DE2306247C3

DE2306247C3 - Method and device for reducing the echo from reflectors lying outside the focal line in an echo sounding method

Info

Publication number: DE2306247C3
Application number: DE19732306247
Authority: DE
Inventors: Christoph Benedikt Dr. Muttenz; Grandchamp Pierre Andre Dr. Ariesheim; Hoffmann Heinz Dr. Grenzach; Burckhardt (Schweiz)
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 1972-02-11
Filing date: 1973-02-08
Publication date: 1976-06-24

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung der Echos von außerhalb der Brennlinie liegenden Reflektoren bei einem Echolotverfahren mit im wesentlichen ringförmiger Querschnittsfläche und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. The invention relates to a method for reducing the echoes from outside the focal line Reflectors in an echo sounding method with an essentially annular cross-sectional area and an apparatus for performing this method.

Echolotverfahren, die mit einem konvergenten Ultraschallfeld mit im wesentlichen ringförmiger Querschnittsfläche arbeiten, ergeben eine gute Fokussierung des Ultraschallfeldes über eine große Tiefe, Sie haben jedoch den Nachteil, daß relativ große Seitenmaxima auftreten, d. h., daß unerwünschte Echos von seitlich der Achse liegenden Reflektoren eine relativ große Amplitude haben können. Im Zusammenhang mit einem Verfahren zur akustischen Rückstrahlortung für die Seefischerei wurde bereits eine Vorrichtung (DT-OS 19 27 172) vorgeschlagen, mit der seitlich der Hauptachse der Sende-Empfangs-Charakteristik liegende Reflektoren erfaßt und angezeigt werden können bzw. mit der ausgedehnte Gruppen von Einzelreflektoren, z. B. Fischschwärme, als solche angezeigt und nicht nur durch die Anzeige ihres Schwerpunktes dargestellt weiden. Zu diesem Zwecke werden verhältnismäßig breitbandige Sendeimpulse langer Dauer mit ausgeprägter zeitlicher Ordnung der Schwingungen verwendet, und zusätzlich wird eine der Momentanfrequenz der Empfangsspannung proportionale Kennspannung ausgewertet. Einen unmittelbaren Bezug zur Gattung der Erfindung hat diese Vorrichtung nicht, da sie sich nicht mit der Verringerung, sondern im Gegenteil mit der Erfassung und Darstellung der von seitlich der Mittelachse kommenden Echos beschäftigt. Auch als eine Vorstufe zur Eliminierung von seitlich der Hauptachse kommenden Echos kann deren Erfassung in der bekannten Vorrichtung nicht betrachtet werden, da die bekannte Vorrichtung nicht mit fokussierung arbeitet und somit keine Seitenmaxima im Sinne der Erfindungsgattung vorliegen.Echosounder method that uses a convergent ultrasonic field with a substantially ring-shaped Working cross-sectional area, result in good focusing of the ultrasonic field over a large Depth, but they have the disadvantage that relatively large side maxima occur, i.e. i.e. that undesirable Echoes from reflectors lying to the side of the axis can have a relatively large amplitude. In connection with a method for acoustic reflection location for sea fishing was already proposed a device (DT-OS 19 27 172) with the side of the main axis of the transmit-receive characteristics lying reflectors can be detected and displayed or with the extended Groups of individual reflectors, e.g. B. Schools of fish, indicated as such and not just by the display of their center of gravity is shown. For this purpose are relatively broadband Long-duration transmission pulses with a pronounced temporal order of the vibrations are used, and In addition, a characteristic voltage proportional to the instantaneous frequency of the received voltage is evaluated. This device is not directly related to the genre of the invention, since it does not deal with the reduction, but on the contrary with the capture and display of the side echoes coming from the central axis. Also as a precursor to the elimination of the side echoes coming from the main axis cannot be considered in the known device because the known device does not work with focusing and thus no side maxima in the sense of the genre of the invention.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung die Seitenmaxima, d. h. Echos von seitlich der Achse liegenden Reflektoren, zu verringern.The invention is based on the object of a method of the type mentioned at the beginning the side maxima, d. H. Echoes from reflectors lying to the side of the axis to reduce.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine impulsförmig begrenzte Ultraschallwelle, deren Querschnittsfläche im wesentLchen ringförmig und die über die gesamte Querschnittsfläche in Phase ist, gesendet wird, Echos von Reflektoren in der Brennlinie und außerhalb der Brenniinie empfangen werden, mindestens eine weitere impulsförmig begrenzte Ultraschallwelle mit im wesentlichen ringförmiger Querschnittsfläche gesendet wird und Echos von Reflektoren in der Brenlinie und außerhalb der Brennlinie empfangen werden, wobei die bzw. jede weitere ίο Ultraschallwelle nicht über die gesamte Querschnittsfläche in Phase ist und/oder die Echos mit einer sich über die Querschnittsfläche ändernden Phasenverschiebung versehen werden, die Echos von früher gesendeten Ultraschallwellen bis zum Eintreffen der Echos der letzten Ultraschallwelle gespeichert werden, die aus den Echos gewonnenen elektrischen Signale mit Gewichtskoeffizienten versehen werden und jeweils Echos mit im wesentlichen gleicher Laufzeit addiert werden.According to the invention this is achieved in that a pulse-shaped limited ultrasonic wave whose Cross-sectional area essentially annular and which is in phase over the entire cross-sectional area, is sent, echoes are received by reflectors in the focal line and outside the focal line, at least one further pulse-shaped limited ultrasonic wave with a substantially ring-shaped Cross-sectional area is sent and echoes from reflectors in the focal line and outside the focal line are received, the or each additional ίο ultrasonic wave not over the entire cross-sectional area is in phase and / or the echoes with a phase shift that changes over the cross-sectional area be provided, the echoes of previously transmitted ultrasonic waves until the arrival of the Echoes of the last ultrasonic wave are stored, the electrical signals obtained from the echoes are provided with weight coefficients and in each case echoes with essentially the same transit time can be added.

