DE2143889C - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Aufzeichnung der von einem Echolotgerät empfangenen Echosignale - Google Patents
Verfahren und Schaltungsanordnung zur Aufzeichnung der von einem Echolotgerät empfangenen EchosignaleInfo
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Description
3. Verfahren nach Anspruch I und 2. wobei zur Aufzeichnung der Fchosig.ule ein Schreibregistriergeräl
benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
der ai.s gewissen ausgewählten Fchosignalen. vorzugsweise aus <.\cn hodenechosignalen. gewonnene
relative Spannungspegel dazu verwendet wird, einen Hilfsspannungsimpuls mit einer diesem
Spannungspr"ti zugeordneten Impulsdauer auszulosen,
und daß der Hilfsspannungsimpuls zur Beaufschlagung des Sehreinorgans (20) des Registriergerätes
(9) verwen.fet wird.
4 Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3. wobei
auf einem vorbestimmten ersten Teil der RejMslrierstreifenbreite
ein Tiefenechogramm aufeezeichnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb
jeder l.otperioiie der relative Spannungspegel tier ausgewählten Fchosignale mindestens so lange
/wischengespeiclicrt wird, bis das Schreiborgan (20)
den ersten Teil der Registricrstreifenbreiie überfahren und den Anfang des restlichen Teils der
Registrierstreifenbreite erreicht hat.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der Aufzeichnung des
Tiefenecliograinms der relative Spannungspegei
aller Fchosignale auf dem Bildschirm (10) einer Kathodenstrahlröhre (11) aufgezeichnet wild
6. Finrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bildschirm (10) der Kathoden- 5"
strahlröhre (11) und die Schreibfläche (8) des Schrcibrcgistriergerätes(9)Tiefenskalen mit gleicher
Skalenteilung aufweisen und daß beide in einem gemeinsam übersehbaren Anzeigefeld (7) angeordnet
sind, derart, daß ihre Tiefenskalen auf gleicher Höhe liegen, und daß sich der Bildschirm
bzw. der Anfang seiner Echostärkenskala in größtmöglicher Nähe des Aufzeichnungsorgans des
Schreibregistriergerätes befindet.
7. Schaltungsanordnung zur Ausübung des Vcrfahrens nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch
einen an sich bekannten AmpliUiden-Zeit-Umwandler(17),
dessen Eingang mit dem relativen Spannungspegel beaufschlagbar ist und dessen
Ausgang mit dem Schrcibregistriergcrät (9) clekfrisch verbunden ist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltuncsanordnunc zur Aufzeichnung der von
einem Fcholotgerät unter tiefenabhängiger Verstärkung empfangenen Sienale.
Un die dcr\vahren Härte eines Reflektors entsprechende
Feldstärke möglichst genau zu ermitteln und anzeigen zu können, um also zu verhindern, daß
von einem härteren Retlektor in größerer Tiefe ein schwächeres Fcho empfangen wird als von einem
weniger harten in geringerer Tiefe, kompensiert man bekanntlich die Intensitätsabschwächung, die der
Schallimpuls durch seine geometrische Ausbreitung und durch die Verlustdämpfimg im Wasser erleidet
und die man in der sogenannten Ausbreitungsfunktion erfaßt hat. Diesgeschiehtdiirch Anwendungcinertiefenhzvv.
entfernimgsubhängigen Verstärkung, d. h.. daß man den Empfangsverstärker derart regdt. daß seine
Verstärkung, beginnend mil der Ausscndiing. des Lotimpulses,
entsprechend dem Reziprokwert der Ausbreitungsfunktion kontinuierlich hochläuft.
Die Ausbreitungsfunktion für eine Reflexion des Schalles an dem annähernd unendlich ausgedehnten
ebenen Meeresboden unterscheidet sich außerdem von der für eine Reflexion an einem annähernd punktfürmigeu
Ziel (z. B. Fisch)
Während im ersten Fall der zurückkehrende, also
am Fmpfänger eintreffende Schalldruck linear mit der zu messenden Mecrestiefe abnimmt, vermindert sich
im zweiten Fail der Schalldruck quadratisch mit der F:ntfernung des punktformigen Zieles.
