-
Vorrichtung zur digitalen Kurzzeitmessung, insbesondere zur Entfernungsmessung
nach dem Ruckstrahlverfahren mit elektromagnetischen oder akustischen Impulsen.
-
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zur digitalen Kurzzeitmessung, insbesondere zur
Entfernungsmessung nach dem Rückstrahlverfahren mit elektromagnetischen oder akustischen
Impulses,.
-
Da bei einer digitalen Erfassung des zeitlichen Dchoabstandes zur
Impulsaussendung. stets jeweils nur ein einziger sert innerhalb ainer Lotung zur
Auswirkung kommen kann, ist es hierbei besonders wichtig, Störimpulse unschädlich
zu machen. Lan kann zu diesem Zweck Mittel vorsehen, die dazu di3nen,. 3torimpulse
nach Loglichkeit zu unterdrücken.
-
Es sind Echolotgeräte bekannt, die ein Blockierungsglied enthalten,
das den Stoppkanal des Digitalzählers während einer sinstellbaren Zeit für alle
ankommenden Impulse sperrt. Diese "einstollbare Blockierungszeit" wird daher in
ihrer zeitlichen Lage von dem eintreffenden Echo für die nächste Echoabtastung gesteuert,
so daß man auch von einer Naohlaufblende sprechen kann, die kurz vor dem erwatungsmäßigen
Eintreffen des nächsten Echos dite Blockierung fur eine kurze Zeit aufhebt. Dabei
besteht aber die Gefahr, da3 sich diese Nachlaufblende unter Umständen an dem sogenannten
Doppelecho festbeißt mit der Folge, daß
sich anschließend stets
nur das Joppelecho auswerten kann, während das eigentliche Bodenecho in der Sperrzone
der Emofengsanlage liegt und liegenbleibt.
-
Bei den bekannten Vorrichtungen lä#t sich euch richt vermeiden, daß
trotz der Maßnahmen, die vor der sigentlichen Digitalzählung zur Unterdrückung der
3törimpulse vorgenommen werden, gelegentlich doch noch Jtörimpulse bis zum Digitalzänler
gelangen, die dadurch Fehlmessungen hervorrufen. Bei der Anwendung eines Digitalzählers
besteht auch die Gefahr, da# gelegentliche Echoausfälle, die z. B. auf eine unerwunschte
Dämpfung auf den Übertragungswege zurückzuführen sind, ebenfalls zu Fehlmessungen
durch den Digitalzähler Anlaß geben.
-
Der Erfindung liegt zunächst die Aufgäbe zugrunde, auch derartige
gelegentliche Fehlmessungen des Digitalzählers unschädlich zu machen. Bei der Lösung
dieser Aufgabe geht die Erfindung von der tberlegung aus, da# Störimpulse bei der
Kurzzeitmessung mit Digitalanzeige auch dadurch unschädlich gemacht werden können,
da# etwaige auf den Digitalzähler kommende Störimpulse und d dadurch verursachte
Fehlmessungen des Digitalzählers für die Auswertung des Digitalzählers gesperrt
werden. Um somit gelegentlich auftretende Fehlmessungen durch Störimpulse oder durch
Ausfall von Nutzimpulsen oder Fehlmessungen durch fortgesetztes Ansprechen auf das
Doppelecho zu vermeiden, wird erfindungsgemä# dem Digitalsähler ein Digitalspeicher
zugeordnet, der den Digitalaßwert vom Digitalzähler übernimmt, und es werden Digitalzahler
und Digitalspeicher ausganaseitig an einen
Differenzbildner für
die Differenz aus den beiden Digitalmeßwerten anyeschlossen, dem eine Grenzwertlogik
mit Torschaltung für die Ausgabe des digitalen Meßwertes vom Digitalzähler nachgeschaltet
ist.
-
Durch åiese Maßnahme kann erfindungsgemäß die Wahrscheinlichkeit von
Fehlanzeigen wesentlich herabgesetzt werden.
-
Insbesondere kann auch das fortgesetzte Ansprechen auf Doppelechos
bei der erfindungsgemä#en Anordnung nicht eintreten. Bei jeder Lotung hat das Bodenecho
die Möglichkeit, sich durchzusetzen. Selbst wenn es vorkommen sollte, daB das Doppel-(oder
ein beliebiges Mehrfach-) echo den Zählvorgang gestoppt hat, so kann doch bei der
nächsten Lotung das eigentliche Bodenecho wieder ordnungsgemäß zur Auswirkung kommen.
Der Vergleich mit dem vorher erzielten Digitalwert, der also als Fehlmessung zu
bezeichnen ware, wurde nur zu einer Herabsetzung der normales Anzeigehäufigkeit
fuhren, ohne da# ein falscher Wert angezeigt wird.
