DE19931386A1 - Verfahren und Anordnung zum Empfang von Signalen bei parametrischer Sendung zur Echolotung des Bodens, von Sedimentschichten und von Objekten am und im Boden sowie zur Unterwassernachrichtenübertragung - Google Patents

Verfahren und Anordnung zum Empfang von Signalen bei parametrischer Sendung zur Echolotung des Bodens, von Sedimentschichten und von Objekten am und im Boden sowie zur Unterwassernachrichtenübertragung

Info

Publication number
DE19931386A1
DE19931386A1 DE1999131386 DE19931386A DE19931386A1 DE 19931386 A1 DE19931386 A1 DE 19931386A1 DE 1999131386 DE1999131386 DE 1999131386 DE 19931386 A DE19931386 A DE 19931386A DE 19931386 A1 DE19931386 A1 DE 19931386A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
frequency
primary
elements
amplifier
secondary frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE1999131386
Other languages
English (en)
Other versions
DE19931386C2 (de
Inventor
Gert Wendt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
INNOMAR TECHNOLOGIE GmbH
Original Assignee
INNOMAR TECHNOLOGIE GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by INNOMAR TECHNOLOGIE GmbH filed Critical INNOMAR TECHNOLOGIE GmbH
Priority to DE1999131386 priority Critical patent/DE19931386C2/de
Publication of DE19931386A1 publication Critical patent/DE19931386A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19931386C2 publication Critical patent/DE19931386C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B11/00Transmission systems employing sonic, ultrasonic or infrasonic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/523Details of pulse systems
    • G01S7/526Receivers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/38Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Oceanography (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrift ein Verfahren und eine Anordnung zum Empfang von Signalen bei parametrischer (nichtlinearer) Sendung zur Echolotung des Bodens, von Sedimentschichten und von Objekten am und im Boden insbesondere in Flachwasserbereichen und zur Unterwassernachrichtenübertragung. Als Empfangsschallwandler für die niederfrequenten Sekundärsignale werden Flächen- oder Linien-Arrays aus einer Anzahl von Hydrofon-Elementen mit akustischen Resonanzfrequenzen oberhalb der Sekundärfrequenzen und unterhalb der Primärfrequenzen, Flächen- oder Linien-Arrays aus einer Anzahl von Hydrofon-Elementen mit Resonanzfrequenzen oberhalb der Primärfrequenzen mit vorgeordneten akustischen Tiefpässen oder der Sendeschallwandler selbst mit Entkopplungsbaugruppen zwischen Schallwandler und Empfänger verwendet. An den Empfängereingängen werden Sperrfilter vorgebbarer Sperrdämpfung für die Primärfrequenzen angeordnet und es können Torschaltungen angeordnet werden. Es schließen sich eine oder mehrere Frequenzweichen und Verstärker zur Trennung der hochfrequenten und niederfrequenten Frequenzbänder und zur Signalverstärkung an. Die Niederfrequenzverstärker enthalten zur Verhinderung von Übersteuerung weitere Sperrfilter für die Primärfrequenzen, deren Betrag der Sperrdämpfung mindestens gleich der Verstärkung ist. Zur Entkopplung von Sender und Schallwandler im Empfangsfall werden einzelne oder Reihenschaltungen antiparallel geschalteter Dioden zwischen Schallwandler und Kompensationsnetzwerk ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Empfang von Signalen bei para­ metrischer (nichtlinearer) Sendung zur Echolotung des Bodens, von Sedimentschichten und von Objekten am und im Boden insbesondere in Flachwasserbereichen und zur Unterwasse­ rnachrichtenübertragung. Als Empfangsschallwandler für die niederfrequenten Sekundärsignale werden Flächen- oder Linien-Arrays aus einer Anzahl von Hydrofon-Elementen mit akustischen Resonanzfrequenzen oberhalb der Sekundärfrequenzen