DE2233241A1

DE2233241A1 - Doppler-geschwindigkeitslog fuer seefahrzeuge

Info

Publication number: DE2233241A1
Application number: DE2233241A
Authority: DE
Inventors: Jacob Abraham Kritz; Seymour David Lerner
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1971-07-06
Filing date: 1972-07-06
Publication date: 1973-02-22
Also published as: JPS539537B1; NL7209047A; US3795893A; NL183057B; FR2144774A1; NL183057C; DE2233241C2; GB1392005A; FR2144774B1; CA961972A

Description

■-■" ^J' 6. Juli 1972

13 82? Fk/r

Sperry Rand Corporation, New York/ÜSA

Doppler-Geschwindigkeitslog für Seefahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf ein Doppler-Geschwindigkeitslog für Seefahrzeug-Navigationssysteme, mit deren Hilfe die Geschwindigkeit des Seefahrzeuges gemessen werden kann.

Es ist eine Vielzahl von Sonar-Doppler-Navigationseinrichtungen bekannt. Eine Art dieser Navigationseinrichtungen, die allgemein als "Janus"-Navigationseinrichtung bezeichnet wird, verwendet einen nach vorne und einen nach hinten gerichteten Schallstrahl. Die Bewegung des Seefahrzeuges ruft Dopplerverschiebungen in der Frequenz der Schal!schwingungen hervor, die von dem Boden des Ozeans reflektiert werden. Dies ergibt eine Frequenzdifferenz der reflektierten nach vorne und nach hinten gerichteten Strahlen und ermöglicht eine Messung der Bewegung und Geschwindigkeit des Schiffes.

Bekannte Geschwindigkeitslogs berücksichtigen die Tatsache, daß zur Erzielung genauer Messungen die erforderliche Information von Bereichen im Wasser gewonnen werden muß, die von dem Schiffsrumpf entfernt liegen. Diese bekannten Einrichtungen verwenden herausragende Teile zur Halterung der Wandler, Derartige herausragende Teile sind jedoch sehr schnell beschädigt oder zerbrochen.

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Weiterhin sind Impuls-Doppler-Geschwindigkeitslogs bekannt, bei denen die empfangenen Impulse für die weitere Verarbeitung in Dauerstrichsignale umgewandelt werden. Aufgrund der komplizierten Art des zurückkehrenden Signals sind jedoch derartige Einrichtungen in gewisser Weise ungenau. Beispielsweise verwenden einige Einrichtungen eine phasenstarre Schleife, die sich auf die empfangenen Impulse aufschaltet und die Frequenz zwischen Impulse^ "spei- / chert", um so ein Dauerstrichsignal aufzubauen, das in einfacher Weise gerätemäßig weiterverarbeitet werden kann. Eine hohe Genauigkeit erfordert es, daß die tatsächliche mittlere Frequenz über den gesamten Impuls gemessen wird. Diese Forderung kann jedoch bei den bekannten Einrichtungen aufgrund der großen, von dem empfangenen DopplerSpektrum eingenommenen Bandbreite nur angenähert werden.

Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Doppler-Geschwindigkeitslog für Seefahrzeuge mit nach vorne und nach hinten gerichteten Wandlern und Einrichtungen zur elektrischen Erregung der Wandler mit periodischen Sendeimpulsen zur Aussendung von Impulsen von Schallschwingungsenergie, die bei einer Reflektion die Erzeugung von periodischen elektrischen Vorwärts- und Rückwärts-Signalen in den Wandlern bewirken, umfaßt getrennte Vorwärts- und Rückwättskanäle zur Verarbeitung der jeweiligen periodischen elektrischen Vorwärts- und Rückwärts-Signalβ, Einrichtungen zur Einleitung einer Zeit-Torsteuerung für jeden Kanal, Einrichtungen zur Beendigung jeder Zeit-Torsteuerung nach dem Empfang einer vorgeschriebenen Anzahl von Schwingungsamplituden des diesem Kanal zugeführten elektrischen Si-· grnals, Einrichtungen zur Bestimmung irgendwelcher Unterschiede in der Dauer der jeweiligen Zeit-Torateuerungen, :^..zd Anzeigeeinrichtungan zur Darstellung einer Anzeige der

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Geschwindigkeit, die diesem Unterschied in der Dauer der Zeit-Torsteuerungen entspricht.

Vorzugsweise schließen die Einrichtungen zur Einleitung der Zeit-Torsteuerung Einrichtungen zur Einleitung dieser Zeit-Torsteuerung zu einer vorgeschriebenen Zeit nach dem Ende eines Sendeimpulses ein, wobei diese vorgeschriebene Zeit gleich der Zeit ist, die erforderlich ist, damit die reflektierte Energie von einer vorgegebenen Entfernung von dem Schiffsrumpf zu dem ¥andler zurückgeführt wird.

Vorzugsweise wird die Zeit-Torsteuerung durch einen Torsteuerimpuls von einem Impulsgenerator eingeleitet.

Zweckmäßigerweise sind Vorrichtungen zur Speicherung der Ergebnisse aufeinanderfolgender Bestimmungen des Unterschiedes und auf diese Speicherung ansprechende Anzeigeeinrichtungen zur Darstellung des von dem Seefahrzeug zurückgelegten Yeges vorgesehen.

Da die reflektierten Signale in den Vorwärts- und Rückwärts-Kanälenl&ediglich während jeder Zeit-Torsteuerung verarbeitet werden und die Zeit-Torsteuerung so eingeleitet werden kann, äaß lediglich Signale-von Streuquellen reflektiert werden, die von der Nähe des Schiffsrumpfes entfernt sind, können die Wandler mit dem Schiffsrumpf abschließend angeordnet werden.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet ein Doppler-Geschwindigkeitslog glatt abschließend befestigte Schall-Wandler" in einem System von der Janus-Art zur Messung von Doppler-verschobenen Signalen, die von von dem

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Rumpf entfernt liegenden Streuquellen reflektiert werden, wobei die Signalverarbeitungsschaltungen erst nach einer vorgegebenen Verzögerung betätigt werden, so daß die von im Wasser befindlichen Reflektoren in der Nähe des Rumpfes zurückgestreute Energie nicht beachtet wird. Die Einrichtung schließt weiterhin emae Schwellwertschaltung mit sich zeitlich ändernder Schwelle ein, die es ermöglicht, daß von dem Meeresgrund reflektierte Signale die Signalverarbeitungsschaltungen betätigen, wenn sich das Schiff in einem Gebiet mit geringer Tvassertiefe befindet. Die Verarbeitungsschaltungen erzeugen Vorwärts- und Rückwärtsfreigabe- oder -betätigungsimpulse mit einer Dauer, die gleich einer festgelegten Anzahl von Perioden der jeweils empfangenen Signale ist. Der Unterschied in der Dauer von zwei Freigabeimpulsen wird als Maß der diffecentiellen Dopplerverschiebung verwendet, die die entsprechenden Vorwärts- und Rückwärts-Schallimpulse erfahren haben.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des bei einer

Ausführungsform verwendeten Schallaussendungsschemas;

Fig. 2 eine Darstellung des verwendeten Zeitsteuerungsformats;

Fig. 3 bis 5 Blockschaltbilder, die insgesamt eine

Ausführungsform eines Doppler-Geschwindigkeitslogs darstellen.