Für die Reflexion von Schallwellen an einem ebenen Meeresboden mit dem Reilexionsmaß R gilt:
R 20 lon f U>
■ r" ) ■ {20 log 2r ι 2ar)
Dabei ist. Λ/ Fmpfangs-Cberlragungsfaktor:
Λ/
?<■
5 Sender- Libert ragungsfaktor:
s r0 ■ p„
Ue F mpfangsspannungs am
Fmpfangswandler,
p, Fmpfangsschalldruck am Fmpfangswandler,
ra F.inheitder Entfernung( 1 Meter)
p0 Scnderschalldruck in der Entfernung
r0 vor dem Sendewandler
Us Sendespannung am Sendewandler,
r Entfernung zwischen Wandler un< Reflexionsziel (Meeresboden ode Fisch).
a -- Dämpfung im Wasser (db/m).
a -- Dämpfung im Wasser (db/m).
Setzt man die Ausdrücke für M und -Sein, so erhäl
man nach Wegkürzen von Ue, Us und r0:
R - 20 log
Pn
20 1og
I- 2ar
Der Ausdruck in der rcchlcn Klammer der GIe
chung(l) ist die Ausbreitungsfunktion in logaritt mischer Form bei Reflexion am Meeresboden.
|-ür die Reflexion an einem punktf.irmigen Reoons.'iel
(Fisch) mit der Zielstärke 7" gilt:
c :\.r \! um! .S'
) 14· Ι.
Γ. Λ/· .S' !
! l:inset/en der Ausdriu t.
20!oe P' ■ (4!) - lo- '
Po
l
,!.,■■■•ei der Ausdruck der rechten Kl.:niiner der Gleich1..■"■-ι
Z) die Ausbrcitiingsfunktii-n in !.'e.an;hmischer
f-i>-'·': bei Reflexion an Ptmkt/ieie1", ist 15
/V l\'u Γ sind also bis auf eine (χ.>!ΐ-ί.::·ΐ: -jenehen
di:r-;!'1. das iogarithmische Verhältnis der ! choeiiir'iiigsspannung
/ur Sendesp.mnim·.: ;-id die jewe-.'i.-'e
Ausbreitungsfunktion
t :, die Stärke der Echos in der Auf/eichrmni: zum κ
Ausdruck bringen zu können, ist ln hei -*chre'breu
s'riergerüten gebräuchlich geworden, a'.s \uf-/e;.
"!längsträger elcktroseiisiuves Papier und als
Si.'"eiborgan eine mit den elektrischen F Jiosisnalen
be. isehlagte Schreibnadel/u verwenden. Das elektro- ^
sci-tive Papier wird je nach der Amplitude der elektric
her. Echosignale mehr oder weniger stark ge-
sci' -.arzt.
hei der Anzeige auf dem Bildschirm einer Kathodenstr.-.^lröhre.
bei der bekanntlich eine der Schallaus- 3«
ir uingsgeschwindigkeit im Wasser proportionale
Ze■-.ablenkung des Elektronenstrahls, und /war iib-Ii..
erweise in vertikaler Richtung, stattfindet, wird die
V Hitude des jeweiligen elektrischen F.chosign ils /u
euvr hierzu senkrechten, also üblicherweise /ur Ihn/ontalablenkung des Elektronenstrahls benutzt
;>te aufgezeichneten bzw. angezeigten Echostärken
w.iren bisher jedoch nur als Relativwerte brauchbar.
d. h . man konnte lediglich stärker und schwächer reflektierende Eotobjekte voneinander unterscheiden.
In zunehmendem Maße besteht das Bedürfnis, den
zahlenmäßig erfaßbaren Absolutwert, mit welchem ein Reflektor den ihn treffendei. Sendeschdlklruck
reflektiert, unmittelbar quantitativ von dem Anzeige üerät abzulesen, und zwar auch dann, wenn die Sendespannung
nicht konstant bleibt
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu schaffen, das diese Anforderungen
erfüllt.
