DE1673817B2 - Vorrichtung zur digitalen kurzzeitmessung, insbesondere zur entfernungsmessung nach dem rueckstrahlverfahren mit elektromagnetischen oder akustischen impulsen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtunj zur digitalen Kurzzeitmessung, insbesondere zur Ent fernungsmessung nach dem Rückstrahlverfahren mi elektromagnetischen oder akustischen Impulsen.

Da bei einer digitalen Erfassung des zeitlicher Echoabstandes zur Tmpulsaussendung stets jewcil: nur ein einziger Wert innerhalb einer Lotung zu Auswirkung kommen kann, ist es hierbei besonder wichtig, Störimpulse unschädlich zu machen. Mar kann zu diesem Zweck Mittel vorsehen, die dfizi dienen. Störimpulse nach Möglichkeit zu unter drücken.

Es sind Echolotgeräte bekannt, die ein Blockic rungsglicd enthalten, das den Stoppkanal des Digital Zählers während einer einstellbaren Zeit für alle an kommenden Impulse sperrt. Diese »einstellbar Biockicrungszcit« wird daher in ihrer zeitlichen Lag von dem eintreffenden Echo für die nächste Echc abtastung gesteuert, so daß man auch von eine

Nachlaufblende sprechen kann, die kurz vor dem crwartungsmäßigen Eintreffen des nächsten Echos die Blockierung für eine kurze Zeit aufhebt. Daher beskht aber die Gefahr, daß sich diese Nachlaufbk-n.le unter Umständen an dem sogenannten Doppcl^-ho festbeißt mit der Folge, daß sich anschlie-Send stets nur das Doppelecho auswerten kann, wahrend das eigentliche Bodenecho in der Sperrzone der Empfangsanlage liegt und liegenbleibt.

Bei den bekannten Vorrichtungen läßt sich auch

nicht vermeiden, daß trotz der Maßnahmen, die vor

der eigentlichen Digitalzählung zur Unterdrückung

Sc Störimpulse vorgenommen werden, gelegentlich

doch noch Störimpulse bis zum Digitalzähler gelan-

pen, die dadurch Fehlmessungen hervorrufen. Bei der

Anwendung eines Digitalzählers besteht auch die

G, fr.hr, daß gelegentliche. Echoausfälle, die z. B. auf

eine unerwünschte Dämpfung auf den übertragungs-

Iv₂ zurückzuführen sind, ebenfalls zu Fehlmessun-

Jen durch den Digitalzähler Anlaß geben.

¹ Der Erfindung liegt die Aufgab ■ zugrunde, auch

4 -rartige gelegentliche Fehlmessungen des Digital-

ί irs'unfchä-dlich zu machen. Bei der Lösung die-

ί-r Aufgabe geht die Erfindung von der Überlegung

,iui, daß Störimpulse bei der Kurzzeitmessung mit

Diaitalanzeige auch dadurch unschädlich gemacht

lcrden können, daß etwaige auf den Digitalzähler

kommende Störimpulse und dadurch verursachte

Fchlmessungen des Digitalzählers für die Auswer-

tun» des Digitalzählers gesperrt werden. U^i somit

!eigentlich Auftretende "pehlmessungen durch Stör-

impulse oder durch Ausfall von Nutzimpulsen oder

Pehlmessungen durch fortgesetztes Ansprechen auf

das Doppelecho zu vermeiden, wird erfindungsgemaß

dem Digitalzähler ein Digitalspeicher zugeordnet, der

S?2

periode zu Meßperiode von einem auf Digitalzahler umgeschaltet werflen,, Digitalzühler seinen Meßwert p» nachfolgenden Meßperiode festhaIt Der Digitalspeicher 5"^ zählender statischer ^δΡ; ^ά, Z

nach jeder Messung der Meßwert des UJ«*' vor Beginn der nächsten Meßpeno<jvoj J^

^f^^^^LuMeS und des Digitalan die Ausgange des Digitalzah «j« unu _d %_on

Speichers angeschlossen ist. Uie vcrw b statischen Digitalspeicher^ hat.den ^w°™& _e Dißitalohne eitere. e,nemag.JJaMe ^tXeSf au* speicher zuordnen *™>"*b ^e£_pedoden Übermehreren β»^»"^^"^ statische Diginehmen oder daß mehr re derarUge statis s

talspeicher vorgesehen sind^de"™"S

Meßpenode »^^OT£™* ^ netende Meßwerte getrennt zu

»o zur Bildung der Differ,-^

einer oder mehreren ^

herangezogen werden um auf

tere wirksame Entstörung d

und Ehmiriierung mehrerer echter a₅ reichen.