-
Durch die erfindungsgemäße Differenzbildung aus den entatandenen Digitalwerten
mit der sich sofort anschlieBenden Auswertlogik zur Steuerung der am Ausgang des
digitalen Zählgerätes erfolgenden Anzeige wird die Wahrscheinlichkeit einer Fehlanzeige
wesentlich herabgesetzt.
-
Es sind mancherlei Kombinationen von Digitalzähler und Digitalspeicher
möglich. So kann der Digitalspeicher als Digitalzähler ausgebildet sein, und es.
kann der Zählfrequenzeingang
dabei von Me#periode zu Me#periode
von einem auf den anderen Digitalzähler umgeschaltet werden, wobei jeder Digitalzähler
seinen Meßwert bis zum Ende der nachfolgenden Meßperiode festhält.
-
Der Digitalspeicher kann auch als normale, nicht zählender statischer
Speicher ausgebildet sein, wobei nach jeder Messung der Me#wert des Digitalzählers
vor Beginn der nächsten MeBperiode vom Digitalspeicher übernommen wird und der Differenzbildner
an die Ausgange des Digitalzählers und des Digitalapeichers angeschlossen ist. Die
Verwendung von statischen Digitalspeichern hat den Vorzug, daß man ohne e weiteres
einem Digitalzähler mehrere Digitalspeicher zuordnen kann, welche die Meßwerte aus
mehreren aufeinanderfolgenden Meßperioden übernehmen, oder da# mehrere derartige
statische Digitalspeicher vorgesehen sind, denen aus derselben Leßperiode stammende
und nacheinander auftretende Meßwerte getrennt zugeführt werden, die zur Bildung
der Differenzwerue mit #werten aus einer oder mehreren abgelaufenen Meßperioden
herangezogen werden, um auf diese Weise eine weitere wirksame Entstörung durch Mittelwertbildung
und Eliminierung mehrerer echter échos zu erreichen.
-
Line sowohl beulich als betrieblich besonders vorteilhafte Anordnung
ergibt sich dadurch, daß der Digitalspeicher durch einen Vorwärtszähler und einen
Rückwärtszähler gebildet wird, der den Meßwert des Vorwärtszählers als Anfangswert
übernimmt, und daß beide Zähler coder einander zugeordnete
ZählimDulse
erhalven und gleichzeitig gestartet und gestoppt werden, und daß die Endstellung
des Rüokwärtszählers als Differenz* wert der Grenzwertlogik zugeführt. wird.
-
Dadurch wird nicht nur der Aufwand für den Digivalzähler und Digitalspeicher
herabgesetzt ; der so gebildete Digitalspeicher beinhaltet gleichzeitig auch den
Hauptdigitalzähler und Differenzbildner, so daß ein besonderer Digitalspeicher und
Differenzbildner überflüssig sind.
-
Line wesentliche Vereinfachung der Grenzwertlogik läßt sich insbesondere
bei Ausbildung des Digitalspeichers als zweiter Vorwärtszähler oder als kombinierter
Vorwarts-und Rückwärtszähler dadurch erreichen, da# die beiden Digitalzähler mit
gegenseitiger Zeitversohiebung gestartet oder gestoppt werden, und da3 die Grenzwertlogik
mit einem entsprechend verschobenen Grenzwertbereich arbeitet.
-
Diesen Grenzwertbereich kann man so legen, daB für gleiche oder annähernd
gleiche positive sowohl als auch negative Abweichungen z. B. nur Differenzwerte
zwischen 0 und 95 cm auftreten, so daB die zu prüfenden Dekadenstellen auf 0 stehen
müssen. an kann uen Grenzwertbereich auch so legen, daß die für eine Ausgabe der
Meßwerte zugelassenen Differenzwerte zwischen 99990 cm un und 99999 cm liefen, so
daß die zu prüfenden Dekaden alle auf 9. stehon müssen. In beiden Fällen erhält
man einen einfacheren Aufbau der Grenzwertlogik.
-
Die Zeitverschiebung wird vorteilheft in der. Veise dupchgefährt,
daß die ersten Zählimpulse nech dem Startimpuls einem Hilfszähler Augefiihrt werden,
der nach Erreichen einer bestimmven Zahl von Zählimpulsen sich selbst sperrt und
3in Tor für Lie Zählimpulse zum Rärtszähler öffnet.
-
Fehlmessungen durch Ausfall von Stopimpulsen lassen sich dadurch vermeiden,
daß eine serre vorgesehen ist, die die Ausgabe des digitalen Meßwertes sperrt, falls
innerhalb einer keßperiode kein Stopsignal gezeben wird.