und unterhalb der Primär­ frequenzen, Flächen- oder Linien-Arrays aus einer Anzahl von Hydrofon-Elementen mit Reso­ nanzfrequenzen oberhalb der Primärfrequenzen mit vorgeordneten akustischen Tiefpässen oder der Sendeschallwandler selbst mit Entkopplungsbaugruppen zwischen Schallwandler und Empfänger verwendet. An den Empfängereingängen werden Sperrfilter vorgebbarer Sperrdämpfung für die Primärfrequenzen angeordnet und es können Torschaltungen angeordnet werden. Es schließen sich eine oder mehrere Frequenzweichen und Verstärker zur Trennung der hochfrequenten und niederfrequenten Frequenzbänder und zur Signalverstärkung an. Die Niederfrequenzverstärker enthalten zur Verhinderung von Übersteuerung weitere Sperrfilter für die Primärfrequenzen, deren Betrag der Sperrdämpfung mindestens gleich der Verstärkung ist. Zur Entkopplung von Sender und Schallwandler im Empfangsfall werden einzelne oder Reihenschaltungen antiparallel geschalteter Dioden zwischen Schallwandler und Kompensationsnetzwerk verwendet. Zur Entkopplung von Sender und Empfänger im Sendefall wird ein Diodenbegrenzer eingesetzt, dessen antiparallel geschalteten Dioden ein Widerstand zur Festlegung der unteren Empfangs-Grenzfrequenz und ein mit einem Widerstand bedämpfter Reihenschwingkreis zur definierten Dämpfung der Primärfrequenzen im Em­ pfangssignal parallel geschaltet ist. Als Hydrofon-Elemente kommen Piezo-Keramiken als Dicken- oder Radial-Schwinger mit geeigneten Resonanzfrequenzen, Piezo-Schläuche oder Piezo-Folien mit bezüglich der Richtchakteristik optimierten Formen und Abmessungen zur Anwendung. Die Torschaltungen sperren den Signaldurchgang während des Sendens und des Ausschwingvorganges. Die Frequenzweichen für die niederfrequenten Sekundärsignale sind Bandfilter mit in einem ganzzahligen Verhältnis der Mittenfrequenzen.
Die Erfindung wird in der Meeres- und Umwelttechnik angewendet.
Es ist bekannt, parametrische Schallquellen vorteilhaft zur Unterwasserortung und -nachrich­ tenübertragung einzusetzen. Üblicherweise werden die Entfernungen zwischen Schallquelle und Empfänger größer als die Länge des Wechselwirkungsraumes gewählt. Der Anteil der hochfrequenten Primärsignale am Empfangssignal hat sich so reduziert, daß die Abtrennung der tieffrequenten Sekundärsignale mit üblichen Mitteln gelingt. Als Schall-Empfänger werden einzelne Hydrofone oder Hydrofon-Arrays verwendet. Bei geringen Entfernungen kann der Pegel der Primärfrequenzsignale um mehrere Größenordnungen über dem der Sekundärsignale liegen und es kann zur Übersteuerung der Schallempfänger und der nachfolgenden Verstärker kommen, verbunden mit Informationsverlusten bei der Signalauswertung. Der Sendewandler selbst wird i. a. nicht als Empfänger für die Sekundärfrequenzsignale verwendet, weil sich seine elektrische Impedanz außerhalb seines Resonanzbereiches so ändert, daß die angeschaltete Sendeleistungsstufe die Empfangsempfindlichkeit erheblich verringert und die Probleme der Filterung und Übersteuerung weiter verschärft werden, weil sich der Pegelunterschied zwischen den Primär- und Sekundärsignalen vergrößert. Sein Einsatz auch als Em­ pfangswandler für die Sekundärfrequenzsignale würde jedoch den technischen Aufwand und die Kosten auf der Empfängerseite erheblich verringern, wenn keine großen Anforderungen an die Richtwirkung gestellt werden.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung mit mehreren Ausführungsbeispielen zum Empfang von Signalen, die bei parametrischer Sendung entstehen, zu schaffen, mit denen es ohne nichlineare Verzerrungen und Verluste an Störabstand möglich ist, die einzelnen mit extrem hohen Pegelunterschieden vorhandenen Frequenzbänder zu trennen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen aufgeführten Merkmale gelöst.