ao Vorteilhafte Weiterbildungen dieses erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 8 gekennzeichnet.ao advantageous developments of this invention Process are characterized in claims 2 to 8.

Eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen im wesentlichen ringförmigen Ultraschallwandler, der aus mehreren segmentförmigen Wandlerelementen zusammengesetzt ist, deren Abstrahlungsfiächen zur Ringachse hin geneigt sind, einen Sender mit einem Generator, eine Einrichtung zur Ansteuerung ausgewählter Wandlerelemente mit gegeneinander phasenverschobenen Signalen sowie eine Gruppe von Schaltern zum wahlweisen Einschalten der genannten Einrichtung zwischen Generator und Wand'er und einen Empfänger mit Phasendrehgliedem, Addierschaltungen, eine Gruppe von simultan mit den Schaltern des Senders betätigten Schaltern zur wahlweisen Einschaltung der Phasendrehglieder zwischen die Wandlerelemente und eine der Addierschaltungen, Gleichrichtungsschaltern, eine Verzögerungsschaltung, eine Subtraktionsschaltung und eine Anzeigeeinrichtung.A device for carrying out the method according to the invention is characterized by an essentially ring-shaped ultrasonic transducer, which consists of several segment-shaped transducer elements is composed, whose radiation surfaces are inclined towards the ring axis, a transmitter with a generator, a device for controlling selected transducer elements with one another phase-shifted signals as well as a group of switches for optional activation the device mentioned between the generator and the Wand'er and a receiver with phase rotation elements, Adding circuits, a group of switches operated simultaneously with the switches on the transmitter for the optional connection of the phase shift elements between the converter elements and one of the adder circuits, Rectification switches, a delay circuit, a subtraction circuit and a display device.

Vorteilhafte Ausführungsformen dieser Vorrichtung sind in den Ansprüchen 10 bis 15 gekennzeichnet. Advantageous embodiments of this device are characterized in claims 10 to 15.

Eine weitere Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen Sender, einen im wesentlichen ringförmigen Ultraschallwandler mit einer gleichmäßig zur Ringachse hin geneigten Abstrahlungsfläche, deren Ränder im wesentlichen jeweils in einer zur Ringachse senkrechten Ebene liegen, mindestens einen zweiten jm wesentlichen ringförmigen Wandler mit einer zur Ringachse hin geneigten Abstrahlungsfläche, deren Ränder auf einer gegenüber der zur Ringachse senkrechten Ebene eine Erhöhung bildenden Schraubenfläche liegen, mindestens einen dritten ringförmigen Wandler mit einer zur Ringachse geneigten Abstrahlungsfläche, deren Ränder auf einer gegenüber der zur Ringachse senkrechten Ebene eine Ver-'iefunp bildenden Schraubenfläche liegen, eine Gleichrichterschaltung, eine Verzögerungsschaltung, eine Subtraktionschaltung, eine mit dem Ausgang der Subtraktionsschaltung verbundene Anzeigeeinrichtung und simultan derart zu betätigende Schalter, daß in einer Schaltstellung der erste Wandler mit dem Sender und über die Verzögerungsschaltung mit der Subtraktionsschaltung verbunden ist und in der zweiten Schaltstellung der zweite Wandler mit dem SenderAnother device for carrying out the method according to the invention is characterized by a transmitter, a substantially ring-shaped ultrasonic transducer with a uniformly to Radiation surface inclined towards the ring axis, the edges of which are essentially each in one to the ring axis perpendicular plane, at least one second jm substantially annular transducer with a radiation surface inclined towards the ring axis, the edges of which on one opposite that to the ring axis perpendicular plane a rise forming a screw surface lie, at least a third ring-shaped Transducer with a radiation surface inclined to the ring axis, the edges of which on one opposite the plane perpendicular to the ring axis a ver-'iefunp forming helical surface, a rectifier circuit, a delay circuit, a Subtraction circuit, a display device connected to the output of the subtraction circuit and switches to be operated simultaneously in such a way that the first converter and the transmitter are in one switch position and connected through the delay circuit to the subtracting circuit and in the second Switching position of the second converter with the transmitter