-
Der Grenzwertbereich der Grenzwertlogik kann zweckmä#ig veränderbar
sein. Bine solche Veränderung läßt sich dazu ausnutzen, um eine Anpassung an die
von Me#periode zu Meßperiode möglichen Meßwertänderungen zu erzielen. Zu diesem
Zweck kann der Grenzwertbereich so gesteuert werden, daß er me3-zeitabhängig'anwäahst.
Dies kann von Bedeutung sein, um den Grenzwertbereich den bei Seegang auftretenden
Meßwertschwankungen anzupassen, die mit der Tiefe anwachaen, weil mit der Tiefe
oder der MeBzeit auch das Zeitintervall anwächst, indem sich die durch Seegang verursachten
Tiefenänderungen auswirken können. Bei Vorrichtungen mit Meßbereichumsohaltung wird
der Grenzwertbereich zweckmä#ig mit dieser MeBbereichumschaltung umgeschaltet. t
Eine weitere Bliminierung von Fehlmessungen kann dadurch erreicht werden, da# eine
Einrichtung zur Erzeugung von zwei Zählimpulsfolgen vorgesehen ist, die in inem
ganzzahligen Verhältnis 1 : n zueinander stehen, und da# diese Zählimpulsfolgen
so
zur Sinwirkung gebracht werden, daß der Mittelwert der tuber n Leßperiodeh gezählten
Impulse der langsameren Folge mit dem Le#wert derüber eine Me#periode gezählten
Impulse der schnelleren Folge verglichen wird. Bei einem Digitalspeicher mit Rückwärtszähler
kann dies dadurch geschehen, daB die langsamere Zählimpulsfolge dem Rückwärtszähler
zugeführt wird, und daß der Rückwärtszähler nur bei jeder n-ten Me#periode den Meßwert
des Vorwärtszählers übernimmt.
-
Die Lrfindung sei anhand der Zeichnung an einigen Auaführungsbeispielen
veranschaulicht.
-
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung das Schaltbild einer Vorrichtung
nach der Erfindung in der Anwendung auf ein Echolot, Fig. 2 ein Impulsdiagramm sur
Veranschaulichung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 1, und Fig. 3 bis 8
zeigen andere Ausfiihrungsformen für eine Schaltung nach Fig. 1.
-
Die rrfindung sei zunächst anhand der Abb. 1 in ihrer Anwendung auf
die Echolottechnik beschrieben. Bei einem mit Echolotimpulsion arbeitenden Echolot
werden von einem Unterwasserschallsender 1 Schallimpulse S gegen den Mecreaboden
ausgestrahlt und die vos Meeresboden zurückkommenden Echoimpulse E von winwm Empfänger
2 autgenounen und nach Veratiirkung in eines Verstärker 3 und Gleichrichtung in
eines Gleichrichter
4 als Impulse E'einer DigitalmeBeinrichtung
M zugefiihrt.
-
Die Laufzeit der Schallimpulse vom Sender 1 zum Meeresboden und zuruck
zum Empfanger 2 wird dadurch gemessen, daß gleichzeitig mit dem Sendeimpuls S ein
Startimpuls St auf das Digitalmeßgerät M gegeben wird. Dieser Startimpuls kommt
von einem Taktgeber 5, der den Sender 1 über einen Impulagenerator 6 anstoßt.
-
Die zwischen dem sendeimpuls S bzw. dem gleichzeitigen Startimpuls
St und dem Echoimpuls E bzw. Et liegende Zeit t, die das Ma# für die Meerestiefe
ist, wird vom Digitalmeßgerät M gemessen, und der Meßwert über den Ausgang einem
Datenspeicher 7 zugefiihrt.
-
Us den Aufwand für den Datenspeicher 7 zu begrenzen, werden die ron
Echolot kommenden Informationen zwar im Digitalmeßgerät M fortlaufend verarbeitet,
aber die Ausgabe der MeBwerte an S den Datenspeicher 7 nur von Zeit zu Zeit durchgeführt.
Diese Zeit kann entweder von Hand bestimmt werden, oder wie in dem Ausführungsbeispiel
angenommen ist, durch einen zeit-oder positionsgesteuerten Kommandogeber 8, wie
weiter unten näher beschrieben wird.
-
Bei der Echolotung treten zwischen den beiden, den Zeitabstand eingrenzenden
Impulsen St und E'mehr oder weniger
zahlreiche und starke Störimpulse
auf, von denen in Fig. 2 ein Störimpuls F dargestellt ist. Durch solche Störimpulse
können sich Fehlmessungen ergeben, indem der Digitalzähler nicht durch den Echoimpuls
El, sondern früher durch den Störimpuls F gestoppt wird.
-
In der Echoloteinrichtung selbst werden bereits Maßnahmen getroffen,
um derartige Störimpulse möglichst von der Digitalme#einrichtung M fernzuhalten.