Eine sowohl baulich als

aufdie

_{eine wei}. eine

teilhafte Anordnung
Digitalspeicher durch; ""^^^ Ruckwartszahler g^drtwudjder den Vorwartszahlers als ^Aniangsweri

daß beide ?5£^^^^ zugeordnete Zahlunpulse erhalten

gestartet ™^d gJP^^ stellung des R^uckwa:^f'"'
Grenzwertlogik zu&^ef"^{hrt wird},

besonders vorbesonders

einen _des

S?s52» M

rcnz aus ⁸ _den beiden Digitalmeßwerten angeschlos- auch den ^P

sen dem eine Grenzwertlogik mit Torschaltung fur ₄o so daß ein besonderer

die' Ausgabe des digitalen Meßwertes vom Digital- bildner ⁰^2^Β

^r^fSShme kann erfindungsgemäj die Wahrscheinlichkeit von Fehlanzeigen vesenthch

^2_β ^Β Vereinfacnung der Orenzwertäßt" sich msb^reJ« ^jgj-u^ des

j da-

^Se^riann auch das formte Ansprechen auf Doppelechos bei der erfindungsgemaßen Anordnung nicht eintreten. Bei jeder Lotung hat das ggg
werden und daß

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Τ In rÄ K„,n_hi„n_ton,, ™ Di_ei,a,- «_S Ιη,ρ,,,,,, ,ahle, und liigiLlspcichc, möglich Sn kann der ,mpuI« . d-, eine U

5 6

gesehen ist, die die Ausgabe des digitalen Meßwertes grenzen, werden die vom Echolot kommenden Tn-

sperrt, falls innerhalb einer Meßperiode kein Stopp- formationen zwar im Digitalmeßgerät M fortlaufend

signal gegeben wird. verarbeitet, aber die Ausgabe der Meßwerte an den

Der Grenzwertbereich der Grenzwertlogik kann Datenspeicher 7 nur von Zeit zu Zeit durchgeführt,

zweckmäßig veränderbar sein. Eine solche Verände- 5 Diese Zeit kann entweder von Hand bestimmt wer-

rung läßt sich dazu ausnutzen, um eine Anpassung den oder, wie in dem Ausführungsbeispiel angenom-

an die von Meßperiode zu Meßperiode möglichen men ist, durch einen zeit- oder positionsgesteuerten

Meßwertänderungen zu erzielen. Zu diesem Zweck Kommandogeber 8, wie weiter unten näher beschrie-

kann der Grenzwertbereich so gesteuert werden, daß ben wird.

er meßzeitabhängig anwächst. Dies kann von Bedeu- io Bei der Echolotung treten zwischen den beiden, tung sein, um den Grenzwertbereich den bei Seegang den Zeitabstand eingrenzenden Impulsen St und E' auftretenden Meßwertschwankungen anzupassen, die mehr oder weniger zahlreiche und starke Störimpulse mit der Tiefe anwachsen, weil mit der Tiefe oder auf, von denen in F i g. 2 ein Störimpuls F dargestellt der Meßzeit auch das Zeitintervall anwächst, indem ist. Durch solche Störimpulse können sich Fehlsich die durch Seegang verursachten Tiefenänderun- 15 messungen ergeben, indem der Digitalzähler nicht gen auswirken können. Bei Vorrichtungen mit Meß- durch den Echoimpuls E', sondern früher durch den bereichumschaltung wird der Grenzwertbereich Störimpuls F gestoppt wird.

zweckmäßig mit dieser Meßbereichumschaltung um- In der Echoloteinrichtung selbst werden bereits

geschaltet. Maßnahmen getroffen, um derartige Störimpulse

Eine weitere Eliminierung von Fehlmessungen ao möglichst von der Digitalmeßeinrichtung M fernkann dadurch erreicht werde«, daß eine Einrichtung zuhalten. Diese Maßnahmen sind jedoch nicht zur Erzeugung von zwei Zählimpulsfolgen vorgesehen Gegenstand der vorliegenden Erfindung und werden ist, die in einem ganzzahligen Verhältnis 1: η zuein- deshalb hier nicht erörtert. Gegenstand der Erfinander stehen, und daß diese Zählimpulsfolgen so zur dung sind nur Maßnahmen, durch die gelegentlich Einwirkung gebracht werden, daß der Mittelwert der 45 zum Di^ltalzähler durchkommende Störimpulse unüber η Meßperioden gezählten Impulse der lang- schädlich gemacht werden.

sameren Folge mit dem Meßwert der über eine Meß- Es soll nunmehr die Digitalmeßeinrichtung selbst

periode gezählten Impulse der schnelleren Folge ver- näher beschrieben werden. In dieser Meßeinrichtung

glichen wird. Bei einem Digitalspeicher mit Rück- befindet sich ein Zählimpuisgeber 9, der Zähl-

wärtszähler kann dies dadurch geschehen, daß die 30 impulse Z mit einer Zählfolge von z. B. 60 μβ auf

langsamere Zählimpulsfolge dem Rückwärtszähler ein Tor 10 gibt, dem über einen zweiten Eingang

zugeführt wird und daß der Rückwärtszähler nur bei von einem 7K-Flip-Flop 11 in jeder Meßperiode ein

jeder «-ten Meßperiode den Meßwert des Vorwärts- Torimpuls 7' zugeführt wird. Dieser Torimpuls wird

Zählers übernimmt. vom Startimpuls Si und Echoimpuls E' gesteuert, die Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung an 35 den beiden Eingängen des /K-Flip-Flops 11 zuge-

einigen Ausführungsbeispielen veranschaulicht. führt werden. Die Länge des Torimpulses Γ ent-

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung das spricht somit dem Zeitabstand f zwischen Sende-

Schaltbild einer Vorrichtung nach der Erfindung in impuls und Echoimpuls,

der Anwendung auf ein Echolot, Nach Eintreffen des Sendeimpulses oder Start-

Fig. 2 ein Impulsdiagramm zur Veranschau- 40 impulsesSf gelangen somit die ZählimpulseZ über

lichung der Wirkungsweise der Schaltung nach das Tor 10 zum Digitalzähler so lange, bis am Ende

Fig. 1. und des Torimpulses T das Tor 10 für die Zählimpulse F i g. 3 bis 8 zeigen andere Ausführungsformen für wieder gesperrt wird. Der Digitalzähler 12, im fol-

eine Schaltung nach Fig. 1. genden Vorwärtszähler genannt, besteht üblicher-

Die Erfindung sei zunächst an Hand der F i g. 1 45 weise aus mehreren hintereinandergeschalteten De in ihrer Anwendung auf die Echolottechnik be- kaden 12a. 12b, 12c, und jede Dekade hat in herschrieben. Bei einem mit Echolotimpulsen arbeiten- kömmlicher Weise vier Flip-Flops, die vom Ausgang den Echolot werden von einem Unterwasserschall- des Tores 10 angestoßen werden und den Binärcode sender 1 Schallimpulse S gegen den Meeresboden der Dezimalen über je vier Ausgänge einer Torschalausgestrahlt und die vom Meeresboden zurück- 50 tung 13. bestehend aus den Toren 13 σ. 13 b. 13 c kommenden Echoimpulse E von einem Empfänger 2 welche ihren Torimpuls über eine Leitung 14 au] aufgenommen und nach Verstärkung in einem Ver- eine weiter unten noch näher zu beschreibende Weise stärker 3 und Gleichrichtung in einem Gleichrichter 4 erhalten, zum Dekadenteil la. Tb und 7c des Daten als Impulse E' einer Digitalmeßeinrichtung M züge- Speichers 7 führen, und die über eine zweite Tor führt. Die Laufzeit der Ischallimpulse vom Sender 1 55 schaltung 15. 15«. 15b, 15c, welche ihren Tor zum Meeresboden und zurück zum Empfänger 2 impuls über eine Leitung 17 erhält, mit den Setz wird dadurch gemessen, daß gleichzeitig mit dem eingängen der Dekaden 16 a. 16 ft, 16 c eines Rück Sendeimpuls S ein Startimpuls Sf auf das Digitalmeß- wärtszählers 16 verbunden sind, serät M gegeben wird. Dieser Startimpuls kommt Die Dekaden sowohl des Vorwärtszählers 12 al von einem Taktgeber 5, der den Sender 1 über einen 60 auch des Rückwärtszählers 16 sind in üblicher Weis Impulsgenerator 6 anstößt. durch Übertragungsleitungen 18. 19 untereinande

Die zwischen dem Sendeimpuls S bzw. dem gleich- verbunden.

zeitigen Startimpuls Sf und dem Echoimpuls E Der Vorwärtszähler 12 wird über eine Leitung 2

bzw7 E' liegende Zeit f, die das Maß für die Meeres- mit Eingängen zu den einzelnen Dekader, auf Nu

tiefe ist. wird vom Digitalmeßgerät M gemessen und 65 zurückgestellt.

der Meßwert über den Ausgang einem Daten- Die Zählimpulse für den Rückwärtszähler komme

speicher 7 zugeführt. ebenfalls aus dem Zählimpulsgeber 9 über das T<

Um den Aufwand füi den Datenspeicher 7 zu be- 10 und einen Hilfszähler 21 auf dem Zählimpul

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eingang in der Dekade 16rt und die Übertrags- wert vom Vonvärtszähler 12 durch den \om Echo-

leituneen 19 au.' die Dekaden 16/' und 16c. Die Be- impuk F' über die Verzügerungsschaltimg 24 erzeug-

deutune des Hilfszählers 21 wird weiter unten er- ten Torimpuls auf der Leitung 17 kurze Zeit nach

klärt. " Ablauf des Meßvorganges auf den Rückwärtszähler

22 ist eine Grenzwertlogik, die an die Ausgänge 5 16 übertragen, Der Vorwärtszähler wird durch den

der l<:närcodierten Dekaden 16b und 16c des Rück- Löschimpuls über die Leitung 20 auf Null zurück-

wärtszahlers 16 angeschlossen ist und auf eine unten gestellt, bevor der nächste Startimpuls St gegeben

ηά\.^α.τ beschriebene Weise die Ausgabe des Meß- wird. Bevor die nächste Messung beginnt, steht somit

wertes über die Torschaltung 13 übet einen JK-FWp- der Vorwärts/ähler 12 auf Null und der Rückwärts-

Flop 23 steuert. Dieser /K-Flip-Flop 23 wird gesetzt io zähler 16 auf dem vom Vorwärtszähler übernomme-

durch die Ausgangsimpulse des Kommandogebers 8. nen Meßwert, beispielsweise auf dem Meßwert 146.