und der dritte Wandler direkt mit der Subtraktion- der 25 über Verstärker 26 bis 31 und Schalter 32 bis schaltung verbunden ist. 37, wobei sich alle Schalter gemeinsam entweder inand the third converter directly with the subtraction of 25 via amplifiers 26 to 31 and switches 32 to circuit is connected. 37, whereby all switches are either in common

Die Erfindung wird im folgenden an Hand sehe- Stellung 1 oder in Stellung II befinden können und je matischer Zeichnungen beispielsweise und mit wei- nach Stellung der Schalter zwei verschiedene Verteren Einzelheiten erläutert. Es stellt dar 5 bindungswege vom Sender bestehen. Der eiste Ver-The invention will be seen in the following on hand position 1 or position II can and depending matic drawings, for example, and with two different positions of the switches Details explained. It represents 5 connection paths from the transmitter. The most

Fig. 1 einen aus zwölf Sektoren zusammenge- bindungsweg besteht in der Leitung38 und dient der setzten, ringförmigen Ultraschallwandler, direkten Verbindung des Senders 25 mit den Kontal:-1, a connection path made up of twelve sectors consists in the line 38 and is used for set, ring-shaped ultrasonic transducer, direct connection of the transmitter 25 with the Kontal: -

Fig. 2 ein Blockschema einer Sendeschaltung, ten I der Schalter 32 bis 37 und damit über die Ver-Fig. 2 is a block diagram of a transmission circuit, th I the switches 32 to 37 and thus over the

F i g. 3 ein Blockschema einer Empfangsschaltung, stärker 26 bis 31 der phasengleichen AnsteuerungF i g. 3 shows a block diagram of a receiving circuit, more specifically 26 to 31 of the in-phase control

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Signal- io aller Wandlerelemente 1 bis 12. Der zweite Verbinamplituden, dungsweg enthält eine Verzögerungsleitung 39 mit4 shows a graphic representation of the signal io of all transducer elements 1 to 12. The second connection amplitudes, dungsweg contains a delay line 39 with

F i g. 5 eine schematische Darstellung einer wei- einer Reihe von Anzapfungsstellen, die mit den Konteren Ausführungsform der Erfindung, takten II der Schalter 32 bis 37 verbunden sind. DieF i g. 5 is a schematic representation of a further row of taps, which are connected to the counter Embodiment of the invention, clocks II of the switches 32 to 37 are connected. the

F i g. 6 ein Blockschema einer modifizierten Emp- Anzapfungsstellen sind so gewählt, daß ihr zeitlicher fangsschaltung, 15 Abstand einer Phasendifferenz der SendefrequenzF i g. 6 a block diagram of a modified receiving taps are chosen so that their time interception circuit, 15 spacing of a phase difference in the transmission frequency

F i g. 7 ein Blockschema einer weiteren modifizier- von 60° entspricht. Bei der gezeichneten Zuordnung ten Empfangsschaltung. der Wandlerelememe senden in der Schalterstellung IIF i g. 7 corresponds to a block diagram of a further modified of 60 °. With the drawn assignment th receiving circuit. the converter elements send in switch position II

Der in F i g. 1 gezeigte ringförmige Ultraschall- die Wandlerelememe 2 und 8 um + 60°, die Wandwandler 20 besitzt ein ringförmiges Gehäuse 21 mit lerelemcnle 3 und 9 um + 120°, die Wandlereleeinem im wesentlichen U-förmigen Querschnitt, wo- 20 mente4 und 10 um + 180°, die Wandlerelemente 5 bei die Symmetrieachse der Querschnittsfläche gegen und 11 um 240° und die Wandlerelemente 6 und 12 die Ringachse geneigt ist und diese in einem be- um 300° gegenüber den von den Wandlerelementen 1 stimmten Abstand schneidet. Die offene Seite des und 7 gesendeten Ultraschallwellen phasenverscho-U-förmigen Querschnitts ist diesem Schnittpunkt und hene Ultraschallwellen.The in F i g. 1 shown annular ultrasonic transducer elements 2 and 8 by + 60 °, the transducers 20 has an annular housing 21 with lerelemcnle 3 and 9 at + 120 °, the transducer elements Essentially U-shaped cross-section, 20 elements4 and 10 by + 180 °, the transducer elements 5 with the axis of symmetry of the cross-sectional area opposite and 11 by 240 ° and the transducer elements 6 and 12 the ring axis is inclined and this is at an angle of 300 ° with respect to that of the transducer elements 1 correct distance cuts. The open side of the and 7 transmitted ultrasonic waves out-of-phase U-shaped Cross-section is this point of intersection and hene ultrasonic waves.