Diese Maßnahmen sind jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und werden
deshalb hier nicht erörtert. Gegenstand der Erfindung sind nur Maßnahmen, durch
die gelegentlich zum Digitalzähler durchkommende S-örimpulse unschädlich gemacht
werden.
-
Es soll nunmehr die Digitalme#einrichtung selbst näher beschrieben
werden. In dieser Meßeinrichtung befindet sich ein Zählimpulsgeber 9, der Zählimpulse
Z mit einer Zählfolge von z. B. 60 Ms auf ein Tor 10 gibt, dem über einen zweiten
Eingang von einem JK-Flip-Flop 11 in jeder leßperiode ein Torimpuls T zugeführt
wird. Dieser Torimpuls wird vom Startimpuls St und Echoimpuls E'gesteuert die den
beiden Eingängen des JK-Flip-Flop 11
zugefdhrt werden. Die Län
e des Torimpulses 2 entspricht somit dem Zeitabstand t zwischen Sendeimpuls und
~choimruls.
-
Lach Lihjreffen des Scndeimpulsas oder Startimpulses st gelangen somit
die Zählimpulse Z über das Tor lu zum Diitalzähler so lange, bis am Ende des Torimpulses
T das Tor10fürdieZ-Jhlimpulse wieder gesperrt wird. Der Digitalzähler 12, im folgenden
Vorwärtszähler genannt, besteht äblicherweise aus mehreren hintereinandergeschalteten
Dekaden 12a, 12b, 12c, und jede Dekade hat in herkömmlicher Jeise vier Flio-flops,
die vom Ausgang des Tores 10 angestoßen werden und den Binärcode der Bezimalen über
je vier Ausgänge einer Troschaltung 13, bestehend aus den Toren 13a, 13b, 13c, welche
ihren Torimpuls über eine Leitung 14 auf eine weiter unten noch näher zu beschreibende
vieise erhalten, zum dekedenteil 7a, 7b und 7c des Datenspeichers 7 führen, und
die über eine zweite Torschaltung 15, 15, 16b, 15c, welche ihren Forimpuls über
eine Leitung 17 erhalt, mit den Jetzeingängen der Dekaden 16a, 16b, 16c eines Rückwärtszählers
16 verbunden sind.
-
Die Dekaden sowohl des Vorwartszählers 12 als auch des Rückwärtszählers
16 sind in üblicher Weise durch Ubertragungsleitunen 18, 19 untereinander verbunden.
-
@ r Vorwärtszähler 12 wird über eine Leitung 2C mit Eingängen zu len
einzelnen Jekuden auf Null zurückgestellt.
-
Die Zahlimpulse für den R ckwärtszähler kommen ebenfalls aus er Zählimpulsgeber
9 uber das Tor 10 und einen Hilfszähler 21 auf dem Zählimpulseingang in der Dekade
16a und die Ubertragsleitungen 19 auf die Dekaden 16b und 16c. Die Bedeutung des
@ilfszälers 21 wird weiter unten erklärt.
-
22 ist eine Grei. zwertlogik, die an die Ausgänge der binärcodier-;
cn Dekaden 16b und 16c des Rückwärtszählers 16 angeschlossen ist und auf eine unven
näher beschriebene Weise die Ausgabe des Me#wertes äber die Torschaltung 13 über
einen JK-Flip-Flop 23 steuert. Dieser JK-Flip-Flop 23 wird gesetzt durch die Ausgangsimpulse
des Kommandogebers 8. Der JK-Flip-Fl@p 23 soll ansprechen, falls ein vom Echo E'über
den JE-Flip-Flop 11 und eine Transistorverzögerungsschaltung 24 ausgelöster Clockimpula
auftritt und gleichzeitig auf der Leitung 25 ein Prüfimpuls aus der Grenzwertlogik
22 vorliegt.
-
Zur Erzeugung des Torimpulses für die Torschaltung 13 ist der Aus
ang des JK-Flip-Flop 23 über eine Differenzierstufe 26 mit der Leitung 14 verbunden.
Nach Ubernahme des Meßwertes von dem Vorwärtszähler 12 in den Datenspeicher 7 über
die Torschaltung 13 wird ein von dem Echoimpuls E'uber die Transistorverzögerungsschaltung
24 abgeleiteter und gegenüber dem Clockimpuls für den JK-Flip-Flop 23 weiter verzögerter
Torimpuls
über die Leitung 17 auf die Torschaltung 15 gegeben und
dadurch der Meßwert vom Vorwärtszähler 12 zur Voreinstellung des Rück-' wärtszählers
16 auf die Setzeingänge dieses Rückwärtszählers gegeben. Nach beendeter Ubernahme
wird der Vorwärtszähler 12 durch einen Löschimpuls iiber die Leitung 20, die an
das Ende der Versbgerungeschaltung 24 angeschlossen ist, auf Null gestellt.