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Die dargestellte Ausführungsform des Doppler-Geschwindigkeitslogs mißt die Geschwindigkeit gegenüber dem Wasser und den durch das Wasser von dem Schiff, in dem das Log eingebaut ist, zurückgelegten Weg. Die Einrichtung sendet Schallenergie aus und mißt dann die dopplerverschobenen Signale, die von Streuquellen, wie z. B. in dem Wasser suspendierten kleinen Teilchen wie Plankton, Luftblasen, Sand und ähnlichem, reflektiert werden. Derartige Diskontinuitäten im Wasser streuen die Schallenergie, von der sie in allen Richtungen angestrahlt werden.

Die beschriebene Ausführungsform verwendet zwei piezoelektrische Wandler zur Aussendung von schmalen Strahlen von Schallenergie mit einer Frequenz f_ in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung. Gemäß Fig. 1 bewegt sich ein Schiff 11 in einer Vorwärtsrichtung mit einer Horizontalgeschwindigkeit V. Zusätzlich zur Vorwärtsbewegung ist das Schiff einer Vertikalbewegung V„ unterworfen. Ein nach vorne gerichteter Schallenergiestrahl 13 bestrahlt Streuquellen 15» die einen Teil dieser Schallenergie zurück zu dem nach vorne gerichteten Wandler reflektieren. Zur gleichen Zeit erzeugt ein nach hinten gerichteter Wandler einen zweiten Schallenergiestrahl 17» der Streuquellen 19 anstrahlt. Ein Teil der die Streuquellen 10 anstrahlenden Energie wird ebenfalls zu dem nach hinten gerichteten Wandler reflektiert.

Die Wandler sind so angeordnet, daß die Schallenergiestrahlen unter einem bestimmten Winkel gegenüber dem Schiffsrumpf gebildet werden. Typischerweise sind die Wandler so angeordnet, daß die Strahlen einen Winkel von 60 gegenüber der Längsachse des Schiffes aufweisen.

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Da sich das Schiff aufgrund der Wellenbewegung um eine Querachse neigt, schwingen die Strahlen 13 und 17 gegenüber dem Horizont. In der Darstellung nach Fig. 1 ist daher der gegenüber der Horizontalen gemessene Winkel '^fif momentan kleiner als der Winkel zwischen dem Strahl / 13 und der Längsachse des Schiffes. In gleicher h'eise ist der Winkel 0 größer als der entsprechende Winkel zwischen der Längsachse des Schiffes und dem Strahl, da dieser Winkel gegenüber der Horizontalen gemessen wird.

Wenn sich daa Schiff durch das Wasser bewegt, wird die Frequenz eines der zurückkehrenden Signale vergrößert, während die Frequenz des entgegengesetzten zurückkehrenden Signales verringert wird.

Unter der Annahme, daß das Schiff eine Längsneigungswinkel über einen Winkel + $ ausführt, ergibt sich die angezeigte Geschwindigkeit durch die folgende. Gleichung:

V₁ t ψ [( φ

[v( 1 - -φ-) + v_H . ff] (1) χ )

Der erste Ausdruck der Gleichung entspricht der wahren Oberflächengeschwindigkeit V. Die Sendefrequenz f~ wird durch die Verwendung eines quarzgesteuerten Oszillators konstantgehalten. Änderungen in der Ausbreitungsgeschwindigkeit /S mit der Wassertemperatur sind kompensiert, / wie es weiter unten beschrieben wird. Eine Abnahme der Proportionalxtätskonstante von V entsteht immer dann, wenn das Schiff eine Längsneigungsbewegung über einen erheblichen Längsneigungswinkel 0 ausführt. Die Empfindlichkeit gegenüber 0 ist jedoch sehr niedrig. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß die Längslage sich sinusförmig mit Λ'-r-T Zeit und feiner Amplitude von 6 ändert, so ist der

^. geil .dart gemSS Eingabe
eingängen am „±ΪλΖ

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durchschnittliche Proportionalitätsfehler 0,25 $·

In dem Ausmaß, in dem eine Korrelation zwischen den momentanen Werten der Vertikalgeschwindigkeit V„ und des Längsneigungswinkels 0 besteht, ergibt der zweite Ausdruck der Gleichung einen durchschnittlichen Versetzungsfehler. Dieser Effekt ist jedoch vernachlässigbar, wenn nicht niedrige Geschwindigkeiten bei hochgehender See gegeben sind.

Wie es im folgenden beschrieben wird, verwendet die Signalverarbeitung in dem Geschwindigkeitslog den Unterschied zwischen den durchschnittlichen Perioden der empfangenen Vorwärts- und Rückwärtssignale. Bei diesen Daten ist zu erkennen, daß der Unterschied in der durchschnittlichen Periode für übliche Schiffsgeschwindigkeiten äquivalent zur Messung des Unterschiedes zwischen den Frequenzen der zurückkehrenden Vorwärts- und Rückwärtssignale ist.

Da die rückkehrenden Signale durch Reflektionen an diffusen Streuquellen entstehen, sind diese zurückkehrenden Signale in Wirklichkeit die Summierung der rückkehrenden Signale von allen verschiedenen von dem auftreffenden Strahl angestrahlten Streuquellen. Unter der Bedingung, daß der Strahl eine endliche Breite aufweist, ändern sich die Winkel Ö _, und 0 geringfügig von Teilchen zu Teil-

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chen. Weiterhin können die einzelnen Teilchen leichte zufällige Bewegungen gegenüber einander und gegenüber dem Wandler aufweisen. Dies ergibt geringe Frequenzdifferenzen unter den Anteilen der zurückgestreuten rückkehrenden Signale.

Die Summierung der einzelnen rückkehrenden Signale ergibt ein "Sigmal" mit den gleichen Eigenschaften wie

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ein sehmalbandiges Rauschen. Im Frequenzbereich ist das zurückkehrende Signal eine schmale "Vorschmierung", die ein Band von Frequenzen ^mgibt, und nicht die ideale Impulsfunktion, die eine einzige Frequenz darstellen würde. Das Doppler-ßeschwindigkeitslog gewinnt eine Abschätzung der durch jedes zurückkehrende Signal dargestellten Frequenz, die so genau und so konstant wie möglich ist. Damit die gewünschte Forderung erreicht wird, daß die Messung gegenüber Teilchen durchgeführt wird, die von dem Schiff entfernt sind, wird eine Impulsbetriebeweise verwendet. Wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, die eine einzelne MeQphase in einem der Vorwärts- und Rückwärts-Kanälen darstellt, verwendet die Einrichtung Sendeimpulse mit kurzer Dauer, die durch relativ lange Intervalle getrennt sind. Bei einer typischen Einrichtung werden Sendeimpul se mit einer Dauer von 1,3 ms in Intervallen von 7,31 ms erzeugt.

Während der Zeit, während der die Schallimpulse ausgesandt werden, sperren die Schaltungen des Gesehwindigkeitslogs die Empfänger. Der zurückkehrende Impuls, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, bestehi aus einer komplizierten Schwingungeform, die im allgemeinen einen expönentiellen Abfall aufweist.