Der /K-Flip-Flop 23 soll ansprechen, falls ein vom Beim nächsten Startimpuls beginnt der Vonvärts-

Echo E' über den /K-Flip-Flop Il und eine Tran- zähler erneut seinen Zählvorgang. Gleichzeitig zählt

sistorverzögerungsschaltung 24 ausgelöster Clock- der Hilfszähler 21 bis .'u einer vorgegebenen Zahl

impuls auftritt und gleichzeitig auf der Leitung 25 15 von Zählimpulsen, beispielsweise bis zum fünften

ein Prüfimpuls aus der Grenzwertlogik 22 vorliegt. Zählimpuls, entspiechend einer Laufzeit von 300 fis.

Zur Erzeugung des Torimpulses für die Torschal- Alle weiteren während der Dauer t des Torimpulses 7' tung 13 ist der Ausgang des /K-Flip-Flops 23 über eintreffenden Zählimpulse Z werden zum Rückwärtseine Differenzierstufe 26 mit der Leitung 14 verbun- zähler 16 weitergeleitet. Infolgedessen wird derRückden. Nach Übernahme des Meßwertes von dem Vor- ao wärtszähler nicht bei Null, sondern erst bei 5 angewärtszähler 12 in den Datenspeicher 7 über die Tor- kommen sein, wenn bei gleicher Meerestiefe und schaltung 13 wird ein von dem Echoimpuls L·' über Dauer l des folgenden Torimpulses T der Vonvärlsdie Transistorverzögerungsschaltung 24 abgeleiteter zähler wieder den vorherigen Wert »146« erreicht und gegenüber dem Clockimpuls für den JK-TWp- hat. Bei dieser Annahme steht somit der Vonvärts-Flop 23 weiter verzögerter Torimpuls über die Lei- 35 zähler bei Eintreffen des nächsten Echos E' auf tung 17 auf die Torschaltung 15 gegeben und da- »146« und der Rückwärtszähler 16 auf »005«. Die dv-ch der Meßwert vom Vonvärtszähler 12 zur Vor- den Wert »5« enthaltende Dekade 16« ist nicht an einstellung des Rückwärtszählers 16 auf die Setz- die Grenzwertlogik 22 angeschlossen, weil der eingängc dieses Rückwärtszählers gegeben. Nach be- Wert »5« innerhalb des Toleranzbereiches liegt, der endetur Übernahme wird der Vonvärtszähler 12 30 im dargestellten Beispiel angenommenermaßen von durch einen Löschimpuls über die Leitung 20. die 0 bis 9 reicht. Durch Einschaltung einer weiteren an das Ende der Verzögerungsschaltung 24 ange- Diode 22a läßt sich, wie durch Strichlinien angeschlossen ist. auf Null gestellt. deutet ist. der Toleranzber^h weiter eingrenzen

Schließlich ist noch eine Sperrschaltung 27 vor- oder durch Weglassen von Dioden in der Grenzwertgesehen, die an die Grenzwertlogik 22 angeschlossen 35 logik weiter ausdehnen.

fst und über die Leitung 25 das Schalten des JK-YWp- Durch die Dioden 22 a werden die Komplementär-Flops 23 verhindert, wenn bei fehlendem Echo- ausgänge der Dekaden des Rückwärtszählers daraufimpuls £" innerhalb einer Meßperiode kein Echo- hin überprüft, ob an allen diesen Ausgängen L liegt, impuls E' aufgetreten ist und wenn der Ausgang des Das ist der Fall, wenn der Rückwärtszähler bzw. 7K-Flip-Flops 11, der über eine Leitung 29 mit der 40 seine betreffende Dekade auf Null steht. Ist diese Sperrschaltung verbunden ist. auf L liegt und wenn Bedingung erfüllt, so wird die Leitung 25 auf L geein Startimpuls Sr die nächste Meßperiode einleitet. schaltet und der /K-Flip-Flop 23 zur Durchschaltung Die Sperrschaltung enthält einen /K-Flip-Flop 28, des Meßwertes vom Vonvärtszähler 12 auf den der schaltet, wenn die Leitung 29 auf L liegt und ein Datenspeicher 7 vorbereitet. Sobald der vom Echo-i Startimpuls Sf auf der Leitung 30 vorliegt. Der Aus- 45 impuls E' abgeleitete verzögerte Clockimputs von gang dieses /K-Flip-Flops hält über eine Diode 31 der Verzögerungsschaltung 24 auf den Clock-Ein' die Leitung 25 auf Null, wenn er geschaltet hat, und gang des /fC-Flip-Flops 23 kommt und vom Korn wird überfeine Leitung 32 von einem vom Echo FJ mandogeber 8 ein Kommandoimpuls am /K-Flip abseleiteten verzögerten Löschimpuls gelöscht, nach- Flop liegt, wird die Durchschaltung vollzogen. Kurz dem der Vonvärtszähler auf Null" zurückgestellt 5c Zeit später wird über den Torimpuls. der von de worden ist. Verzögerungsschaltung 24 über die Leitung