-
Schlie#lich ist noch eine Sperrschaltung 27 vorgesehen, die an die
Grenzwertlogik 22 angeschlossen ist und über die Leitung 25 das Schalten des JK-Flip-Flop
23 verhindert, wenn bei fehlendem Echoimpuls E innerhalb einer MeBperiode kein Echoimpuls
E' aufgetreaten istund wenn der Ausgang des JK-Flip-Flop 11, der über einer Leitung
29 mit der Sperrschaltung verbunden ist, auf L llegt, und wenn ein startimpuls St
die nächste Meßperiode leitet. Die Sperrschaltung enthält einen J-Flip-Flop 28,
der schaltet, wenn die Leitung 29 auf L liegt und ein Startimpuls St auf der Leitung
30 vorliegt. Der Ausgang dieses JK-Flip-flop halt übar aine Diode 31 die Leitung
25 auf Null, wann er geschaltet hat und wird liber eine Leitung 32 von eine vom
Echo E' abgeleiteten verzögerten Löschimpuls gelöscht, nachdem der Vormäwrtszähler
auf Null surEckgestellt worden ist.
-
Der obengenannte Hilfszähler 21 zählt die vom Tor 10 kosenden Zählimpulse
2,. nit einer Zihlstufe 33, jedoch nur bis su einer bestimmten Zahl nach Offnen
des Tores 10. Danach wird durch den Ausgang der Zählstufe 33 über eine torkombination
34,35,36 der
Eingang 37 der Zählstufe 33 gesperrt und das Tor 34
für die Zählimpulse geöffnet, die dann über eine Leitung 38 auf die Dekade 16a des
Rückwärtszählers gelangen.
-
Die Wirkungsweise der digitalen Meßschaltung M ist folgendermaßen
; Nach Offnen des Tores 10 durch den Torimpuls T gelangen die Zählimpulse Z auf
die Dekade 12a des Vorwärtszählers, und der Zähler zählt die während Anstehens des
Torimpulses T auftretenden Zählimpulse mit seinen drei Dekadenstufen 12a, 12b, 12c.
Nach Ablauf des ersten Meßvorganges bei Eintreffen des Echos E' wird der Meßwert
vom Vorwärtszähler 12 durch den vom Echoimpuls E' über die Verzogerungsschaltung
24 erzeugten Torimpuls auf der Leitung 17 kurse Zeit nach Ablauf des MeB-vorganges
auf den Rückwärtszähler 16 übertragen. Der Vorwartazähler wird durch den Löschimpuls
über die Leitung 20 auf Null zurückgestellt, bevor der nächste Startimpuls St gegeben
wird.
-
Bevor die nächste Messung beginnt, steht somit der Vorwirtszähler
12 auf Null und der Rückwärtszähler 16 auf dem vom Vorwärtsnähler übernommenen Me#wert,
beispielsweise auf dem Me#wert 146. Beim nächsten Startimpuls beginnt der Vorwärtszähler
erneut seinen Zählvorgang. Gleichzeitig zählt der Hilfszähler 21 bizut zu einer
vorgegebenen Zahl von Zählimpulsen, beispielsweise bis zum fünften Zählimpuls, entsprechend
einer Laufzeit von 300 µs. Alle weiteren während der Dauer t des Torimpulaea T eintreffenden
Zählimpulso Z werden sum Rückwärtszähler 16 weitergeleitet, Infolgedessen wird der
Rückwärtszähler nicht bei Null,
sondern erst bei 5 angekommen sein,
wenn bei gleicher @ eerestiefe und Dauer t des folgenden Torimpulses T der Vorwärtszähler
wieder den vorherigen Wert"146"erreicht hat. Bei dieser Annahme steht somit der
Vorwärtssähler bei vintreef des nächsten Echos E' auf "146" und der Rückwärtszähler
16 auf"005".
-
Die den Wert"5"enthaltende Dekade 16a ist nicht an die Grenzwertlogik
22 angeschlossen, weil der Nert "5" innerhalb des Toiseranzbereiches liegt, der
im dargestellten Beispiel angenommenerma#en von 0-9 reicht. Durch Einschaltung einer
seiteren Diode 22a lä#t sich, wie durch Strichlinien angedeutet ist, der Toleranzbereich
weiter eingrenzen oder durch Weglassen von Dioden in der Grenzwertlogik weiter ausdehnen.
-
Durch die Dioden 22a werden die Komplementärausgänge der Dekaden des
Rückwärtszählers daraufhin überprüft, ob an allen diesen Ausgängen L liegt. Das
ist der Fall, wenn der Rückwärtszähler bzw. seine betreffende Dekade auf Nublsteht.