Bei parametrischer Sendung und geringen Entfernungen, wie sie innerhalb des Wechselwirkungsraumes auftreten, können die Pegel der Primärsignale um einige Größenordnungen höher als die der Sekundärsignale liegen. Mit herkömmlichen Empfangsverfahren und Empfangsanordnungen kann diese Aufgabe nicht oder nur unzureichend gelöst werden. Es kommt zu Übersteuerungen der Verstärker oder zu nichtlinearen Verzerrungen bei der Großsignalaussteuerung. Erfindungsgemäß wird der Pegel der Primär-Empfangssignale durch eine Reihe sich ergänzender Maßnahmen reduziert und die Pegel der Sekundär-Empfangssignale werden angehoben. Ist die Eigenresonanz der Empfangselemente niedriger als die Primärfrequenzen, ergibt sich eine Filterwirkung wie beim Tiefpaßfilter. Der Pegel der hohen Frequenzen wird gesenkt. Ein ähnlicher Effekt wird erreicht, wenn vor den Empfangselementen schalldämmende angeordnet werden, deren Dämpfungsfaktor mit steigender Frequenz stark zunimmt. Eine weitere definierte Pegelreduzierung der Primärfrequenzen wird durch Sperrfilter an den Empfängereingängen mit vorgebbarer Sperrdämpfung erreicht. Besonders hohe Signalpegel treten während des Sendens und beim sich anschließenden Ausschwingvorgang auf. Sie können nachfolgende Baugruppen bis in die Sättigung aussteuern und zur nur langsam abklingenden Verschiebung der Arbeitspunkte der Verstärker führen, so daß die Signalverarbeitung bei kleinen Entfernungen zwischen Sender und Empfänger beeinträchtigt wird. Diese Probleme werden vorteilhaft wie angegeben durch geeignete Torschaltungen vermieden. Sowohl die Primär- als auch die Sekundärfrequenzsignale sind informationshaltig. Eine einfache Signalauswertung ist möglich, wenn die einzelnen Frequenzbänder frequenzselektiv verstärkt werden. Es besteht dabei die Möglichkeit, die Verstärkung an die Pegel der einzelnen Bänder anzupassen und den Dynamikbereich von nachfolgenden Baugruppen, z. B. von A/D-Wandlern, voll auszunutzen. Mit den weiteren angegebenen Sperrfiltern soll verhindert werden, daß die noch in den Sekundärfrequenz vorhandenen Primärsignalanteile die Verstärker übersteuern. Bedeutende Einsparungen an Aufwand und Platz sind möglich, wenn entsprechend Patentanspruch 1 durch spezielle Entkopplungsbaugruppen der Sendewandler auch als Empfangswandler eingesetzt werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Aus den Echosignalen der Boden- und Sedimentortung sowie der Objektortung mit parametrischen Mehrfrequenz-Sendesignalen können außer den üblichen Informationen über Entfernung und Richtung auch Informationen zu den Materialeigenschaften gewonnen werden. Dazu ist eine genaue Analyse der Amplituden- und Phasenverhältnisse der einzelnen Frequenzbänder erforderlich. Mit dem im Patentanspruch 4 angegebenen Verfahren ist es möglich, die einzelnen Frequenzbänder mit maximalem Störabstand und geringem Aufwand für die Signalanalyse bereitzustellen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist auch im Patentanspruch 3 angegeben. Mit Hilfe einfacher und kostengünstiger passiver elektronischer Bauelemente wird eine wirkungsvolle und zuverlässige Entkopplung zwischen Schallwandler und Sender im Empfangsfall erreicht. Ebenso einfach wird die Entkopplung von Sender und Empfänger im Sendefall gelöst, ohne daß der Signalempfang beeinträchtigt wird. Mittels weniger weiterer Bauelemente gelingt die erforderliche Beeinflussung des Frequenzganges ohne größeren Aufwand.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 4 angegeben. Em­ pfangselemente für die Sekundärfrequenzsignale müssen eine große relative Bandbreite und eine hohe Übersteuerungsfestigkeit aufweisen. Weiterhin ist es wegen der kleinen Signalpegel dieser Signale von Vorteil, zur Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses und zur Redu­ zierung von Mehrwegeeinflüssen bei der Schallausbreitung gerichtet zu empfangen, was bei niedrigen Frequenzen große Wandlerflächen erfordert. Im Gegensatz zum Sendeschallwandler müssen nur geringe Leistungen übertragen werden. Aufwand und Kosten des Wandlers werden wesentlich durch Anzahl und Kosten der Elementarwandler bestimmt. Mit dem im Patent­ anspruch 2 angegebenen Verfahren ist es möglich, leistungsfähige großflächige Empfangs­ wandler mit geringen Kosten und mit kleiner Einbautiefe zu realisieren.
Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben werden. Es zeigen:
Fig. 1 Schematische Anordnung der Funktionseinheiten des parametrischen Empfangs­ verfahrens
Fig. 2 Schematische Darstellung des Empfangsschallwandlers als Flächen- oder Linien-Array mit spezieller Resonanzfrequenz, Querschnitt und Eigenschaften
Fig. 2a Einzelheit A2, Amplitudenfrequenzgang eines Hydrofon-Elementes
Fig. 2b Einzelheit B2, Amplitudendichtespektrum am Ausgang des Wandlers
Fig. 3 Schematische Darstellung des Empfangsschallwandlers als Flächen- oder Linien-Array mit akustischen Tiefpässen, Querschnitt und Eigenschaften
Fig. 3a Einzelheit A3, Amplitudenfrequenzgang des akustischen Tiefpasses
Fig. 3b Einzelheit B3, Amplitudendichtespektrum am Ausgang des Wandlers
Fig. 4 Schematische Darstellung des Sendewandlers als Empfangswandler, Querschnitt und Eigenschaften
Fig. 4a Einzelheit A4, Amplitudenfrequenzgang eines Hydrofon-Elementes
Fig. 4b Einzelheit B4, Amplitudendichtespektrum am Ausgang des Wandlers
Fig. 5a Anordnung der Hydrofon-Elemente des Empfangsschallwandlers um den Sende­ wandler herum
Fig. 5b Anordnung der Hydrofon-Elemente des Empfangsschallwandlers neben dem Sende­ wandler
Fig. 6 Aufbau der Entkopplungsbaugruppe
Die parametrischen akustischen Empfangssignale 2, 3 werden mit dem Empfangsschallwandler 1 empfangen und in elektrische Signale gewandelt. Als Empfangsschallwandler 1 für die niederfrequenten akustischen Sekundärfrequenz-Signale 2 werden Flächen- oder Linien-Arrays 11 aus einer Anzahl von Hydrofon-Elementen 22 mit akustischen Resonanzfrequenzen fR oberhalb des Sekundärfrequenzspektrums und unterhalb des Primärfrequenzspektrums ver­ wendet. Die Resonanzfrequenzen fR werden so niedrig gelegt, daß der Amplitudenfrequenz­ gang A1(f) der Hydrofon-Elemente 22 im Bereich des Primärfrequenzspektrurns die Primär­ frequenzsignale im Amplitudendichtespektrum U1(f) des elektrischen Empfangssignals 15 erheblich dämpft. Weiterhin können als Empfangsschallwandler 1 Flächen- oder Linien-Arrays 12 aus einer Anzahl von Hydrofon-Elementen 22 mit akustischen Resonanzfrequenzen fR oberhalb des Sekundärfrequenzspektrums und vorgeordneten akustischen Tiefpässen 23 mit Grenzfrequenzen fG oberhalb des Sekundärfrequenzspektrums eingesetzt werden. Der Ampli­ tudenfrequenzgang A2(f) des akustischen Tiefpasses weist oberhalb seiner Grenzfrequenz fG einen solchen Abfall auf, daß die Primärfrequenzsignale im Amplitudendichtespektrum U2(f) des elektrischen Empfangssignals 15 erheblich gedämpft sind. Durch entsprechende Wahl der Resonanzfrequenzen fR der Hydrofon-Elemente 22 wird eine verstärkte Dämpfung erreicht. Die Empfangswandler 11 und 12 werden vorrangig zum Empfang der akustischen Sekundärfrequenzsignale 2 verwendet. Die Empfangswandler 11 und 12 werden neben dem Sendewandler 26 oder um den Sendewandler 26 herum angeordnet und als Hydrofon-Ele­ mente 22 werden Piezokeramik-Elemente mit oberhalb des Sekundärfrequenzbandes liegenden Dicken- und Radial-Resonanzfrequenzen oder Piezo-Schläuche bzw. Piezo-Folien mit bezüg­ lich der Richtcharakteristik optimierter Anzahl, Größe, Form und Anordnung der Einzelelemente und optimierten Gesamtabmessungen eingesetzt.