damit der Ringachse zugewandt. In der ringförmigen as Die Wandlereleimente 1 bis 12 dienen gleichzeitig Vertiefung des Gehäuses 21 sind 12 gleich große, zum Empfang von reflektierten Ultraschallwellen, segmentförmige, zusammen einen Ring bildende Wie in F i g. 3 gezeigt, sind sie in der gleichen Grup-Wandlerelemente 1 bis 12 angebracht. Diese Wand- pierung wie beim Senden über Verstärker 41 bis 46 lerelemente bestehen aus einer auf einem Dämpfungs- mit Schaltern 47 bis 52 verbunden. Die Schalter 47 block aus Epoxyharz/Wolfram aufgebrachten piezo- 3° bis 52 können gemeinsam entweder in der Stellung I elektrischen Schicht. Die Wandlerelemente sind durch oder in der Stellung II sein. Außerdem schalten sie Korkplatten 22 akustisch vom Gehäuse 21 und von- gemeinsam mit den Schaltern 32 bis 37 der Sendeeinander isoliert. Dem elektrischen Anschluß der schaltung in die entsprechenden Schaltstellungen I Wandlerelemente dient einerseits eine aufgedampfte, oder II. Die Kontakte I der Schalter 47 bis 52 sind mit dem Gehäuse verbundene metallische Schicht auf 35 mit einer Additionsschaltung 53 verbunden, an deren der Vorderseite und andererseits einzelne durch Boh- Ausgang über eine Gleichrichterschaltung 53 α eine rangen im Gehäuse und in den Dämpfungsblocks zu Verzögerungsleitung 54 angeschlosesn ist. Die VerdenRückseiten der piezoelektrischen Schichten füh- zögerungsleitung 54 ist so bemessen, daß ihre Verrende Anschlußleitungen (nicht gezeigt). Zur Anpas- zögerungszeit dem zeitlichen Abstand zweier aufeinsung der Schallimpedanz an Wasser und zum mecha- 40 anderfolgender Sendepulse entspricht. Der Ausgang nischen Schutz der piezoelektrischen Schwinger dient der Verzögerungsleitung 54 ist mit einer Subtraktionseine Schicht 23 aus Epoxyharz. schaltung 55 verbunden, an deren Ausgang ein Ka-thus facing the ring axis. In the ring-shaped as the converter elements 1 to 12 serve at the same time Recess of the housing 21 are 12 of the same size, for receiving reflected ultrasonic waves, segment-shaped, together forming a ring As in FIG. 3 they are in the same group transducer elements 1 to 12 attached. This migration is the same as when transmitting via amplifiers 41 to 46 lerelemente consist of one on a damping with switches 47 to 52 connected. The switches 47 block made of epoxy resin / tungsten applied piezo 3 ° to 52 can be used together either in position I electrical layer. The transducer elements must be through or in position II. They also switch Cork panels 22 acoustically from the housing 21 and from - together with the switches 32 to 37 of the send each other isolated. The electrical connection of the circuit in the corresponding switch positions I. Converter elements are used on the one hand, a vapor-deposited, or II. The contacts I of the switches 47 to 52 are connected to the housing metallic layer on 35 with an addition circuit 53, at the the front and on the other hand individual through Boh output via a rectifier circuit 53 α a wrestling in the housing and in the damping block to delay line 54 is connected. The Verden backs of the piezoelectric layers lead delay line 54 is dimensioned so that its end Connecting lines (not shown). At the adjustment time, the time interval between two events corresponds to the sound impedance at water and to the mecha- 40 other transmission pulses. The exit niche protection of the piezoelectric oscillator serves the delay line 54 is with a subtraction one Layer 23 of epoxy resin. circuit 55, at the output of which a cable

