DE1927172A1 - Vorrichtung zur akustischen Rueckstrahlortung,insbesondere fuer die Seefischerei - Google Patents
Vorrichtung zur akustischen Rueckstrahlortung,insbesondere fuer die SeefischereiInfo
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Description
FRIED.ICRUPP GESELLSCHAFT HIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG in Essen
Vorrichtung zur akustischen Rückstrahlortung, insbesondere* für die Seefischerei
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur akustischen Rückstrahlortung, insbesondere für die Seefischerei, mit
einer Sendeeinrichtung zum gerichteten Abstrahlen getasteter
Sendeimpulse mit je einer Mehrzahl nichtmonochromatischer Schwingungen und mit einer an eine Empfangsbasis angeschlossenen Empfangsanordnung mit Mitteln zur
Umwandlung von Empfangsspannungen zwecks vorzugsweise
optischer oder akustischer Darbietung der Ortungsinformationen.
Die bekannten Vorrichtungen dieser Art ergeben für punktförmige
und für linienförmige Objekte befriedigende Darstellungen bei der Rückstrahlortung, beispielsweise durch
eindeutige Anzeige auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre. Bei einer gebräuchlichen derartigen Vorrichtung erfolgt die
Darstellung infolge Aufhellens des Bildpunktes oder der
Bildpunkte, entsprechend den bei der Rückstrahlortung erfaßten Objektaiin einem durch die Sendeeinrichtung gerade
erfaßten Sektor, nach radialer Ablenkung des Kathodenstrahles der Kathodenstrahlröhre durch eine der Entfernung des Objektes
proportionale Ausgangsspannung eines Zeitdiskriminators. Bei
Verwendung von Kathodenstrahlröhren ist dieser Zeitdiskriminator
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^m ^^ _a
gewöhnlich, ein mit konstanter Spannung angesteuerter.
Integrator oder ein anderer Sägezahngenerator. Bei Verwendung schreibender Anzeigegeräte zur Darbietung
der Ortungsinformationen, den sogenannten üchorraphen,
dient als Zeitdiskriminator in bekannter Weice der mit
konstanter Geschwindigkeit bev/egte Schreibstift.
Das Ergebnis der Bückstrahlortung nach, diesem wie nach
anderen bekannten Verfahren, auf die später noch eingegangen werden wird, ist aber unbefriedigend in Falle
einer flächenhaften oder voluminösen Ansammlung»!! von
Einzelobjekten, wie sie insbesondere bei der Seefischerei in Form von Fischschwärmen vorliegeni denn auch, in den
Fällen dieser flächenhaften oder voluminösen Ansammlungen
von Einzelobjekten erscheint bei der Darbietung der Ortungsinformationea, beispielsweise auf dem Schirm einer
Kathodenstrahlröhre, wiederum nur die Darstellung einer
Linie bzw. eines Punktes, entsprechend dem Schwerpunkt
der Gesamtheit der erfaßten, dicht beieinander liegenden Objekte. Der Fischer ist aber sehr daran interessiert,
angesichts der auf dem. Schirm der Kathodenstrahlröhre
oder der auf d*em Schreibstreifen des Echographen dargebotenen
Ortungsinformation beurteilen zu können, ob diese von einzelnen größeren Steinen, von Wracks, großen
Einzelfischeflt oder sonstigen einzelnen punktförmig
reflektierendien Objekten herrührt, oder ob es sich um
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einen einen lohnenden Fang ver:;rrechenden und daher an-ζυ;·ι
euernden -.-jizen Fischochwarn: handelt.
Der. en τ.-.\ rechend bezweckt die Erfindung, eine Vorrichtung
der ein^c.nf.'- fenannten Art zu schaffen, welche es erlaubt,
'■Uli·, der Darbietung der Ortungsinforinationen, beispielweise
nut" der; Gehirn einer Kathodenstrahlröhre,- eindeutige Rück-.
chlür.e zu ziehen" darauf, ob die Darstellung" von einem
einzelnen runkrfcrcnigen Objekt oder einer Zusammenbailunp
einer . pro Γ: ο reu Anzahl von einzelnen Objekten herrührt. Die
iriiin uiir reh* dazu vton folgenden Beobachtungen und Lberlei
unren au^; ein Fischschwarn, besteht aus einer großen
Anzahl von runlrtfcrrain reflektierenden Objekten, deren Lafre
sueinander eich j-cändif; ändern. iSolange bei der Rückstrahlortung
die Dauer der Sendeimpulse kurz ist im Vergleich zu
der Laufzeitdifferenz zwische' einsalnen Echos einzelner
Fische aus dem Fischschwarm, ergeben sich getrennte Echos,
die auf dem SiIdschirm der Kathodenstrahlröhre zu getrennten
punktfcrmirei: Abbildungen bei der Darstellung der Ortun£S-infomationen
füliren. Je kürzer der benutzte Sendeinpuls ist,
desto besser-ist bekanntlich die Entfernungsauflösung, d.h.
desto besser führen einzelne Echos ohne gegenseitige zeitliche Beeinflussung zu voneinander getrennt dargestellten punkt-.
förniren Abbildunren. Sehr kurze SendeÜEpulse erfordern aber
wegen ihrer Breitband'igkeit einen erheblichen apparativen
Aufwand für die Durchführung der Rückstrahlortung und weisen
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außerdem den Nachteil auf, daß ihre Echos iia Störpegel
schlecht zu erkennen und darzustellen sind. Bei Sendeimpulsen längerer Dauer läßt sich zwar ein günstigeres
Nutz/Stör-Verhältnis erreichen, jedoch setzt sich die
Abbildung dann überwiegender aus einer zeitlichen Überlappung der einzelnen Echos zusammen. .Die bekannte Verwendung
getasteter Sinusimpulse als Sendeimpulse führt in diesem Fülle zu verfälschten Abbildungen bei der Darbietung
der Ortungsinformationen, weil die Empfangsspannungen
sämtlich nur aus Frequenzkomponenten der gleichen Grundfrequenz, nämlich der Sendefrequenz, bestehen. Daraus
resultiert in bekannter Weise die eingangs schon erwähnte
Darstellung vornehmlich des S-.hwerpunktes des Fischschwarmes durch einen leuchtenden Punkt auf dem Bildschirm der
Kathodenstrahlröhre, ohne daß die Tatsache, daß es sich nun gar nicht nur um ein einzelnes reflektierendes Objekt am
angezeigten Schwerpunkt handelt, aus der Darstellung auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre zu erkennen ist.