Weiterhin kann der Sendeschallwandler 1 selbst als Sende/Empfangswandler 13 zum Empfang der hochfrequenten akustischen Primärfrequenzsignale 3 und der niederfrequenten akustischen Sekundärfrequenzsignale 2 verwendet werden. Der Amplitudenfrequenzgang A3(f) des Sende/Empfangswandlers 13 weist im Bereich des Primärfrequenzspektrums eine Resonanzüberhöhung auf und im Amplitudendichtespektrum U3(f) des elektrischen Empfangssignals 15 sind die Amplituden der Primärfrequenzsignale wesentlich größer als die der Sekundärfrequenzsignale. Zwischen Sende/Empfangswandler 13, Sender 10 und Empfän­ ger 20 befindet sich die Entkopplungsbaugruppe 4. In der Entkoplungsbaugruppe 4 werden zur Entkopplung von Sender 10 und Schallwandler 13 im Empfangsfall einzelne oder Reihen­ schaltungen antiparallel geschalteter Dioden 17 zwischen Schallwandler 1 und Sender 10 verwendet und zur Entkopplung von Sender 10 und Empfänger 20 im Sendefall wird ein Diodenbegrenzer 18 eingesetzt, dessen antiparallel geschalteten Dioden 19 ein Widerstand 25 zur Festlegung der unteren Empfangs-Grenzfrequenz und ein mit einem Widerstand bedämpfter Reihenschwingkreis 21 zur definierten Dämpfung der Primärfrequenzen im Empfangssignal parallel geschaltet ist. Im weiteren Empfangssignalweg ist eine Torschaltung 6 angeordnet, die den Signaldurchgang während des Sendens und des Ausschwingvorganges mit einem Torsignal 24 entsprechender Dauer sperrt. Es folgen mehrere Frequenzweichen 7 zur Trennung der hochfrequenten und niederfrequenten Frequenzbänder. Die Frequenzweichen 7 für die niederfrequenten elektrischen Sekundärfrequenz-Signale sind Bandfilter mit Mitten­ frequenzen F1, F2, F3, . . . einem ganzzahligen Verhältnis und für das hochfrequente elektrische Primärfrequenzsignal wird ein Bandfilter mit der Mittenfrequenz f0 verwendet. Es schließen sich Primärfrequenz-Verstärker 83 und Sekundärfrequenz-Verstärker 82 zur Signalverstärkung an. Die Sekundärfrequenzverstärker 82 enthalten zur Verhinderung von Übersteuerung aufeinander folgend Verstärker-Sperrfilter 9 für die Primärfrequenzen und Verstärker-Elemente 8. Der Betrag der Sperrdämpfung der Verstärker-Sperrfilter 9 ist mindestens gleich der Verstärkung der Verstärker-Elemente 8.