Im Betrieb sendet jeder piezoelektrische Schwinger thodenstrahloszillograph 56 angeschlossen ist. Die ein Ultraschallbündel aus. Das auf diese Weise ent- Kontakte II der Schalter 48 bis 52 sind mit Phasenstehende Ultraschallfeld fokusisert in einer bestimm- 45 drehgliedern 57 bis 61 verbunden, deren Ausgänge ten Entfernung vom Ultraschallwandler auf der Ring- zu einer Additionsschaltung 62 führen. Der Konachse in einer Brennlinie. Die Länge der Brennlinie takt II des Schalters 47 ist direkt mit einem Eingang bestimmt die Tiefe, über die eine gute laterale Auf- der Additionsschaltung 62 verbunden. In den Phalösung erreicht wird. Der Abstand der Brennlinie sendrehgliedern 57 bis 61 wird den von den Paaren vom Ultraschallwandler bestimmt sich im wesent- 50 von Wandlerelementen kommenden Empfangslichen durch die Neigung der piezoelektrischen Signalen eine Phasenverschiebung von gleicher Schwinger gegen die Ringachse. Die Länge der Brenn- Größe wie beim Senden mit umgekehrtem Vorzeichen linie wird vor allem durch die Breite der piezoelek- vermittelt. Der Ausgang der Additionsschaltung 62 trischen Schwinger bestimmt. Die Form des von den ist über eine Gleichrichterschaltung 62 α mit dei piezoelektrischen Schwingern ausgesendeten Ultra- 55 Subtraktionsschaltung 55 verbunden, schallfeldes läßt sich durch die Schnittfläche charak- Die Arbeitsweise der aus dem ringförmigen Ultra- In operation, each piezoelectric transducer sends a method ray oscilloscope 56 is connected. The one ultrasound beam from. The contacts II of the switches 48 to 52 are focussed in a specific 45 rotary members 57 to 61, the outputs of which lead to the distance from the ultrasonic transducer on the ring to an addition circuit 62 with a phased ultrasonic field. The Konachse in a focal line. The length of the focal line clock II of the switch 47 is directly connected to an input which determines the depth over which a good lateral addition circuit 62 is connected. In the Phalösung is achieved. The distance between the focal line rotating members 57 to 61 is essentially determined by the receiving elements coming from the ultrasonic transducer by the pairs of transducers due to the inclination of the piezoelectric signals, a phase shift of the same oscillator relative to the ring axis. The length of the focal size as when sending with the opposite sign line is mainly conveyed by the width of the piezoelek-. The output of the addition circuit 62 determines the tric oscillator. The shape of the ultrasonic 55 subtraction circuit 55 emitted from the is connected via a rectifier circuit 62 α to the piezoelectric oscillators, can be characterized by the cut surface.

terisieren, die es mit einer beliebigen, beispielsweise schallwandler, der Sendeschaltung und der Emp· zwischen Wandler und Brennlinie liegenden, zur fangsschaltung bestehenden Einrichtung ist wie folgt Achse senkrechten Ebene bildet und die im folgen- Zunächst stehen alle Schalter sowohl der Sendeschal den als Querschnittsfläche des Ultraschallfeldes be- 60 tung als auch der Empfangsschaltung in der Stel zeichnet werden soll. Diese Querschnittsfläche ist im lung I. Ein vom Sender 25 erzeugtes Signal gelang vorliegenden Fall im wesentlichen ringförmig, wobei über die Leitung 38, die Schalter 32 bis 37 und di< der Durchmesser des Ringes mit der Entfernung vom Verstärker 26 bis 31 zu den Wandlerelementen 1 bi Wandler bis zur Brennlinie stetig abnimmt 12, die alle gleichphasig erregt werden. Die Wandterize it with any, for example sound converter, the transmission circuit and the receiver Between the transducer and the focal line, the device for the interception circuit is as follows Axis forms the vertical plane and the following- First of all, all switches and the transmitter switch are available as the cross-sectional area of the ultrasonic field as well as the receiving circuit in the position should be drawn. This cross-sectional area is in lung I. A signal generated by the transmitter 25 was successful present case essentially ring-shaped, whereby via the line 38, the switches 32 to 37 and di < the diameter of the ring with the distance from the amplifier 26 to 31 to the transducer elements 1 bi Converter steadily decreases up to the focal line 12, all of which are excited in phase. The wall

In dem in Fig.2 gezeigten Blockschema der 65 lerelemente senden Ultraschallwellen aus, derei Sendeschaltung sind die Wandlerelemente 1 bis 12 Querschnittsfläche im wesentlichen ein Ringsegmen nur symbolisch durch ihre Nummern in Blöcken an- darstellt. Das gesamte Schallfeld, das sich aus dei &eeeben. Ihre Ansteuerung erfolgt durch einen Sen- von den einzelnen Wandlerelementen gesendeteIn the block diagram of the 65 learning elements shown in FIG Transmitter circuit, the transducer elements 1 to 12, cross-sectional area are essentially a ring segment only represented symbolically by their numbers in blocks. The entire sound field that results from the & eeeben. They are controlled by a transmission sent by the individual transducer elements

t>t>

Bündeln zusammensetzt, hat demnach eine im wesentlichen ringförmige Qucrschnittsfläche. Alle von den einzelnen Wandlern abgestrahlten Ultraschallbündel und damit das gesamte Scliallfcld sind in Phase. Reflektierte Ultraschallwellen werden wiederum von den Wandlerelementen 1 bis 12 aufgenommen, in den Verstärkern 41 bis 46 verstärkt und über die Schalter 47 bis 52 der Additionsschaltung 53 zugeführt. In der Additionsschaltung 53 werden alle Signale addiert, in der Gleichrichterschaltung 53 ο gleichgerichtet und in die Verzögerungsleitung 54 eingegeben. Bundle composed, therefore has an essentially annular cross-sectional area. All the ultrasonic bundles emitted by the individual transducers and with it the entire scliallfcld are in phase. Reflected ultrasonic waves are in turn received by the transducer elements 1 to 12, amplified in the amplifiers 41 to 46 and above the switches 47 to 52 of the addition circuit 53 are supplied. In the addition circuit 53, all Signals are added, ο rectified in the rectifier circuit 53 and input into the delay line 54.