Ist diese Bedingung g erfüllt, so wird die Leitung 25 auf L geschaltet und der JK-Flip-Flop
23 zur Durchschaltung des Me#wertes vom Vorwärtszähler 12 auf den Datenspeicher
7 vorbereitet. Sobald der vom Echoimpuls E'abgeleitete verzpgerte Clockimpuls von
der Verzögerungsschaltung 24 auf den Clock-Eingang des JK-Flip-Flop 23 kommt und
vom Kommandogeber 8 ein Kommandoimpuls am JK-Flip-Flop liegt, wird die Durchachaltung
vollzogen. Kurze Zeit später wird über den Torimpuls, der von der Verzögerungsachaltung
24 über die Leitung 17 kommt, das MeBergebnis wieder vom Vorwärtszähler auf den
Rückwärtszähler gegeben, und das Spiel setzt sich in der
oben beschriebonen
Weise fort, bis von dem Kommandoimpubsgeber 8 ein neuer kommandoimpuls @uf den JK-Flip-Flop
23 kommt, um das näckste gerprüfte Zrgebnis in der beschriebenen Weise auf den Jatenspeicher
7 zu weben.
-
@edesmal, wenn das zwischenergebnis aus dem Vorwärtszähler auf den
Rückwärtszähler übertragen wird, wird mit der Ubernahre des neuen Me#wertes der
vorherige Me#wert im Ruckwärtszähler in bekannter Weise gelöscht.
-
Die Säufigkeit der Datenausgabe wird durch den Kommandoimpulsweber
8 bestimmt. Dies r kann beispielsweise aus einem Taktgeber bf-st-, @ehen, durch
den Tekte im Seitabstand ven 10 sec. auf den JK-Flip-Flop 23 gegeben werden. Diese
Taktfolge wird man je nach den vorlie,endenVerhältnissen so wählen, daß einerseits
genügend vi@le Informationen @uf den Datenspeicher kommen, andererseits aber der
Aufwand für die Datenspeicherung möglichst klein bleibt.
-
Wenn für die gsnze Dauer einer Me#periode kein Stoptmpuls oder Echo
eintrifft, sondern ?. eim Bodenechos zufällig nur in jeder zweiten @e#periode eintreffen,
läuft der Vorwärtszähler bis zur Ankunft dieses @chos weiter, und es bestunde die
Gefahr, da# die Grenzwertloik den zugehörigen Zeitwert als richtig feststellt und
die Durchschaltung freigibt. samit dies nicht geschieht, ist die oben beschriebene
Sperre 27 vorgesehen, die den Ausgang 25 der Grenzwertlogik auf Null stellt, wenn
während einer Meusperiode überhaupt kein Echo eingetroffen ist.
-
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der MeBeinrichtung M, in welcher
der Digitalspeicher als Digitalzähler, und zwar als normaler Yorwärtszähler-wie
der Yorwärtszähler 12-auagebildet ist.
-
Dabei wird der Zählfrequenzeingang vom Tor 10 durch einen ochalter
39 von Meßperiode zu Meßperiode von. einem auf den anderen Zähler 12 bzw. 12'umgeschaltet.
Jeder der boiden Vorwärtszähler 12 und 12' hält seinen Me#wert bis zum Ende der
jeweils nachfolgenden Meßperiode fest so daB am Ende dieser nachfolgenden Meßperiode
der Vergleich zwischen den beiden Meßwerten der Zähler durch den angeschlossenen
Differenzbildner 40 gemessen und durch die sich anschlie#ende Gremzwertlogik 22'
geprüft wird, durch deren Ausgahgssignal die Übernahme des Meßwertes aus dem Vorwärtszähler
12 in den Datenspeicher 7 gesteuert wird. Im dargestellten Beispiel der Fig. 3 ist
angenommen, daB die Ubernahne nicht wechselweise aus den an sich gleichertigen beiden
Vorwärtszählem 12, 12', sondern nur jeweils aus dem Vorwartszähler 12 erfolgt.
-
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, in welcher der Digitalspeicher
als nermaler, nicht zählender statischer Speicher 41 ausgebildet ist. Dabei wird
nach jeder Messung der Meßwert des Digitalzählers 12 vor Beginn der nächsten MeBperiode
e vom Digitalspeicher 41 übernommen, und der an die Ausgänge des Digitalzählers
12 und Digitalspeichers 41 angeschlossene Differenzbildner 40 mit der nachgeschalteten
Grenzwertlogik 22' geben das Ausgabesignal auf die Torschaltung 13, um das MeBergebnis
aus des Digitalspeicher 41 auf den Datenspeicher 7 zu geben.