Bezugszeichenliste
1
Empfangsschallwandler
2
Niederfrequente akustische Sekundärfrequenzsignale
3
Hochfrequente akustische Primärfrequenzsignale
4
Entkopplungsbaugruppe
5
Eingangs-Sperrfilter
6
Torschaltung
7
Frequenzweiche
72
Niederfrequente elektrische Sekundärfrequenzsignale
73
Hochfrequente elektrische Primärfrequenzsignale
8
Verstärker-Element
82
Sekundärfrequenz-Verstärker
83
Primärfrequenz-Verstärker
9
Verstärker-Sperrfilter
10
Sender
11
Flächen- oder Linien-Array mit spezieller Resonanzfrequenz
12
Flächen- oder Linien-Array mit akustischen Tiefpässen
13
Sende/Empfangswandler
14
Sende- und Empfangssignal
15
Empfangssignal
16
Sendesignal
17
Sender-Schallwandler-Entkopplungsdioden
18
Diodenbegrenzer
19
Antiparallele Dioden
20
Empfänger
21
Widerstandsbedämpfter Reihenschwingkreis
22
Hydrofon-Element
23
Akustischer Tiefpaß
24
Torsignal
25
Parallelwiderstand
26
Sendewandler
FS
Mittenfrequenz des Sekundärfrequenz-Bandes
F1,2,3
Bandfilter-Mittenfrequenzen
f0
Mittenfrequenz des Primärfrequenz-Bandfilters
fP
Mittenfrequenz des Primärfrequenz-Bandes
fR
Resonanzfrequenz des Hydrofon-Elementes
fG
Grenzfrequenz des akustischen Tiefpasses
A1,2,3
(f) Amplitudenfrequenzgang
U1,2,3
(f) Amplitudendichtespektrum

Claims (4)

1. Verfahren zum Empfang von Signalen bei parametrischer (nichtlinearer) Sendung zur Echolotung des Bodens, von Sedimentschichten und von Objekten am und im Boden ins­ besondere in Flachwasserbereichen und zur Unterwassernachrichtenübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß als Empfangsschallwandler (1) für die niederfrequenten akustischen Sekundärfrequenz-Signale (2) Flächen- oder Linien-Arrays (11) aus einer Anzahl von Hydrofon-Elementen (22) mit akustischen Resonanzfrequenzen fR oberhalb des Sekundärfrequenzspektrums und unterhalb des Primärfrequenzspektrums oder Flächen- oder Linien-Arrays (12) aus einer Anzahl von Hydrofon-Elementen (22) mit akustischen Resonanzfrequenzen fR oberhalb des Sekundärfrequenzspektrums und vorgeordneten akustischen Tiefpässen (23) mit Grenzfrequenzen fG oberhalb des Sekundärfrequenzspektrums verwendet werden, oder daß der Sendeschallwandler (1) als Sende/Empfangswandler (13) durch Entkopplungsbaugruppen (4) zum Empfang der hoch­ frequenten akustischen Primärfrequenzsignale (3) und der niederfrequenten akustischen Sekundärfrequenzsignale (2) verwendet wird, daß an den Empfängereingängen Eingangs-Sperrfilter (5) vorgebbarer Sperrdämpfung für die Primärfrequenzen angeordnet werden und Torschaltungen (6) angeordnet werden können, die den Signaldurchgang während des Sendens und des Ausschwingvorganges mit einem Torsignal (24) entsprechender Dauer sperren, daß sich eine oder mehrere Frequenzweichen (7), Primärfrequenz-Verstärker (83) und Sekundärfrequenz-Verstärker (82) zur Trennung der hochfrequenten und niederfrequenten Frequenzbänder und zur Signalverstärkung an­ schließen und daß die Sekundärfrequenzverstärker (82) zur Verhinderung von Übersteuerung aufeinander folgend Verstärker-Sperrfilter (9) für die Primärfrequenzen und Verstärker-Elemente (8) enthalten und daß der Betrag der Sperrdämpfung der Verstärker-Sperrfilter (9) mindestens gleich der Verstärkung der Verstärker-Elemente (8) ist.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzweichen (7) für die niederfrequenten elektrischen Sekundärfrequenz- Signale Bandfilter mit Mittenfrequenzen F1, F2, F3, . . . einem ganzzahligen Verhältnis sind und für das hochfrequente elektrische Primärfrequenzsignal ein Bandfilter mit der Mittenfrequenz f0 verwendet wird.