Nun werden alle Schalter 32 bis 37 und 47 bis 52 in die Stellung II umgeschaltet. Nach der Umschaltung wird vom Sender 25 ein zweiter Impuls abgegeben, der mit Hilfe der angezapften Verzögerungsleitung 39 in 6 Signale aufgespalten wird, die die vorstehend beschriebene Phasenverschiebung gegeneinander aufweisen. Mit Hilfe dieser Signale werden die Wandlerelemente 1 bis 12 wie angegeben paarweise angesteuert. Der Ultraschallwandler strahlt somit ein Ultraschallfeld aus, dessen Querschnittsflächc sich aus einer Anzahl von gegeneinander phasenverschobenen Sektoren zusammensetzt.Now all switches 32 to 37 and 47 to 52 are switched to position II. After switching a second pulse is emitted by the transmitter 25, which with the help of the tapped delay line 39 is split into 6 signals, which are phase shifted from one another as described above exhibit. With the help of these signals, the transducer elements 1 to 12 are paired as indicated controlled. The ultrasonic transducer thus emits an ultrasonic field whose cross-sectional area is composed of a number of mutually phase-shifted sectors.

Reflexionen des zweiten Ultraschallimpulses werden wiederum durch Wandlerelemente 1 bis 12 empfangen, in elektrische Signale umgewandelt und durch die Verstärker 41 bis 46 verstärkt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 41 wird direkt der Additionsschaltung 62 zugeführt. Die Ausgangssignale der Verstärker 42 bis 46 werden den Phasendrehgliedern 57 bis 61 zugeführt und dort mit einer der Phasenverschiebung beim Senden betragsmäßig gleichen Phasenverschiebung, jedoch mit negativem Vorzeichen versehen. Die phasenverschobenen Ausgangssignale der Phasendrehglieder 57 bis 61 werden ebenfalls der Additionsschaltung 62 zugeführt. In der Additionsschaltung 62 werden die von den Paaren von Wandlerelementen kommenden Signale miteinander addiert. Das Ausgangssignal der Additionsschaltung 62 wird gleichgerichtet und der Subtraktionsschaltung 55 zugeführt. Gleichzeitig mit diesem Signal kommt vom Ausgang der Verzögerungsleitung 54 das Empfangssignal von Reflexionen des ersten Ultraschallimpulses an der Subtraktionsschaltung 55 an. Die beiden Signale werden nun voneinander subtrahiert und das Resultat auf dem Kathodenstrahloszillographen sichtbar gemacht. Bei diesem resultierenden Signal sind die Amplituden der Echos von Reflektoren im Bereich der Seitenmaxima wesentlich geringer als bei einem einfachen aus einem einzigen Schritt bestehenden Verfahren. Reflections of the second ultrasonic pulse are in turn received by transducer elements 1 to 12, converted into electrical signals and amplified by amplifiers 41 to 46. The output signal of the amplifier 41 is fed directly to the addition circuit 62. The output signals of the amplifiers 42 to 46 are fed to the phase shifting elements 57 to 61 and are provided there with a phase shift which is the same in terms of amount as the phase shift during transmission, but with a negative sign. The phase-shifted output signals of the phase rotators 57 to 61 are also fed to the addition circuit 62. In the addition circuit 62, the signals coming from the pairs of transducer elements are added to one another. The output signal of the addition circuit 62 is rectified and supplied to the subtraction circuit 55. Simultaneously with this signal, the received signal of reflections of the first ultrasonic pulse arrives at the subtraction circuit 55 from the output of the delay line 54. The two signals are now subtracted from each other and the result is made visible on the cathode ray oscillograph. In the case of this resulting signal, the amplitudes of the echoes from reflectors in the region of the side maxima are significantly lower than in the case of a simple method consisting of a single step.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird für je zwei sich gegenüberliegende Wandlerelemente eine Phasenverschiebung gewählt, die jeweils dem Winkel Φ eines dieser Wandlerelemente auf dem Ring proportional ist. Als Winkel Φ_π des 77-ten Wandlerelementes wird beispielsweise der Winkel zwischen dem Mittelpunkt des n-ten Wandlerelementes und dem Mittelpunkt des ersten Wandlerelementes definiert, wobei willkürlich für den Mittelpunkt des Wandlerelemente 1Φ₁ = 0 festgelegt wird.In the embodiment described above, a phase shift is selected for every two opposite transducer elements that is proportional to the angle Φ of one of these transducer elements on the ring. For example, the angle between the center point of the nth converter element and the center point of the first converter element is defined as the angle Φ _{π of} _{the 77th converter element, with 1Φ 1} = 0 being arbitrarily set for the center point of the converter element.