Dieses Verfahren besteht erfindungsgemäß darin, so
daß ein relativer Spannungspegel gewonnen wird, der dem Logarithmus des Verhältnisses der Höhe der
Ausgangsspannung des tiefen- bzw. entfernungsabhängig arbeitenden Verstärkers zu der Höhe des Sendespannungsimpulses
proportional ist. und daß dieser relative Spannungspegel zur Steuerung der Aufzeichnung
benutzt wird.
Dieser relative Spannungspegel repräsentiert das wahre Reflexionsmaß bzw. die Zielstärke des angeloteten
Reflektors, angegeben in Dezibel.
Dieses Verfahren wird in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung dadurch verwirklicht, daß die
aus den Echosignalen abgeleiteten Spannungsimpulse und der — während der Echolaufzeit gespeicherte
Sendespannungsimpuls logarithmiert werden, und 6S
daß aus diesen logaritnmierten Spannungen die Differenz
gebildet wird.
Der auf diese Weise gewonnene relative Spannungspegel laIJi sich auf ucr·.: Bildschirm eine Kathodenstrahlröhre
ohne weiteres aK Strichläng. if/eichnen
und mit hinreichender Genauigkeit ahle^
Die Aufzeichnung auf dem Registrierstreifen eines
Schreihregisiriergerätes durch die erwähnte mehr oder
weniger starke Schwär/uns des Registrierpapiers ist
der Strichlängenanzeige auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre stark unterlegen, da die Grauv.erte
sich von einer ablesenden Person nicht in Zahlen
angeben Kissen. A.i ferner die Anzahl der unterscheidbaren
Grautone für den Dvnamikumfang der Echosignale zu gerinn ist und da schließlich der Grauwert
> on der lokalen Beschaffenheit des Registrierp.ipiers
bee ι nil u IU wir.J.
Daher ist es wünschenswert, auch bei Schreib-'■egistriergeräicn
eine Strichlängenanzeige des Re-"lexionsmaßes
bzw. der Zielstärke zu erhalten Zu Jiesem Zweck ssird in weiterer \iisgestaltung des
erlindimgsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, den
aus gewissen ausgewählten Echosignalen, vorzugsweise
den aus Jen Bodenechosign.ilen. gewo..nenen relativen
Spannungspesel da/u /u verwenden, einen llilfsspannungsimpuls
mit einer diesem Spanruingspege!
zugeordneten Impulsdauer auszulosen und den Ihlfsspannungsimpuls
zur Beaufschlagung des Schreiborgans des Registriergerätes zu verwenden.
Soll auf einem vorbestimmten ersten Teil der Registriersireifenbreite
zunächst ein Tiefenechogramm aufgezeichnet werden Lind diesem auf dem restlichen
Teil der Streifenhreite die Aufzeichnung des Reilexiotismaßes
der ausgewählten Echosignale folgen, so wird zweckmäßig innerhalb jeder Loiperiode der relative
Spannungspegel der ausgewählten Echosignale mindestens so lange zwischengespeichert, bis das Schreiborgan
den ersten Teil der Registrierstreifenbreite überfahren und den Anfang des restlichen EeiU der
Registrierstreifenbreite erreicht hat
Bei den gewissen ausgewählten I chosignalen handelt
es sich in erster Linie um die Bodenechosignale,
selbstverständlich können jedoch statt dessen auch die Echosignale von Punktzielen (Fischen od dgl. I
ausgewählt werden.
Da aber zur /eit der Lotung auch die genaue Echostärke
der übrigen, also der nicht ausgewählten Echosignale interessiert, wird man vorteilhafterweise während
der Aufzeichnung des Tiefenechogramms den relativen Spannungspegel aller Echosignale auf dem
Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre aufzeichnen.
