz, etwa 1OkHz, ausgelotet. Hierdurch wird die etwa bei t3 liegende normale Reichweite noch um ein Stück weiter hinausgeschoben. 6 ist der Öffnungsimpuls (Zeile F) für den für die letzte Frequenz Z3 maßgeblichen Verstärkungskanal. Hierdurch werden die insbesondere für die Horizontallotung interessanten übergroßen Reichweiten erzielt, so daß der Schiffskurs zeitig genug ausgerichtetThe frequency Z 3 does not begin until time t 3 , when the echoes originating from the pulse 1 would already be too weak or too noisy. Before this, the sounding with the frequency Z 2 is ended by means of the control pulse 4. The remainder of the plumbing period is sounded out by means of the very long, about 10 to 20 m / sec, plumbing pulse 5 at a very low frequency, about 10 kHz. As a result, the normal range, which is approximately at t 3 , is pushed out a little further. 6 is the opening pulse (line F) for the gain channel relevant for the last frequency Z 3. This achieves the oversized ranges, which are particularly interesting for horizontal plumbing, so that the ship's course is aligned in good time
werden kann, um einen weit voraus ausgemachten Fischschwarm mit dem Schleppnetz zu fangen.can be made out to a far ahead Catch school of fish with the trawl.
Die drei Steuerimpulse 3, 4, 6 demonstrieren gleichzeitig die Aufteilung der Anzeigefläche, wie sie von den Echos je einer Frequenz nacheinander beschrieben werden. Durch diese erfinderische Aufteilung der Lotperiode bzw. der Lotentfernung in Teilbereiche, die vorzugsweise aneinander anschließen, wird einmal der gesamte Bereich erheblich erweitert und zum anderen jeder Teilbereich optimal ausgelotet; denn nahe Entfernungen oder große Entfernungen lassen sich am besten mit stark unterschiedlichen Eigenschaften der Lotimpulse erfassen. So werden für große Entfernungen eine niedrige Frequenz, langer Lotimpulse wegen der geringeren Dämpfung im Wasser und zur Erniedrigung des Rauschens kleineren Bandbreite angestrebt; während dagegen bei kurzen Entfernungen ein kurzer Lotimpuls notwendig ist, weil die Lotzeiten sonst bereits in die Zeitdauer eines längeren Sendeimpulses fallen würden. Dann wird aber eine große Bandbreife benötigt und ist auch wegen des geringen von der Schallwelle zu durchwandernden Störvolumens auch aufzeichenbar. Deshalb ist mit der erfindungsgemäßen Aufteilung der Lotperiode nicht nur eine Bereichsausweitung, eine Verschiebung der vorderen und hinteren Grenze, erreicht, sondern auf der Aufzeichnungsfläche eine Aufteilung derart, daß bei den kurzen Entfernungen die Auflösung steigt und bei den großen Entfernungen das Signal/Rauschverhältnis verbessert ist.The three control pulses 3, 4, 6 simultaneously demonstrate the division of the display area as they do each of the echoes of a frequency can be described one after the other. Through this inventive division the soldering period or the soldering distance in partial areas, which are preferably connected to one another, on the one hand, the entire area is considerably expanded and, on the other hand, each sub-area is optimally explored; because close distances or long distances can best be dealt with with very different Record properties of the solder impulses. So for great distances a low frequency, long plumb pulses because of the lower attenuation in the water and to lower the Aimed for a smaller noise bandwidth; while, on the other hand, a short solder pulse at short distances is necessary because otherwise the plumbing times fall within the duration of a longer transmission pulse would. But then a large bandwidth is required and, because of the small amount of the Sound wave to traversed interference volume can also be recorded. Therefore, with the invention Division of the plumb period not just an area expansion, a shift in the front and rear limit, but a division on the recording surface such that the At short distances the resolution increases and at long distances the signal / noise ratio increases is improved.