Zu einem vorgegebenen Zeitpunkt in jeder Meßphase wild ein Torsteuerimpuls erzeugt, der es den Schaltungen ermöglicht, oine definierte Anzahl von ZykÄin des zurück-Uohrenderi Impulses zu empfangen. Bei einem typischen Ge-KchwindigkeitsloE wird der Torsteuerimpuls '4 ms nach dem Beginn de« Sendeimpulsos erzeugt. Dadurch wird Energie nus einem Bereich zwischen 3 und k m (1O - 1? Fuß) vom Rumpf «lon Schiffes ontfernt empfangen.

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Es ist verständlich, daß jeder der Vorwärts- und Rüekwärts-Kanäle getrennte Schallschwingungen und Freigabeimpulse der in Fig. 2 gezeigten Art verwendet.

Vorwärts- und Rückwärts-Freigabeimpulse werden bei dem Geschwindigkeitslog verwendet, um es Taktsteuerimpulsen zu ermöglichen, in einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler zu gelangen, um so die tatsächliche Geschwindigkeitsanzeige zu erzeugen. Die Ergebnisse einer Anzahl von Phasen des Sende-Empfangsbetriebs werden gemittelt, um eine einzige Geschwindigkeitsanzeige zu erzeugen. Bei einem typischen Geschwindigkeitslog werden 38^ Meßphasen gemittelt, um eine einzelne Anzeige zu erzeugen.

Obwohl das Geschwindigkeitslog nicht auf eine bestimmte Frequenz beschränkt ist, arbeitet es jwirkungsvollsten bei einer relativ hohen Frequenz. Sowohl die Intensität als auch die Dämpfung des zurückgestreuten Signals wachsen mit der Frequenz an. Es wurde festgestellt, daß eine Schall-Trägerfrequenz in der Größenordnung von 2 MHz ein maximales Rüdkkehrsignal bei einer Wassermenge in einer Entfernung von ungefähr 3 m ergibt. Die Verwendung einer derartigen relativ hohen Frequenz verrringert außerdem die Streuung der Geschwindigkeitsablesungen, da eine größere Anzahl von Perioden in einer praktischen Zeitperiode gemittelt werden kann. Die Verwendung einer derartigen relativ hohen Frequenz ermöglicht außerdem , eine beträchtliche Verringerung dexⁿ Größe, des Gewichtes und der Kosten einer Wandleranordnung*

Das Gesamtsystem des Geschwindigkeitslogs ist in den Figuren h und 5 dargestellt. Die Betriebsweise des Geschwindigkeitslogs wird durch einen Impulswiederholfre-

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quenz-(PRF-)Oszillator 21 (Fig. h) koordiniert, der ausführlicher in Fig. 3 dargestellt ist. Der PRF-Oszillator erzeugt mehrere Impulsfolgen mit bestimmten kritischen Beziehungen, und in deir speziellen, in Fig. 3 dargestellten PRF-Oszillator lädt eine Konstantstromquelle 23 einen Kondensator 25 linear in negativer Richtung auf. Ein Sendeimpuls-Vergleicher k-7 empfängt als Bezugsspannung eine geeignete negative Spannung, typischerweise in der Größenordnung von -K V. Wenn die negative Ladung auf dem Kondensator 25 bis zu einem Wert ansteigt, bei dem'die Kondensatorspannung gleich der Bezugsspannung ist, löst der Vergleicher 27 einen monostabilen Multivibrator 29 aus. Der Multivibrator 29 weist eine quasistabile Periode auf, dio gleich der gewünschten Impulsdauer des Sendeimpulses ist. Wenn sich der Multivibrator 23 im quasistabilen Zustaiid befindet, liefert er ein Schaltsignal an den Kurzschlußschalter 31 j der den Kondensator 25 schnell entlädt. Somit stellt der Ausgang des Multivibrators einen Sendeimpuls mit der gewünschten Dauer und dem gewünschten Abstand dar. Die Spannung an dem Kondensator 25 wird außerdem einem Torsteuerimpuls-Vergleicher 33 zugeführt. Der Vergleichen 33 empfängt als Bezugsspannung mit Hilfe der Teilerwiderstände 35 und 27 eine mittlere Spannung. Typischerweise sind die Teilerwiderstände so ausgewählt, daß sich eine Bezugsspannung in der Größenordnung von -2 V für den Vergleicher 33 ergibt.

V.enn die Spannung an dem Kondensator 25 die Bezttgpspannnng des Vergleichers 33 erreicht» erzeugt dieser Vergleicher ein Ausgangssignal, das in der R-O-Schal tiing '19 dif f erenz Lort wird, um einen scharfen Tors teuerimpiils zu liefern.

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Somit'erzeugt die Schaltung einen Torsteüeriapule zu einen vorgegebenen Zeltpunkt nach den Auftreten Jede· 'Sehdeimpulees. ' ' . ^Cl ·^;;; <■ ^"-■-·>■ ·!--.<:·;■:; -v-iiiv:·; :■;:_:i.r·:·- -!·..

Eine Torsteuer-Steuerechaltung$ die funktionemÄDig als Verstärkungs-Steuerscjhalter kl gezeigt 1st, verbindet die Spannung an dem Kondensaitor 25 mit den SmpfMngerechaltühgeni venn die ,Kpndenaa.torapannuyig kleiner als die ;^ezugaspannung an dem yergleicher, 33 ist. Wenn der VergJ eicher 33 schaltet, um eine. Ausgange spannung χ,μ «rzeugen, wird diese Ausgangsspannunpf (lurch den Verstarkunge-Steuerschalter k"\ an die Empfängerechaltungen angelegt, Die * Ausgangs spannung von dem Vers tärkunge-Steuerachal ter stellt eine .Verstarkungs-Steuerspannung dar. Diese Verstärkungs-Steuer spannung wird zur Steuerung der Verstärkung von Vorverstärkern verwendet, wie dies im folgenden noch besehrieben wird.

Kurz gesagt dient'die Verstärkürigs-Steuereparinüng zur Vergrößerung der Veretttrkuftg der Vorverstärker, wenn die Spannung negativer wird^ Somit vergrößert' άϊβ VWrktkrkung's-Stetsefaip^nnüng die Verstarkung'cfieser Vörver-Btkrke'r" iilneär vom Ende des Sendeimpulses «n bis «um Auftreten^ eines TorsteuerimpüliBee. Die Veretärkuhgs^SteuersiiahnuTig! schältet ^lann die yorverstMrker; Anr ointen Zwatand maximalnr -Vejretärkufl*.»-;,und .zwar,bis zum Bpßiijn des fo;lgonden Sondeimpulses. _ii({_hn._; . su!.i-l

I . j "Dor PHF-OszillRtor weist .nußerdem Einrlphtuneen v:ur runtj ei nor, Boilon-Sclfwollwprtspnnnu.ni; nur

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tor 7l'i vor?jiiif|üt olnon Kondensator 'ij init .oJnor. t«n n<if;i* Li von Spannung, wio z. B, -6 V, und zwar in Ab-

von oitior AusRanf'sepnnViune von dem MuI ti νibrn-

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tor 2.9· Nach dem Ende des Impulses von dem Multivibrator 29 öffnet sich der Schalter 43, und der geladene Kondensator 45 entlädt sich exponentiell über einen Widerstand 47» Der Kondensator 45 und der Widerstand 47 sind so ausgewählt, daß sich ein exponentieller Abfall ergibt, der dem Dämpfungsanstieg des zurückkehrenden Schallsignals mit der Entfernung entspricht.