Der obengenannte Hilfszähler 21 zählt die vom kommt, das Meßergebnis wieder vom Yonväriszähle

Tor 10 kommenden Zählimpulse 2 mit einer Zähl- auf den Rückwärtszähler gegeben, und das Spi

stufe 33. jedoch nur bis zu einer bestimmten Zahl setzt sich in der oben beschriebenen Weise fort. I^-

nach Öffnen des Tores 10. Danach wird durch den 55 von dem Kommandoimpulsgeber 8 ein neuer Kom|

Aussane der Zählstufe 33 über eine Torkombination mandoimpuls auf den /K-FHp-Flop 23 kommt, u

34. 35. 36 der Eingang 37 der Zählstufe 33 gesperrt das nächste geprüfte Ergebnis in der beschrieben

und das Tor 34 für die Zählimpulse geöffnet, die Weise auf den Datenspeicher 7 zu geben, dann über eine Leitung 38 auf die Dekade 16« des Jedesmal, wenn das Zwischenergebnis aus de

Rückwärtszählers gelangen. 60 Vonvärtszähler auf den Rückwärtszähler übertrag

Die Wirkungsweise de: digitalen Meßschaltung Λ/ wird, wird mit der Übernahme des neuen Meßwert

ist folsendermaßen: Nach Öffnen des Tores 10 durch der vorherige Meßwert im Rückwärtszähler in b

den Torimpuls T gelangen die Zählimpulsc Z auf die kannter Weise gelöscht.

Dekade 12 a des "Vorwärtszählers. und der Zähler Die Häufigkeit der Datenausgabe wird durch d

zählt die während Anstehens des Torimpulses T auf- 65 Kommandoimpulsgeber 8 bestimmt. Dieser kann b

tretenden Zählimpulse mit seinen drei Dekaden- spielsweise aus einem Taktgeber bestehen, durch

stufen 12a. 12b, 12c. Nach Ablauf des ersten Meß- Takte im Zeitabstand von 10 Sekunden auf d

Vorganges bei Eintreffen des Echos E' wird der Meß- JK-Flip-Flop 23 gegeben werden. Diese Taktfol

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wird man je nach den vorliegenden Verhältnissen so Datenspeicher 7 gegeben wird. Dabei ist es möglich, wählen, daß einerseits genügend viele Informationen die Grenzwertlogik so zu gestalten, daß sie das Ausauf den Datenspeicher kommen, andererseits aber gabekommando über ihre drei Ausgangssteucrieitunder Aufwand für die Datenspeicherung möglichst gen auf den Ausgang desjenigen Speichers gibt, desklein bleibt. 5 sen Meßwert den niedrigsten Wert hat. Falls, je nach

Wenn für die ganze Dauer einer Meßperiode kein den gegebenen Verhältnissen, nicht der niedrigste Stoppimpuls oder Echo eintrifft, sondern wenn Boden- Wert interessiert, sondern beispielsweise der Mittelechos zufällig nur in jeder zweiten Meßperiode ein- wert aus den drei Meßwerten, kann durch die Grenzireffen, läuft der Vorwärtszähler bis zur Ankunft wertlogik derjenige Meßwert zur Ausgabe an den dieses Echos weiter, und es bestünde die Gefahr, daß io Datenspeicher freigegeben werden, dessen Meßwert die Grenzwertlogik den zugehörigen Zeitwert als dem Mittelwert am nächsten liegt,
fichtig feststellt und die Durchschaltung freigibt. Bei der Echolotung kann ferner beispielsweise von Damit dies nicht geschieht, ist die oben beschriebene Interesse sein, eine echte schnelle Änderung der Jperre 27 vorgesehen, die den Ausgang 25 der Grenz- Wassertiefe, z.B. an einem Hang, zu verfolgen. In wertlogik auf Null stellt, wenn während einer MeB- 15 diesem Fall nimmt die Differenz hohe Werte an. die periode überhaupt kein Echo eingetroffen ist. aus dem normalen Toleranzbereich für die einzelne