Die Erfindung ist aber nicht auf die gezeichnete Aufteilung beschränkt, sondern noch vielfältiger Ausführungen fähig, insbesondere ist auch eine noch weitergehende Aufteilung als in drei Teilbereiche vorteilhaft, wenngleich bereits mit einer einmaligen Teilung, also der Aufteilung in zwei Teilbereiche, schon wesentliche Vorteile erreicht werden. So reicht es z. B. für Supertanker, einen vorderen Teilbereich, entsprechend Lotung /2, anzufügen, während für die Horizontallotung ein zusätzlicher hinterer Teilbereich entsprechend Lotung /3, interessant ist. Ferner wird noch darauf hingewiesen, daß die Zeiteinteilung der F i g. 1 keinen Anspruch auf Maßstabtreue erhebt.However, the invention is not limited to the division shown, but is capable of even more diverse designs, in particular an even more extensive division than into three sub-areas is advantageous, although a single division, i.e. the division into two sub-areas, already achieves significant advantages. So it is enough z. B. for supertankers, add a front sub-area corresponding to plumbing / 2 , while an additional rear sub-area corresponding to plumbing / 3 is interesting for horizontal plumbing. It is also pointed out that the timing of the F i g. 1 does not claim to be true to scale.
Ferner ist es nicht notwendig, daß der Übergang der einzelnen Teilbereiche abrupt aneinander anschließt, wie in F i g. 1 gezeichnet, sondern er kann auch ineinander verlaufen, wie es F i g. 2 vorteilhaft darstellt. Während einer Übergangszeit t4-t5 ist die Lotung kürzerer Frequenz /4 abfallend und die Lotung normaler Frequenz /5 zunehmend und gleichzeitig auf der Anzeigefläche wirksam. Ebenfalls ist es nicht nötig, daß, wie in F i g. 2 gezeichnet, sich die Abnahme- und Zunahmezeiten decken. Eine weitere Variante wird im Zusammenhang mit der in F i g. 3 dargestellten Echoloteinrichtung erläutert.Furthermore, it is not necessary for the transition between the individual sub-areas to abruptly adjoin one another, as in FIG. 1 drawn, but it can also run into one another, as shown in FIG. 2 represents advantageous. During a transition time t 4 -t 5 , the sounding of the shorter frequency / 4 is falling and the sounding of the normal frequency / 5 is increasingly and simultaneously effective on the display surface. It is also not necessary, as shown in FIG. 2 drawn, the decrease and increase times coincide. Another variant is in connection with the in F i g. 3 illustrated echo sounder explained.
Hierin ist mit 11 eine Anzeigevorrichtung bezeichnet. Dargestellt ist eine Schreibvorrichtung, wenngleich die Erfindung auch für Kathodenstrahl-Anzeigevorrichtungen vorteilhaft verwendbar ist. 12 ist ein elektrisch empfindliches Registrierpapier, das schrittweise nach jeder Lotung von links nach rechts über einen metallenen, geerdeten Schreibtisch 13 geführt wird. Quer zu dieser Fortschalteinrichtung läuft ein Schreibgriffel 14 über das Registrierpapier, an dem die elektrische Schreibspannung liegt. Der Griffel wird von einem dauernd umlaufenden, nichtleitenden Band 15 getragen und schleift mit seinem anderen Ende auf einer Stromschiene 16. Die räumlich benachbarten Aufzeichnungen der Lotperiode ergeben das sogenannte Echogramm auf dem Registrierpapier 12.Here, 11 denotes a display device. A writing device is shown, albeit the invention can also be used advantageously for cathode ray display devices. 12 is an electrically sensitive recording paper that moves gradually from left to right after each plumbing is passed over a metal, earthed desk 13. Runs across this indexing device a pen 14 over the recording paper to which the electrical writing voltage is applied. The stylus is carried by a continuously revolving, non-conductive belt 15 and grinds with its other End on a busbar 16. The spatially adjacent recordings of the plumbing period result the so-called echogram on the recording paper 12.