Wie es in Fig» 4 dargestellt ist, löst ein Sendeimpuls von dem PRF--Oszillator 21 einen Impulsgesteuerten Oszillator 49 und den zugehörigen Impulsgesteuerten Sender 51 aus. Der Ausgang des impulsgesteuerten Senders 51 wird über erste und zweite Sende-Empfangs-Schalter 53 bzw. 55 den Vorwärts- bzw. Rückwärts-Tiandlern 57 bzw. 59 zugeführt. Die Sende-Empfangs-Schalter sind übliche Elemente, die Sende-Empfangs-Schaltern entsprechen, wie sie iHnRIdarschaltungen verwendet werden,

Von den Streuquellen in dem Wasser, oder, wenn sich das Schiff in einem Gebiet niedriger Wassertiefe befindet;, von dem Meeresboden zurückgestreute Energie wird von den als Unterwassermikrophon wirkenden Vorwärts-, und Rückxvärts-Wandlern empfangen. Nach dem Durchlaufen der Sende-Empfangsschalter gelangen die zurückkehrenden Signale in identische Vorwärts- und Rückwärts-Empfanger. Die Vorwärts und Rückwärts-Empfanger schließen Vorverstärker 61 bzw. 63 ein. Die Verstärkung der Vorverstärker wird durch die Verstärkungs-Steuerspannung von dem PRF-Oszillator 21 geregelt. Das Ausgangssignal von dem Vorverstärker 61 wird einem ersten Teilkanal zugeführt, der einenüblichen abgestimmten Verstärker-Begrenzer 65 und einen Nulldurchgangs-Vergleicher 67 enthält. Der Vergleicher 67 schaltet jedesmall dann, wenn das Signal von dem Begrenzer 65 durch Null hindurchlMuft.

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Der Ausgang des Vorverstärkers 6 T wird außerdem einem zweiten Teilkanal zugeführt, der einen Detektor 6^Q, einen Videoverstärker 71 und einen Vergleicher 73 einschließt. Die, Boden-Schwellwert-Spannungsschwingung von dem PRF-Oszillator 21 wird als Bezugsspannung für den Vergleicher verwendet. Die Ausgangsspannung von dem Vergleicher· 73 stellt einen Boden-Rückkehrimpuls zur Verwendung in dem Vorwärts-Kanal des Geschwindigkeitslogs dar.

Wenn sich das Schiff in einem Gebiet mit niedrigem Wasserstand vorwärtsbewegt, so ist das dem Vergleicher zugeführte Signal so ausgelegt, daß es eine ausreichende Größe aufweist, um einen Boden-Rückkehrimpuls zu erzeugen, der, wie es weiter unten beschrieben wird, die Verarbeitungskanäle aufschaltet, um eine Meßphase einzuleiten. Wenn sich das Schiff in einem Gebiet mit größeren Wassertiefen bewegt, wird statt dessen ein Torsteuerimpuls, .der in dem PRF-Oszillator erzeugt wird, zur Einleitung einer Meßpha'se verwendet.

Wenn sich das Schiff in Gebieten mit niedrigem Wasserstand vorwärtsbewegt, werden Schall-Rückkehrsignale mit relativ starker Intensität von dem Meeresboden reflektiert. Die entsprechende empfangene Spannung erfährt einen Streuverlust, die sich linear mit der Tiefe ändert. Die Schaltung nach Fig. h überwindet die Wirkung eines derartigen linearen Verlustes mit Hilfe einer linear anwachsenden Verstärkung, die durch die Verstärkungs-Steuerspannung hervorgerufen wird, die an den Vorverstärker 61 angelegt wird.

Die Rückkehrsignale von dem Boden erfahren außerdem einen Dämpfungsverlust $, der sich exponentiell mit der Tiefe

ändert. Die Schaltung nach Fig. h kompensiert diesen Dämpfungsverlust mit Hilfe der exponentiell sinkenden Boden-Schwellwertspannung. Diese Spannung verringert die an den Vergleicher 73 angelegte Bezugs spannung.

Da die Zeit, die ein Rückkehrimpuls bis zum Erreichen der Unterwassermikrophone benötigt, mit der Entfernung bis zum Meeresboden anwächst, und da die Verstärkungs-Steuerspannung und die Boden-Schwellwertspannung ebenfalls Funktionen der Zeit sind, dienen diese Spannungen zur Normalisierung des Boden-Detektorschwellwertes des Geschwindigkeitslogs.

Aufgrund der hohen Frequenz des Schallsignals, die für die Verwendung mit dem Geschwindigkeitslog bevorzugt wird, ergeben Wassertiefen, die größer sind als ungefähr 3 m lediglich schwache Boden-Rückkehrsignale, die eine Amplitude aufweisen, die nicht ausreicht, um die Boden-Schwellwert-Bezugsspannung zu überschreiten. Die Empfindlichkeit der Boden-Schwellitfertspannung kann durch Einstellung der Verstärkung des Videoverstärkers 71 derart eingestellt werden, daß im wesentlichen alle Rückkehrsignale von einem Meeresboden in geringer Tiefe ein Boden-Auslösesignal erzeugen.

Unter normalen Bedingungen, wenn sich das Schiff in einem Bereich mit Wassertiefen größer als 3 nr bewegt, ist jedes Boden-Rückkehrsignal zu klein, um die Verarbeitungskanäle zu öffnen. Die Verarbeitungskanäle bleiben dann bis zum Auftreten eines Torsteuerimpulses gesperrt, der die Verarbeitung von Rückkehrsignalen von Streuquellen im Seewasser ermöglicht» Da der Torsteuerimpuls dazu dient,

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die Vorverstärker auf maximale Verstärkung zu schalten, reichen die Rückkehrsignale von den Streuquellen aus, um die Schaltungen ,in dem Verarbeitungskanal zu betätigen.

Der Ausgang des Vorverstärkers 63 in dem zweiten Kanal des Geschwindigkeitslogs wird ersten und zweiten Teilkanälen zur Erzeugung von Rückwärts-Rückkehrsignalen bzw. Rückwärts-Bodenrückkehrsignalen zugeführt. Der Aufbau dieser Teilkanäle ist identisch zum Aufbau der Teilkanäle, die vom Vorverstärker 6l versorgt werden, wie dies weiter oben beschrieben wurde.

Die in Fig. 5 dargestellten Elemente des Geschwindigkeit slogs empfangen Vorwärts- und Rückwärtssignale, Boden-Rückkehrsignale, Torsteuerimpulse und Sendeimpulse. Dieser Abschnitt der Schaltungen führt die Zähl- und Torsteuervorgänge durch, die erforderlich sind, um die digitalen Geschwindigkeit s- und Entf ernung'sdarstellungen zu erzeugen.