Das Verfahren mit der sich stufenweise von einem Wandlerelement zum nächsten ändernden Phasenverschiebung für den zweiten bzw. die weiteren Impulse stellt eine Approximation des generellen Prinzios dar. bei dem sich die Phase kontinuierlich über den ringförmigen Ultraschallwandler, d. h. proportional zum Winkel Φ von gedachten infinitesimalen Wandlerelementen, ändert. The process with the gradually, from a transducer element to the next changing phase shift for the second and the further pulses represents an approximation of the general Prinzios. In which the phase is continuous across the annular ultrasonic transducer, that is proportional to the angle Φ infinitesimal of imaginary transducer elements changes.

Allgemein läßt sich das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Grund der nachstehenden vereinfachten theoretischen Überlegungen beschreiben. Der zweite bzw. die weiteren Impulse werden mit einem ringförmigen Ultraschallwaiidler gesendet, dessen (infinitesimale) Elemente also mit der PhaseIn general, the principle of the method according to the invention can be based on the following describe simplified theoretical considerations. The second or further impulses will be sent with a ring-shaped ultrasonic transducer, its (infinitesimal) elements with the phase

»■ = 2 Φ »■ = 2 Φ

schwingen, wobei </> den Winkel eines Elementes auf dem Ring bedeutet. Das entstehende Ultraschallfeld läßt sich wiederum durch seine Querschnittsflächc charakterisieren. Diese weist eine mit dem Winkel Φ proportional veränderliche Phase auf. Die Schallamplitude a(>) im Bereich der Brennlinie für diese Anordnung ist durch den folgenden Ausdruck gegeben: swing, where </> means the angle of an element on the ring. The resulting ultrasonic field can in turn be characterized by its cross-sectional area. This has a phase that is proportionally variable with the angle Φ. The sound amplitude a (>) in the area of the focal line for this arrangement is given by the following expression:

Hier bedeutet J.₂ die Besselfunktion zweiter Ordnung, / die Wellenlänge des Ultraschalls im verwendeten Medium, r_A den Radius des ringförmigen Wandlers, r die Radialkoordinate der Amplitudenverteilung von der Achse aus gemessen und R den Abstand vom Ring.Here J. _{2 means} the second order Bessel function, / the wavelength of the ultrasound in the medium used, r _A the radius of the ring-shaped transducer, r the radial coordinate of the amplitude distribution measured from the axis and R the distance from the ring.

Die Signale der empfangenen Echos werden nun mit dem Phasenfaktor β~-'^φ multipliziert, wobei Φ wiederum den Winkel des betreffenden Elementes bedeutet. Man erhält dann für die Amplitude s.₂(r) des empfangenen EchosThe signals of the received echoes are now multiplied by the phase factor β ~ - ' ^φ , where Φ in turn means the angle of the element concerned. Is then obtained for the amplitude of s. ₂ (r) of the received echoes

wenn die Reflektoren mit einem Schallfeld gemäß Gleichung (2) beschallt werden. s₂(>) hat den Wert 0 auf der Achse, d. h., es liefert nur die Echos von Reflektoren im Bereich der Seitenmaxima.if the reflectors are exposed to a sound field according to equation (2). s ₂ (>) has the value 0 on the axis, ie it only delivers the echoes from reflectors in the area of the side maxima.

Für die Amplitude des Echosignals des ersten Impulses, der ohne Phasenschub gesendet und empfangen wurde, erhält manFor the amplitude of the echo signal of the first pulse that is sent and received without a phase shift was obtained

?.R? .R

Subtrahiert man nun Gleichung (3), d. h. die Echos von Reflektoren in den Seitenmaxima von Gleichung 4, d. h. von den Echos von Reflektoren auf der Achse plus den Echos von Reflektoren in den Seitenmaxima, so erhält man If one subtracts equation (3), ie the echoes from reflectors in the side maxima of equation 4, ie from the echoes from reflectors on the axis plus the echoes from reflectors in the side maxima, one obtains

2.72.7

.₀(r) - s₂(r) ₂ / 2.7r,r\. ₀ (r) - s ₂ (r) ₂ / 2.7r, r \

"M "Tr ) "M " Tr)

Die Amplitude s_lot(r) des resultierenden Signals isi in Fig. 4 zusammen mit s_o(f) dargestellt Man sieht daß die Seitenmaxima vom s_iol{r) wesentlich schnei ler abfallen als die Seitenmaxima von s_o{r). The amplitude s _lot (r) of the resulting signal is shown in FIG. 4 together with s _o (f) . It can be seen that the side maxima of s _iol (r) drop significantly faster than the side maxima of s _o {r).