Hochwertige Anlagen zur akustischen Rückstrahlortung beinhalte
K Vorrichtungen zur kombinierten Darbietung der Ortunrsinformetionen in Abhängigkeit nicht nur von der
Entfernung der reflektierenden Objekte, sondern auch von deren seitlicher Ablage von der Hauptrichtung der
Hauptkeule der Sende-ZEmpfangs-Charakteristik. Bei einer derartigen Anlage, wie sie beispielsweise in der Deutschen
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Patentschrift Hr. 977 599 beschrieben ist, finden monochromatische
oder'quasimonochromatische Sendeimpulse Verwendung, deren Dauer den Erfordernissen an die Entfernungsauflösung
sowie an das Nutz/Stör-Verhältnis angepaßt *ist. Die Information über die seitliche Ablage
wird aus der Phasendifferenz der Empfangsspannung an zwei Empfängern oder zwei Empfängergruppen abgeleitet;
sie weist allerdings nahezu keine Information über die Ausdehnung et\ira einer georteten Ansammlung von einzelnen
Objekten quer zur Ausbreitungsrichtung der Sendeimpulse auf. Die von den einzelnen punktförmigen Reflektoren in
Form der einzelnen Fische herrührenden Anteile in den Empfangsspannungen sind, ebenso wie die Schwingungen der
Sendeimpulse, sinusförmig und enthalten als Grundfrequenz die Trägerfrequenz des Sendeimpulses. Ein an die zwei
Empfänger oder Empfängergruppen angeschlossener Laufzeitdifferenz-Diskriminator
mit nachgeschaltetem Verzögerungsglied oder·nachgeschaltetem Integrator mit einer Zeitkonstanten,
die groß ist gegen die Periode der Trägerfrequenz, liefert somit eine der mittleren Phasenlage
aller Einzelrefiektoren entsprechende Ausgangs spannung für die Querablenkung des Elektronenstrahls in der
Kathodenstrahlröhre, d.h., die dargebotene Ortungsinformation entspricht im wesentlichen wiederum einer
solchen, die von einem einzelnen Reflektor im Schwerpunkt des Schwärmes herrühren würde. Die Information,
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daß es sich hier in Wirklichkeit um einen ganzen Schwarm
handelt, geht wiederum verloren. Die Aufgabe, demgegenüber
bei der akustischen Rückstrahlortung einzelne Objekte von beispielsweise ganzen Fischschwärmen unterscheidbar zur
Darbietung zu bringen, ist hingegen erfindungsgemäß gelöst worden durch
a) die Verwendung von relativ zu einer charakteristischen
Mittenfrequenz der Schwingungen breitbandigen Sendeimpulsen langer Dauer mit ausgeprägter zeitlicher Ordnung der
Schwingungen und
b) die zusätzliche Auswertung einer der Momentanfrequenz der Empfangsspannungen proportionalen, einer Modulation
der Mittel zur Umwandlung dienenden, Kennspannung.
Es ist zwar schon auf verschiedenen Anwendungsgebieten bekannt, Rückstrahlortungsanlagen an Stelle mit monochromatischen
Sendeimpulsen mit Sendeimpulsen aus einem Gemisch vieler Frequenzen auszustatten. So benutzt das
erstmals in der Schweizerischen Patentschrift Nr. 220 beschriebene Korrelationeverfahren zur eindeutigen Entfernungsmessung
einzelner Objekte trotz Vorliegens erheblicher StSrkomponenten eine Mischung verschiedener
Frequenzen, "bevorzugt sogar ein Rauschsignal. Ferner ist
beispielsweise eine Verwendlang von zwei unterschiedlichen Frequenzen bei der akustischen Rückstrahlortung aus der
Echolottechn^k bekannt, etwa durch die Deutsche Patentschrift Nr. 1 017 054 zur unterschiedlichen Abbildung der
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ochlickprenze und dec festen Untergrundes in Gewässern.
Andere bekannte Anlagen verwenden Vorrichtungen zur
akuf i: eher: itüek.-:· rahlortunp mit linear oder nichtlinear
friM.uenzräoauliert en Schwingungen, um eine kontinuierliche,
nicht mehr an eine durch das Aussenden getasteter Sendeiu;],ulce
vorfegeV.ene Fei^iode gebundene, Darbietung der
unfCi:infori!:at ionen zu erhalten.
Keine öderer oder anderer bekannter Vorrichtungen geht aber
■•:v«f ö.ifj erf indun.-rpemäEe Aufgabenstellung zurück, noch
stellen die darin angegebenen Lehren konkrete Hinweise zur
Lö;-unf der Aufgabenstellung dar, Vorrichtungen zur akustischen
Rück.-.ir&hlorrun( mit Darbietung der Ortungsinformationen von
Objekten nach ihrer Entfernung - und ggfls. Richtung - bei [-leichceitirer Unterscheidbarkeit zwischen einzelnen punkti'örüifen
Cl piekten und flächenhaften oder voluminösen An-L-anmlunren
einzelner Objekte, nach Umwandlung der Empfangsspannunren,
zu liefern.
Diese erfindunps^emäße Aufgabenstellung wird hingegen durch
die vorstehend angegebene spezielle Wahl und Kombination der Sendeimpulse und der Umwandlung der Smpfangsspannungen zur
Darbietung der Crtungsinformationen gelöst. Diese Lösung beruht
auf der Anwendung der an sich geläufigen Tatsache, daß ein punktförmi^er Reflektor genau das Sendesignal an den Ort der
Empfangsbasis zurückstrahlt, so daß in den Empfangsspannungen
die ursprüngliche Ordnung der Sendeimpulse wieder enthalten ist.
• · · 8
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Dagegen tritt eine ursprüngliche zeitliche Ordnung innerhalt- der Sendeimpulse in den Empfangsspannungen
nicht wieder ungestört in Erscheinung, wenn sich beim Empfang Anteile von verschiedenen, instesondere von
unabhängig voneinander sich bewegenden, reflektierenden
punktförmigen Objekten verschiedener Entfernungen, also Anteile der Empfangsspannungen mit verschiedenen Laufseiten,
überlagern.
Die erfindungsgemäBe Lehre verlangt demgemäß die Möglichkeit
eines Verwerfens einer im Sendeimpuls, ursprünglich enthaltenen
definierten zeitlichen Ordnung der Schwingungen. Die Tatsache dieseE Verwurfes wird als Kriterium für das Vorliegen einer
Ansammlung einzelner Heflektoren als zusätzliche Information bei der umwandlung der Empfangsspannungen zur Darbietung der
Ortungsinformationen verwendet. Dazu wird erfindungsgemäß eine
der Komentanfrequenz der Empfangsspannungen proportionale
Kennspannung herangezogen, die einer Modulation der Mittel zur Umwandlung der Empfang β spannungen dient. Aus der Anwendung
statistischer Methoden in der Sadarteci.i-.ik ist es swar solion
bekannt, dee auegesandten Signal eine bestimmte Kennung,
beispielsweise ein durch, digitale Verschlüsselung hervorgerufenes zeitliches Raster, zu geben; das empfangene Signal
wird dann über ein Optimalfilter geleitet, das m*r für den.
Pail unverworfen zurückkehrender Signale eine su verwertende-Ausgangsspannung
liefert. Derartige Anlagen einä/abei?. apparativ
ψ S 4» J
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so aufwendig, daß sie sicii zwar für spezielle Anwendungεfälle?
aber "beispielsweise nicht für den Einsatz in der gewerblichen
Seefischerei, durchsetzen werden. Außerdem ist auch tei derartigen
Anlagen die unterscheidbare Auswertung von einzelnen punktfÖriaigen reflektierenden Objekten im Gegensatz zu einer
■Ansammlung von^punktförmigen Objekten nicht ohne weiteres
gegeben, da bei jenen Anlagen diese Aufgabenstellung bisher nicht aktuell ist.
Demgegenüber stellt die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabenstellung
eine mit relativ einfachen Schaltungsmitteln zu realisierende Vorrichtung dar, da die Bestimmung der
Momentanfrequenz der Empfangsspannungen sowie die Verwendung einer dieser Momentanfrequenz proportionalen Kennspannung zur
Modulation der Mittel der Umwandlung der Sapfangsspannungen
zwecks Darbietung der Ortungsinformationen keine schaltungstechnischen
Schwierigkeiten bereitet. Ss sind hierzu lediglich
Sendeimpulse der beschriebenen Art zu verwenden» d.h., Sende—
impulse, deren Schwingungen bei gleichzeitig geringer Schwankung ihrer Momentanfrequenz während der Dauer des Sendeimpulses
eine große Bandbreite aufweisen. Bei der außerdem noch gewählten laugen Dauer der Sendeimpulse ist so die Möglichkeit
eines spürbaren Yerwurfes der ursprünglichen Ordnung der
Schwingungen innerhalb eines jeden Seodeij&pulses als Kriteriua
für das Torliegen einer Ansammlung· einzelner reflektierender
Cfejefefce "feöi, gleichzeitig günstigem Hutz/Stör-Terliältnis gegeben.