3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Entkopplungsbaugruppe (4) zur Entkopplung von Sender (10) und Schallwandler (1) im Empfangsfall einzelne oder Reihenschaltungen antiparallel geschalteter Dioden (17) zwischen Schallwandler (1) und Sender (10) verwendet werden und daß zur Entkopplung von Sender (10) und Empfänger (20) im Sendefall ein Diodenbegrenzer (18) eingesetzt wird, dessen antiparallel geschalteten Dioden (19) ein Widerstand (25) zur Festlegung der unteren Empfangs-Grenzfrequenz und ein mit einem Widerstand bedämpfter Reihen­ schwingkreis (21) zur definierten Dämpfung der Primärfrequenzen im Empfangssignal parallel geschaltet ist.
4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Empfang vorrangig der akustischen Sekundärfrequenzsignale (2) der Empfangs­ wandler (1) neben dem Sendewandler (26) oder um den Sendewandler (26) herum angeordnet wird und daß als Hydrofon-Elemente (22) Piezokeramik-Elemente mit oberhalb des Sekundärfrequenzbandes liegenden Dicken- und Radial-Resonanzfrequenzen oder Piezo-Schläuche bzw. Piezo-Folien mit bezüglich der Richtcharakteristik optimierter Anzahl, Größe, Form und Anordnung der Einzelelemente und optimierten Gesamtab­ messungen eingesetzt werden.
DE1999131386 1999-07-07 1999-07-07 Anordnung zum Empfang von Signalen bei parametrischer Sendung zur Echolotung des Bodens, von Sedimentschichten und von Objekten am und im Boden sowie zur Unterwassernachrichtenübertragung Expired - Lifetime DE19931386C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1999131386 DE19931386C2 (de) 1999-07-07 1999-07-07 Anordnung zum Empfang von Signalen bei parametrischer Sendung zur Echolotung des Bodens, von Sedimentschichten und von Objekten am und im Boden sowie zur Unterwassernachrichtenübertragung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1999131386 DE19931386C2 (de) 1999-07-07 1999-07-07 Anordnung zum Empfang von Signalen bei parametrischer Sendung zur Echolotung des Bodens, von Sedimentschichten und von Objekten am und im Boden sowie zur Unterwassernachrichtenübertragung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19931386A1 true DE19931386A1 (de) 2001-02-01
DE19931386C2 DE19931386C2 (de) 2003-10-09

Family

ID=7913964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1999131386 Expired - Lifetime DE19931386C2 (de) 1999-07-07 1999-07-07 Anordnung zum Empfang von Signalen bei parametrischer Sendung zur Echolotung des Bodens, von Sedimentschichten und von Objekten am und im Boden sowie zur Unterwassernachrichtenübertragung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19931386C2 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10117528A1 (de) * 2001-04-07 2003-02-06 Daimler Chrysler Ag Ultraschallbasiertes parametrisches Mehrwege-Lautsprechersystem
DE102012208849A1 (de) * 2012-05-25 2013-11-28 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Unterdrückung von Schwebungen bei der aktiven Dämpfung von Ultraschallsensoren
WO2014019876A1 (de) * 2012-08-02 2014-02-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum betrieb eines ultraschallwandlers

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007061573A1 (de) 2007-12-18 2009-06-25 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vorrichtung zur Ermittlung und/oder Überwachung zumindest eines Füllstands von zumindest einem Medium in einem Behälter gemäß einer Laufzeitmessmethode und/oder einer kapazitiven Messmethode

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3824531A (en) * 1973-01-15 1974-07-16 Raytheon Co Plural beam steering system
US4581726A (en) * 1982-04-28 1986-04-08 West Electric Co., Ltd. Ultrasonic distance measuring apparatus
DE2905898C2 (de) * 1978-02-17 1989-05-03 Thomson-Csf, Paris, Fr
DE3113261C2 (de) * 1981-04-02 1989-06-22 Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen, De