Es -erfolgt nun gemäß der Erfindung eine Aufteilung der einzelnen Lotperioden. Diese wirkt sich beim Echogramm in eine waagerechte Streifenaufteilung aus, von denen in der F i g. 3 ein Beispiel mit zwei Streifen A und B gezeichnet ist. Der Echogrammstreifen A wird mittels einer hohen Frequenz von etwa /* = 180 kHz und der andere Echogrammstreifen B von einer üblicherweise verwendeten Frequenz / = 30 kHz ausgelotet bzw. von den sich bei der Lotung einstellenden Echos beschrieben. Hierbei wird die Nullinie 17 allein von dem sehr kurzen Sendeimpuls hoher Frequenz aufgezeichnet. Daß sich die beiden Echogrammstreifen A und B etwas überlappen, dient vor allem der Schaltungsvereinfachung. Außerdem ergibt sich in dem Überlappungsbereich eine Hervorhebung der Bodenkontur 18 durch die um die Bodenechos höhere Frequenz erhöhte Schreibspannung. Außerdem eignet sich der Überlappungsbereich für Justierungen. According to the invention, the individual soldering periods are now divided. In the case of the echogram, this results in a horizontal division of stripes, of which in FIG. 3 an example with two strips A and B is drawn. The echogram strip A is sounded out by means of a high frequency of approximately / * = 180 kHz and the other echogram strip B is sounded out at a commonly used frequency / = 30 kHz or is described by the echoes that arise during sounding. Here, the zero line 17 is recorded solely by the very short high-frequency transmission pulse. The fact that the two echogram strips A and B overlap somewhat serves primarily to simplify the circuit. In addition, the floor contour 18 is accentuated in the overlap area due to the higher frequency of the writing voltage increased by the floor echoes. The overlap area is also suitable for adjustments.
Es wird deutlich, daß wegen der bei der hohen Frequenz von 180 kHz möglichen außerordentlichen Kürze des Lotimpulses von etwa 0,1 m/sec auch die Nullinie 17 sehr schmal geschrieben werden kann, so daß die nur wenige Zentimeter unter dem Kiel liegende Meeresbodenerhebung 19 noch einwandfrei aufgezeichnet werden kann.It becomes clear that because of the extraordinary possible at the high frequency of 180 kHz Shortness of the plumbing pulse of about 0.1 m / sec and the zero line 17 can be written very narrow, so that the sea floor elevation 19, which is only a few centimeters below the keel, is still flawless can be recorded.
Mit dem Schreiber synchron, durch die gestrichelte Linie 20 angedeutet, läuft ein Taktgeber 21. Dieser Taktgeber liefert elektrische Impulse. Diese können mechanisch erzeugt werden, indem beispielsweise ein Schaltnocken an dem Riemen 15 einen elektrischen Schaltkontakt betätigt, der einen kurzen elektrischen Impuls liefert. Je nach den Anforderungen kann der von einem Schreiberkontakt kommende elektrische Impuls durch einen Schmitt-Trigger in einen exakten Rechteckimpuls umgewandelt werden. Der Taktgeberimpuls löst sowohl den Sender 22 für die tiefe Frequenz / als auch den Sender 23 für die hohe Frequenz /* gleichzeitig aus. 24 und 25 sind die zugehörigen Sendewandler, die die elektrischen Sendeimpulse und Schallimpulse umwandeln und in das Wasser übertragen. Gleichzeitig wird aus dem Sender 23 aus dem kurzen Lotimpuls hoher Frequenz eine Markierungsspannimg zum Schreiben der Nullmarke 17 abgeleitet: Leitung 26.A clock generator 21 runs synchronously with the recorder, indicated by the dashed line 20 Clock provides electrical impulses. These can be generated mechanically by, for example, a Switching cam on the belt 15 actuates an electrical switch contact, which has a short electrical Impulse supplies. Depending on the requirements, the electrical Pulse can be converted into an exact square pulse by a Schmitt trigger. The clock pulse solves both the transmitter 22 for the low frequency / and the transmitter 23 for the high frequency / * at the same time. 24 and 25 are the associated transmission transducers that generate the electrical transmission pulses and convert sound impulses and transmit them into the water. At the same time, the transmitter becomes 23 from the short high-frequency solder pulse a marking voltage for writing the zero mark 17 derived: line 26.
27, 28 sind die Empfangswandler und 29, 30 die zugehörigen Empfangskanäle. Es ist der zweite Empfangskanal 29 mittlerer Frequenz zu sperren, entsprechend der Streifeneinteilung B. Zur Gewinnung des richtigen Zeitabstandes ist zwischen dem Taktgeber 21 und dem Empfangskanal 29 ein Impulsformer 31 angeordnet. Dadurch können weder der relativ lange Sendeimpuls — etwa 2 m/sec Dauer — noch die entsprechend langen Echoimpulse die Entfernungsauflösung am Anfang der Lotperiode stören. Dies ist aber ein besonders wichtiger Entfernungsbereich für Supertanker, der bis zu wenigen Zentimetern herabreicht. 27, 28 are the receiving transducers and 29, 30 are the associated receiving channels. The second receiving channel 29 of medium frequency is to be blocked, according to the strip division B. To obtain the correct time interval, a pulse shaper 31 is arranged between the clock generator 21 and the receiving channel 29. As a result, neither the relatively long transmission pulse - about 2 m / sec duration - nor the correspondingly long echo pulses can interfere with the distance resolution at the beginning of the plumbing period. However, this is a particularly important distance range for supertankers, which extends down to a few centimeters.