... 10
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Beispielsweise kann man die «Schwingungen eines SenJ ?i.r"il .es
wäireni der Lauer dieses Sendeinp-l^e- linear :^er l--r Ii" I"
ihrer frequenz modulieren. Die τοπ. einem einzeln ±n
reflektierenden Objekt herr'Ihrenden Znpfanr3^~?r.nun en wurden
dann ebenfalls diesen Instieg der Frequenz der Schwingungen
aufweisen und die der Momentanfrequenz proportionale Kennspannung hätte dann einen kontinuierlich an.;tei,renden
Verlauf. Würden die 3endeimpul3e aber von einer An3e.rr.lun:-
einzelner punktförmisrer Objekte reflektiert werden, i^nn :-/-:lr-idie
ülomentanfrecuenz der Enpfang-sapannungen ni-:h~ die.;en arerir
ansteigenden Tarlauf aufweisen, sondern stark ichwsnicen, und ier
Verlauf der Eennopannung ebenfalls. Wegen einfacher Auswerttarkeit
der modulierenden Eennspannuns wäre eine lineare ?r=:uenzmodulation
der Sende impulse zu beirorzusen, obgleich prinzipiell
auch mit anderen zeitlichen Verläufen für die Honensanfre^uenz
der Schwingungen der Send«impulse das gleiche charakterisrische
Ergebnis erzielt werden würde.
Der ITachteil der Frequenzmodulation ist aberj da£ sich bei ihrer
Wahl die Forderungen nach über der Zeit möglichst konstanter
Momentanfrequenz und nach gleichzeitig groBer Bandereite der
Schwingungen des Sende impuls es, d.h. die. Forderung nach
möglichst konstanter Keansparmtmg bei puTürtformigeia einzelnen
Objelrfe im Gegensatz zu möglichst stark schwankender Eennspannung
bei einer AnsamiBlung von Objekt en, einander widersprechen.
Vorteilhafter ist daher erfindiiiigsgemäSi fnr die vorliegende
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Au-iYflt-r.: " ^lluiiF die *ahl von oendeimpulsen nit Schvingunren
f Z ei cn: .Ie i " c-r.de r Frequenz, die nach einen IIode ph&&en"umge-
ieue:- v;e j·:. c~n. «ehrend hierbei die Komentanfrequenz der
einzelnen i--jh.vinrua.feni abgesehen voe jeweiligen Augenblick
:.<-., J'-.t.-e: : rujuf e.., konstant ist, ist infolge der PiiaE-enuiii-Lteuerunr
„as Ge-i-sjEtspeiztruiL cieser Schwingungen sehr breit.
LIn reeirr-eter Kode für diesen Zweck ist der ursprünglich
: ür - fencerc ..vrecke entwickelte, sogenannte Barkerkode. Auch
f.ncere Eo-..<■ >, die wepen ihrer der. Barkerkode unterlegenen
Eirencchfe—es. in bezug auf die Aurokorrelationsfunktion
venirei' f tl&'afir und daher auch nicht unter einem t^ischen
Kfcjren EUtccrrenfaBtar sind, sind für die vorliegende Aufgabenitellunr
reeignet. iriMEt man ein gewisses Schwanken der
Kennrp&nnunr zwischen zwei Grenzwerten in Kauf, dann ergibt
sich eine verteilhafte weitere Verbreiterung des wirksamen Spektrums der Schwingungen eines ,jeden Sendeiapulses/bei de:
Vervendung einer kodierten Ansteuerung «wischen Schwingungen
mindestem zweier unterschiedlicher Frequenzen·
Um überhaupt Schwankungen der EennBpannunfr bei Terwurf der
ursprünglichen Ordnung feststellen zu können, ist es zweekaäMg,
innerhalt eines gegenüber der Bauer der Sendeimpulse kurzen
Beobachter, ε Zeitraumes die Zahl der Ifulldurchgänge der
Schwingungen in der SoprangESpesnang zu ermitteln- Vorteilhaft
wählt 3sar ciesen Beobach-tongszeitrÄuia von der Größenordnung
der Periode der Kittenfrectuenz der Schifinguagen-
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Eine gebräuchliche Möglichkeit der Darbietung der Ortungsinformationen ist die optische Darstellung auf dem Bildschirm
einer Kathodenstrahlröhre nach Umwandlung der Empfangsspannungen mittels der bereits erwähnten zeitproportionalen
Ablenkung des bei Ankunft der Empfangsspannungen hellgesteuerten
Kathodenstrahles. Die Modulation durch die Kennspannung kann durch Helligkeitsmodulation des Strahlens
geschehen; sinnvoller ist aber eine Querablenkung des Strahles im Takte der Kennspannung; dadurch entsteht dann kein
definierter Leuchtfleck mehr, sondern eine verwischte Fläche etwas geringerer Helligkeit. Men kann diese Modulation auch
in der Weise erweitern, daß, abhängig von Überschreiten einer bestimmten Welligkeit der Kennspannung, ein Schwingungserzeuger,
beispielsweise ein astabiler Multivibrator, angesteuert wird, der durch eine gleichmäßige Querablenkung des bei Ankunft der
Empfangsspannungen hellgesteuerten Kathodenstrahles, also
bei Vorliegen des Kriteriums für eine Ansammlung einzelner Objekte, eine stets gleichartige, verwischte Fläche hervorruft.
Bei einer anderen gebräuchlichen Vorrichtung zur.optischen
Darstellung der Ortungsinformationen, dem Echographen*, weist
der Griffel als Kittel zur umwandlung der Informationen
normalerweise keine Möglichkeit zur Ablenkung quer zu seiner Bewegungsrichtung auf. Die Modulation konnte hier durch
Schwärzung erfolgen; es besteht aber erfindungsgemäß auch KöglicHkeit der Verwendung Ton Mitteln, die mi£
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009849/9385
mechanischem V/ege eine vibrierende Querablenkung des
bewegten G-riffels hervorrufen, so daß wieder eine flächenförmige Darstellung im Fi-IIe einer Ansammlung von einzelnen reflektierenden Objekten entsteht.
bewegten G-riffels hervorrufen, so daß wieder eine flächenförmige Darstellung im Fi-IIe einer Ansammlung von einzelnen reflektierenden Objekten entsteht.
Zahlreiche Anlagen zur akustischen Rückstrahlortung, insbesondere
auch beim Einsatz für die Seefischerei, sind teils ausschließlich, teils zusätzlich zur optischen Darstellung, mit
Vorrichtungen zur akustischen Darbietung der Ortungsinformationen versehen. In diesem Falle wird man,.ggfls. nach
Umsetzung der Empfangsspannungen in einen hörbaren Frequenzbereich,
mittels der Kennspannung eine Modulation der Amplitude oder - wirksamer noch - der Frequenz der akustischen Anzeige
vornehmen.