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform der Meß- Differenz herausfallen. Es können dann aus meheinrichtung M, in welcher der Digitalspeicher als reren Differenzwerten in aufeinanderfolgenden Lot-Digitalzähler, und zwar als normaler Vorwärtszähler perioden Differenzwerte gebildet und der Grenzwert-•— wie der Vorwärtszähler 12 — ausgebildet ist. Da- ao logik zugeführt werden. Die Grenzwertlogik ist, wie bei wird der Zählfrequenzeingang vom Tor 10 durch F i g. 6 zeigt, dann zu teilen und so zu gestalten, daß einen Schalter 39 von Meßperiode zu Meßperiode in einem ersten Teil 44 festgestellt wird, ob die beiden von einem auf den anderen Zähler 12 bzw. 12' um- Differenzwerte in den aufeinanderfolgenden Lotgeschaltet. Jeder der beiden Vorwärtszähler 12 und perioden innerhalb des Toleranzbereiches von z.B. 12' hält seinen Meßwert bis zum Ende der jeweils 25 20 liegen. Zutreffendenfalls wird aus zwei aufeinnachfolgenden Meßperiode fest, so daß am Ende anderfolgenden Differenzen in einem weiteren Diffedieser nachfolgenden Meßperiode der Vergleich zwi- renzbildner 45 die Differenz der Differenzen gebildet sehen den beiden Meßwerten der Zähler durch den und im zweiten Teil 46 der Grenzwertlogik, die mit angeschlossenen DifFerenzbildner 40 gemessen und einem engeren Toleranzbereich von z. B. 5 arbeitet, durch die sich anschließende Grenzwertlogik 22' ge- 30 festgestellt, ob sich die abgeleitete Differenz in diesen prüft wird, durch deren Ausgangssignal die Über- engen Grenzen hält. Der Logikteil 44 prüft also, ob nähme des Meßwertes aus dem Vorwärtszähler 12 in die beiden ersten Differenzwerte im großen ToIeden Datenspeicher 7 gesteuert wird. Im dargestellten ranzbereich liegen, welcher für das oben angegebene Beispiel der F i g. 3 ist angenommen, daß die Über- Beispiel einer raschen Tiefenänderung gegeben ist, nähme nicht wechselweise aus den an sich gleich- 35 und es wird dann in dem nachgeschalteten Differenzwertigen beiden Vorwärtszählern 12, 12'. sondern bildner 45 der Differenzwert aus den beiden Diffenur jeweils aus dem Vorwärtszähler 12 erfolgt. renzen gebildet, der im zweiten Teil der Grenzwert-

F i g. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, in logik 46 nachgeprüft wird, derart, daß, sofern die welcher der Digitalspeicher als normaler, nicht beiden ersten Differenzwerte innerhalb des vorzählender statischer Speicher 41 ausgebildet ist. Da- 40 gegebenen größeren Toleranzbereiches annähernd bei wird nach jeder Messung der Meßwert des Di- gleich groß sind und das gleiche Vorzeichen haben, gitalzählers 12 vor Beginn der nächsten Meßperiode die Ausgabe eines der drei Meßwerte an den Datenvom Digitalspeicher 41 übernommen, und der an die speicher freigegeben wird. Dabei kann durch den Ausgänge des Digitalzählers 12 und Digitalspeichers Taktgeber 42 (Fig. 5) bestimmt werden, welches 41 angeschlossene Differenzbildner 40 mit der nach- 45 Meßergebnis auf den Datenspeicher 7 gegeben wird; geschalteten Grenzwertlogik 22' gibt das Ausgabe- vorzugsweise wird es das letzte Meßergebnis sein,
signal auf die Torschaltung 13. um das Meßergebnis Die beiden Ausführungsformen nach F i g. 5 und 6 tus dem Digitalspeicher 41 auf den Datenspeicher 7 ermöglichen, wie ohne weiteres ersichtlich ist, eine zu geben. noch bessere und vielseitigere Anpassung an die

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, in der 5° jeweils vorliegenden Verhältnisse, bei der Echolotung

einem Digitalzähler 12 mehrere Digitalspeicher 41.x. insbesondere eine bessere Anpassung an die Form

41.v. 41 ζ zugeordnet sind, welche die Meßwerte. des Meeresbodens. Auch beispielsweise bei der Suche

über Tore 15x. 15y. 15z gesteuert durch einen Takt- von Wracks können die Schaltungen nach Fig. 5

geber 42. aus mehreren aufeinanderfolgenden Meß- und 6 eingesetzt werden, weil auch hierbei eine plötzperioden übernehmen. An diese Speicher ist ein 55 liehe Änderung der Tiefe auftritt, die sich über

Differenzbildner 43 angeschlossen, welcher beispiels- mehrere Echolotungen erhält. Ferner ist eine solche

weise die beiden Differenzen der Meßwerte aus den Einrichtung beim überfahren von Baggerrinnen von

Speichern 41 λ und 41 y und der Meßwerte aus den Bedeutung.