Ferner liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß die gleichzeitige Aussendung mehrerer, insbesondere der beiden Lotimpulse so ohne weiteres gar nicht gegeben ist, obwohl die beiden Sender von demselben Taktgeber ausgelöst werden. Trotzdem ergeben sich nämlich noch Mißweisungen in der An-Furthermore, the invention is based on the knowledge that the simultaneous transmission of several, in particular the two plumbing pulses are not readily given, although the two transmitters from the same clock. Nevertheless, there are still misconceptions in the
zeige, die auf unterschiedliche Aussendung zurückzuführen sind. Abhilfe erfolgt durch einen vom Taktgeber 21 zu beaufschlagenden Impulsformer 32, angeordnet zwischen Taktbeger 21 und Sender 23 für die höhere Frequenz, zur Umformung des Taktimpulses für die um soviel verzögerte Auslösung des Senders 23 höherer Frequenz, daß die erste volle Amplitude aller Schallsendeimpulse im Wasser mit der ersten vollen Amplitude des Schallsendeimpulses der tiefsten Frequenz im Wasser zeitlich koinzidieren. Hierdurch wird nämlich der Umstand berücksichtigt — was bisher noch nicht geschehen ist —, daß eine Sendeeinrichtung für hohe Schallfrequenzen auf schnelles Einschwingen gezüchtet ist. Da weiterhin der Betrieb impulsartig erfolgt, ergeben sich bei den Sendeeinrichtungen verschiedener Frequenz auch verschiedene Einschwingzeiten, in die auch noch die mechanischen Schwingungen der Wandler sowie die Übertragung auf das Wasser einzubeziehen sind,· Durch die Erfindung wird also dafür gesorgt, daß verschiedene Zeiten bis zur Erreichung der vollen Amplitude des Schallimpulses im Wasser ausgeglichen werden, so daß für die Messungen ein eindeutiger, gemeinsamer Bezugspunkt gewonnen wird.show that can be attributed to different emission are. This is remedied by a pulse shaper 32 to which the clock generator 21 acts between clock generator 21 and transmitter 23 for the higher frequency, for converting the clock pulse for the so much delayed triggering of the transmitter 23 higher frequency that the first full Amplitude of all sound transmission pulses in the water with the first full amplitude of the sound transmission pulse coincide in time with the lowest frequency in the water. This takes into account the fact - which has not yet happened - that a transmitting device for high sound frequencies is bred for rapid settling. Since then If the operation takes place in a pulsed manner, there are also different frequencies in the case of the transmission devices of different frequencies Settling times in which the mechanical vibrations of the converter and the Transfer to the water are to be included, · The invention thus ensures that various The times until the full amplitude of the sound pulse is reached in the water is balanced so that a clear, common reference point is obtained for the measurements.
Durch eine einstellbare Ausbildung der Verzögerungszeit des Impulsformers 32 läßt sich die Koinzidenz genau justieren. Als Anzeige für die richtige Justierung dient der Überlappungsbereich der Bodenechogrammstreifen A und B. Es ist auf geometrische Deckung des Anfanges der beiden, von den beiden Frequenzen / und /* herrührenden Echos desselben Unterwasserobjekts einzustellen. In der F i g. 3 wurde die Vorderkante 18 des Meeresbodens benutzt. Für die Justierung ist bei dem Impulsformer 32 die Handhabe 33 gezeichnet.The coincidence can be precisely adjusted by means of an adjustable design of the delay time of the pulse shaper 32. The overlap area of the bottom echogram strips A and B is used as an indicator for the correct adjustment. In FIG. 3 the leading edge 18 of the sea floor was used. For the adjustment, the handle 33 of the pulse shaper 32 is drawn.