Erfindungsgemäß ist es demzufolge in technisch einfacher und für den Anwender bedienungstechnisch und bzgl. der Darbietung
der Ortungsinformationen sinnvoller Weise möglich, die bekannten Fischortungsanlagen durch eine zusätzliche Vorrichtung gemäß
der Erfindung so zu ergänzen, daß der Fischer aus der dargebotenen Anzeige eindeutig ersehen kann, ob es sich bei einem
angeloteten Objekt um einen einzelnen Reflektor oder um eine
Ansammlung einzelner Objekte, also um einen ganzen Fischsohwarm, handelt. Erste praktische Versuche mit einer derartigen
,Vorrichtung in Verbindung mit einer mechanisch schwenkbaren
Basis haben beispielsweise bei Vorausortung die Ansammlung
•eines Fischachwarmes und nach deaen Überfahren mit dem Schleppnetz
... 14
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0 09849/0995 BADORlQiNAL
bei Achterausortung seine Aufteilung in zwei flächenhaft auf
dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre dargestellte Hälften sowie das kompakte, da teilweise gefüllte, Hetz al.; rielleri
Leuchtpunkt erkennen lassen.
In der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Εε zeigt:
das PrinzipschaltMld einer Rückstrahlortungsanlage,
ergänzt um die erfindungsgemäße Vorrichtung· einer Empfangsanordnung mit Kitteln zur zusätzlichen Umwandlung
von Empfangsspannungen zwecks - in diecem
Beispiel - optischer D&rbietung der Ortungsinformationen auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre
zur Angabe eines Unterscheidungsmerkmales zwischen einem punktförmigen Objekt und einer ganzen
Ansammlung von reflektierenden Objekten;
Fig. 2 a ein zeitproportional-frequenzmoduliertes Sendesignal,
hier eine Hechteckschwingung, über der Zeit und
Fig. 2 b den Veulauf ihrer Momentanfrequenz bzw. der ihr
proportionalen Kennspannung über der Zeit;
Fig. 3 a ein. Beipiel für die resultierende Empfangs spannung und
... 15
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i('ir. ;' b für die resultierende Hornentanfrequenz bzw. die ihr
proT.oriionale Kennspannung in ihren Verlaufen über
de^ Zeit bei einer Reflexion an einer voluminösen
Ansarailunp einzelner Objekte bei einem Sendeimpuls
{-emäii Fi^. 2 a;
Fip. A a den 13-ner Barkerkode und
Fi[t. A b den Verlauf sinusförmiger, nach dem Barkerkode
IBC-Grad-phasenuiage^euerter Schwingungen g\Leieh-Lleibender
Frequenz,
. ^ c den Verlauf der zugehörigen Momentanfrequenz über
der Zeit und
Fig. 4 d das Spektrum der Frequenz gemäß Fig. 4 b über der
Frequenzachsej
Fig. 5 a den Verlauf von nach dem Kode gemäß Fig. 4 a abwechselnd
zwischen Schwingungen zweier unterschiedlicher Frequenzen umgesteuerten sinusförmigen
Schwingungen und
Fig. 5 b ein Frinzipsehaltlbild snar Erseugraig des Verlaufes
nach Fig. ?a; -
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0 9-8 49/0995'■"'■
Pig;. 6 ein Beispiel für die Ausbildunp.; eines schreibenden
Gerätes, dessen Aufzeichnung durch die Kennspannung modulierbar ist;
ig. 7 eine Prinzipschaltung als Beispiel für die Ausführung
einer Modulation akustischer Darbietung der Ortungsinfonnation durch die Kennspannung;;
Fig. 8 die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei
einer Rückstrahlortungsanlage mit einer aus zwei
Schwingern oder zwei Gruppen von Schwingern bestehenden Basis und Anzeige der Ortungsinformation
auf dem S- hirm einer Kathodenstrahlröhre;
Fig. 9 die gleiche Basis, die in Fip. 8 Verwendung fand,
jedoch jetzt mit nachgeschaltetem Polaritätskoinzidenzkorrelator und anschließendem Integrator
zur Darbietung der Ortungsinformation einschließlich der erfindungsgemäßen Modulation der Darstellung auf
dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre.
Die in Fig. 1 im Prinzipschaltbild dargestellte Ortungsanlage
arbeitet cit einem Sendesignal 2, das aus getasteten Sendeimpulsen 3 Eit in diesem Ausführungsbeicpiel linearfrequenamodulierten
Schwingungen 4 besteht. Der mit einer Mitten-,
frequenz von beispielsweise fm = 30 kHz arbeitest© Generator
ί> ο σ ι /
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00984S/0S9S
liefert die Schwingungen 4, die in einem anschließenden Modulator 6 frequenzmoduliert werden. Eine Hast schaltung 7»
die von einem Taktgeber 8 gesteuert wird, formt die Sendeimpulse 3 bestimmter Dauer D aus dem so modulierten Wellenzug
4a der «Schwingungen 4. Zugleich dient der Taktgeber 8
zum Synchronisieren auf die Anfangsfrequenz des Modulators
Über einen Sendeverstärker 9 und eine bei Vorrichtungen zur
akustischen Rückstrahlortung, insbesondere in der Eeholottechnik, geläufige Sende-Empfangs-W^iche 10 gelangt das
Sendesignal 2 auf eine Basis 11, die in diesem Prinzipschaltbild durch einen Schwinger 12 dargestellt ist. Der Doppelpfeil
13 deutet an, daß diese Basis 11 schwenkbar sein kann.
Auf die Möglichkeit,anstelle der gesamten Basis 11^ nur die
Sende-ZEmpfangs-Charakteristik 14 mit dem charakteristischen
Öffnungswinkel .«Jp durch elektrische Mittel zu schwenken, wird
später im Zusammenhang mit Fig. 8 eingegangen werden.
Es sei angenommen, daß sich vor der Basis 11, beispielsweise gerade auf der Hauptachse 15 der Sende-/Empfangs-Gharakteristik
14, zunächst ein einzelnes punktförmiges Objekt 16 befindet>
und' daß außerdem ein Bereich aus einer größeren Ansammlung einzelner Objekte, im folgenden als lisphschwarm 17 bezeichnet,
erfaßt wird« Die physikalischen Gegebenheiten bei der akustischen Rückstrahlortung sind bekannt, vergl* z.B.
D.G.Tucker, "Sonar in Fisheries" London 1967, Kapitel 1 und
... 18
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Die Verarbeitung des rückkehrenden Echos, nämlich die Umwandlung von Empfangsspannungen zwecks Darbietunr der
Ortungsinformationen, ist zunächst ebenfalls noch Stand der Technik und wird insoweit durch Fig« 1 und durol- cie
nachfolgende Beschreibung nur prinzipiell dargestellt. Eine monostabile Kippstufe 18, die zu Beginn eines jeden
Sendeimpulses 3 durch den Taktgeber 8 in ihren labilen
Schaltungszustand gesetzt wird, steuert über einen Integrator 19 den Elektronenstrahl einer Kathodenstrahlröhre 20 und bewirkt
so die entfernungsproportionale Ablenkung des Leuchtpunktes aus der Nullmarke 21 des Bildschirmes 22 heraus. Auf diesem
Bildschirm 22 erscheint allerdings erst dann eine Anzeige in Gestalt des Leuchtpunktes 30, wenn infolge einkomiaender Echos
der Wehneltzylinder 23 der Kathodenstrahlröhre 20 durch die
Empfangs spannung u , in der Regel über einen Empfangsverstärker
ti
24, hellgesteuert wird. Im gewählten Prinzipbeispiel wird der
Integrator 19 wieder zurückgesteuert und damit der Elektronenstrahl
der Kathodenstrahlröhre 20 wieder zur Nullmarke 21 zurückgesetzt, wenn die monostabile Kippstufe 18 in ihren
stabilen Schaltungszustand zurückgekippt ist. Dieses ist innerhalb der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Sendeimpulsen
3 zu gewährleisten, weshalb zwischen dem.Taktgeber 8
und einem Steuereingang der monostabilen Kippstufe 18 eine Steuerleitung 25 vorgesehen ist, über die bei Umschalten des
Taktgebers 8 auf eine andere Eolgefrequenz der Sendeimpulse 3
... 19
BAD ORtQiNAL 009849/0935
uch nie i Γί-nriente Zeitkoristante für die Dauer des
If-Vilor. üch'il tuh^szustandes der monostabilen Kippstufe 18
eni :'vroc'-.;rj;: geändert wird.