Speichern 41.ν und 41c mißt. Eine anschließende Eine oft wesentliche Verbesserung der Entstörung Grenzwertlogik 22' stellt dann fest, ob die Differen,- ⁶° kann man dadurch erreichen, daß eine Einrichtung werte beide in einem vorgegebenen To'oranzbereich zur Erzeugung von zwei Zählimpulsfolgen vorliegen oder ob beide oder einer der Differenzwerte gesehen ist. welche in einem ganzzahligen Verhältaus diesem Toleranzbereich herausfallen. Nur wenn nis 1: π zueinander stehen und so zur Einwirkung beide Differenzwerte im vorgegebenen Toleranz- gebracht werden, daß der Mittelwert der über η Meßbereich liegen, wird über den Ausgang der Grenz- 65 perioden gezählten Impulse der langsameren Folgt wertlogik 22' eine der drei Torschaftungen 13 x, 13 y mit dem Meßwert der über eine Meßperiode ge oder 13:: angesteuert, so daß das Meßergebnis aus zählten Impulse der schnelleren Folge verglichei einem der Speicher 41 x. 41.ν oder 41 ζ auf den wird.

2?70

11 12

Das Blockschaltbild einer derartig abgewandelten ersten Meßperiode das Meßergebnis von z. B. 150 Anordnung ist in Fig. 7 dargestellt, und zwar in vom Vonvärtszähler 12 über die vom elektronischen Verbindung mit zwei Vorwärtszählern 12, 12' (vgl. Schalter 48 gesteuerte Torschaltung 15 auf den F i g. 3). Von einem ersten Zählimpuisgeber 9 wer- Rückwärtszähler 16 gegeben worden ist, wird diese den schnelle Zählimpulse Z über ein Tor 10 auf den 5 Übergabe während der darauffolgenden beiden Meßersten Vonvärtszähler 12 gegeben, von einem zweiten perioden unterdrückt und wiederholt sich erst am Zählimpulsgeber 9' mehrfach langsamere, z. B. drei- Ende der drittfolgenden Meßperiode, nachdem zuvor fach langsamere Zählimpulse Z' über ein getrenntes am Ende dieser Meßperiode der dann im R'iokwärts-Tor 10' auf den Vorwärtszähler 12'. Für dieselbe zähler 16 anstehende Differenzwert von der angebauer t des Torimpulses T in drei aufeinanderfolgen- to schlossenen Grenzwertlogik 22 geprüft worden ist. den Meßperioden zählt der Vorwärtszähler 12' eben- Dieser Difterenzwert liegt bei Null, wenn die Torioweit wie der Vorwärtszähler 12 in einer einzigen impulse T in den aufeinanderfolgenden Meßperioden Meßperiode, wenn man durch den Torimpuls T das gleich lang gewesen sind, und durch die Grenzwert-Tor 10 zum Vonvärtszähler 12 nur für die Dauer logik 22 wird festgestellt, ob die Differenz der einer Meßperiode und das Tor 10' durch den Tor- 15 schnellen Zählimpulse in einer Meßperiode und der impuls T in drei aufeinanderfolgenden Meßperioden Summe der langsamen Zählimpulse in drei aufeinöffnet. Dies geschieht durch einen zweckmäßig elek- anderfolgenden Meßperioden innerhalb der vortronisehen Umschalter 47. Der Vonvärtszähler 12 gegebenen Toleranz liegt. Ist das der Fall, so wird hält seinen Meßwert, z. B. den Meßwert 150, bis zum von der Grenzwertlogik 22 der am Ende der vierten Ablauf der drei Meßperioden fest, und am Ende ao Meßperiode im Vorwärtszähler 12 anstehende Meßdieser drei Meßperioden werden die Meßwerte der wert über die Torschaltung 13 an den Datenspeicher 7 beiden Vorwärtszähler 12 und 12' im Differenz- ausgegeben. Vom Schalter 48 wird ein Übergabebildner 40 verglichen, und es wird der Differenzwert impuls über eine Leitung 49 auf die Übergabeüber die Grenzwertlogik 22' zur Steuerung der Aus- torschaltung 15 am Ende jeder dritten Meßperiode gabetorschaltung 13 verwendet, welche das im Vor- as und ein Löschimpuls über eine Leitung 50 am Ende wärtszähler 12 stehende Meßergebnis 150 an den jeder Meßperiode auf den Vonvärtszähler 12 geDatenspeicher 7 gibt. geben.