Die in Fig. 5 dargestellten Schaltungen schließen logische Freigabe- oder BetätigungsabsEhnitte lh bzw. 75 in den Vorwärts- bzw. Rückwärtskanälen ein. Das Vorwäcts-Rückkehrsignal wird einem UND-Gatter 76 zugeführt. Der Ausgang des UND-Gatters 76 wird einem Überlaufzähler 77 zugeführt, der typischerweise 2O48 Impulse zählt und dann überläuft, um ein logisches EINS-Signal zu liefern, das in einem üblichen Inverter 79 invertiert wird. Der Ausgang des Inverters 79 wird zwei UND-Gattern 81 und 83 zugeführt; Die Ausgangsanschlüsse der Gatter 81 und 83 sind an ein ODER-Gatter 85 angelegt, dessen Ausgang mit dem J-Eingangsanschluß eines J-K-Flip-Flops 87 zugeführt wird. Das Vorwärts—Rückkehrsignal, das an das Gatter 76 angelegt ist, wird außerdem dem Taktsteuerimpuls-Eingangsan-

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Schluß C des Flip-Flops 87 zugeführt.

Die Spannung an dem Q-Ausgangsanschluß des Flip-Flops 87 stellt ein Zeitgatter dar und liefert direkte Freigabeoder Betätigungsimpulse, die einem zweiten Eingangsanschluß des UND-Gatters 76 und einem UND-Gatter 89 zugeführt werden. Der komplementäre Ausgangsanschluß Q des Flip-Flops 87 liefert komplementäre Freigäbe-Impulse, die einemnUND-Gatter 91 in dem Rückwärtskanal der Schaltung zugeführt werden.

Die Vorwärts-Boden-Rückkehrimpulse von dem Empfänger werden dem UND-Gatter 81 zugeführt.

Die Torsteuerimpulse von dem PRF-Oszillator 21 werden ebenfalls dem UND-Gatter 83 zugeführt.

Der Ausgang des UND-Gatters 81 wird über ein ODER-Gatter 93 an einen Flip-Flop 95 angelegt. Dieser Flip-Flop 95 ist so geschaltet, daß er eine Anzeigelampe 97 in Abhängigkeit von einem Impuls von dem ODER-Gatter 93 ansteuert .

Der zweite logische Freigabe-Abschnitt 75 spricht auf Rückkehrsignale von dem Rückwärts-Kanal des Empfängers an und ist identisch zu dem ersten logischen Freigabe-Abschnitt in dem Vorwärts-Kanal aufgebaut.

Die Betriebsweise der logischen Freigabe-Abschnitte wird aus einer anfänglichen Betrachtung der Betriebsweise des Freigabe-Abschnittes in dem Vorwärts-Kanal verständlich, wenn sich das Schiff in einem Gebiet mit niedriger Wassertiefe befindet. Unter diesen Bedingungen ist ein

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Boden-Rückkehrsignal ausreichend stark, um die Boden-Schwellwert spannung zu übersteigen, die an den Vergleicher 73 nach Fig. h angelegt wird, um so einen Boden-Rückkehrimpuls zu erzeugen.

Ein Sendeimpuls von dem PRF-Oszillator 21 stellt den Zähler 77 und den entsprechenden Zähler in dem Rückwärts-Kanal zurück. Dies erzeugt ein Niedrigpegel-Signal (binäre NULL) am Ausgang des Zählers 77 ^{und ein} entsprechendes Signal mit hohem Pegel am Ausgang des Inverters 79» so daß die Gatter 8-1 und 83 freigegeben werden. Wenn der angenommene Boden-Rückkehrimpuls auftritt, kann dieser durch das Gatter 81 und das ODER-Gatter 85 an den J-Eingangsanschluß des Flip-Flops 8,7 gelangen. ~ ~ -

Es ist verständlich, daß, wenn sich das Schiff in einem Gebiet mit niedriger Wassertiefe befindet, so daß ein Boden-Rückkehrimpuls erzeugt wird, außerdem ein schwingendes Wasser-Rückkehrsignal durch den ersten Teilkanal hindurchlMuft.

Der erste negativ verlaufende Übergang des an das Gatter 76 angelegten Vorwärts-Rückkehrimpulses, der auf den Empfang eines Signals durch den Flip-Flop 87 an seinem J-Eingangsanschluß folgt, dient zum Schalten des Flip-Flop derart, daß ein direkter Freigabe-Impuls an seinem Q-Ausgangsanschluß erzeugt wird, wenn die Spannung an dem Anschluß auf eine logische EINS geht. Dies ermöglicht andererseits, daß das Vorwärts-Rückkehrsignal über das Gatter 76 an den Zähler 77 gelangt. Nach dem Zählen von 2048 Perioden des Vorwärts-Wasserrückkehrsignals läuft der Zähler 77 über und erzeugt ein Signal mit hohem Pegel am Ausgang des Zählers und an dem K-Eingangsanschluß des Flip-

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Flop 87. Der nächste negativ verlaufende Übergang de.s-.Vorwärts-Rückkehrsignals schaltet dann den Flip-Flop 87> so daß sich eine niedrige Ausgangsspannung (logische NULL) am Anschluß Q ergibt. Hierdurch wird die direkte Freigabe-Spannung an den UND-Gattern 89 und 76 beseitigt.

Es ist zu erkennen, daß aufgrund der Tatsache, daß der Q-Ausgangsanschluß des Flip-Flop 87 mit einem Eingangsanschluß des UND-Gatters 91 in dem Rückwärts-Kanal verbunden ist, der Flip-Flop abwechselnd Freigabe-Impulse an die Gatter 89 und 9I anlegt, wenn dieser Flip-Flop von einem Zustand zum anderen geschaltet wird.

Aus der vorstehenden Erläuterung ist zu erkennen, . daß ein Boden-Rückkehrimpuls in dem Vorwärts-Kanal zur Einleitung eines Freigabe-Impulses an Q dient, der an das UND-Gatter 89 für eine Zeitperiode angelegt wird, die gleich der für den Empfang einer festgelegten Anzahl (beispielsweise 2O48) von Schwingungen des Vorwärts-Rückkehrsignals erforderlichen Zeitperiode ist.

Der zweite logische Freigabe-Abschnitt 75 in dem RÜckwärts-Rückkehrkanal arbeitet in gleicher Weise, so daß direkte Freigabe-Signale an das UND-Gatter 9I für eine Zeitperiode angelegt werden, die gleich der für den Empfang von 20^8 Schwingungen in dem Rückwärts-Rückkehrsignal erforderlichen Zeitperiode ist.

Bei der vorstehenden Erläuterung wurde angenommen, daß sich das Schiff in einem Gebiet mit geringer Wassertiefe vorwärtsbewwgt, so daß ein Boden-Rückkehrimpuls mit erheblicher Stärke in jedem Kanal empfangen wurde. Wenn

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sich das Schiff in einem Gebiet mit größerer Wassertiefe bewegt, so daß kein Boden-Rückkehrimpuls mit erheblicher Stärke empfangen wird, so sprechen die logischen Freigabeschaltungen auf einen Torsteuerimpuls von dem PRF-Oszillator nach Fig. k an.

Der Empfang eines Torsteuerxmpulses bewirkt eine Freigäbe des Gatters 83 in dem Vorwärts-Kanal und des entsprechenden Gatters in dem Rückwärts-Kanal der logischen Freigabe-Schaltungen. Da der Torsteuerimpuls nach einem Sendeimpuls auftritt, wurden der Zähler 77 iⁿ dein' Vorwärts-Kanal und der entsprechende Zähler in dem Rückwärts-Kanal vor dem Empfang des Torsteuerxmpulses zurückgestellt. Unter diesen Bedingungen liefeft der Inverter 79 ein Ausgangssignal mit hohem Pegel, so daß der Durch-,, gang des Torsteuerxmpulses durch das Gatter 83 und das ODER-Gatter 85 ermöglicht wird, damit sich ein Signal mit hohem Pegel an dem J-Eingangsanschluß des Flip-Flop 87 ergibt. Der darauffolgende negativ verlaufende Übergang des Vorwärts-Rückfcehrsignals kann dann den Flip-Flop 87 schalten, so daß sich ein 'Ausgangssignal mit hohem Pegel an dem Q-Ausgangsanschluß des Flip-Flops 87 ergibt, wodurch eine Betätigung des Zählers 77 durch die Vorwärts-Rückkehrübergänge ermöglicht wird.

Es ist somit zu erkennen, daß unabhängig davon, ob ein Boden-Rückkehrsignal empfangen wird, ein direkter Freigabe-yImpuls an das UND-Gatter 89 für eine Zeitperiode angelegt wird, die für den Empfang einer vorgegebenen Anzahl von Schwingungen des Vorwärts-Rückkehrsignals erforderlich ist. ■. _ .

Da jedes der Gatter 89 und 91 komplementäre Freigabe-

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Signale von dem Q-Ausgangsanschluß des Flip-Flop in dem entgegengesetzten Kanal empfängt, ist zu erkennen, daß beide Gatter 89 und 91 nur dann geöffnet sind, wenn der Flip-Flop in dem entsprechenden Kanal einen Ausgang mit hohem Pegel an seinem Q-Ausgangsanschluß erzeugt und der Flip-Flop in dem entgegengesetzten Kanal ein Ausgangssignal mit hohem Pegel an seinem Q-Ausgangsanschluß erzeugt, Somit können die Gatter 89 und 91 nur dann Signale hindurchleiten j wenn der Zähler in dem entsprechenden Kanal zählt und wenn dsr Zähler in dem entgegengesetzten Kanal sich in seinem zurückgestellten Zustand befindet. Kurz gesagt sind die Gatter 89 und 91 nur während des Zeitintervalls geöffnet, das gleich dem Unterschied in den Zeiten ist j, die für den Empfang für 2048 Vorwärtssignale und 20^8 Rückwärts-Signale erforderlich sind. Diese Periodendifferenz-Messung ist jedoch äquivalent zur Messung der Frequenzdifferenz der von den Vorwärts- und Rückwärts-Kanälen empfangenen akustischen Signale.

Die UND-Gatter 89 und 91 empfangen außerdem Oszillatorsignale von der Taktsteuerquelle 101. In einer typischen Schaltung erzeugt die TaktsteuerimpulsquelIe Schwingungen mit einer Nennfrequenz von 6 MHz. Zur Kompensation von durch Temperaturänderungen hervorgerufenen Änderungen der Schallausbreitungsgeschwindligkeit im Wasser kann die Taktsteuerimpulsfrequenz in Abhängigkeit von der Temperatur eingestellt werden. Eine derartige Einstellung kann zweckmäßigerweise durch Messung der Wassertemperatur mit einem Temperaturfühler 1OB nnd Betätigen eines Varaktors 105 über eine geeignete Treiberschaltung 107 durchgeführt werden.

Die Ausgangssignale von der Taktsteuerimpulsquelle 101 gelangen während der Zeit, während die Gatter 89 und 91 freigegeben sind, durch diese Gatter. Die sich ergebenden Signale von den Gattern 89 und 91 ermöglichen es, daß Zeitdifferenzsignale, die über eine geeignete Teilerschaltung, wie z. B. die Schaltung 109 zugeführt werden können, einen Vorwärts-Rückwärtszähler 111 betätigen.

Die Verwendung einer hohen Taktsteuerimpulsfrequenz, wie z. B. die weiter oben vorgeschlagene Frequenz von 6 MHz₉ ist nicht zwingend. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Verwendung einer hohen Frequenz und die darauffolgende Teilung in dem Teiler 109 mit dem Torsteuervorgang in den Gattern verbundene Quantisierungsfehler weitgehend verringert.

Der Zähler 111 ef>»öäb*i>% Impulse in "Vorwärts-Richtung", um die Vorwärtsbewegung des Schiffes in Abhängigkeit von den Zeitdifferenzsignalen von dem Gatter 91 in dem Rückwärts-Kana]^**TTnd Impulse in "Rückwärts"-Richtung in Abhängigkeit von Zeitdifferenzsignalen von dem Gatter 89. Wenn sich das Schiff in Vorwärtsrichtung vorwärtsbewegt, ist die Frequenz der dopplerverschobenen Signale im Vorwärts-Kanal höher als die entsprechenden Signale im Rückwärts-Kanal, so daß die Dauer des direkten Freigabe-Impulses in dem Vorwärts-Kanal kürzer ist als die Dauer des entsprechenden direkten Freigabe=Impuls©s in dem Rück= wärts-Kanal» Da die Gatter 89 und 91 lediglich während der zeitlichen Differenz des Auftretens der beiden direkten Freigabe-Impulse offen sind_s leitet das Gatter 91 Taktsteuerimpuls signale während der Zeit₉ während der der J-K-Flip-Flop in dem Rückwärts=KanaI ein direktes Freigabe-Signal an seinem Q-Ausgang "liofort und d©r J=K=FUp-

Flop 87 in dem Vorwärts-Kanal in den Zustand zurückgekehrt ist, in dem er ein komplementäres Freigabe-Signal an seinem Q-Ausgangsanschluß erzeugt»

Der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 111 enthält eine übliche logische Schaltung, die Vorwärts- oder Rückwästs-Ausgangsanschlüsse in Abhängigkeit von Vorwärts- oder Rückxfärts-Zeitdifferenzsignale von den Gattern 91 bzw. 89 betätigt. Der Zähler betätigt eine geeignete, allgemein mit 112 bezeichnete Ausleseschaltung.

Die Ausleseschaltung 112 schließt einen elektronischen Schalter 113 sin, der die Ausgangssignale von dem Zähler 111 über einen Dezimalteiler 115 und über zwei einen Nebenschluß für den Teiler bildende Leitungen 117 empfängt.

Der elektronische Schalter 113 leitet normalerweise Signale direkt von dem Zähler über die Leitungen 117 an ein Arbeitsregister 119° Wenn die Zählung in dem Register 119 das Äquivalent von 1 Knoten erreicht,, wird dem elektronischen Schalter über eine Leitung 120 ein Überlaufsignal zugeführt 5 das den Schalter 113 derart betätigt, daß darauffolgende Signale über den Dezimalteiler 115 laufen. Das gleiche Überlaufsignal verschiebt die Dezimalstelle in dem Arbeitsregister 119« Auf diese Weise können Geschwindigkeiten unter einem Knoten mit hoher -Auflösung abgelesen werden, während Geschwindigkeiten von einem Knoten oder mehr mit einer geringeren Auflösung abgelesen werdenο

Bei- Ausgang des Zählers 111 wird außerdem einem Maßstabsfaktor-Teiler 121 zugeführt 0 Für die Taktsteuerim-■;iul3frequenz und die vorstehend beschri©bsnon bestimmten

Teiler hat es sich herausgestellt, daß ein Faktor von 128 0OC in dem Teiler 121 einen Impuls für jede zurückgelegte 0,1 nautische Meile erzeugt. Der Ausgang des Teilers 121 wird über einen üblichen Decoder und Treiber 123 einer Anzeigeeinheit 125 zugeführt. Die Entfernungsanzeige speichert fortgesetzt, bis sie manuell zurückgestellt wird und integriert auf diese Weise die Geschwindigkeitsinformation.

Ein Rückstell-Teiler 127 liefert ein Überlaufsignal nach dem Auftreten einer festgelegten Anzahl von Sendeimpulsen. Der Überlauf von dem Teiler 127 überträgt die Zählung von dem Arbeitsregistwr an das Knoten-Register 129· Das Knotenregister empfängt somit die gespeicherte Zählung,, die wah.BB.nd einer großen Anzahl von Meßphasen erfaßt wurde. Hierdurch werden die Ergebnisse zahlreicher Messungen wirksam gemittelt, um so die Genauigkeit und Stabilität der Geschwindigkeitsanzeige zu vergrößert, In dem bestimmten Ausführungsbeispiel wurde ein Zähler 127 gewählt, der ein Teilerverhältnis von 384 auf\jeist. Dies ergilfat eine Messung von 384 Meßphasen und erfordert 2,8 Sekunden für eine vollständige Knoten-Messung»

Die Zählung in dem Knoten-Register wird einer Knoten-Anzeigeeinheit über einen üblichen Decoder-Treiber 133 zu= geführt.

Der Überlaufimpuls von dem Rückstell-Teiler wird außerdem dem Flip-Flop 95 zugeführt» Wenn die gespeicherte Zählung durch einen Boden-Rückkehrimpuls ausgelöst wurde, wird die Boden-Anzeigelampe 97 beleuchtet. Der Überlaufim» puls stellt den Flip-Flop zurück und löscht die Lampe am Ende des Meßintervalls.

Patentansprüche;

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Claims

2233741

Patentansprüche

I₀ Doppler-Geschwindigkeitslog für ein Seefahrzeug mit vorderen und hinteren nach unten gerichteten Wandlern und Einrichtungen' zur elektrischen Erregung der Wandler mit periodischen Sendeimpulsen zur Aussendung von Impulsen von Sehallschwingungsenergie, die bei einer Reflexion die Erzeugung von periodischen elektrischen Vorwärts- und Rückwärts-Signalen in den Wandlern bewirken, gekennzeichnet durch getrennte Vorwärts- und Rückwärts-Kanale (7^# 75) zur Verarbeitung der jeweiligen periodischen elektrischen Vorwärts- und Rückwärts-Signale, Einrichtungen (87) zur Einleitung einer Zeit-Torsteuerung für jeden Kanal, Einrichtungen (77) zur Beendigung jeder Zeit-Torsteuerung nach dem Empfang einer vorgeschriebenen Anzahl von Schwingungsamplituden des diesem Kanal zugeführten periodischen elektrischen Signals^ Einrichtungen (111) zur Bestimmung irgendwelcher Unterschiede in der Dauer der jeweiligen Zeit-Torsteuerungen und Anzeigeeinrichtungen (112) zur Darstellung einer Anzeige der dieseffit f Unterschied in der Dauer der Zeit-Sdrsteuerungen entsprechenden Geschwindigkeit 0

2ο Doppler-Geschwindigkeitslog nach Anspruch 1, d g e kennzeichnet durch einen Impulsgenerator (25, 31* 33 s 35i 37j 39) zur Erzeugung eines Torsteuerimpulses zur Einleitung einer Zeit-Torsteuerung zu einem vorgeschriebenen Zeltpunkt nach dem Ende eines Sendeimpulses, wobei der vorgeschriebene Zeitpunkt gleich der Zeit ist, die für die Rückkehr der feflektierten Energie von einer festgelegten Entfernung von dem Schiffsrumpf zum Wandler (57* 59) erforderlich ist.

3. Doppler-Geschwindigkeitslog nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Einrichtungen (121) zur Ansammlung der Ergebnisse der aufeinanderfolgenden Bestimmungen des zeitlichen Unterschiedes und auf diese Ansammlung ansprechende Entfernungs-Anzeigeeinrichtungen (125) zur Anzeige der von dem Schiff zurückgelegten Entfernung.

4. Doppler-Geschwindigkeitslog nach Anspruch 1 bis 3> gekennzeichnet durch UND-Gatter (89, 91) in jedem Kanal und Einrichtungen zur Sperrung jedes UND-Gatters für die Dauer einer Zeit-Torsteuerung in dem das andere UND-Gatter enthaltenden Kanal zur Erzeugung eines Zeit-Differenzsignals im Ausgang eines der UND-Gatter während des Auftretens einer Zeit-Torsteuerung in lediglich einem der Kanäle, wobei die Anzeigeeinrichtungen (112) auf dleseeZeitdifferenzsignale ansprechen.ä

5. Doppler-Geschwindigkeitslog nach Anspruch 4,- dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen

λ (87) zur Einleitung einer. Zeit-Torsteuerung eine Flip-Flop-

L μ. ***■

, Schaltung eins chi ίβΒνξ&άάΒ derart angeschaltet ist, daß ein direktes Freigabe-Signal bei offenem Kanal und ein komplementäres Freigabe-Signal bei gesperrtem Kanal erzeugt wird, wobei das UND-Gatter (89, 91) in jedem Kanal derart geschaltet ist, daß es ein direktes Freigabe-Signal von der Flip-Flop-Schaltung in dem gleichen Kanal und ein komplementäres Freigabesignal von der Flip-Flop-Schaltung in dem anderen Kanal . empfängt.

6.. Doppler-Geschwindigkeitslog nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Taktsteuerimpulsquelle (101) vorgesehen ist, und daß jedes UND-Gatter (89, 91) derart geschaltet ist, daß es fakts teuer impulse =?"—"

weiterleiteti wenn das UND-Gatter durch gleichzeitige direkte und komplementäre Freigabe-Impulse von den Flip-Flop-Schaltungen (87) in dem entsprechenden bzw«, entgegengesetzten Kanal freigegeben wird.