Die bi.-her ': e-ciiriebene Empfancsanoranung nach dem Stande
der ϊ'-chni". zur akustischen Rückstrahlortung wird nun er-
nr..u-r:~??. ergänzt durch Mittel zur Umwandlung der
3ziy.i'cr.r£r.;-:--:m\mren u zwecks Darbietung der Ortungsin-
p.cit ionen mt der Mcgliehkeit einer Unter scheidung des
einzelnen ; unkrförmicen Objektes 16 von der Anzeige des
'Si r.ch. chw-trraet 1? auf dem Bildschirm 22 der Kathodenstrahlröhre
2C. Dazu wird die Momentanfrequenz f der Empfangsinannunrcn
ι; bestimmt, indem beisoielsweise während eines
Beolac':tu:is".^oitrauines44T die Anzahl der iTulldurchgänpe der
Schwingungen der Empfangsspannungen uo gezählt und mittels
eines Difital-Analog-WLJidlers £6 in eine proportionale
Kpniisrannunr u,r umgesetzt wird. Als Maß für den BeobachtungszeiLrauinJII?
kann die Impulsbreite eines astabilen Multivibrators 2? herangezogen werden, der mit einem Tor-Eingang
des Digit'dl-Analog-Wandlers 26 verbunden ist. Solch ein
Wandler 26 kann in einer einfachen Ausführungsform in an sich bekannter Weise aus einem Integrator bestehen, der während
des Beocachtunrsseitrauaes^lS stufenförmig durch Singangsimpulse
aufgeladen wird. Diese Eingangsimpulse werden im dargestellten Ausführisngsbeispiel aus einem etwa auf die
Spannung "ull Volt eingestellten Schnitt-Trigger 28 geliefert,
... 20
ÖQ98
und sie entstehen somit jeweils dann, wenn mit den Schwingungen der Empfangsspannungen u die Momentanwerte
der Spannungen vom negativen zum Positiven
wechseln. Der BeobachtungszeitraumdlT wird in der
Größenordnung des Kehrwertes der charakteristischen Mittenfrequenz fm des modulierten Weirenzuges 4-a der
Schwingungen 4 in den Sendeimpulsen 3 gewählt. Die Kennspannung u, dient, ggfls. nach Anpassung über einen
Verstärker 29, einer Ablenkung des Elektronenstrahles in der Kathodenstrahlröhre 20 quer zur entfernungsproportionalen
Ablenkung.
Das einzelne punktförmig© Objekt 16 würde bei herkömmlichen Anlagen
nach dem Stande der Technik bei der Darstellung der Ortungsinforamtion auf dem Bildschirm 22 der Kathodenstrahlröhre
20 zu einem Leuchtpunkt 30.führen. Da aber im gewählten
Beipiele die Sendeimpulse 3 einen linearmodulierten Wellenzug
4- enthalten, dessen zeitliche Ordnung bei Reflexion am
punktförmigen Objekt 16 nicht wesentlich verändert wird, ist
die Kennspannung u* jetzt nicht konstant, sondern ändert sich
während der Dauer D eines jeden Sendeimpulses 3» proportional
zum Verlauf der Komentanfrequenz f. Nimmt man an, daß eine
Momentanfrequenz f unterhalb der Mittenfrequenz f zu einer seitlichen Ablenkung des Kathodenstrahles nach links auf dem
Bildschirm 22 führt, dann ist die aus der Empfangsspannung
u resultierende Anzeige auf diesem Schirm 22 der Kathodenstrahlröhre
20 ein geneigter Strich 31 entspreäiend der ver-
... 21
009849/0995 bad original
größerten Darstellung in Fig. 1. Bei nur geringer zeitlicher
Änderung der Momentanfrequenz f während der Dauer D der Sendeimpulse 3 ist auch die Schwankung der Kennspannung u,
nur gering, so daß in der Praxib wegen der Speicher- und ÜberstrahleJTfekte des Bildschirmes 22 einer Kathodenstrahlröhre
20 für den. Betrachter dennoch der Eindruck eines Leuchtpunktes 30. entsteht.
Wenn sich aber nun in den Empfangsspannungen u reflektierte
Anteile von einer statistischen Ansammlung einzelner punktfö'rmiger
Objekte, wie sie durch den Fischschwarm 17 repräsentiert sei, überlagern, dann ist in den Empfangsspannungen
u nicht mehr die ursprüngliche zeitliche Ordnung der- Schwingungen 4 enthalten, sondern durch die überlagerung
und infolge des Einflusses verschiedener Entfernungen der einzelnen Fische von der Basis 11, ganz abgesehen von Dopplereffekten
einzeln sich bewegenden reflektierenden Objekte, entsteht ein starker Verwurf der zeitlichen Folge der Nulldurchgänge
des modulierten Wellenzuges 4a innerhalb der Empfangsspannungen u und damit ein starkes zeitliches
Schwanken der Kennspannung u, . Demzufolge erfährt der
Elektronenstrahl nun keine stetige Querablenkung entsprechend dem geneigten Stich 31» sondern die Querablenkung schwankt
stark während des Durchlaufes des Sendeimpulses 3 durch den erfaßten Sektor des Fischschwarmes 17· Infolge der stärken
Schwankung des Elektronenstrahles erscheint auf dem Bildschirm
?2
• · « CC
BAD 009849/0995
22 nun eine flächenhafte Aufhellung 52, die deutlich unüersehe
idb ar ist von dem zuvor beschriebenen Leuchtpunkt 30, der Anzeige eines reflektierenden einzelnen Objektes 16.
Infolge der schnellen seitlichen Ablenkung des Elektronen-Strahles ist diese flächenhafte Aufhellung 32 normalerweise
nicht so lichtstark, wie der Leuchtpunkt 30. Dieser Helligkeitsunterschied läßt sich mit einfachen Mitteln ausgleichen
oder wunschgemäß auch überkompensieren, indem auf einen zweiten Eingang.des Empfangsverstärkers 24 die
Kennspannung u, zur zusätzlichen Ansteuerung des Wehneltzylinder
23 gegeben wird. Uin eine besonders kräftige Querablenkung
des Elektronenstrahles zu erzielen, ist es zweckmäßig, eine Differenzierstufe 33 vor den Verstärker 29 zu
schalten, so daß dieser umso kräftiger angesteuert wird, je stärker der Verwurf der ursprünglichen Ordnung des modulierten
Wellenzuges 4a, d.h., je stärker die zeitliche Schwankung der Kennspannung; U^ ausfällt.
In Fig. 2a und Fig. 2b sind die Zusammenhänge zwischen dem
modulierten Wellenzug 4a, hier einer Hechteckschwingung, innerhalb eines Sendeimpulses 3 der Dauer D, und der
Momentanfrequenz f übersichtlich untereinander dargestellt. Die der Momentanfrequenz f proportionale Kennspannung
verläuft bei der Mittenfrequenz f durch ITuIl und hat bei
höherer Frequenz des modulierten Wellenzuges 4a positive Werte angenommen.