Dasselbe Verfahren kann auch mit einer Anord- Im Rahmen der Erfindung sind noch mancherlei

nung ähnlich der von F i g. 1 durchgeführt werden, Abänderungen und andere Ausführungen möglich,

wie in F i g. 8 dargestellt ist. Dabei ist ein elektro- 30 insbesondere läßt sich die Erfindung sinngemäß auch

nischer Umschalter 48 vorgesehen, durch welchen die bei der Entfernungsmessung mit elektromagnetischen

schnellen Zählimpulse von dem Zählimpulsgeber 9 Wellen anwenden. Ganz allgemein ist die Erfindung

über das Tor 10 durch jeden Torimpuls T in den dort anwendbar, wo es sich um die Kurzzeitmessung

aufeinanderfolgenden Meßperioden auf den Vor- mit das interessierende Zeitintervall eingrenzenden

wärtszähler 12 gegeben werden. Nachdem in einer 35 Impulsen handelt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

2270

Claims (15)

ί 673 817 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur digitalen Kurzzeitmessung, insbesondere zur Entfernungsmessung nach dem Rückstrahlverfahren mit elektromagnetischen oder akustischen Impulsen, mit einem durch Zählimpulse betriebenen Digitalzähler, der durch einen Anfangsimpuls gestartet und durch einen die zu messende Zeit begrenzenden Schlußimpuls gestoppt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Digitalzähler ein Digitalspeicher zugeordnet ist, der den Digitalmeßwert vom Digitalzähler übernimmt, und daß Digitalzähler und Digitalspeicher ausgangsseitig an einen Differenzbildner für die Differenz aus den beiden Digitalfließwerten angeschlossen sind, dem eine Grenzwertlogik (22) mit Torschaltung für die Ausgabe des digitalen Meßwertes vom Digitalzähler nachgeschaltet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalspeicher als Digitalzähler (12, 12') ausgebildet ist und daß der Zählfrequenzeingang von MeßDeriode zu Meßperiode von einem auf den anderen Digitalzähler umgeschaltet wird, wobei jeder Digitalzähler seinen Meßwert bis zum Ende der nachfolgenden Meßperiode festhält (F i g. 3).

3. Voriicntung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der digitalspeicher als normaler, nicht zählender statischer Speicher (41) ausgebildet ist und daß n? 'h jeder Messung der Meßwert des Digitalzählers (12) vor Beginn der nächsten Meßperiode vom Digitalspeicher übernommen und der Differenzbildner (40) an die Ausgänge des Digitalzählers (12) und des Digitalspeichers (41) angeschlossen ist (F i g. 4).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem Digitalzähler (12) mehrere Digitalspeicher (41 .r, 41)', 41z) zugeordnet sind, welche die Meßwerte aus mehreren aufeinanderfolgenden Meßperieden übernehmen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Digitalspeicher (41 .v, 41 y, 41z) vorgesehen sind, denen aus derselben Meßperiode stammende, nacheinander auftretende Meßwerte getrennt zugeführt werden, die zur Bildung der Dilferenzwerte mit Meßwerten aus einer oder mehreren abgelaufenen Meßperioden herangezogen werden.

fi. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalspeicher durch einen Vorwärtszählcr (12) und einen Rückwärtszähler (16) gebildet wird, der den Meßwert des Vorwärtszählcrs als Anfangswert übernimmt, und daß beide Zähler übereinstimmende oder einander zugeordnete Zählimpulse (Z) erhalten und gleichzeitig pestartet und gestoppt werden und daß die Einstellung des Rückwärtszählers (16) als DitTerenzwcrt der Grcnzwertlogik (22) zugeführt wird (Fig. 1).

7. Vorrichtung nach Anspruch fi, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zähler (12. 16) mit gegenseitiger Zeitverschiebung pestartet oder gestoppt werden und daß die Grcnzwertlogik (22) mit einem entsprechend verschobenen Grcnzwertbercich arbeitet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet; daß die ersten Zählimpulse nach dem Startimpuls einem Hilfszähler (21) zugeführt werden, der nach Erreichen einer bestimmten Zahl von Zählimpulsen sich selbst sperrt und ein Tor (34) für die Zählimpulse zum Rückwärtszähler (16) öffnet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperre (27) vorgesehen ist, die die Ausgabe des digitalen Meßwertes sperrt, falls innerhalb einer Meßperiode kein Stopsignal (St) gegeben wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwertbercich der Grenzwertlogik (22) veränderbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwerthereich meßzeitabhängig anwächst.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwertbereich mit der Meßbereichumschaltung umgeschaltet wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Erzeugung von zwei Zählimpulsfolgen vorgesehen ist, die in einem ganzzahligen Verhältnis 1: η zueinander stebzn und so zur Einwirkung gebracht werden, daß der Mittelwert der über η Meßperioden gezählten Impulse der langsameren Folge mit dem Meßwert der über eine Meßperiode gezählteil Impulse der schnelleren Folge verglichen wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die langsamere Zählimpulsfolge dem Rückvärtszähler zugeführt wird und daß der Rückwärtszähler nur bei jeder /i-ten Meßperiode den Meßwert des Vorwärtszählers übernimmt.

15. Digitalzähler naui Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß den drei oder mehr Digitalspeichern (41*, 41 y, 41z) zwei oder mehr primäre Grenzwertlogiken (22) zugeordnet sind und daß in einer nachgeschalteten oder sekundären Grenzwertlogik (45) die Differenz der Ausgangswerte jeweils zweier primärer Grenzwertlogiker gebildet wird.