-
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, in der einem Digitalzähler
12 mehrere Digitalspeicher 41x, 41y, 41z zugeordnet sind, welche die Meßwerte, über
Tore 15x, 15y, 15z gesteuert durch einen Taktgeber 42, aus mehreren aufeinanderfolgenden
Meßperioden übernehmen. An diese Speicher ist ein Differenzbildner 43 angeschlossen,
welcher beispielsweise die beiden Differenzen der Meßwerte aus den Speichern 41x
und 41y und der Meßwerte aus den Speichern 41y und 41z nißt. Eine anschlieBende
Grenzwertlogik 22'stellt dann fest, ob die Differenzwerte beide in einem vorgegebenen
Toleranzbereich liegen, oder ob beide oder einer der Differenzwerte aus diesem Toleranzbereieh
herausfallen. Nur wenn beide Differenzwerte im vorgegebenen Toleranzbereich liegen,
wird über den Ausgang der Grenzwertlogik 221 eine der drei torschaltungen 13x, 13y
oder 13z angesteuert, so daß das Meßergebnis aus einem der Speicher 41x, 41y oder
4@ auf den Datenspeicher 7 gegeben wird. Dabei ist es möglich, die Grenzwertlogik
so zu gestalten, daß sie das Ausgabekommando über ihre drei Ausgangssteuerleitungen
auf den Ausgang desjenigen Speichers gibt, dessen Meßwert den niedrigsten Wert hat.
Falls, je nach den gegebenen Verhältnissen, nicht der niedrigste Wert interessiert,
sondern beispielsweise der Mittelwert aus den drei Meßwerten, kann durch die Grenswertlogik
derjenige Me#-wert zur Ausgabe an den Datenspeicher freigegeben werden, dessen MeBwert
dem littelwert an nächsten liegt.
-
Bei der Echolotung kann ferner beispielsweise von Interesse sein,
eine echte schnelle Anderung der Wassertiefe, z. B. an einem Hang, zu verfolgen.
In diesem Fall nimmt die Differenz hohe Werte an, die aus dem normalen Toleranzbereich
für die einzelne Differenz herausfallen, js können dann aus mehreren Differenzwerten
in aufeinanderfolgenden Lotperioden Differenzwerte gebildet und der Grenzwertlogik
zugeführt werden. Die Grenzwertlogik ist, wie Fig. 6 zeigt, dann zu teilen und so
zu gestalten, daß in einem ersten Teil 44 festgestellt. vird, ob die beiden Differenzwerte
in den aufeinanderfolgenden Lotperioden innerhalb des Toleranzbereiches von z. B.
20 liegen. Zutreffendenfalls wird aus zwei aufeinanderfolgenden Differenzen in einem
weiteren Differenzbildner 45 die Differenz der Differenzen gebildet und im zweiten
Teil 46 der Grenzwertlogik, die mit einem engeren Toleranzbereich von z. B. 5 arbeitet,
fest-@ ob sich die abgeleitete Differenz in diesen engen Grenzen hält. Der Logikteil
44 priift also, ib die beiden ersten Differenzwerte im gro#en Toleranzbereich liefen,
welcher für das oben angegebene Beispiel einer raschen Tiefenanderung gegeben ist,
und es. v. ird dann in dem nachgeschalteten Differenzbildner 45 der Differenswert
aus den beiden Differenzen gebildet, der im zweiten Teil der Grenzwertlogik 46 nachgeprüft
@ wird, derart, da#, sofern die beiden ersten Differenzwerte innerhalb des Torgegebenen
größeren Toleranzbereiches annähernd gleich gro# sind und das gleiche Vorzeichen
haben, die ausgabe eines der drei Meßwerte an den Datenspeicher freigegebe wird.
-
Dabei kann durch den Taktgeber 42 (Fig. 5) bestimmt werden, . vel
ches MeBergebnis auf den Datenspeicher 7 gegeben wird ; vorzugsweise wird es des
letzte Me#ergebnis sein.
-
Die beiden Ausführungsformen nach Fig. 5 und Fig. 6 ermöglichen, zip
ohne weiteres ersichtlich ist, eine noch bessere und viel-@ itigere Any@assung en
die jeweils vorliegenden Verhältnisse, bei der zcholotung insbesondere eine bessere
Anpassung an die .r':.d:sMeeresbodens.-Auchbeispiesweisebeideruche von @r@cks Kënnen
die Schaltun en nach Fig. 5 und 6 eingesetzt .. pdel., weil @uch hierbei eine plötzliche
anderung der Tiefe @ die sich übr mehrere Echolotungen erhält. Ferner ist insolche-.inrihtun,b;imÜberfahren
von Daggerrinnen von Sedeatung. zine oft wesentliche Verbesserung der Entstörung
kann man dadurch 6 erreienen, da@ eine Ein@ichtung zur Erzeugung von zwei Zählimbulsfol
en vorgesehen ist, welche in einem ganzzahligen V@@hältnis 1 : n zueinander stehen
und so zur einwirkung gebrr.chtwerden,"derMittelwertderüberne3periodengezählten
"-.'eIrlnsserenFclemitdemMeßwertierüber eine SeL-'erioiez'''-nIusrierschnelleren?cleverclichrwird.