... 23
009849/0995 Bad
Während-in Fir. 2a infolge eines punktförnigen reflektierenden
01 jcktr:; die ßchwinrunfen der Empfangs Spannung u den deichen
zeitlichen Verlauf haben, wie der modulierte Wellenzup· 4a
innerhalV der Sendeimpulse 3, dnd in Fig. $a und Fi£. 5b"die
Verhältnisse bei gleichen Sendeimpulsen 5 aber bei Reflexion
arc Fdfchschwsna 17 dargestellt. Die ursprüngliche zeitliche
Ci\lnuh{~ der Schwingungen 4 der Επφί" entspannung u ist nun
:-t«rk pe stört und die zeitliche FoI^e der unterschiedlichen
Momentanfrequenzen f Gtark verworfen; dementsprechend Btärk
nchwankt der Verlauf der Kennepannunc u,rl was zu der beschriebenen
unref elinäßigen ^erablenkung deti Elektronenct
rallies und damit zur flächenhaften Aufhellung 32 auf dem
Bildschirm 22 der Kathodenstrahlröhre 20 in Fip. 1 führt.
Aus der vorstehenden Erläuterung des Zustandekommens der
flächenhaften Aufhellung 52 iffi Gegensatz zum Leuchtpunkt
auf dem Bildschirm 22 in Fig. 1 geht hervort daß für eine
starke Unterscheidung zwischen, diesen beiden Anzeigen ein Seridesignal 2 zu wählen ist, das bei möglichst konstanter
Momentanfrequenz f dennoch ein breites Spektrum der
Schwingungen innerhalb eines Sendeimpulses 3 aufweist. 3in
derartiges Signal läßt sich besser noch als durch die in Fig. 2a gezeigte lineare Frequenzmodulation dadurch erzeugen,
daß in an sich bekannter Weise eine konstante Frequenz f^, die
in FIp. 4b als Sinusschwingung angenommen ist, nach einem
passenden Kode ph&sexramgesteuert wird. Zur Demonstration ist
... 24 BAD ORlGINAL
9 8 4 9 / O 9 9 S
hier der 15-ner Barkerkode in Fig. 4a zum 180-Grad-Phasenumsteuern
der Schwingungen gewählt. Fig. 4c zeigt den im wesentlichen konstanten Verlauf der Momentanfrequenz f,
denn die unterschiede zwischen zwei Hulldurchgängen gleicher
Orientierung sind konstant mit Ausnahme der Zeitpunkte, an denen eine Fhasenumsteuerung stattfindet. Eine Reflexion einea
derartigen Sendeimpulses an einem einzelnen punktförmigen
Objekt 16 führt daher zu einem nur i;ehr geringfügig verzerrten
Leuchtpunkt yO. Da aber das tatsächlich resultierende
Spektrum eines derartig modulierten Wellenzuges 4b nach Fig.
entsprechend der skizzierten Darstellung in Fig. 4d, sehr breit
im Verhältnis zur Frequenz f,,, der Einzelschwingung ist, führt
die Reflexion eines solchen Sendeimpulses an einem Fischschwarm 17 zu einem sehr starken Verwurf der frequenzmäßigen Ordnung
über der Zeit und damit zu einer deutlichen flächenhaften Aufhellung 32 auf dem Bildschirm 22 der Eathodenstrahlrohre 20.
Eine weitere Möglichkeit, ein für die vorliegende Aufgabenstellung
günstiges Sendesignal 2 zu schaffen, besteht in1»· der
Umsteuerung zwischen beispielsweise zwei konstanten Frequenzen fp und I-, nach einem Kode, etwa dem in Fig. 4a dargestellten}
der resultierende Wellenzug 4c iaiierhalb eines Sendeimpulses
der Dauer D läßt sich "beispielsweise durch das in Fig. 5*>
dargestellte Prinzipschaltbild gewinnen. Hier wird mittels
eines Umschalters 51 zwischen zwei Generatoren 5& und 5b für
die konstanten Frequenzen fo und f, umgesteuert und der dadurch
... 25
009849/0995 bad ORfe,NAL
modulierte Wellenzug 4-c direkt auf die Tastschaltung 7
(vergl. Fig 1) gegeben. Die Umsteuerung des Umschalters 51
erfolgt durch einen Kodegenerator 52, der in bekannter Weise
oppeltes
durch ein rückgeldBsqs^ESS Schieberegister beispielsweise den
Barkerkode* nach Fig. 4-a erzeugt. Eine derartige Umsteuerung
der Schwingungen zwischen verschiedenen Frequenzen muß
natürlich nicht auf zwei konstante Frequenzen f* und, fo
beschränkt sein.
Bisher wurde allein die Darstellung der Ortungsinformation
auf dem Bildschirm 22 einer Kathodenstrahlröhre 20 betrachtet. Aber auch für Ortungsanlagen, die mit einem Echographen 34-ausgerüstet
sind (Fig.6), ist die Xehre dieser Erfindung vorteilhaft
anwendbar, da auch bei derartigen schreibenden Anzeigegeräten die Möglichkeit der Unterscheidbarkeit zwischen
Echos von einzelnen punktförmigen Objekten 16 und solchen
beispielsweise vom Fischschwarm 17 eine wünschenswerte Informationserhöhung
darstellt. Allerdings ist die ,Auswertung der Kennspannung u, in diesem Falle nicht so einfach, wie bei
der Kathodenstrahlröhre 20, da der Griffel 35 eines Echographen
32J-, der normalerweise geradlinig mit konstanter Geschwindigkeit
über das Registrierpapier 36 geführt wird, um im Falle des.Eintreffens einer Empfangsspannung u eine
Markierung zu schreiben, nun durch eine,zusätzliche elektromechanische
Einrichtung zur Querablenkung während seiner
Längsbewegung versehen werden muß. Diese wird dann im Falle
... 26
009849/0985
einer achwankenden Kennnpannunr u, wirksam. Denn die andere
Möglichkeit, durch Beeinflussung; der Schreibspannunr den
Griffels 35 nittelc der Kennspannung u. die zusätzliche
Information über die Art des reflektierenden Gtjektecj in dei?;
Schwärzungsgrad des Schriebes (Anzeige 40) auf dem Repistrlerpapier
36 zum Ausdruck zu bringen, ist wenig praktikabel, da
ohnehin der Schwärzungsgrad beim Echogramin infolge der vielfältigen
Information, die im Schogramm dargeboten wird, schon stark schwankt. In Fig.- 6 ist daher als Beispiel die Lorning
der elektromechanischen Querverschiebung des Griffels 35 gewählt, der an einem Schlitten 37 vorbeigleitet. Dieser
S hlitten 37 ist nun mechanisch mit einem Elektromagneten 38
gekoppelt, der über eine Hebeleinrichtung 39 den Schlitten 37
jeweils dann quer zur Bewegungsrichtung des Griffels 55
vibrieren läßt, wenn eine schwankende Kennspannung u. über den
Leistungsverstärker 29a diesen Elektromagneten 38 erregt. In den
Fällen des in Fig. 1 dargestellten einzelnen punktförmieren
Objektes 16 und des Fischschwarmes 17 führt diese Vorrichtung
dann zu der in Fig. 6 skizzierten Anzeige 4-0. Zum Zwecke übersichtlicher Darstellung in Fig. 6 ist diese Anzeige 40 von
der momentanen Bahn des Griffels 35 fortgezeichnet. Es sei hier
nicht weiter darauf eingegangen, daß einige Bauelemente aus Fig. 1,so der Integrator 19 und der Taktgeber 8, entfallen
können, wenn anstelle der Kathodenstrahlröhre 20 der Echograph 34 eingesetzt wird, da dann in bekannter W^-ise mittels
Kontaktgabe des stetig angetriebenen Griffels 35 über einen
... 27
009849/0995 bad original
Griffelkontakt 41 das Sendesignal 2 gesteuert wird.