Ferner besteht die Möglichkeit, eine zeitlich nur wenig abweichende, insbesondere genau definierte spätere Aussendung des Sendeimpulses niedrigerer Frequenz vorzunehmen. Dadurch läßt sich z. B. eine vom Meeresboden mehr oder weniger stark abgesetzte scharfe Konturenlinie durch die höhere Frequenz schreiben. Der dann dazwischenliegende weiße bandförmige Zwischenraum hebt die Meeresoberfläche in der Anzeige hervor. Diese sogenannte »white line« ist eine an sich bekannte vorteilhafte Aufzeichnungsart, für die sonst gesonderte und andersartige Vorrichtungen benötigt werden (deutsches Patent 1136 248). Bei der Erfindung läßt sich diese Aufzeichnungsart nebenbei erreichen. Es braucht nur von der gleichzeitigen Aussendung der beiden Sendeimpulse auf eine fast gleichzeitige Aussendung übergegangen zu werden. Dieser Übergang ist beispielsweise mittels der Handhabe 33 jederzeit wahlweise und/oder mit sehr viel Abstufungen möglich. D1, D3 sind Trenndioden, um eine Rückwirkung der zwei an die Stromschiene 16 geführten positiven Schreibspannungen aufeinander zu vermeiden.Furthermore, there is the possibility of making a later transmission of the transmission pulse with a lower frequency, which differs only slightly in time, and in particular is precisely defined. This allows z. B. write a more or less sharply separated sharp contour line from the sea floor through the higher frequency. The white band-shaped space in between then highlights the sea surface in the display. This so-called "white line" is an advantageous type of recording known per se, for which separate and different devices are otherwise required (German patent 1136 248). In the present invention, this type of recording can be achieved by the way. It only needs to be changed from the simultaneous transmission of the two transmission pulses to an almost simultaneous transmission. This transition is possible at any time optionally and / or with a great number of gradations, for example by means of the handle 33. D 1 , D 3 are isolating diodes in order to prevent the two positive write voltages fed to the busbar 16 from affecting one another.
Die Programmsteuerung bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 sieht also im wesentlichen nur die Sperrung des Empfangskanals 29 für die niedrigere Frequenz für einen Teil am Anfang der Lotperiode vor. Hierbei ist die Erkenntnis verwendet, daß hohe Schallfrequenzen unter Wasser nur begrenzte Reichweite haben, so daß es an sich nicht notwendig ist, den Streifen A durch Steuern oder Schalten zu beenden. Wird eine abrupte Begrenzung des Teilbereiches für die hohe Frequenz gewünscht, so ist von dem Impulsformer 31 ein z. B. über die Sperrzeit des Kanals 29 für die niedrigere Frequenz reichender Öffnungsimpuls dem normalerweise zu sperrenden Empfangskanal 30 zuzuführen: Leitung 34.The program control in the embodiment of FIG. 1 essentially only provides for the blocking of the receiving channel 29 for the lower frequency for a part at the beginning of the plumbing period. Here, the knowledge is used that high sound frequencies have only a limited range under water, so that it is not actually necessary to end the strip A by controlling or switching. If an abrupt limitation of the sub-range for the high frequency is desired, a z. B. over the blocking time of the channel 29 for the lower frequency reaching opening pulse to the normally to be blocked receiving channel 30: line 34.
Es sei noch bemerkt, daß sich das Bodenecho 18 der höheren Frequenz insbesondere für die Überlappungszone der beiden Streifen A und B markanter schreiben läßt, wenn es in differenzierter Form verwendet wird. Hierzu ist die demodulierte Empfangsspannung über ein oder mehrere i?C-Glieder zu füho ren, deren Zeitkonstante so klein bemessen ist, daß . nicht das ganze Echosignal über den Koppelkondensator C übertragen wird, sondern im wesentlichen nur die Teile großen Anstiegs, also z. B. die Bodenkontur. Die bei den Sende- und Empfangskanälen vorzunehmenden Schaltungen sind geläufige Technik und werden deshalb nicht im Detail gezeichnet. Auch bei den näheren Ausführungen der Impulsformer 31, 32 — z. B. monostabile Multivibratoren — handelt es sich um Standard-Schaltungen, deren nähere Erläuterung sich an sich erübrigt, sie sollen aber in der F i g. 4 kurz beschrieben werden.It should also be noted that the bottom echo 18 of the higher frequency can be written more prominently, especially for the overlap zone of the two strips A and B , if it is used in a differentiated form. For this purpose, the demodulated received voltage is to be fed through one or more IC elements, the time constant of which is so small that. not the entire echo signal is transmitted via the coupling capacitor C, but essentially only the parts of the large rise, so z. B. the ground contour. The circuits to be made for the transmit and receive channels are common technology and are therefore not shown in detail. Also in the more detailed explanations of the pulse shapers 31, 32 - z. B. monostable multivibrators - these are standard circuits, the further explanation of which is unnecessary, but they should be shown in FIG. 4 will be briefly described.
In der F i g. 4 ist der Impulsformer 31 durch einen mittels der beiden npn-Transistoren T1 und T2 gebildeten monostabilen Multivibrator dargestellt. Die von dem Taktgeber 21 (F i g. 3) kommende Leitung 35 führt zunächst über ein Netzwerk, das den Tastimpuls C1 und den Widerständen differenziert, damit in einen zeitlich mit seiner Vorderflanke zusammenfallenden Nadelimpuls verwandelt, außerdem mittels der Diöden D4 und D5 von den negativen Anteilen, insbesondere der Rückflanke, befreit wird, um die negativ vorgespannte, gesperrte Basis von T1 zu öffnen. Dann ist mittels der Leitung 36 ein negativer Impuls entnehmbar, der zur Sperrung des Empfangskanals 29 35'(Fi g. 3) verwendet wird, und mittels der Leitung 34 ein zeitlich sich damit deckender positiver Impuls, der zur Öffnung des Empfangskanals 30 Verwendung finden kann. Die die Impulsdauer des monostabilen Multivibrators bestimmenden Zeitkonstanten sind so gewählt, wie es der gewünschten Unterteilung der Lotperiode entspricht.In FIG. 4, the pulse shaper 31 is represented by a monostable multivibrator formed by means of the two npn transistors T 1 and T 2. The line 35 coming from the clock 21 (FIG. 3) initially leads via a network that differentiates the key pulse C 1 and the resistors, thus converting it into a needle pulse that coincides with its leading edge, also by means of the diodes D 4 and D. 5 is freed from the negative components, in particular the trailing edge, in order to open the negatively biased, locked base of T 1. Then a negative pulse can be taken by means of the line 36, which is used to block the receiving channel 29 35 '(Fig. 3), and by means of the line 34 a temporally coincident positive pulse that can be used to open the receiving channel 30 . The time constants that determine the pulse duration of the monostable multivibrator are selected in such a way that they correspond to the desired subdivision of the plumbing period.
Für den Impulsformer 32 läßt sich ebenfalls das Prinzip der F i g. 4 verwenden, wie es für den Impulsformer 31 angegeben wurde, nur ist die Dimensionierung wesentlich anders zu wählen, so daß sich viel kürzere Impulse ergeben. Ferner ist für die anderweitige Verwendung zur Triggerung des Senders 23 der Ausgangsimpulse zu differenzieren. Hierzu ist dem Ausgang das i?C-Glied C2, R2 nachzuschalten, wie es in der F i g. 4 links dargestellt ist. Wird, wie gezeichnet, der negative Ausgangsimpuls verwendet — frühere Leitung 36 —, so ergibt sich nach den Dioden D6, D7 ein positiver Triggerimpuls, dessen zeitliche Lage dem Anstieg des negativen Ausgangsimpulses des monostabilen Multivibrators entspricht. Dieser abgeleitete positive Triggerimpuls ist also gegenüber dem ursprünglichen positiven Triggerimpuls (Eingang 35 bzw. 37) zeitlich verzögert. Diese Verzögerung läßt sich durch eine einstellbare Veränderung der Zeitkonstanten des monostabilen Multivibrators, beispielsweise mittels des Widerstandes R1, variieren. Dadurch wird nämlich der Zeitpunkt des Rückkippens, also die zeitliche Lage der Rückflanke bestimmt.For the pulse shaper 32, the principle of FIG. 4 use, as it was indicated for the pulse shaper 31, only the dimensioning is to be chosen significantly different, so that much shorter pulses result. Furthermore, for other uses for triggering the transmitter 23, the output pulses must be differentiated. To this end, the output is to be followed by the i? C element C 2 , R 2 , as shown in FIG. 4 is shown on the left. If, as shown, the negative output pulse is used - earlier line 36 - a positive trigger pulse results after the diodes D 6 , D 7 , the timing of which corresponds to the rise of the negative output pulse of the monostable multivibrator. This derived positive trigger pulse is thus delayed compared to the original positive trigger pulse (input 35 or 37). This delay can be varied by an adjustable change in the time constant of the monostable multivibrator, for example by means of the resistor R 1. This is because the point in time of the tilting back, that is to say the temporal position of the trailing edge, is determined.