DE4017849C2 (de) * 1990-06-02 1992-03-12 Honeywell-Elac-Nautik Gmbh, 2300 Kiel, De

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3824531A (en) * 1973-01-15 1974-07-16 Raytheon Co Plural beam steering system
DE2905898C2 (de) * 1978-02-17 1989-05-03 Thomson-Csf, Paris, Fr
DE3113261C2 (de) * 1981-04-02 1989-06-22 Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen, De
US4581726A (en) * 1982-04-28 1986-04-08 West Electric Co., Ltd. Ultrasonic distance measuring apparatus
DE4017849C2 (de) * 1990-06-02 1992-03-12 Honeywell-Elac-Nautik Gmbh, 2300 Kiel, De

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10117528A1 (de) * 2001-04-07 2003-02-06 Daimler Chrysler Ag Ultraschallbasiertes parametrisches Mehrwege-Lautsprechersystem
DE10117528B4 (de) * 2001-04-07 2004-04-01 Daimlerchrysler Ag Ultraschallbasiertes parametrisches Mehrwege-Lautsprechersystem
DE102012208849A1 (de) * 2012-05-25 2013-11-28 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Unterdrückung von Schwebungen bei der aktiven Dämpfung von Ultraschallsensoren
CN103454627A (zh) * 2012-05-25 2013-12-18 罗伯特·博世有限公司 用于抑制超声传感器的主动阻尼时的波动的装置
CN103454627B (zh) * 2012-05-25 2017-08-08 罗伯特·博世有限公司 用于抑制超声传感器的主动阻尼时的波动的装置
WO2014019876A1 (de) * 2012-08-02 2014-02-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum betrieb eines ultraschallwandlers
CN104508510A (zh) * 2012-08-02 2015-04-08 罗伯特·博世有限公司 用于运行超声换能器的方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE19931386C2 (de) 2003-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2401791B2 (de) Verfahren bzw. Einrichtung zur Erzeugung einer Schallstrahlung vorgegebener Richtcharakteristik und veränderbarer Richtung
DE3735121A1 (de) Impulskompressionsvorrichtung fuer ultraschallabbildungsverfahren
DE19836997B4 (de) Sende/Empfangs-Schaltkreis und Sende/Empfangs-Verfahren für einen Wandler
DE2347732C3 (de) Ultraschallwellenempfängergerät
DE19931386C2 (de) Anordnung zum Empfang von Signalen bei parametrischer Sendung zur Echolotung des Bodens, von Sedimentschichten und von Objekten am und im Boden sowie zur Unterwassernachrichtenübertragung
DE69510969T2 (de) Vorrichtung zur Vergrösserung des Signal-Rauschverhältnisses
DE2905898C2 (de)
DE3151028C2 (de)
DE19648327B4 (de) Verfahren zur Richtstrahlbildung in Peilanlagen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE3008553A1 (de) Schallkopf fuer untersuchungen mit ultraschall nach dem impuls-echoverfahren und mit diesem schallkopf ausgestattetes ultraschallgeraet
DE69524378T2 (de) Verfahren zum abtasten eines kanals
EP1160581B1 (de) Verfahren zum Bestimmen der Einfallsrichtung von Schallwellen
DE4414746C2 (de) Sende-Empfangsschaltung für ein akustisches Pulsecho-Entfernungsmeßsystem
DE2038687A1 (de) Akustischer Wandler
DE2516001C2 (de) Verfahren zur Verbesserung der Richtcharakteristik einer ebenen Echolot- Empfangsbasis und Vorrichtung zum Ausüben dieses Verfahrens
DE3113261C2 (de)
DE2709647A1 (de) Schallantenne
DE102018213077B4 (de) Objekterfassungsvorrichtung
DE1948290A1 (de) Zweitourige magnetoelastische Verzoegerungsleitung
DE4409117C2 (de) Echolot
DE102022205472A1 (de) Hydroakustisches Schallsenderarray
DE732892C (de) Einrichtung zum Beseitigen des beim Senden und Empfangen von Wellenenergie auftretenden Schielens
DE4443883C1 (de) Vorrichtung zur stereophonen Wiedergabe
DE60005094T2 (de) Bandpassfilter
DE3538649C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8304 Grant after examination procedure
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee
8370 Indication of lapse of patent is to be deleted
R073 Re-establishment requested
R073 Re-establishment requested
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20120201

R074 Re-establishment allowed
R074 Re-establishment allowed

Effective date: 20120611

R071 Expiry of right