Die beschriebenen Beispiele bezogen eich auf die Unterscheidung
zwi-chen einem einseinen reflektierenden Objekt 16 und einer
voluminösen Anrnrjnlung von Einzelotjekten, den Fiechschwarm 17·
In gleiche!' W- ise gestattet die Voi'richtung nach diener Erfindung
aber auch eine Unterscheidung zwischen linienförmigen und flächenfömigen reflektierenden Objekten bei der Rückstrahlortung
dis nit Ortungaanlagen nach dem Stande der Technik
einheitlich eis Strich auf einem Bildschirn dargestellt werden
würden.
Auch eine alleinige oder zusätzliche akustische Darbietung der Ortunpöinfori-ίύionen wird oft benutzt. Sie stellt beispielsweise
für den Fischer eine wesentliche Hilfe dar, da er die veränderten OrtungspegeVenheiten auch dann signalisiert bekommt, wenn er
nicht rerade auf der Brücke oder bei der Betrachtung schreibender Geräte ist. Dai? Frinzipsehaltbild einer derartigen Anlage ist
in Fig. 7 dargestellt, in dem die aus der Weiche 10 kommenden Empfangssronnungen ue, ggfls. über einen Vorverstärker 42, auf
eine Mischctufe 43 gegeben werden. Ein Mischsignalgenerator
liefert die zum Heruntermischen in den Hörbereich notwendige
Frequenz. An den Ausgang der Mischstufe 45 ist, ggfls. über
einen Endverstärker 451 ein Hörer oder Lautsprecher 46 angeschlossen.
Die Kennspanhung u^ wird in diesem Beispiel sowohl
»ur Amplitudenmodulation durch Beeinflussung der Verstärkung
des Endverstärkers 45 als auch, zur Frequenzmodulation durch
... 28 009849/0995
Verstimmen des Mischsignalgenerators 44 herangezogen. Bei. konstanter Kennspannung u, , also bei von einem einzelnen
punktförmigen Objekt 16 herrührenden Empfangsspannungen u
ti
der Ortungsanlage, sind die Frequenz und die Lautstärke der
akustisch dargebotenen Ortungsinformation im Lautsprecher 46 annähernd konstant, während bei stark schwankender Kennspannun£
U-. , also bei von einem Fischschwarm 17 herrührenden Empfangsspannungen
u , Frequenz und Lautstärke im Lautsprecher 46 hörbar iichwanken. So ist es durch den akustischen Eindruck bereits
möglich, zu unterscheiden, ob eine dargebotene Ortungsinforiaation
von einem für den Fischer uninteressanten einzelnen Objekt 16 herrührt, oder ob die Ortungsanlage 1 gerade einen Fischschwarm
17 erfaßt hat.
Die in Fig. 8 und Fig. 9 dargestellten Ortungsanlagen 1*und 1b
mit einer Aufteilung der Basis 11 in zwei Gruppen von Schwingern 12a, 12b sind ebenfalls an sich bekannt. Ihr Vorteil gegenüber
der in Fig. 1 dargestellten Ortungsanlage 1 liegt in der Möglichkeit, die Sende-/Empfangs-Charakteristik 14 durch
elektronische Mittel zu schwenken bzw. die winkelmäßige Ablage eines reflektierenden Objektes von der Hsuptachse 15 der
Sende-ZEmpfangs-Charakteristik 14 messen zu können. Dazu werden
die beiden in einem akustischen Schwerpunktsabstand d voneinander
angeordneten Gruppen von Schwingern 12a und 12b über ein Verzögerungsnetzwerk 47 angesteuert, daß seinerseits mittels eines
Fhasenetellers 48 zur Wahl der Richtung^f der Hauptachse 15 von
... 29
009849/0995 bad original
der Normalen 49 auf die Basis 11 ansteuerbar ist.
Wie in der Deutschen Patentschrift Nr. 977 599 beschrieben, wird der Phasenwinkel 7 zwischen den Empfangsspannungen u Λ
und u - gemessen und mit dem Momentanwert der Spannung zur
Entfernungsablenkung aus dem Integrator 19 multipliziert. Diese Produktspannung u dient nun der Ablenkung des
Elektronenstrahles quer zur entfernungsproportionalen Auslenkung.
Erfindungsgemäß wird dieser Produktspannung u zusätzlich die,
ggfls. im Verstärker 29 verstärkte, Kennspannung uk überlagert,
so daß im Falle einer schwankenden Kennspannung u·. infolge
einer vom Fischschwarm 17 herrührenden Ortungsinformation durch
rasche Querablenkungen wieder eine flächenhafte Aufhellung 32 auf dem Bildschirm 22 der Kathodenstrahlröhre 20 erscheint.
Die Übertragung der Richtung ^ der Hauptachse 15, entsprechend
der Einstellung des Phasenstellers 48, auf die Richtung der Ablenkung ,des Elektronenstrahles in der Kathodenstrahlröhre 20
bracht in diesem Zusammenhang nicht ausgeführt zu werden, da hierfür zahlreiche Schaltungen, z.B. aus der Radartechnik,
bekannt sind. Auch die Deutschen Patentschriften Nr. 1 162 727
und 1 072 161 behandeln diese Aufgabe.
In den Ausführungsbeispielen nach Pig. 1 und Fig. 8 wurde zur
Ermittlung der Momentanfrequenz f die Kombination eines
... 30 009849/0995
S' hmitt-Triggers 28 mit einem Digit al-Analog-v/andler 26
herangezogen, aber es lassen sich im Rahmen der Erfindung für diese Aufgabe natürlich auch nach anderem Prinzip
arbeitende kommerzielle Frequenzmesser verwenden, die al.rj
Meßwert eine Spannung liefern. Während die erfindungsgemäße
Vorrichtung innerhalb der Ortungsanlage 1a in Fi£·. 3 mit
derjenigen von Fig. 1 noch übereinstimmt, ist bei der Aueführungsform, die in Fig. 9 skizziert ist, eine andere
Realisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewählt worden.
Die Ortungsanlage 1b besteht in Fig. 9 im wesentlichen aus
einem Phasenkoinzidenzkorrelator 53 mit nachgeschaltetem,
über den Beobachtungszeitraum ^T intigrierendem, Integrationsglied 54-· Der Phasenkoinzidenzkorrelator 53
wirkt als Phasendiskriminator zwischen den beiden Empfangsspannungen u ζ. und u 2 und ist an die beiden Gruppen von
Schwingern 12a und 12b der Basis 11 einerseits direkt und andererseits über einen breitbandig wirkenden 90-Grad-Phasenschieber
55 angeschlossen. Die Arbeitsweise dieses Phasenkoinzidenzkorrelators-53» der in der riachrichtentechnischen
Anwendung der Korrelationstechnik zum Stande der Technik gehört," ist derjenigen eines logischen Multiplizierers
nach den Gesetzen der boolschen Algebra identisch. Als Eingangsgrößen fungieren die momentanen Polaritäten der
beiden Empfangsspannungen u_ Λ und u o . Der Mittelwert der
... 31
009849/0995 ^. °H'G'NAL
u& dieser Anordnung ist der Richtung^-
des akustischen Schwerpunktes des erfaßten Sektors des
Fiochnchwarae:; 1? bzw. der Ablage (Richtung^*) eines
einzelnen erfaßten Objektes 16 proportional, aber der Momentanwert der Amplitude dieser Ausgangsspannung u
schwankt aufgrund der Diraensionierung deu Integrationsf;liedee
5/J- frei Vorliep-en einer Ortungsinformation, die vom
Fiiichiichwarin 17 herrührt, wegen der Zeitverzögerung zwischen
dem Eintre-ffen "d-or" Echos an den beiden Gruppen der Schwinger
12a und 12b hin und her, so daß sich wieder die verwischte
flnchenhafte Aui'hdlunfr 32 als Anzeige auf dem Bildschirm 22
der Kathodenstrahlröhre 20 ergibt.