7» Doppler-Geschwindigkeitslog nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (ill) zur Bestimmung· einer Differenz dn der Dauer der jeweiligen Zeit-Torsteuerung einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler (ill) einschließen, der derart geschaltet ist, daß er während der Zeitdifferenzsignale von dem einen UND-Gatter (89) in einer ersten Richtung und während der Zeitdifferenzsignale von dem anderen UND-Gatter (91) in der entgegengesetzten Richtung zählt, und daß die Änzeigeeinrichtungen (112) Registereinrichtungen (119) zur Ansammlung der Änderungen in den sich aus einer vorgegebenen Anzahl von Sendeimpulsen ergebenden Zählerständen, zweite Registereinrichtungen (129), denen die angesammelten Zähleränderungen am Ende jeder vorgegebenen Anzahl von Sendeimpulsen zugeführt werden, und Anzeigeeinrichtungen (131) zur Anzeige des Zählwertes in dem Register (129) einschließto

8. Doppler-Geschwindigkeitslog nach einem der Ansprüche 5 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Taktsteuerimpulsquelle (lOl) Impulse mit einer Impulswiederholfrequenz erzeugt* die gegenüber der Impulswiederholfrequenz der Sendeirapulse hoch ist«,

9ο Doppler-Geschwindigkeitslog nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärts-Rückwärts-Zähler (111) mit jedem UND-Gatter (89, 91) über einen -ebrennten Impulswiederholfrequenz-Teiler (109) verbunden ist.

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10. Doppler-Geschwindigkeitslog nach Anspruch 7* 8 oder 9, dadurch gekennze i ohne t , daß die Impulswiederholfrequenz der Taktsteuerimpulsquelle (101) durch eine äußere Spannung gesteuert ist, die von einem die Wassertemperatur messenden Element (105) und einer Treibereinrichtung (107) abgeleitet ist.

11. Doppler-Gesehwindigkeitslog nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzei chn'et , daß Torsteuereinrichtungen (76) in jedem Kanal'(7^* 75) vorgesehen sind, die auf die Torsteuerimpulse ansprechen, um an diesen Kanal nach dem Auftreten eines Torsteuerirapuises angelegte periodische elektrische Signale weiterzuleiten, und daß die Einrichtungen (77) einen Überlaufzähler einschließen, der auf die periodischen elektrischen Signale anspricht^ die von den Torsteuereinrichtungen (76) weitergeleitet werden, nachdem der Zähler eine vorgegebene Anzahl von Zyklen des periodischen elektrischen Signals empfangen hat.

12. Doppler-Gesehwindigkeitslog nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen ersten Teilkanal (65j 67) zur Bildung von Vorwärts- bzw» Rückwärts-Rückkehr·= Signalen, einen zweiten Teilkanal (β9·> 71) zur Bildung von Vorwärts- bzw. Rückwärts-Bodenrückkehrimpulsen, wobei jeder der ersten und zweiten Teilkanäle von einem Vorverstärker {6l_s 6j5) mit veränderlicher -Verstärkung in jedem Kanal zur Einkopplung der periodischen elektrischen Signale von einem Wandler (57* 59) an den entsprechenden Teilkanal gespeist wird, Vergleichereinrichtungeri (73) mit veränderlichem Schwellwert in jedem der zweiten Teilkanäle zur«Freigabe von Bodenrückkehrimpulsen, wenn ein von dem entsprechenden Vorverstärker eingekoppeltes Signal den momentanen* in dem Vergleicher aus-

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gebildeten Schwellwert übersteigt, Einrichtungen (4l) zur linearen Vergrößerung der Verstärkung beidgfcarr Vorverstärker (6l, 63) während des Zeitintervalls zwischen dem Ende eines Sendeimpulses und dem folgenden Torsteuerimpuls, Einrichtungen (43, 45, 47) zur exponentialen Verkleinerung des Schwellwertes jedes Vergleichers (73) während des gleichen Zeitintervalls und Einrichtungen (8l, 85) zur Zuführung des. Boden-Rückkehrimpulses zur Einleitung der Zeit-Torsteuerung in dem entsprechenden Kanal.

13· Doppler-Geschwindigkeitslog nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (Ü-l) die Verstärkung beider Vorverstärker (6l, 63) während eines zweiten, sich zwischen dem Auftreten eines Torsteuerimpulses und der Einleitung des nächsten Sendeimpulses erstreckenden Zeitintervalls auf den maximalen Pegel erhöhen.

lh» Doppler-Geschwindigkeitslog nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle für die periodischen Sendeimpulse ein Impulsifiederholfrequenzossillator (21) ist, der einen Haupt-Kondensator (25), eine an diesen Kondensa&fcr (25) zur zeitlichi&linearen Aufladung angeschaltete Konstantstromquelle (23) ₉ einen mit dem Kondensator 425) verbundenen und derart auf eine Besugsspannung vorgespannten ersten Verjsleicher (27)» daß der Verglexcher eine Ausgangsspannung bei Überschreiten der Bezugsspannung durch die Kondensatorspannung erzeugt, einen mit dem ersten Vergleicher (27) derart feerbundenen monostabilen Multivibrator (29)s daß der Multivibrator in seinen quasi stabilen Zustand in Abhängigkeit von einer Ausgangsspanming von dem rarsten Vergleicher getriggert wirdj, wobei der Multivibrator (20.) so eingestellt ist* daß die Dauer seines quasi stabilen Zustandes gleich der gewünschten Dauer des Sendeimpulses ist

und derart aufgebaut ist, daß er einen Sendeimpuls während der Zeit liefert, in der sich der Multivibrator in seinem quasi stabilen Zustand befindet, und Schalteinrichtungen (31) zum Kurzschließen des Kondensators während des Auftretens jedes Sendeimpulses umfaßt.

15. Doppler-Geschwindigkeitslog nach Anspruch 14,. dadurch gekennzeichnet, daß der Torsteuerimpulsgenerator einen zweiten, auf eine kleinere Bezugsspannung als der erste Vergleicher (27) vorgespannten Vergleicher (33)* der auf die Spannung längs des Kondensator (25) zur Erzeugung eines Ausgangssignals zu einem vorgegebenen Zeitpunkt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Sendeimpulsen abspricht, und eine

Differenzierschaltung (39) einschließt, ύήτ die Ausgangsspannung des zweiten Vergleichers (33) in Impulse kurzer Dauer umformt.

16. Doppler-Geschwindigkeitslog nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur exponentiellen Verringerung des Schwellwertes jedes Schwellwertvergleichers (73) ein parallelgeschaltetes RC-Netzwerk (45* 4-7) und Schalteinrichtungen (43) zum Anschalten des RC-Netzwerkes längs einer Spannungsquelle während eines Sendeimpulses einschließen.

17· Doppler-Geschwindigkeitslog nach Anspruch 16, dadurch gekennzei ohne t , daß die Verstärkungssteuerspannung für die Vorverstärker (6l, 63) von der Spannung an dem Haupt-Kondensator (25) bis zum Auftreten eines Torsteuerimpulses abgeleitet ist, wobei zu'dieser Zeit ein Schalter (4l) die Ableitung der Verstärkungssteuerspannung von dem Ausgang des zweiten Vergleichers (33) bis zum Beginn des nächsten Sendeimpulses bewirkt.

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l8. Doppler-Geschwindigkeitslog nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (57* 59) glatt abschließend mit der Unterseite eines Seefahrzeuges angebracht sind.

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