Im Falle man von dem positiven Ausgangsimpuls ausgeht (Leitung 34), sind die Dioden D6, D7 umzupolen, und es wird noch eine Umkehrstufe benötigt, um aus der abfallenden Rückflanke des positivenIf the positive output pulse is assumed (line 34), the polarity of the diodes D 6 , D 7 must be reversed, and an inverting stage is required to get off the falling trailing edge of the positive
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Ausgangsimpulses wieder einen positiven Trigger impuls zu gewinnen. .Output pulse to gain a positive trigger pulse again. .
Die Erfindung ist keineswegs auf die Ausführungen der Fig. 3 beschränkt; Fig. 5 zeigt deshalb ein weiteres Ausführungsbeispiel.:Hierin wird für wenigstens zwei Frequenzen ein gerneinsamer Empfangsverstärker verwandt. Dieser benötigt wenigstens eine Schaltstufe 40. Die folgenden Stufen können beispielsweise als .RC-Verstärker ausgebildet werden. Zweckmäßig ist es, hiervon wenigstens eine Stufe auf sämtliche Frequenzen gleichzeitig aber diskret abzustimmen. :.The invention is in no way restricted to the embodiments of FIG. 3; Fig. 5 therefore shows a Another exemplary embodiment: Here, a common receiving amplifier is used for at least two frequencies. This one needs at least one Switching stage 40. The following stages can, for example, be designed as .RC amplifiers. It is useful to tune at least one level of this to all frequencies simultaneously but discretely. :.
In dem auf zwei Frequenzen ausgelegten Beispiel der F i g. 5 wird in der Schaltstufe ein Schwingkreis L3, C3, der auf die tiefste Frequenz abgestimmt ist, durch" einen Transistor T1 zu einem Teil, z. B. der Schwingkreisspule, kurzgeschlossen, wodurch die Umschaltung auf die höhere Frequenz erfolgt. Der Schalttransistor T1 ist vom npn-Typ und liegt mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke einem Teil, der Schwingkreisspule L3 parallel. An der Basis ist er mittels einer negativen Vorspannung an sich dauernd gesperrt und wird nur für eine der höheren Frequenz zuzuordnende Teilzeit der Lotperiode durch den positiven Schalt- oder Steuerimpuls geöffnet. Durch diese Maßnahme werden die beiden Frequenzen abwechselnd verstärkt.:In the example of FIG. 5, an oscillating circuit L 3 , C 3 , which is tuned to the lowest frequency, is short-circuited in the switching stage by a transistor T 1 to one part, e.g. the oscillating circuit coil, whereby the switchover to the higher frequency takes place Switching transistor T 1 is of the npn type and its emitter-collector path lies parallel to one part, the resonant circuit coil L 3. At the base, it is permanently blocked by means of a negative bias voltage and is only used for one part of the time that can be assigned to the higher frequency The soldering period is opened by the positive switching or control pulse. With this measure, the two frequencies are alternately amplified .:
Die weitere Verstärkerstufe 41 ist für die gleichzeitige aber diskrete" Verstärkung beider Frequenzen eingerichtet, obwohl natürlich diese beiden Frequenzen nacheinander eintreffen. Hierzu sind zwei auf die jeweilige Frequenz" abgestimmte Parallel-Schwingkreise L4, C4 und Lj,: C5 in Serie vorzusehen, so daß für jede Frequenz genügend Resonanz vorhanden ist, um genügend Spannung zu erhalten. Trotzdem ergibt sich gegenüber einem Breitband- bzw. ÄC-Verstärker die Möglichkeit, durch geeignete Wahl der Bandbreite — für die niedrige-Frequenz kleine Bandbreite und für die hohe Frequenz große Bandbreite — optimale Signal/Rauschverhältnisse zu erhalten.The further amplifier stage 41 is "arranged on both frequencies gain, although of course these two frequencies arrive in sequence. For this purpose, two of the respective frequency" for the simultaneous but discrete parallel tuned resonant circuits L 4, C 4 and Lj ,: C 5 provide in series so that there is enough resonance for each frequency to get enough voltage. Nevertheless, compared to a broadband or AC amplifier, there is the possibility of obtaining optimal signal-to-noise ratios through a suitable choice of bandwidth - a small bandwidth for the low frequency and a large bandwidth for the high frequency.