Durch Schwenken der Basis 11 oder durch elektronisches Schwenken der Sende-ZEn^fimps-Charakteristik 14 mit Hilfe des PhaseniStellerü
^8, oder - in anderen Ausführungsformen von Rückstrahlortunosanlagen
- durch Variieren der Mittenfrequenz f der Schwincungen 4, und durch Beobachtung der dargebotenen
Ortunginformation auf dem Bildschirm 22 kann der Fischer dann
leicht die Ausdehnung des Fischschwerines 17 ermitteln, ohne durch einzelne*, ebeniäls erfaßte, reflektierende Objekte 16
irritiert zu werden, da sich letztere ^a durch den begrenzten
Leuchtpunkt 50 auszeichnen.
... 32
009843/0995
Claims (11)
- Ansprüche.) Vorrichtung; zur akustischen Rückstrahlortung, insbesondere für die Seefischerei, mit einer Sendeeinrichtung zum gerichteten Abstrahlen getasteter Sendeimpulse mit ^e einer Mehrzahl nichtmonochromatischer Schwingungen und mit einer an eine Basis angeschlossenen Empfangsanordnung mit Mittelnzur
•toecx'T Wandlung von Empfangs spannungen zwecks vorzugsweise optischer oder akustischer Darbietung der Ortungsinformationen, gekennzeichnet durcha) die Verwendung von relativ zu einer charakteristischen Mittenfrequenz (fm) der Schwingungen (4) breitbandigen Sendeimpulsen (3) langer Dauer (D) mit ausgeprägter zeitlicher Ordnung der Schwingungen (4) undb) die zusätzliche Auswertung einer der Momentanfrequenz (f) der Empfangsspannungen (u.) proportionalen, einer* G.Modulation der Mittel der Umwandlung dienenden Kennspannung C11^)· - 2. Vorrichtung nach Anspruch Λ,,gekennzeichnet durch die Verwendung frequenzmodulierter, insbesondere linearfrequenzmodulierter Schwingungen (modulierter Wellenzug 4a).
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1t gekennzeichnet durch die Verwendung von nach einem Kode phasenumgesteuerter Schwingungen (4-) gleichbleibender Frequenz (f/.).... 33 BAD009849/0995
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von nach einem Kode abwechselnd zwischen mindestens zwei unterschiedlichen Frequenzen (f~, f,) umgesteuerten Schwingungen.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Bildung der der Momentanfrequenz (f) proportionalen Kennspaniiung (^) aua der Zahl der Nulldurchgänge der Empfangsspannungen (u ) während eines gegenüber der Dauer (D) der Sendeimpulse ( (3) kurzen Beobachtungszeitraunies (4^0·
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch einen Beobachtungszeitraum (A T) von der Größenordnung der' Periode der Mittenfrequenz (f ) der Schwingungen (4-).
- 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit an sich bekannter Verwendung eine's durch Eintreffen der Empfangsspannungen hellgesteuerten Kathodenstrahles einer Kathodenstrahlröhre als Mittel der Umwandlung zwecks optischer Darbietung der Ortungsinformationen, gekennzeichnet durch Verwendung quer zur Entfernungsauslenkung modulierbarer Ablenkung des Elektronenstrahles.
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem an sich bekannten schreibenden Anzeigegerät (Echograph 34) zwecks optischer■Darbietung der Ortungsinformationen, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Schreiborgan (Griffel 35) durch die Kennspannung (u, ) quer zu seiner entfernungsproportionalen Bewegung auslenkbar ist.009849/0995 ^
- 9· Vorrichtung nach Anspruch ί, πίτ akustischer· I) rl ie..imp der Grtunfsinformationen, dadurch gekennzeichnet, nil:, aie, pffls. in einen hörbaren Frequenzbereich unife;;e;2ten, ii'mpfanpöopannunren (u ) durch die Kenncpc nnunf/ (u-.) in ihrer Amplitude und/oder in ihrer Frequenz moduliert» ar „ina.
- 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch aie Verwendung einer an sich bekannten, mit einer auö zv/ei Empfängern oder Emp fang er gruppen (Gruppen von S hwin^ern 12a und 12b) bestehenden"Basic (11) mit einem daran angeschlossenen, etwa auf die Nittenfrequenz (£_) der Schwingungen (4) abgestimmt ein Phasenmesser (50) zur RiclrcungsbeStimmung empfangener Echos durch Bildung; einer phasenproportionalen Spannung für die Eichtungsablenkung einer bei Echoeinfall durch die Empfangsspannungen (u ) hellgesteuerten Kathodenstrahlröhre (20), auf deren quer zur Richtungsablenkung orientiertem Ablenksystem eine entfernungsproportionale, periodisch mit dem Abstrahlen der Sendeimpulse (5) getriggerte Entfernungsablenkspannung wirkt und deren quer zur Entfernungsablenkspannung· wirkende Spannung durch die Kennspannung (ufc) modulierbar ist.
- 11. Vorrichtung nach Anspruch 7i gekennzeichnet durch einen an sich bekannten Phasenkoinzidenzkorrelator (53) als Phasendiskriminator mit nachgeschaltetem, über den Beobachtungszeitraum (·Τ) integrierendem Integrations glied (54·)*...BAD ORlQtNAU 009849/0995— **5 —der an den einen der zwei Enpfäncer bzw. an die eine der zwei Effipfäntergruppen (.z.B. Schwinger 121; direkt und an den anderen der zwei Empfänger Vsw. an die andere der zwei Erapfänpercruppen (üohwin{ er 12a) über einen breitbandig wirkenden(55) anoeschloasen ist.009849/0S95
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19691927172 DE1927172C3 (de) | 1969-05-28 | Vorrichtung zur akustischen Rückstrahlortung, Insbesondere für die Seefischerei | |
NO01892/70A NO130133B (de) | 1969-05-28 | 1970-05-19 | |
US39315A US3696328A (en) | 1969-05-28 | 1970-05-21 | Sonar apparatus, particularly for deep-sea fishing |
GB25515/70A GB1300121A (en) | 1969-05-28 | 1970-05-27 | Apparatus for echo sound location, particulary for sea fishing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19691927172 DE1927172C3 (de) | 1969-05-28 | Vorrichtung zur akustischen Rückstrahlortung, Insbesondere für die Seefischerei |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1927172A1 true DE1927172A1 (de) | 1970-12-03 |
DE1927172B2 DE1927172B2 (de) | 1976-04-22 |
DE1927172C3 DE1927172C3 (de) | 1976-12-09 |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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NO130133B (de) | 1974-07-08 |
US3696328A (en) | 1972-10-03 |
GB1300121A (en) | 1972-12-20 |
DE1927172B2 (de) | 1976-04-22 |
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |