DE2164165A1

DE2164165A1 - Sonargerät

Info

Publication number: DE2164165A1
Application number: DE19712164165
Authority: DE
Inventors: Peter Roy Benfleet Essex Hopkin (Großbritannien)
Original assignee: Smiths Group PLC
Current assignee: Smiths Group PLC
Priority date: 1970-12-24
Filing date: 1971-12-23
Publication date: 1972-06-29
Also published as: JPS5515670B1; US3761873A; FR2119075A1; FR2119075B1; DE2164165B2; CA944054A; NL7117821A; GB1380271A; DE2164165C3; SE379588B

Description

Dipl.-Ing.

Rudolf Busselmeier 2 1 6 A 1 G

Dipl.-Ing.

Rolf Charrier Augsburg, den 23.Dezember 1971

Patentanwälte Augsburg 31 ■ Rehlingenstr»ße'8

Postfach 242 Poitirfieckkonto: München Nr. 745 39

5924/13/Ch/sr

Smiths Industries Limited Cricklewood Works

London N.V. 2 / Großbritannien

Sonar« e r K t

Die Erfindung betrifft ein Soriargarut, bei welchem die' aufgrund eines gesendeten Signals empfangenen Echosignale gespeichert und sodann rom Speicher ausgegeben werden zur Aufzeichnung bzw. Darstellung der empfangonuii Echosignale in Bezug auf ein Bezugssignal dee Gerat«,

Bei den bekannten Ausführungaformon derartiger Sonargeräte, die hauptsächlich zum Erfassen von Fischechwärmen dienen, sollen die von den Flachen stammenden Echos aufgezeichnet bzw. sichtbar gemacht werden, wobei als Referenzsignal das Echosignal dient, welches vom Meeresgrund stammt. Als Speicher dicht hierbei eine Magnettrommel, di· d«n vollständigen Verlauf dar

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empfangenen Echos speichert und die gespeicherten Werte abgibt zur Aufzeichnung oder Darstellung, nach dem das Echo vom Meeresgrund empfangen wurde. Die Magnettrommel des Speichers dreht sich mit konstanter Geschwindigkeit. Um die gewünschte Aufzeichnung in Abhängigkeit des Grundsignals zu erreichen, ist es notwendig, die Zeitbasis der Aufzeichnung mit dem Abfrage- bzw. Auslesevorgang zu synchronisieren. Im speziellen ist es erforderlich, den Beginn der Zeitbasis zu triggern. Wird als Anzeigegerät eine Lichtbildröhre verwendet, dann ist dies in einfacher Weise durch Triggerung der Zeitbasis möglich. Es ist jedoch nicht möglich, bei Verwendung eines schreibenden Aufzeichnungsgeräts die Zeitbasis der Aufzeichnung mit einem äußeren Signal zu synchronisieren.

Bei den üblichen schreibenden Aufzeichnung»- geräten wandert ein Schreibstift kontinuierlich und mit konstanter Geschwindigkeit um den Aufzeichnungsträger herum, bei welchem es sich um einen mit konstanter Geschwindigkeit wandernden Aufzeichnungsstreifen handelt, Es gibt hierbei keine Möglichkeit der Einstellung des Umlaufs des Schreibstiftes, dor ea mögLich machen würde, diesen Umlauf genau mit oiiitjm ätißurtm lieferenzsignul zu synchronisieren wie os zur Aufzeichnung erforderlich ist, bei welcher die Aufzeichnung durch das Auftreten des Grundsignals bestimmt ist. Ea wurde bereits vorgeschlagen, schreibende Aufzeichnungegeräte zu verwenden, bei weichen dur Schreibstift keine kontinuierliche,,sondern eine in term«* ti er en de Bewegung ausführt. Derartig· Aufzeichnungsgerät· unterscheiden «ich jedoch ao beträchtlich

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von den üblichen Aufzeichnungsgeräten und weisen wegen der diskontinuierlichen Bewegung des Schreibstiftes beträchtliche Nachteile im Aufbau auf, so daß ihre Anwendung nicht möglich erscheint.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Sonargeräte besteht darin« daß bei Verwendung einer Magnettrommel zur Speicherung der Echosignale die Skala, mit welcher der interessierende Bereich wiedergegeben wird, abhängig ist von der Rotationsgeschwindigkeit der Magnettrommel und der Zeitbasis der Aufzeichnung. Bei einer Aufzeichnung über ein Schreibgerät ist esjjedoch nicht möglich, eine wesentliche Veränderung der Skala der Aufzeichnung herbeizuführen.

Diese Nachteile sollen beseitigt werden. Insbesondere soll erreicht werden, daß bei Verwendung eines schreibenden Aufzeichnungsgeräts mit sich kontinuierlich bewegendem Schreibstift eine Aufzeichnung möglich ist in Abhängigkeit des Echosignals vom Meeres grund oder eines anderen Referenzeignale· Weiterhin soll eine Aufzeichnung eines maßstabgedehnten Signalverlauf· möglich sein.

Zur Lösung dieser Aufgaben wird bei einem SonargerKt der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß der Speicher zahlreiche Speicherstellen aufweist, die zur Speicherung einzelner Werte dienen, die aufeinanderfolgend vom Ausgangssignal des Wandlers abgeleitet werden und daß das Abfragen der gespeicherten Einzelwerte von den Speicheretellen durch das Referenz signal synchronisiert ist.

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Bei dem Speicher kann es sich, beispielsweise um eine Reihe von Kondensatoren handeln, welche analoge Spannungswerte der Einzelsignale speichern· Alternativ hierzu können als Speicherwerte Digitalwerte der Einzelsignale dienen· Im letzteren Fall besteht der Speicher aus einem oder mehreren mehrstufigen Schieberegistern, die zur Speicherung der Digitalwerte dienen. Hierbei kann ein Analog-Digital-Wandler verwendet werden, der jedes Einzelsignal in ψ ein Digitalsignal umformt, wobei die einzelnen

Digits in verschiedenen Schieberegistern gespeichert werden. Es ist jedoch auch möglich, nur ein Schieberegister zu verwenden, das mit einer Impulsfolge gespeist wird, bei welcher das Impulsdauer-Pausen-Verhältnis entsprechend dem analogen Signal modulliert ist.

Falls eine maßstäbliche Dehnung erforderlich ist, werden die gespeicherten Werte mit deiner geringeren Geschwindigkeit^ abgefragt, als sie in den Speicher ein* gegeben wurden. Hierbei ist vorzugsweise die Ablese-

. geschwindigkeit, einstellbar und somit die gewünschte " Dehnung einstellbar«

Die Wiedergabe der empfangenen Echolote kann auch über ein Schirmbild erfolgen*· Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltung ergeben sich hier Vorteile. Bei Verwendung eines schreibenden Aufzeichnungsgeräts handelt es sich bei dein Referenzsignal um einen Triggerimpuls des AufZeichnungsgeräts,beispielsweise in Abhängigkeit von der Stellung des Schreibstiftes während seiner kontinuierlichen Bewegung über den Aufzeichnungsträger* Dieses Referenz-

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signal veranlaßt das Abfragen der im Speicher gespeicherten Werte.

Das Eingeben der einzelnen Signalwerte in den Speicher aufgrund eines Sendesignals und der erhaltenen Echosignale wird beendet beim Empfang des Echos vom Meeresgrund. Alternativ hierzu ist es möglich, daß die Aufzeichnung beendet wird in einen bestimmten Zeitraum nach Auftreten des Sendesignals.

Es ist selbstverständlich, daß die nachfolgend beschriebenen Schaltungen sieb nicht nur auf solche Geräte beziehen, die iut Ultraschallbereich arbeiten·

Das nachfolgend beschriebene Sonargerät ist für den Gebrauch in Schiffen geeignet* Die Anwendung ist jedoch hierauf begrenzt.

Es zeigen: ^J

Die Fig. 1 ein Blockdiagramm des Sonargerätβ.

Die Fig. 2 die Signalspannungen, die im Sonargerät auftreten·

Die Fig. 3

bis 5 Blockdiagramme der Speichereinheiten, die alternativ als Speichereinheit im Gerät nach Fig. 1 verwendet werden können und

die Fig· 6 ein Blockdiagramm einer geänderten Ausführungsform des Sonargerätβ nach Fig.l.

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Vie der Figur 3 zu entnehmen ist, erfolgt die Aussendung und der Empfang des Ultraschalls bzw. der Echos des Sonargeräts in diesem Beispiel durch einen einzigen Wandler 11, der am Schiffsrumpf befestigt ist und nach unten gerichtet ist. Der Wandler wird durch aufeinanderfolgende Impulse eines Übertragungsimpulsgenerators' 12 beaufschlagt, so daß der Wandler eine Impulsfolge von Echolotsigna-

P len nach unten in Richtung des Meeresbodens überträgt. In Übereinstimmung mit den in den Intervallen zwischen den Übertragungsimpulsen (Echolotimpulsen) empfangenen Echos werden Signale vom Wandler 11 über einen Vorverstärker 13 zu einer Speichereinheit 14 übertragen. Die Speichereinheit l4 weist eine Mehrzahl einzelner Speicherstellen auf und arbeitet jeweils während jedes Intervalls zwischen zwei Übertragungsimpulsen, wobei die Ausgangswellenform des Vorverstärkers 13 abgetastet und die aufeinanderfolgenden Wellen- oder Impulsbilder des Ausgangs des Vorverstärkers in verschiedenen Spei·* cherstellen gespeichert werden. Das Arbeiten der Spei-

k chereinheit lk wird gemäß der Erfindung begrenzt auf ein kurzes Intervall, das unmittelbar dem Empfang des Echos vom Meeresgrund vorausgeht. Der Empfang eines Echos vom Meeresgrund dient dazu, den Abtastvorgang und die Speicherung anzuhalten, so daß die Einheit Ik nur das Signalbild der Vorderflanke des Echos vom Meeresgrund und die unmittelbar vorangehenden Echos, die von einem kurzen Bereich oberhalb des Meeresgrundes empfangen werden festhält und speichert· Diese Signale werden von der Einheit Ik ausgegeben und einem Verstärker 15 zugeführt, von wo sie an ein Aufzeichnungsgerät l6 gelangen, das diese Signale aufzeichnet.

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Das Aufzeichungsgerät l6 ist konventionell auf-, gebaut und zeichnet die Echos auf einen beweglichen Aufzeichnungestreifen 17 auf, wobei die Aufzeichnung bewirkt wird durch einen Schreibstift 18, der durch ein endloses Band 19 geführt und von diesem getragen wird. Das Band 19 wird kontinuierlich angetrieben und führt den Schreibstift 18 zyklisch und mit konstanter Geschwindigkeit um den Aufzeichnungsträger 17 herum· Die von der Einheit l4 ausgegebenen und sodann im Verstärker 15 verstärkten Signale dienen zur Beaufschlagung des Schreibstiftes lö, wenn dieser Schreibstift über den Aufzeichnungsträger 17 während eines Umlaufzyklusses wandert. Der Aufzeichnungsträger 17 wird somit entsprechend dem Bild der Echos, die in der Einheit gespeichert sind, markiert, wobei die Echos erfaßt werden, die in einem gewählten geringen Bereich oberhalb des Meeresgrundes auftreten. Diese Impulse bzw. Bilder werden jeweils von neuem gespeichert und auf dem Aufzeichnungsträger 17 aufgezeichnet', wenn ein Impuls vom Wandler 11 übertragen, d.h., abgegeben wird.

Die Arbeit des Übertragungsimpulegenerators 12 zum Aussenden von Impulsen vom Wandler 11 wird getriggert vom Aufzeichnungsgerät 16 mit einer vorgewählten Phasenlage innerhalb jedes Umlaufes des Schreibgerätes· Das Ergebnis des aufeinanderfolgenden Uberwander_ns des Schreibstifte iß über den Aufzeichnungsträger 17 besteht darin, daß längs des fortwandernden Aufzeichnungsträgers 17 eine,, Auf zeichnung des Bereichs unmittelbar oberhalb des Meeresgrundes entsteht. Die Aufzeichnung des folgenden Echos vom Meeresgrund, ebenso wie da· Aussenden des folgenden Impulses von Wandler 11 verläuft direkt synchron zur durch die zyklisch« Bewegung

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des Schreibstiftes l8 gebildeten Zeitbasis. Als Resultat wird der Meeresgrund abgebildet als gerade Linie von Markierungen, die längs des Aufzeichnungsträgers 17 verlaufen*

Einzelheiten des Sonargerätes und die Art«in welcher die Arbeit der Speichereinheit Ik durch den Empfang eines Echos des Meeresgrundes und durch den Zyklus des k Schreibstiftes des Aufzeichnungsgerätes 16 synchronisiert wird, wird nachfolgend beschrieben. Die Signalformen, die in den verschiedenen Teilen des Gerätes auftreten, sind in Figur 2 gezeigt, wobei die Stellen, wo diese Signale auftreten, in Figur 1 durch die Bezugszeichen i bis χ angezeigt sind.

Die vom Meeresgrund, von Fischen oder anderen Objekten empfangenen Echos sind wegen des Durchlaufs durch das Wasser schwach. Das Ausgangssignal des Wandlers 11

erfordert deshalb eine beträchtliche Verstärkung im Vorverstärker 13,. bevor eine Speicherung stattfinden kann· Die Ausgangswellenform i des Vorverstärkers 13 besteht aus einem Durchbruchsimpuls TP des ausgesandten Übertragungsimpulses und den Signalen FE, SE und SR, die ein Fischecho, ein Grundecho und irgendein Folgeecho des Grundechos darstellen. Wegen der notwendig hohen Verstärkung im Vorverstärker 13 gelangt dieser in den Sättigungsbereich beim Durchbruchssignal TP des Übertragungsimpulses und möglicherweise beim Auftreten de* Echosignals SS vom Meeresgrund.

Das Gatter 20 dient zum Auswählen derjenigen den Vorverstärker 13 zugeführten Signale, die einen νorβingestellten Schwellwert übersteigen« Diese ausgewählten Signale, d.h., ±m speziellen Fall die Signal· TP und SE

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der Wellenform i werden vom Gatter 20 zur Triggerung eines Impulsgenerators 21 weitergeleitet. Am Ausgang des Impulsgenesators 21 tritt eine Wellenform ii auf mit den Impulsen DT und DS, die geringfügig verzögert auftreten in Bezug auf die entsprechenden Signale TP und SE bzw. deren Vorderflanken. Die Ausgangswellenform ii mit den Impulsen DT und DS des Impulsgenerators 21 wird einem Gatter 22 zugeführt, welches so gesteuert ist, daß die Impulse DT unterdrückt werden, jedoch die Impulse DS durchgelassen werden, um sodann eine monostabile Schaltung 23 zu triggern. Zu diesem.Zweck wird das Gatter 22 beaufschlagt mit einer Ausgangswellenform iii eines Impulsgenerators 24,- der' getriggert wird vom Übertragungsimpulsgenerator 12 und einen Impuls SP zu Beginn der Übertragung des Schallimpulses abgibt. Der Impuls,SP weist eine Dauer auf, die ausreichend ist, um den verzögerten Impuls DT zu erfassen und zu unterdrücken. Gleichzeitig werden irgendwelche (nicht gezeigten) Signale unterdrückt, die durch das Amplitudengatter 20 geleitet werden und von Echos stammen, welche im Nahbereich des Wandlers 11 auftreten. Der Impuls SP liegt am Gatter 22 und verhindert den Durchgang des Impulses DT und irgendwelcher im Nahbereich auftretender Echosignale, so daß dieser Impuls und diese Echosignale nicht an der monostabilen Schaltung 23 anliegen können.

Die monostabile Schaltung 23 hat eine Ausgangswellenform iv. Die monostabile Schaltung wird getriggert durch den Impuls DS zur Erzeugung eines Impulses SQ mit einer Dauer, die nur geringfügig kürzer ist als der zeitliche Abstand zwischen der Übertragung¹ von aufeinanderfolgenden Ton- d»h. Schallimpulsen· Einmal

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getriggert, spricht die Schaltung 23 während der Dauer des erzeugten Impulses SQ auf keinerlei Impulse an, die vom Gatter 22 her zugeführt werden. Diese Schaltung 23 kann lediglich angesteuert werden in dem kurzen Intervall vor dem erwarteten Empfang des nächsten Grundechos und der folgenden Erzeugung des nächsten Impulses DS.

Die Ausgangswellenform iv der monostabilen P Schaltung 23 wird einer Differenzierschaltung 25 zugeführt. Die von den Vorder- und Hinterflanken des Impulses SQ von der Schaltung 25 abgeleiteten Impulse werden je nach Impuls unterdrückt und umgekehrt durch eine Begrenzer- und invertierende Schaltung 26. Die resultierende Wellenform ν mit dem Impuls DT, der von der Endflanke des Impulses SQ abgeleitet ist,liegt an einer bistabilen Schaltung 27 an, so daß der Impuls WT die Schaltung 27 von ihrem einen Schaltzustand "0" in den anderen Schaltzustand "1" umschaltet. Die Schaltung 27 wird auf die Schaltstellung "0" zurückgebracht durch einen Impuls WE der Ausgangswellenform vi des * Gatters 28. Das Gatter 28 wird von Signalen der Wellenform i beaufschlagt* d.h., im speziellen durch die Signale TP, SE und SR. Das Gatter 28 spricht an auf Signale, die einen bestimmten Schwellwert überschreiten und erzeugt entsprechende Impulse WP, WE und WR.

Im allgemeinen sind die Vorderflanken der von Fischen empfangenen Signale FE nicht so steil wie diejenigen der Signale TP, SE und SR. Es ist ein Merkmal dieses Teils der {Schaltung, daß nur die letztgenannten Signale ausgewählt werden. Zu diesem Zweck besteht das Gatter 28 aus einer Schaltung, wie sie in

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Bezug auf die Figuren 3 und 4 der britischen Patentschrift 878 111 beschrieben ist. Das Gatter umfaßt eine Differenzierschaltung zum Differenzieren der Signale, nach dem sie bezüglich der Amplitude begrenzt wurden. Das Gatter umfaßt weiterhin eine Amplitudenauswahlschaltung zur Auswahl lediglich der Signalimpulse am Ausgang der Differenzierschaltung, die eine bestimmte eingestellte Amplitude überschreiten.

Bin Impuls WC der Wellenform vii der bistabilen Schaltung 27 liegt an der Speichereinheit lh an, während die Schaltung 27 sich in ihrem Schaltzustand "1" befindet, d.h., während des kurzen Intervalls zwischen dem Impuls WT von der Schaltung 26 und dem folgenden Rückstellimpuls WE. Die Speichereinheit lk spricht auf diesen Impuls WC an und speichert den Verlauf von aufeinanderfolgenden Impulsbildern der Ausgangswellenform i des Vorverstärkers 13. Der Vorgang des Abtastens und Speicherns hält während der Dauer des Schreibimpulses WC an, so daß Echosignale erfaßt werden, wie beispielsweise von Fischen stammende Echosignale FE, die auftreten innerhalb eines kleinen Bereiches über dem Meeresgrund. Das Abtasten und Aufzeichnen ist beendet mit der Speicherung der Vorderkante des Echosignals SE vom Meeres· grund.

Die Ausgabe der gespeicherten Werte von der Speicher· einheit Ik wird gesteuert vom Aufzeichnungsgerät l6 und verläuft daher synchron mit der Triggerung des Übertragungsimpulsgenerators 12. Zu diesem Zweck weist das Aufzeichnungsgerät einen Kontaktsatz 29 auf« wobei die Kontakte so angeordnet sind, daß sie an bestimmten Punkten de* Umlaufs des Schreibgeräts kurzzeitig schließen. Sin

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Schließen der Kontakte 29 bewirkt ein Triggern eines Impulsverzögerungsgenerators 30 zur Erzeugung einer Ausgangswellenform viii, bestehend-aus einem kurzen Impuls RP,der in Bezug auf das Schließen der Kontakte 29 um ein bestimmtes einstellbares Maß zeitverzögert · auftritt. Der Impuls RP dient dazu, eine monostabile Schaltung 33 zu triggern, Kelche einen Impuls RC der Ausgangswellenform ix erzeugt, der an der Speichereinheit Ik anliegt. Die Speichereinheit Ik spricht auf den Impuls RC an und gibt die gespeicherten Werte der verschiedenen Speicherstellen aus. Der Leseimpuls RC hat eine einstellbare Dauerlund dies ermöglicht, daß die Geschwindigkeit, mit welcher die gespeicherte Darstellung ausgegeben wird, wesentlich geringer ist als die Aufzeichnungsgeschwindigkeit. Mit der geringeren Ausgabegeschwindigkeit der Signalfolge ( Pischechosignale FE und Grundsignal SE), welche abgetastet und in der Speichereinheit l4 während der Dauer des Schreibimpulses WC gespeichert wurde, ist eine zeitgedehnte Aufzeichnung während des Leseimpulses RC möglich, wobei dieses Aufzeichnungssignal mit der Wellenform χ aus den Fischechosignalen FE und dem Grundsignal SE besteht. Diese Signale werden dem Aufzeichnungsstift 18 zugeführt und hierbei mit einer entsprechenden Zeitskaladehnung auf dem Aufzeichnungsträger 17 aufgezeichnet. Die genaue Lage auf dem Aufzeichnungsträger 17, an welcher die Impulsfolge aufgezeichnet wird, ist abhängig von der Phasenlage des Leseimpulses RC beim Umlauf des Aufzeichnungsstiftes. Diese Lage kann durch einfaches Einstellen der Zeitverzögerung der Erzeugung der Impulse RP durch den Zeitverzögerungsimpulsgenerator 30, eingestellt werden.

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Für die Impulse RP ist es möglich, diese direkt durch einen Kontaktsatz oder eine andere Schaltvorrichtung zu erzeugen, wobei dieser Kontaktsatz relativ zum Band 19 einstellbar ist, so daß kurzzeitig Kontaktschluß auftritt, wenn der Schreibstift 18 die gewünschte Stellung quer zum Aufzeichnungsträger 17 erreicht hat. Eine größere Flexibilität wird jedoch durch die Verwendung eines feststehenden Schaltpunktes in Verbindung mit einer Zeitverzögerungsleitung erreicht, entsprechend der Verwendung eines Kontaktsatzes 29 und eines einstellbaren Zeitverzögerungs-Impuls-Generators 30. In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, daß es sich bei den Kontakten 29 um die gleichen Kontakte handelt, die den Übertragungsimpulsgenerator 12 triggern. In den Fällen jedoch, wo das Aufzeichnungsgerät mit einer einstellbaren Phasensteuerung für den Übertragungsimpulsgenerator ausgestattet ist, ist es normalerweise nötig, eine getrennte .Verzögerungssteuerung für den Generator 30 vorzusehen, so daß sichergestellt ist, daß die Phasenlage des Leseimpulses RC unabhängig bleibt von der Einstellung der Phasenlage des Übertragungsimpulses.

Obwohl die Figur 1 eine vereinfachte Ausführungsform mit nur einem Wandler 11 zum Senden und Empfangen gezeigt ist, ist es natürlich möglich, für Empfang und Senden getrennte Wandler vorzusehen. Weiterhin ist es möglich, das Gerät so auszubilden, daß es in konventioneller Weise auch ohne Speicher verwendbar ist· In diesem Fall kann ein zum Vorverstärker 13 getrennter Verstärker vorgesehen sein.

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Eine Signalspeichereinheit, die geeignet ist als Speichereinheit l4 verwendet zu werden, wird nachfolgend anhand der Figur' 3 beschrieben, wobei als Speicherelement getrennte Kondensatoren verwendet werden.

Der Fig. 3 ist zu entnehmen, daß die Ausgangswellenform i des Vorverstärkers 13 über einen Gleichrichter 40 zu einer Stromerzeugerschaltung 48 gelangt. Die Schaltung 4l ist über ein Gatter 42 verbunden mit

" parallel zueinander angeordneten Kondensatoren 43τ Ist das Gatter 42 offen, fließt entsprechend der Wellenform i ein Strom zur einzelnen Aufladung der einzelnen Kondensatoren 43* Das Gatter 42 wird gesteuert durch die Ausgangswellenform vii der bistabilen Schaltung 27· Das Gatter 42 ist nur während der Dauer des Schreibimpulses WC offen, so daß nur während dieser Zeitdauer über das Gatter 42 Strom zu den Kondensatoren fließen kann. Die Wellenform vii wird auch zur Steuerung eines Gatter-Oszillators 44 verwendet, der während des Auftretens des Schreibimpulses WC eine Impulsreihe erzeugt. Diese Impulse gelangen über ein Oder-Gatter 46 an einen Folgeschalter 45. Der Folge- oder Schrittschalter 45 (z.B. Schieberregister) stellt die Verbindung zu den einzelnen aufeinanderfolgenden Kondensatoren 43 zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten her, so daß der Ladestromkreis von der Schaltung 4l über das Gatter 42 vervollständigt ist. Die aufeinanderfolgenden Schrittimpulse, die über das Gatter 46 am Schalter 45 anliegen, bewirken einen schrittweisen Anschluß der Kondensatoren 43 und somit deren aufeinanderfolgende Ladung durch die Schaltung 4l. Die am gerade anliegenden Kondensator 43 auftretende Spannung entpricht dem augenblicklichen Amplitudenwert der Wellenform i. Diese Spannung des Kondensators 43 wird beibehalten, wenn er abgeschaltet wi#d und der nächst· Schritt-

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impuls vom Gatter 46 den Schrittschalter 45 zum nächsten Kondensator 43 weiterschaltet. Am Ende der Schaltimpulse des Oszillators 44 weisen die einzelnen Kondensatoren 43 Spannungen auf, die den Verlauf der Wellenform i während des Schreibimpulses WC entsprechen und somit sind diejenigen Impulse gespeichert, die vor dem Auftreten des Grundsignale auftreten.

Bei der praktischen Ausführungsform werden durch den Oszillator 44 wesentlich mehr Fortschaltimpulse während der Dauer des Schreibimpulses WC erzeugt, als Kondensatoren 43 vorhanden sind. Der Schrittschalter 45 arbeitet jedoch zyklisch und schaltet somit unmittelbar auf den ersten Kondensator 43 um, nachdem der letzte Kondensator der Reihe geschaltet wurde* Unter diesen Umständen weist jeder Kondensator 43 mehrere Änderungen seines Ladezustandes während der Dauer des Schreibimpulses WC auf. Die letztlich bei den Kondensatoren vorhandenen Ladungen beziehen sich also nur auf die Echos, die innerhalb einer feststehenden Periode vor dem Ende des Impulses WC empfangen wurden. Dieses Überlaufen der Speicherkapazität der Einheit l4 stellt eicher, daß am Ende des Impulses WC alle Kondensatoren 43 Werte speichern, die von der Lotung abgeleitet sind. Weiter können hierdurch Veränderungen int zeitlichen Auftreten der Grundechos zwischen einem Sendimpuls und dem nächsten Sendeimpuls eliminiert werden, ebenso wie Änderungen des Meerbodens und Vertikalbewegungen des Schiffe.

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Das Gatter 42 schließt am Ende dee Schreibimpulses WC und Behaltet somit alle Kondensatoren 43 vom Lade" ■tromkrei· 4l ab. Die Abgab· von !»pulsen von Oszillator

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44 wird zur gleichen Zeit beendigt, so daß der Schrittschalter 45 stehen bleibt an einer solchen Stelle, d.h., an einem solchen Kondensator 43, der zuletzt beaufschlagt wurde. Dieser letzte Kondensator 43 wurde von der Vorderkante des Grundechos SE beaufschlagt, die unmittelbar auftritt vor dem Auftreten der rückseitigen Flanke des Impulses WC. Eine Veränderung der Speicherwerte findet nicht statt, selbst nicht bei dem Kondensator 43, an welchem der Schrittschalter 45 stehen bleibt« da durch das Schließen des Gatters 42 eine wirksame Abtrennung erreicht wird. Die Speichereinheit l4 bleibt in diesem Zustand, bis ein Impuls RC der Wellenform ix von der monostabilen Schaltung 33 erzeugt wird, der ein Ablesen der Kondensatoren 43 über ein Gatter &7 bewirkt.

Die Wellenform ix, die am Gatter 47 anliegt und dieses Gatter während des Leseimpulses RC öffnet, liegt weiterhin am Gatteroszillator 48 und bewirkt, daß von diesem Oszillator eine Impulsreihe erzeugt wird, die über der Oder-Gatter 46 am Schrittschalter

45 anliegt. Diese Impulse des Oszillators 48 werden während der Dauer des Impulses RC erzeugt. Diese Impulse bewirken eine Weiterschaltung des 'Schrittschalters 4^ schrittweise,von einem zum anderen Kondensator 43, wobei die einzelnen, von den Kondensatoren 43 gespeicherten Werte über ein Gatter 47 ausgegeben werden. Der erste Impuls der Impulskette veranlaßt den Schrittschalter 45 zur Weiterschaltung von demjenigen Kondensator 43, in welchem der Anfang des Grundsignals gespeichert wurde, zum nächsten Kondensator 43» Somit ist sichergestellt, daß der erste abgefragte Wert derjenige ist, der von einem Echo stammt, da» von einem Objekt erzeugt

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wird, was am weitesten vom Grund entfernt ist (in dem erfaßten Bereich nahe des Grundes). Hierbei wird die gleiche Anzahl von Impulsen vom Oszillator 48 erzeugt, wie Kondensatoren 43 vorhanden sind. Jeder Kondensator 43 wird daher nur einmal abgefragt und die Abfragung erfolgt in der zeitlichen Reihenfolge, in welcher die gespeicherten Signale gemessen wurden und enden somit mit dem Abfragen des Beginns des Grundechos.

Die von den Kondensatoren 43 über das Gatter 47 abgelesenen Informationen werden einer spannungsempfindlichen Schaltung 49 zugeführt, die einen ausreichend hohen Eingangswiderstand aufweist, um eine spürbare Entladung der Kondensatoren 43 beim Anschluß über den Schrittschalter 44 zu verhindern. Die gespeicherten Werte werden über die Schaltung 49 und über ein Filter 50 dem Schreibstift l8 zugeführt. Das Filter 50 dient dazu, die durch die schrittweise Abfragung auftretenden Ungleichförmigkeiten auszugleichen, die Bonst zu einer fehlerhaften Aufzeichnung auf dem Aufzeichnungsträger 17 führen könnten.

Die durch den Schrittschalter 45 bewirkte schrittweise Eingabe und Ablesung wird wegen der Arbeitsge-schwindigkeit und der erforderlichen Zeitgenauigkeit auf elektronische Weise, d.h., durch einen elektronischen Schrittschalter durchgeführt. Es gibt verschiedene Methoden für den Aufbau derartiger elektronischer Schrittschalter. Hierbei kann ein einfacher Binär-Zähler. . der synchron oder asynchron als SÜLmlömzähler arbei- tet, mit logischen Gattern verwendet-werden, welche mit den Ausgängen verschiedener Ko&binat^onen auf·in-

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anderfolgender Stufen des Zählers verbunden sind, so daß diese Schaltung arbeitet wie Schaltvorrichtungen, die jeweils den einzelnen Kondensatoren 43 zugeordnet sind. Alternativ hierzu kann ein Schieberregister Verwendung finden, wobei die über das Oder-Gatter 46 angekommenen Impulse das Register von einer Stufe zur anderen schalten. Die Zahl der Registerstufen muß hierbei nicht größer sein als die Anzahl der Kondensatoren 43, wenn ) die Arbeitsweise des Registers so ausgelegt ist, daß es zyklisch schaltet, also ein Ringregister darstellt.

Der Bereich auf dem Aufzeichnungsträger 17« der von der Aufzeichnung entsprechend der Speicherung der Speichereinheit 14 eingenommen wird, ist abhängig von der Geschwindigkeit des Umlaufs des Schreibstiftes l8 und der Impulsfolgefrequenz des Gatter-Oszillators 48. Der Bereich bis zum Meeresgrund, der durch diese Aufzeichnung erfaßt wird, ist bestimmt durch die Geschwindigkeit der Abtastung während des Schreibvergangs und somit bestimmt durch die Impulsfolgefrequenz des Oszillators 44. Die Frequenz der beiden Oszillatoren 44 und 48 ist vorzugsweise veränderbar, so daß es möglich ist, den Teilbereich und die Skala, mit welcher aufgezeichnet wird, zu verändern. Wo ein Instrument mit mehreren Meßbereichen verwendet wird, hat es sich als wünschenswert gezeigt, die Anordnung 89 zu treffen, daß die Frequenzeinstellung des Oszillators 48 gekoppelt ist mit der Einstellung des Meßbereichs des Aufzeichnungsgerätes, so daß der Bereich der zeitgedehnten Aufzeichnung der Signale im Bereich des Grundes konstant und unabhängig bleibt von der Einstellung des Meßbereichs des Aufzeichnungsgerätes·

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Wie schon zuvor erwähnt wurde, ist die Anzahl der vom Oszillator 48 während der Dauer des Leseimpulses RC erzeugten Impulse gleich der Anzahl der Kondensatoren 43« so daß jeder Kondensator während dieser Periode nur einmal abgelesen wird. Jedoch ist.es nicht notwendig, die Zahl der Impulse auf diese Weise zu begrenzen.Wenn mehr Impulse erzeugt werden, dann setzt der Schrittschalter 45 seine Ablesung fort und wiederholt die Ablesung der gespeicherten Werte. Dies ist vorteilhaft, wenn anstelle des Aufzeichnungsgerätes eine Schirmbildröhre verwendet wird, da auf diese Weise das Schirmbild während eines Zyklusses unverändert bleibt. Im letzteren Fall ist es wünschenswert, daß die Impulsfolgefrequenz des Oszillators 48 gleich oder größer ist als diejenige des Oszillators 44, so daß während eines derartigen Zyklusses (bestimmt durch die Dauer zwischen aufeinanderfolgenden Echolotimpulsen) ein mehrmaliges Ab-

lesen stattfindet, wodurch das Schirmbild verbessert wird· Gegebenenfalls dient die Wellenform χ dazu, die Amplitude einer Trägerfrequenz zu modulieren, die der Schirnbildröhre dann zugeführt wird.

Die Funktion der beiden Gatter 42 und 4? in Fig. 3 können auch übernommen werden durch einen einfachen Umschalter, der in der Zuführleitung zu den Kondensatoren 43 angeordnet ist und der eine Zwischenstellung aufweist, bei welcher eine vollständige Trennung dieser Kondensatorenanordnung von den Schaltungen 4l und 49 vorhanden ist· Diese letztgenannte Funktion kann jedoch entfallen, wenn zugestanden wird, daß der Kondensator 43, der während des Intervalls zwischen dem Schreib- und Leseimpuls WC bzw. RC mit dem Schrittschalter 45 ver—

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bunden ist, beim Ablesen einen fehlerhaften Wert aufweisen darf· Weiterhin kann die Funktion der beiden Gatter-Oszillatoren 44 und 48 übernommen werden durch einen einzigen Gatter-Oszillator, der in einer von zwei Frequenzen arbeiten kann, abhängig davon, ob die Steuerung von der Schaltung 27 oder 33 bewirkt wird. Als weitere Alternativlösung hierzu kann ein ständig arbeitender Oszillator vorgesehen werden, dem Gatter- und Frequenzteilerschaltungen zugeordnet sein können.

Bei der Speichereinheit nach Fig. 3 werden die Signale direkt als analoge Spannungswerte gespeichert. Es ist natürlich möglich, diese ankommenden Signale auch in digitaler Form zu speichern. Obwohl für die digitale Speicherung zahlreiche Speicherarten bekannt sind, hat es sich gezeigt, daß die Speicherung über ein Schieberegister am günstigsten ist. Schieberegister haben einen für diesen Zweck ausreichende Kapazität und sie sind kostengünstig durch die Verwendung moderner Schaltungstechniken· Eine Schaltung unter Verwendung von Schieberegistern wird nachfolgend anhand der Fig. 4 beschrieben.

Diejenigen Schaltungsteile der Fig. 4, die gleich sind mit den Schaltungsteilen der Fig. 3 tragen dieselben Bezugsziffern. In Fig. 4 wird die Wellenform i gleichgerichtet durch den Gleichrichter 40. Während der Dauer der Schreibimpulse WC gelangt diese Wellenform über das Gatter 42 zu einem Analog-Digit al-Umformer 51» der einen Binärwert entsprechend der augenblicklichen Signalamplitude erzeugt. Dieser Binärwert weist vier Stellen (Digits) auf, welche parallel vier Ausgangeleitungen 52 zugeführt werden· Jedes Digit wird somit einem mehrstufigen Schiebe-

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register 53 von insgesamt vier Registern eingespeist· Das Oder-Gatter k6 ist verbunden mit dem Schiebeimpuls-Eingang jedes Registers 53t so daß aufeinanderfolgende Impulse des Oszillators kk während des Schreibimpulses WC bewirken, daß die vier Digits, welche in .die vier Register 53 antreten, in jeweils einer Registerstufe gespeichert werden. Jeder Impuls bewirkt eine neue Analog-Digital-Umwandlung des augenblicklichen Ampli«. tudenwertes der Wellenform i, wobei der umgewandelte Wert jeweils den Registern 53 zugeführt wird. Dieser Vorgang setzt sich solange fort, bis der Schreibimpuls WC beendet ist, wobei das Ende bestimmt wird durch den Empfang des Grundechos. Die Schieberegister 53 enthalten dann eine Vielzahl von Binärwerten, entsprechend den aufeinanderfolgenden Werten der Wellenform i. Die Zahl der erfaßten Binärwerte hängt primär ab von der Anzahl der Stufen jedes Registers 53 (im allgemeinen mindestens 25) und es ist normalerweise der Fall, daß die gespeicherten Binärwerte sich nur auf jene Echos beziehen, welche einschließlich der Anstiegsflanke des Grundechos empfangen wurden innerhalb einer kurzen Zeitdauer vor dem Ende des Impulses WC. Die zuvor erfaßten, umgeformten und von den Registern 53 erfaßten Signale werden bei der nachfolgenden Eingabe der zuvor erwähnten und am Ende des Impulses WC vorhandenen Werte wieder gelöscht.

Die Ausgänge der Register 53 sind verbunden über einzelne Leitungen 5k mit einem Digital-Analog-Umformer 55. Der Umformer 55 spricht auf vier parallel in den Leitungen 54 geführten Signale an und erzeugt «in Signal mit einer Amplitude entsprechend dem zugeführten Binärwert. Dieses Signal liegt am Gatter k7 an·

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Das Gatter 47 ist lediglich während des Auftretens des Leseimpulses RC geöffnet. Beim Auftreten dieses Leseimpulses RC beginnt der Oszillator 48 zu arbeiten und liefert Impulse über das Oder-Gatter 46 zur Verschiebung der Register 53, so daß die Stufen der Register aufeinanderfolgend mit dem Umformer 55 verbunden werden, wobei dann die umgeformten Werte über das Gatter 47 und das Filter 50 an den Verstärker 15 und von dort zum Aufzeichnungs-™ gerät l6 gelangen.

Wenn eine wiederholte Ausgabe der in der Speichereinheit 14 gespeicherten Werte gewünscht wird, dann ist es bei der Anordnung nach Fig. 4 erforderlich, daß für jedes Register 53 eine während des Leseimpulses RC wirksame Rückkopplung vorhanden ist, so daß die abgefragten Werte von neuem in den einzelnen Registerstufen gespeichert werden. Somit ist

auch hier die Verwendung einer Bildröhre möglich.

der
Die Zahl/Vom Umformer 52 gelieferte^ Anzahl von

k Digits zur Verschlüsselung der Echoeignale und somit die Zahl der erforderlichen Schieberegister 53 bestimmt die Genauigkeit, mit welcher die Amplitude jedes Signalwertes durch den Umformer 55 wiedergegeben werden. Bei der Anwendung zur Ortung von Fischen ist jedoch die genaue Amplitude der Fischechos von geringem Interesse und es ist lediglich wichtig festzustellen, ob diese Echos einen bestimmten Schwellwert überschreiten oder nicht. Für den letzteren Anwendungsfall ist somit lediglich ein Schieberegister erforderlich, wobei die Umformer 51 und 55 nicht benötigt werden. Hierbei treten lediglich Signale, die •inen gewählten Schwellwert überschreiten, in das

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Register ein. In diesem Fall werden also praktisch nur die Werte ¹¹O" und "1" in der durch die Schiebeimpulse bestimmende Folge gespeichert.

Obwohl bei der Anordnung nach Fig. 4 die Umwandler 51 und 55 nicht mit hoher Genauigkeit zu arbeiten brauchen, handelt*es sich trotzdem um ziemlich komplizierte Schalteinheiten. Falls zum Verschlüsseln oder Entschlüsseln jedes Signals eine große Anzahl von Digits erforderlich ist, um beispielsweise eine hohe Auflösung der Abbildung oder Aufzeichnung zu erhalten, wird das in Fig. 4 beschriebene Verfahren unwirtschaftlich. Hier wird eine weitere Methode vorgeschlagen, bei der als Speichervorrichtung ein Schieberegister verwendet wird. Hierbei wird eine schrittlose Steuerung und ein schrittloses Erfassen der Amplitudenparameter erreicht. Die Verwendung von komplizierten Umformern wird vermieden. Eine derartige Schaltung wird nachfolgend anhand der Fig. 5 beschrieben. Ebenso wie bei der Schaltung nach Fig. 4 sind diejenigen Schaltungsteile der Fig. 5» die gleich mit denjenigen der Fig. 3 sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei der Schaltung nach Fig. 5 wird die Wellenform i gleichgerichtet im Gleichrichter 40 und gelangt gleichgerichtet an das Gatter 42, wobei das Gatter 42 während des Schreibimpulses WC geöffnet ist,und das gleichgerichtete Signal dazu dient, die Frequenz eines Oszillators 60 zu modullieren. Auf welche Weise die Modullation erfolgt ist gleichgültig. Bei der nachfolgenden Beschreibung ist jedoch vorausgesetzt, daß ein Anwachsen der Amplitude des gleichgerichteten Signals sich in einer Erhöhung der Auegangefrequenz auswirkt·

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Die Anordnung ist so getroffen, daß die Frequenz des Oszillators 60 die gleiche ist, wie diejenige des Oszillators 44, wenn die Amplitude der Wellenform i einen Wert entsprechend dem Sättigungswert oder des maximalen Ausschlages des Schreibstiftes l8 aufweist. Bei Verwendung einer Schirmbildröhre entspricht dies der maximalen Strahlablenkung. Weiterhin ist die Schaltung so getroffen, daß die Periodendauer der Schwingung beim Schwellwert oder der " Minimalamplitude der Wellenform i gleich ist zur Zeitäquivalenten der erforderlichen Auflösung.

Die vom Oszillator 60 erzeugte frequenz^modullierte Schwingung wird einer Differenzialschaltung 6l zugeführt* Die Impulse in der einen oder in beiden Richtungen, die hiervon abgeleitet wurden, dienen dazu, eine monostabile Schaltung 62 zu triggern. Es kann sich hierbei als notwendig erweisen, daß die Ausgangwellenform des Oszillators 6θ vor dem Eingang ■■ in die Schaltung 6l zu Rechteckimpulsen umgeformt wird. Die monostabile Schaltung 62 ist verbunden fc mit einem einzigen Schieberegister 63, welche Signale des Schaltzustandes "1" erhält, wenn die Schaltung 62 getriggert ist und Signale des Schaltzustandes "0" erhält, wenn die Schaltung 62 im ungetriggerten, d.h., im stabilen Zustand sich befindet. Ist die Schaltung 62 einmal getriggert durch einen Impuls von der Sohaltung 6l, dann bleibt/sie in ihrem quasistabilen Zustand für eine Zeitdauer meist gleich der Impulsfolgedauer der Impulse, die vom Oszillator 44 erzeugt werden und über ein Oder-Gatter 46 zum Schiebeimpulseingang des Register· 63 gelangen. Hierdurch iat sichergestellt, daß, obwohJL keine Synchronisation zwischen den Schwingungen der

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Oszillatoren kk und 60 vorhanden ist, jedes von der Schal tuns 62 signalisierte Digit "I¹¹ tatsächlich in das Schieberegister 63 eintritt.

Die monostabile Schaltung 62 weist eine sehr geringe Umschaltzeit auf, so daß sie getriggert und darauf!" folgend enttriggert werden kann mit einer Frequenz gleich der Maximalfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 60. Die monostabile Schaltung 62 kann mit anderen Worten in der Frequenz der Schiebeimpulse betrieben werden, die vom Oszillator 44 erzeugt werden. Bei der Maximalfrequenz des Oszillators 60 bleibt daher die monostabile Schaltung 62 ohne Unterbrechung in ihrem quasistabilen Zustand. Folglich bleibt die Schaltung 62 für die meiste Zeit in ihrem stabilen Zustand, wenn die Mindestfrequenz vorliegt. Der Ausgang der monostabilen Schaltung 62 besteht daher aus einer Impulsfolge mit einem sich ändernden Impulsdauer-Pausen-Verhältnis, welches modulIiert wird durch die Amplitude.

Die vom Oszillator 44 erzeugten aufeinanderfolgenden Impulse werden in das Schieberegister 63 eingegeben, so daß eine Eingabe der Folgejbinärer Digits von der monostabilen Schaltung 62 in das Schieberegister 63 sichergestellt ist. Diese Vorgang wird beendet, wenn der Schreibimpuls VC in Abhängigkeit des Empfangs des Grundsignals beendet wird. Im Register 63 sind Digits lediglich von den Echos gespeichert, einschließlich des Grundechos, welche innerhalb einer kurzen Zeitdauer vor Ende des Impulses WC empfangen wurden. Diese gespeicherten Wert· werden während des Leseimpulses RC vom Schieberegister 63

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in Abhängigkeit von den vom Oszillator k& erzeugten Schiebeimpulsen abgefragt·

Die Ausgangswellenform des Schieberegisters 63 weist normalerweise eine Hochfrequenzkomponente auf, die durch das rasche Umschalten zwischen den Schaltzustanden "0" und "1" herrührt. Weiterhin ist eine Niederfrequenzkomponente enthalten, die von der Änderung der Durchschnittsamplitude der Wellenform herrührt, die während der Zeitdauer auftritt, welche äquivalent dem Auflösungsbereich ist· Beim Durchwandern der Ausgangwellenform des Schieberegisters 63 durch den Tiefpassfilter 50 und über das Gatter k"7 und den Verstärker 15 zum .Schreibgerät l6 entspricht die Umhüllende der resultierenden Wellenform χ ziemlich genau mit einer entsprechenden Zeitdehung der Umhüllenden der Wellenform i, die durch das Gatter k2 hindurchgeht·

- Falls eine Wiederholung der Ablesung der Digitfolge erforderlich ist, wie sie im Register 63 gespeichert ist, dann kann dies dadurch erreicht werden, daß eine Rückkopplungsschleife vom Ausgang zum Eingang des Registers 63 vorgesehen wird, die während des Leseimpulses RC wirksam wird.

Bei der Anordnung nach Fig. 5 ist lediglich ein Schieberegister 63 erforderlich. Dieses Schieberegister muß jedoch mehr Stufen aufweisen und mit einer höheren Söhiebefrequenz arbeiten können als die Register 53« die bei. der Anordnung nach Fig. k verwendet werden.

£s sind weitere Methoden denkbar, mit welchen die Signalamplitude im Schieberegister 63 al* Folge von

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Digits "O¹¹ und Vl" gespeichert werden kann. Hierzu ist jedoch eine impulskodierte Modullation erforderlich, die komplizierter ist als die Methode, wie sie im Zusammenhang mit der Fig. 5 beschrieben wurde.

Bei den in Zusammenhang mit den Fig. 3 bis 5 beschriebenen Verfahren wird eine Aufzeichnung vorgenommen, bei welcher das Referenzsignal das Grundecho, ist. Es ist jedoch auch möglich, daß als Referenzsignal der Ubertragungsimpuls, also der ausgesandte Impuls dient. Hierbei kann ein Zeitverzögerungsimpulsgenerator getriggert werden im Augenblick des Auftretens des Übertragungsimpulses. Hierdurch wird eine Aufzeichnung irgend eines beliebigen Teilbereiches innerhalb das gesamten, vom Eocholot erfaßten Bereiches ermöglicht, wobei die Aufzeichnung in Abhängigkeit vom ausgesandten Signal erfolgt_f Da in diesem Fall die zu speichernden Signale auftreten, nach dem das Referemz-

i signal aufgetreten ist, kann der Ausgang des Zeitver zögerungsimpuls^igenerator dazu dienen, die Schreibperiode zu beginnen (oder alternativ hierzu zu beenden)» Hierbei ist es möglich, beide Verfahren im gleichen' Gerät anzuwenden, d.h., das Verfahren, wo als Referenzsignal das Grundecho und im anderen Fall, wo, ale Referenzsignal das Sendesignal dient·

Es ist auch möglich, beim gleichen Gerät Zweioder Mehrskalenbereiche zu verwenden. Beispielsweise ist es möglich, daß auf den Aufzeichnungsträger das konventionelle Echo aufgetragen wird, während ein Teil hiervon in vergrößertem Maßstäbe aufgezeichnet wird. Diese Art der Aufzeichnung ist besondere vorteilhaft bei Küstenfiechbooten, wo der beschränkt zur Verfügung

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stehende Raum im Ruderhaus die Einrichtung eines weiteren Echolotgeräts verbietet.

Alle Möglichkeiten des üblichen Echolotgeräts., wie beispielsweise Bereicheänderung und Phasenverschiebung der Sendeimpulse können in das zuvor beschriebene Gerät eingebaut sein. Hierbei ist es möglich, nach Wunsch oder Erfordernis die zuvor beschriebene Echolotaufzeichnung ein- oder auszuschalten. Hier-) zu ist es lediglich erforderlich, daß Maßnahmen vorgesehen werden, um den Lesestromkreis der Speichereinheit Ik durch den Schreibstift l8 triggern zu können· Weiterhin ist es erforderlich, daß das Schreibgerät nicht von der normalen Signalamplitude des Eingangsverstärkers beaufschlagt wird, sondern von der Aufgangswellenform der Speichereinheit Ik · Zur Bedienung ist lediglich erforderlich, daß der Aufzeichnungsbreich-, oder alternativ hierzu die Phasenlage des Sendeimpulses so eingestellt wird, daß der Teilbereich, der zeitgedehnt aufzuzeichnen ist, nicht während der Leseperiode auftritt·

" Bei allen zuvor beschriebenen Schaltungen wird

das aufzuzeichnende Signal gespeichert und wird abgefragt zu einem Zeitpunkt und mit einer Geschwindigkeit^. wie sie für das Aufzeichnungsgerät günstig ist. Eine Veränderung der Informationsgeschwindigkeit bringt jedoch eine Veränderung der Bandbreite miteich. Sin Beispiel, wo diese Eigenschaft nützlich verwendet werden kann, ist das Gebiet der Telemetrie. Bei einem akustischen Telemetriesystem wird das Echo von einem Wandler auegesandt,, der am Schiffsrumpf montiert ist· Die «rforderlich· Bandbreite! für das akustische Teil kann

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vermindert werden durch Speicherung der Echosignale und Auslesen dieser gespeicherten Signale in einem akustischen Wandler mit einer geringeren Geschwindigkeit. Hierdurch wird der Meßbereich des akustischen Teils vergrößert oder eine Verminderung der Sendeenergie erreicht·

Große Schiffe weisen oftmals einen so großen Tiefgang auf, daß der ^Abstand zwischen Schiffsrumpf und Meeresboden in Küstennahengewässern sehr gering ist. Hierbei ist es notwendig, die Aufzeichnung mit einem solchen Maßstab vorzunehmen, daß geringfügige Änderungen in diesem Abstand angezeigt werden. Bei Ausnützung der Aufzeichnungsbreite des Aufzeichnungsträgers von beispielsweise 20cm wird eine Tiefe von sechs Metern erfaßt. Bei bekannten Aufzeichnungsgeräten ist dies schwierig zu erreichen·

Eine vereinfachte Ausführungsform des Sonargerätes nach Fig. 1 wird nachfolgend anhand der Fig. 6 beschrieben.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 wird der Schreibimpuls zur Steuerung der Speichereinheit 1Λ¹ erzeugt durch eine monostabile Triggerschaltung 23'. Die Speichereinheit lV speichert die Werte der Wellenform, die zum Speicher vom Wandler 11* über den Vorverstärker 13' gelangen. Die Schaltung 23* wird getriggert von einem.Aufzeichnungsgerät l6' zur gleichen Zeit wie der Übertragungsimpulsgenerator 12'· Die Schaltung 23' kehrt in ihren stabilen Schaltzustand zurück nach einer Zeit, die dem größ ten zu messenden Bereich entspricht·

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Die in der Einheit lk' gespeicherten Signale werden zur Aufzeichnung im Aufzeichnungsgerät l6 unter der Steuerung des Leseimpulses abgefragt, wobei dieser Leseimpuls von einer monostabilen Schaltung 33' erzeugt wird,welche direkt getriggert wird von den Kontakten 29* im Aufzeichnungsgerät 16'. Von der Einheit lV gelangen die abgefragten Werte über den Verstärker 15' zum Aufzeichnungsge- ^ rät 16'· Der Leseimpuls, der beginnt mit dem Schlies— sen des Kontaktes 29t wenn der Schreibstift des Aufzeichnungsgerätes 16 den Aufzeichnungsrand erreicht hat, weist eine Dauerlauf, die lang, ist zu derjenigen des Schreibimpulses und im wesentlichen gleich der Zeit ist, die der Schreibstift braucht, um über die gesamte Breite des Aufzeichnungsträgere zu wandern· Auf diese Weise wird eine wesentliche maßstäbliche Dehnung der Aufzeichnung erreicht·

Die Auflösung der gedehnten Aufzeichnung im Aufzeichnungsgerät l6 wird bestimmt durch die Anzahl der in der Speichereinheit l4* gespeicherten Werte· ψ Diese Zahl ist allgemein größer als wie es zur Erfassung von Fischen erforderlich ist. Die Aufzeichnung genauer Amplitudenwerte ist jedoch für Navigationszwecke selten erforderlich, so daß es ausreichend ist, wenn die Speichereinheit lA' die Anwesenheit oder Abwesenheit von Signalen erfaßt, die einen bestimmten Amplitudenwert überschreiten·

Bei großen Schiffen sind an zwei oder mehr Stellen des Schiffrumpfee Wandler angebracht. Dies· Wandler können sich beispielsweise vorn e > und hinten befinden, wobei ihre Zusehaltung zum Aufzeich-

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nungsgerät wahlweise erfolgt. Alternativ hierzu kann für jeden Wandler ein gesondertes Aufzeichnungsgerät vorgesehen werden* Weiterhin ist es möglich, daß die Echos aller Wandler im gleichen Aufzeichnungsgerät gemischt werden. Im.letzteren Fall können die Echos der einzelnen Wandler durch verschiedene parallel arbeitende Speichereinheiten erfaßt werden, worauf es dann möglich ist, diese Echos der verschiedenen Wandler.^auf demselben Aufzeichnungs-streifen im Abstand voneinander aufzuzeichnen·

Anspruch! - 32 -

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Claims

Dipl.-Ing. 91R/ IRK <

Rudolf Busselmeier ' £ ID^ fOO

Dipl.-Ing.

Rolf Churner - 32 - Augsburg, den 23.Dezember 1971

Patentanwälte

Aujfburg 31 · Rahllngtnstrafi· β

Postfach 242 PmltchedckontOi München Nr. 745»

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ANSPRUCHE

( 1.)Sonargerät, bei welchem die aufgrund eines geriendeten Signals empfangenen Echossignale gespeichert und sodann vom Speicher ausgegeben werden zur Aufzeichnung bzw. Darstellung der empfangenen Echosignale in Bezug auf ein Bezugssignal des Geräts, dadurch gekennzeichnet , daß der Speicher zahlreiche Speicherstellen aufweist, die zur Speicherung einzelner Werte dienen, die aufeinanderfolgend vom Ausgangesignal des Wandlers abgeleitet werden und daß das Abfragen der gespeicherten Einzelwerte von den Speicherstellen durch das Referenzsignal synchronisiert ist.

2. Sonargerät, nach Anspruch 1, dadurch g e k β η η -zeichnet, daß der Speicher aus einer Reihe von Kondensatoren besteht, wobei die gespeicherten Werte aus analogen Spannungswerten der Einzelsignale'bestehen.

3· Sonargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Speicher ein oder «ehrerβ mehrstufige Schieberegister aufweist und die gespeicher· ten Werte aus Digitalwerten der aufeinanderfolgenden Einzelsignale bestehen.

4. Sonargerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß ein Analog-Digital-Wandler

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zur Umformung jedes Einzelsignals in ein . Digital-'signal mit mehreren Digits vorgesehen ist und jedes Digit- in einem Schieberegister gespeichert wird.

5· Sonargerät nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß das Schieberegister mit eine Impulsfolge beaufschlagt wird, die ein veränderbares Impulsdauer-Pausen-Verhältnis aufweist, wobei dieses Impulsdauer-Pausen-Verhältnis bestimmt wird von dem und modulliert ist durcn^fieweila zu speichernde! Einzelsignal·

6· Sonargerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5« dadurch gekennzeichnet , daß die Ausgangssignale von einem oder mehreren Schieberegistern im Aufzeichnungsgerät über einen Tiefpassfilter zu^geführt werden.

7· Sonargerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Eingeben der Signale in den Speicher aufgrund der empfangenen Echosignale beendet wird bei Empfang des Echosignals vom Meeresgrund.

8. Sonargerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Eingeben der Signale aufgrund der empfange» nen Echosignale beendet wird nach einer bestimmten Zeit nach Auftreten des Sendesignals·

>· Sonargerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet ,

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daß die gespeicherten Signale mit einer geringeren Geschwindigkeit abgefragt werden als sie in den Speicher eingegeben wurden·

10· Sonargerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9t dadurch gekennzeichnet , daß die Aufzeichnung der empfangenen Signale bzw· Echos durch ein schreibendes Aufzeichnungsgerät bewirkt wird und daß das Referenzsignal ein Triggerimpuls ist, der vom Aufzeichnungsgerät abgegeben wird und den Beginn des Abfragens der Speicherwert· vom Speicher einleitet.

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Lee

r s e i t e