Schließlich wird die Ausgangsspannung der Endverstärkerstufe 42 und von dieser dem Schreiber 43 zugeführt. 44, 45 sind Selektiv-Verstärker oder auch nur einfache Trennglieder für die beiden Frequenzen zur Entkopplung der'beiden Empfangswandler 27,28. Hierzu genügen bereits Ohmsche Widerstände, gezeichnet ist eine aus zwei Serienschwingkreisen bestehende Frequenzweiche.Finally, the output voltage is sent to the output amplifier stage 42 and from this to the recorder 43 fed. 44, 45 are selective amplifiers or just simple separators for the two frequencies for decoupling the two receiving transducers 27, 28. Ohmic resistances are sufficient for this, and one consisting of two resonant circuits in series is shown Crossover.
Als Generator für. die Schaltspannung dient ein gehäusefester Kontaktstreifen 46 mit einer solchen Länge, wie sie der Dauer der Empfangsbereitschaft für die höchste Frequenz entspricht. Die gleiche Wirkung läßt sich mit dem komplementären Stück 46 a erzielen, wenn die Spannungen — Sperrspannung am Transistor T1 und Spannung für den Kontakt — umgepolt werden. 47 ist Auslösekontakt für die Sender 22, 23. Im Falle, wie gezeichnet, daß ein positiver Schaltimpuls für den Transistor T1 benötigt wird, kann die Gegenelektrode 48 mit der für die Senderauslösung gemeinsam ausgeführt werden; im anderen Falle ist sie wie 47, 46 zu teilen. Wollte man nämlich beispielsweise statt der Spule L3 den Kondensator C3 schalten — von zwei Serienkondensatoren einen durch T1 kurzschließen —, so wäre für den Kontaktstreifen 46 eine negative Spannungsquelle für einen pnp-Transistor erforderlich, weil der Kurzschluß des einen Serienkondensators nie niedrigere Frequenz ergibt, oder es wäre der komplementäre Kontaktstreifen 46 α mit einer positiven Spannungsquelle zu verwenden. .As a generator for. the switching voltage is provided by a contact strip 46 fixed to the housing and having a length that corresponds to the duration of readiness to receive the highest frequency. The same effect can be achieved with the complementary piece 46 a if the voltages - reverse voltage at transistor T 1 and voltage for the contact - are reversed. 47 is the trigger contact for the transmitter 22, 23. In the event, as shown, that a positive switching pulse is required for the transistor T 1 , the counter electrode 48 can be carried out jointly with that for triggering the transmitter; otherwise it is to be divided like 47, 46. For example, if you wanted to switch capacitor C 3 instead of coil L 3 - short-circuit one of two series capacitors through T 1 - a negative voltage source for a pnp transistor would be required for contact strip 46 because the short circuit of one series capacitor never has a lower frequency results, or it would be the complementary contact strip 46 α to be used with a positive voltage source. .
. Geschlossen werden die Kontakte durch eine Kontaktbrücke 49. Am einfachsten wird diese an deni Schreibriemen 15 des Schreibers befestigt. Natürlich sind auch andere, vom Schreiber räumlich getrennte, aber mit diesem synchronisierte Schalter möglich. Als Beispiel sei die Anordnung der Kontakte in Schleifringform und der Ausbildung der Brücke 49 als Schleifer erwähnt; der Antrieb kann von einem mit dem Schreiber gemeinsamen Motor erfolgen, so daß die Synchronisation einwandfrei gegeben wäre.. The contacts are closed by a contact bridge 49. This is easiest to connect to deni Straps 15 of the pen attached. Of course there are also others, physically separated from the writer, but possible with this synchronized switch. An example is the arrangement of the contacts in the form of a slip ring and the formation of the bridge 49 as a grinder mentioned; the drive can be from one with the recorder common motor, so that the synchronization would be given properly.
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