-
@as Llockschaltbild einer derartig abggewandelten Anordnung ist non
? unizwarinVerbindungitzweiVorwärtszählers 12, 12' (vergl. Fig. 3). Von einem ersten
Zählimpulsgeber 9 wenwen schnelle Zählimpulse Z dber ein Tor 10 auf den ersten Vorwartszdhler
12 gegeber, von einem zweiten Zählim ulsgeber g' mehrfaeb langsamere z.B. dreifach
langsamere Zählimpulse
Z' : @ber ein getrenntes Tor 10' auf den
Vorwärtszähler 1@. Für dieselbe Dauer t des Torimpulses T in drei sufeinen@@erfol@onden
P@#perioden zählt der Vorwärtszahler 12' ebersoweit wie der Vorwärtszähler 12 in
einer einzigen @@#periode, wenn man durch don @orimpuls T des Tor 1@ zum Vorwärtszdnler
12 rur für die Dauer einer La#periode und des Tor 10' durch @en torimpuls T inriufeiranderfolcnden.--periodenöffnet,jjisschiht
durch einen zweclmäRig clektronischen @mscn@lter 47. ver Vorwärtszähler 12 hält
seinen Mewert, z.B. den Me#wert 150 bis zum Ableuf der drei me#perioden fest und
om Ende dieser drei Me#perioden werden die Me@werto der beiden Vorwärtszähle@ 12
und 12' im Di@ferenzbildner 40 verg@ichen, und es wird der Differenzwert über die
Grenzwertlogik 22' zur Stouerung der Ausgabetcrschaltung 13 verwendet, welche das
im Vorwärtszähler 12 stehende Me#ergebnis 150 an den Jatenspeicher 7 gibt.
-
Dasselbe Verfahren kann auch mit einer Ar Ordnung ähnlich der von
Fig. 1 durchgeführt werden, wie in Fig. 8 dargestellt ist.
-
Jabei ist ein elektronischer Umschalter 48 vorgesehen, durch welchen
die schnellen Zählimpulse von dem Zählimpulsgeber 9. üb@. r das or IC durch jeden
Toripuls T in den aufeinanderfolgenden Me#perioden auf ien Vorwärtszähler 12 gegeben
werden.
-
Nachdem in einer ersvon Le@periode das Me#ergebnis von z. B. 150 vor.
Vorwärtszähler 12 über die vom elektronischen Schalter 48 gesteuerte Torschaltung
15 auf den Rückwärtszähler 16 gegeben worden ist, wird diese @bergabe während der
darauffolgenden beiden Lie#perioden unterdruückt und wiederholt sich erst am Xnde
der drittfol enden Le#periode, nachdem zuvor am Ende dieser Me#periode
der
dann im Rückwärtszähler 16 anstehende Differenziert von der angeschlossenen Grenzwertlogik
22 geprüft worden ist. Dieser Differenzwert liegt bei Null, wenn die Torimpulse
T in den aufeinanderfolgenden Reßperioden gleich lang gewesen sind, und durch die
Grenzwertlogik 22 wird festgestellt, ob die Differenz der schnellen Zäil3mpulse
in einer Meßperiode und der Summe der langsamen Zählimpulse in drei aufeinanderfolgenden
Meßperioden innerhalb b derf vorgegebenen Toleranz liegt. Ist das der Fall, so wird
von der Grenzwertlogik 22 der am vnde der vierten bleuperiode im Vorwärtszähler
12 anstehende Meßwert über die Torschaltung 13 an den Datenspeicher 7 ausgegeben.
Vom Schalter 48 wird ein Ubergabeimpuls über eine Leitung 49 auf die Ubergabetorschaltung
15 am Ende jeder dritten MeBperiode und ein Löschimpuls über eine Leitung 50 am
Ende jeder Meßperiode auf den n Vorwärtszähler 12 gegeben.
-
Im Rahmen der Erfindung sind noch mancherlei Abänderungen und andere
Ausführungen möglich, insbesondere laßt sich die Erfindung g sinngemä# auch bei
der Entfernungsmessung mit elektromagnetischen Wellen anwenden. Ganz allgemein ist
die Erfindung g dort anwendbar, wo es sich um die Kurzzeitmessung mit das interessierende
Zeitintervall eingrenzanden Impulsen handelt.