Dip Wirkungsweise des Verfahrens gemäß der Erfindung wird an Hand der gezeichneten Beispiele
erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Blockschaltbild zur Aufzeichnung des Reflexionsmaßes auf einem Anzeigegerät,
F i g. 2 die Aufzeichnung des Reflexionsmaßes aiii dem Registrierstreifen eines Schrcibregistricrgerätc
und auf dem liildschirm einer Kathodenstrahlröhre
F i p. 3 das Blockschaltbild eines Amplituden-Zeit·
Umwandlers.
In F i g. I ist mit 1 ein Sendewr.ndler und mit 2 eil
Empfangswandler bezeichnet. 3 ist ein Generator n\ Erzeugung der elektrischen Sendeimpulse und 4 er
tiefenabhängig arbeitender Empfangsverstärker m zwei Verstärkerkanälen 5 und 6. Mit der gestrichelte
Umrandung 7 ist ein Anzeigcfeld bezeichnet, i welchem der Registrierstreifen 8 eines Schreibn
gistriergerätes 9 und der Bildschirm 10 einer Kathodei strahlröhre 11 gemeinsam angeordnet sind.
12 zcipt einen Differenzverstärker, dessen einer Ei
gang über einen Verstärker 13, der eine logarithmisch reflektierten Echosignale an Stelle der Schwcllwcrt-
verlaufcnde Kennlinie hat, mit dem Ausgang des schaltung 15 ein Zeit-Tor verwenden; dieses besteht
Empfangsverstärkers 4, und dessen anderer Eingang beispielsweise aus einem Und-Gatter, an dessen einen
über einen weiteren logarithmischen Verstärker 14 mit Eingang der relative Spannungspcgel aller Echosignale
dem Scndcgcncrator 3 veibunden ist. Der Ausgang 5 geführt ist und dessen anderer Eingang einen von einem
des Differenzverstärkers 12 ist mit der Kathoden- Taktgeber gelieferten Öffnungsimpuls bekommt, wcl-
straidröhre 11 und dem Schreibregistriergerät 9 vcr- eher der gewünschten Tiefenlagc zeitlich zugeordnet
blinden, und zwar mit der Kathodenstrahlröhre 11 ist.
unmittelbar, dagegen mit dem Schreibrcgistricrgcrät 9 F i g. 2 zeigt das Anzeigefcld 7 mit dem Bildschirm
mittelbar über eine Schwellwertschaltung 15, eine 10 10 und dem Registrierstreifen 8. Auf dem oberen Teil
Speicherschaltung 16, ■ einen Amplituden-Zcit-Um- des Registrierstreifens 8 ist ein normales Ticfenccho-
wandlcr 17 und eine Diode 31. Außerdem ist das gramm und auf dem unteren Teil das Rcflexionsmaß
Schreibrcgistricrgcrät 9 noch an den Ausgang des des Meeresbodens als Strichlänge aufgezeichnet,
Empfangsvcrstärkcrs 4 angeschlossen. welches an einer vorgesehenen, in Dezibel geeichten
26 ist ein Taktgeber, welcher zum Zwecke der Aus- 15 Skala 18 zahlenmäßig direkt ablcsbai ist. Auf dem
lösung einer Lotperiode an den Sendcgencrator 3 Bildschirm 10, der ebenfalls mit einer Dezibel-Skala 19
einen Taktimpuls abgibt und diesen somit zur Sende- versehen ist, wird außer dem Rclkxionsmaß des
impulsabgabc veranlaßt. Gleichzeitig gelangt dieser Meeresbodens auch die Zielstärke der in dem auf dem
Taktimpuls an die zwei Verstärkerkanäle 5 und 6 des Registrierstreifen 8 im Tiefcnechogramm aufgczcich-
tiefcnabhängig arbeitenden Empfangsverstärkers 4, 10 nctcn Punktzielc (z. B. Fische) angezeigt,
dessen Verstärkung damit hochzulaufen beginnt. Der Bildschirm 10 der Kathodenstrahlröhre 11 und
Entsprechend den unterschiedlichen Entfcrnungs- die Schreibfläche 8 des Schreibregistriergerätes 9 weisen
funktionen werden die Verstärkerkanäle 5 und 6 derart Tiefcnskalen mit gleicher Skalenteilung auf. Beide, der
geregelt, daß die Verstärkung des Verstärkerkanals 5 Bildschirm 10 und die Schreibfläche 8, sind in dem
entsprechend dem Reziprokwert der Ausbrcitungs- as gemeinsamen Anzeigefeld 7 (Fig. 1) derart angc-
funktion für Punktzicle und die des Verstärkerkanals 6 ordnet, daß ihre Tiefenskalen auf gleicher Höhe liegen
entsprechend dem Reziprokwert der Ausbrcitungs- und daß der Bildschirm 10 bzw. der Anfang seiner
funktion für Bodenziele kontinuierlich hochläuft. Echostärkenskala 19 in größtmöglicher Nähe der
Die vom Empfangswandlcr 2 abgegebenen Echo- Schieibnade! 20 des Schreibregistriergerätes 9, und
Signalspannungen gelangen zunächst an eine an sich 30 damit dem jeweils in der Aufzeichnung befindlichen
bekannte Diskriminatorschaltung 28, welche die Punkt- Ticfencchogramm benachbart, angeordnet ist.
ziclechospannungen nur an den Verstärkerkanal 5 und Die Schreibnadcl 20 des Schreibregistriergerätes 9
die Bodenechospannungen nur an den Verstärker- wird mittels eines ständig umlaufenden Riemens 21
kanal 6 weiterleitet. über den stromempfindlichen Registrierstreifen 8 ge-
Dic jeweils in dem Empfangsvcrslärker 4 tiefen- 35 führt. Die die Aufzeichnung bewirkenden Stromabhängig
verstärkten Echosignalspannungcn werden impulse werden der Kontaktschiene 22 zugeführt, auf
zunächst dem logarithmischen Verstärker 13 und die der das andere Ende der Schrcibnadel 20 schleift,
logarithmicrten Spannungen dem einen Eingang des Am Riemen 21 ist ein Nocken 23 angebracht.
DiffcrenzNcrstärkers 12 zugeführt. Dem anderen Ein- welcher bei jedem Riemenumlauf jeden der beiden
gang des Differenzverstärkers 12 wird über einen 40 Nockenkonlakte 24 und 25 einmal kurzzeitig schließt,
weiteren logarithmischen Verstärker 14 die von dem wodurch jeweils ein kurzer Stromimpuls erzeugt wird.
Sendegenerator 3 abgegebene und in dem Speicher 32 Der Impuls durch den Nockenkontakt 24 veranlaßt
zwischcngcspeichcrte Sendespannung zugeführt. In über den zentralen Taktgeber 26 (Fig. 1) die Ausdcm
Diflercn/vcrstärkcr 12 wird somit die Differenz sendung eines Lotimpulses duich den Sendewandlcr 1
aus den in den Verstärkern 13 und 14 logarithmiertcn 45 (F i g. 1), während der Impuls des Nockenkontaktes 25
Sende- und Empfangsspannungen gebildet, und diese den Amplitudcn-Zcit-Umwandler 17 betätigt. Der
Dificrcnzspannung, also der relative Spannungspegel, Nockenkontakt 25 wird betätigt, sobald das Tiefcnwelchcr
ein Maß für den Logarithmus des Verhält- echogramm aufgezeichnet ist.
nisscs von Empfangs- zu Sendespannung darstellt, F i g. 3 zeigt das Blockschaltbild des Amplitudenwird
der Kathodenstrahlröhre 11 und dem Schreib- 50 Zeit-Umwandlers 17. Darin ist mit 29 ein Millerregistriergerät
9 zürn Zweck der Anzeige zugeführt. Integrator bezeichnet, der mit dem einen Eingang de.·.
Dem Schreibregistriergerät 9 wird außerdem zur Differenzverstärkers 27 verbunden ist. Mit dem ande-
Aufzcichnung eines üblichen Tiefenechogramms die ren Eingang des Differenzverstärkers 27 ist der
Ausgangsspannung des Empfangsverstärkers 4 direkt Speicher 16 verbunden. Der Ausgang des Differenzzugeführt.
Um unterhalb des Tiefenechogramms nur 55 Verstärkers 27 fahrt über die Diode 31 an da» S^hreib-
das Rcflexionsmaß des Bodenzieles einer jeden Lot- registriergerät 9 (F , g. 1).
periode aufzeichnen zu können, wird der am Ausgang Der Nockenkontakt 25 (s. auch F i g. 2) gibt über
des Differenzverstärkers 12 stehende relative Span- die Leitung 30 einen Impuls an den Amplituden-Zeitnungspegel
der Schwellwertschaltung 15 zugeführt, Umwandler 17 ab. Dieser impuls setzt den Millerdercn
Schwellwert so hoch eingestellt ist, daß nur der 60 Integrator 29 in Tätigkeit, dessen hochlaufende Ausrelative
Spannungspegel der Bodenziele durchge- gangsspannung dem Differenzverstärker 27 zugeführt
lassen wird. Dieser relative Spannungspegel wird in und dort mit dem vom Speicher 16 her an seinem
dem Speicher 16 zwischengespeichert, und zwar so anderen Eingang stehenden relativen Spannungspegel
lange, bis dem Amplituden-Zeit-Umwandler 17 ein verglichen wird.
Startimpuls über die Leitung 30 zugeführt wird. 65 Von dem Moment an, an welchem der iviüler-lnte-
Sofcrn die Zielstärke von Punktzielen, die sich in grator 29 an den Differenzverstärker 27 eine Spannung
einer bestimmten Tiefe befinden, aufgezeichnet werden abgibt, wird das Schreibregistriergerät 9 (Fig. 1) von
soll, wird man zur Auswahl der von diesen Punkizicien dem Differenzverstärker 27 mit einer konstanten
Schreibspannung beaufschlagt, und zwar so lange, bis die hochlaufcndc Ausgangsspannung des Millerintegrators
29 den Spannungswert des relativen Spannungspegcls erreicht bzw. diesen überschritten hat.
In de:»· Moment des Überschreitens nämlich ändert
sich die Polarität der dem Schreibregistriergerät 9 (Fig. 1) als Schreibspannung zugeführten Ausgangsspannung
des Differenzverstärkers 27, für die jetzt die zwischen diesem und dem Schreibregistriergerät 9
\orgcsehene Diode 31 Sperrwirkung hat.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zur Aufzeichnung der von einem
1 cholotgerät unter liefen- bzw. entfernun_;.>.bhängiger
Verstärkung empfangenen Fchosignale. d a d u r c h g e k c η η ζ e ι c h π e t. daß ein relativer
Spannungspegel gewonnen wird, der dem Logarithmus des Verhältnisses der Höhe der Ausgangsspannunc
des tiefen- b/w. entferntiniisabhängig
arbeitenden \ erslärkers (4) zu der I lohe des Sendespannungsimpulses proportional ist. und daß
dieser relative Spannungspegel zur Steuerung dei Aufzeichnung benutzt wird
2. Verfahren nach Anspruch !.dadurch eekennzeichnet,
daß die aus den Fchosignalen abgeleiteten Spannungsimpiilse und der — während der
Echolaufzeit gespeicherte Sendespannungsimpuls
logan!'.miert werden und daß aus diesen log.irithmierten Spannungen die Differenz gebildet
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712143889 DE2143889C (de) | 1971-09-02 | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Aufzeichnung der von einem Echolotgerät empfangenen Echosignale | |
NO211572A NO131436C (no) | 1971-09-02 | 1972-06-14 | Fremgangsmaate og anordning til opptegning av ekkosignaler mottatt av et ekkolodd |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712143889 DE2143889C (de) | 1971-09-02 | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Aufzeichnung der von einem Echolotgerät empfangenen Echosignale |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2143889A1 DE2143889A1 (de) | 1973-02-22 |
DE2143889B1 DE2143889B1 (de) | 1973-02-22 |
DE2143889C true DE2143889C (de) | 1973-09-06 |
Family
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