Wie aus Fig.4 ersichtlich, hat die so erhaltene Punktantwort noch immer gewisse Seitenmaxima Die Punktantwort kann verbessert werden, wemAs can be seen from FIG Point answer still certain side maxima The point answer can be improved to whom

man noch zusätzliche Impulse sendet, bei denen jedes Element mit einer Phase k<I> schwingt, beim Empfang mit dem Phasenfaktor c-*"· multipliziert. die erhaltenen Signale mit einem Faktor Q. multipliziert und addiert oder subtrahiert. Hierbei ist A: eine ganze Zahl. Man erhält dann als totales Signaladditional pulses are sent in which each element oscillates with a phase k <I> , multiplied by the phase factor c - * "· on reception. The received signals are multiplied by a factor Q. and added or subtracted. Here A: a whole number, which is then obtained as a total signal

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_{}R} R}

wobei J_k die Bcsselfunktion A-ter Ordnung bedeute!. Neben der beschriebenen Ausführungsform, mit der d:e Phasenverschiebung der einzelnen Bündel des Ultraschallfeldcs elektronisch hergestellt wird. ,₅ cigr.ct sich zur Durchfuhrung des erfindungsgemäßen Venahrcns auch eine Vorrichtung bei der für (a) das Senden und Empfangen des Ultraschall.mpulscs ohne Phasenverschiebung fur (b) das Senden des Ullrascha !impulses, bei dem die einzelnen Bündel _2n des Schallfeldes eine Phasenverschiebung gegeneinander aufweisen, und fur (c) das Empfangen der Reflexionen diesesUltraschalhmpu Ises, bei dem die einzelnen Bündel des Ultraschallfeldes eine Phasenverschiebung gegeneinander aufweisen, mit drei ver- *_s where J _{k means} the A-th order cup function !. In addition to the embodiment described, with which the phase shift of the individual bundles of the ultrasonic field is produced electronically. ₅ also provides a device wherein, for (a) sending and receiving of Ultraschall.mpulscs without phase shift for (b) cigr.ct itself for carrying out the invention Venahrcns sending the Ullrascha! Pulse, wherein the individual bundles _2n of the sound field a against each other comprise phase-shift, and for (c) receiving the reflections diesesUltraschalhmpu Ises, wherein the individual bundles of the ultrasonic field have a phase shift against each other, comparable with three * _s

gen Ultraschallwandlern vorgenommen wird Be, dieser Ausfuhrungsform ist ein geringerer Schallungsaufwand, dafür aber ein größerer Aufwand zur alle Schalter 66, 68 und 70 in der Stellung I. Eir erster Impuls gelangt vom Sender 67 zum Ultra sclutllwandler 63, wodurch dieser eine Ultraschallwelle aussendet, die über die gesamte Querschnittsdäche in Phase ist. Von einem Reflektor zurück^cstrahlte Echos werden wiederum mit dem Wandlet 63 empfangen und über den Schalter 68 dem Verstärker 69, die Gleichrichterschaltung 69n und der Schallet· 70 der Verzögerungsleitung 71 zugeführt Anschließend werden alle Schalter in die Stellung Il umgeschaltet. Ein zweiter Impuls des Senders^ gelangt zum Wandler 64, der 'eine Ultraschallwelle aussendet, deren Phase in der Qucrschnittsflüchc proportional zum Winkel Φ ist Die von einem Rcllektor zurückgestrahlten Ultraschallwellen werder vom Ultraschalhvandler 65 empfangen und dabei mil einer Phasenverschiebung, die der beim Senden entgegengesctz ist, versehen. Die vom Wandler 65 abacgcbenen elektrischen Signale werdet! über den Schaltcr 68, den Verstärker 69, die Gleichrichterschaltun;: 69a und den Schalter 70 der SubtraktionsschaltmK 72 zugeführt. Gleichzeitig mit diesem Signal kommi das verzögerte Empfangssignal vom ersten Impuls i,i der Subtraktionsschallunjf 72 an Hier werden die beiden Signale voneinander subtrahiert und da< ^{ResuItat w}"d auf dem Kathodenstrahloszillocrapher, sichtbar gemacht. Man erhält das deiche Erncbnis wie bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel Getriebenen ersten AusGen ultrasonic transducers is made Be, this embodiment is a lower acoustic expenditure, but a greater expenditure for all switches 66, 68 and 70 in position I. A first pulse passes from the transmitter 67 to the ultra sclutllwandler 63, which sends out an ultrasonic wave that is in phase over the entire cross-sectional area. Echoes radiated back from a reflector are in turn received with the transducer 63 and fed via the switch 68 to the amplifier 69, the rectifier circuit 69n and the sounder 70 of the delay line 71. Subsequently, all switches are switched to position II. A second impulse from the transmitter reaches the transducer 64, which emits an ultrasonic wave whose phase in the cross-section is proportional to the angle Φ , Mistake. The electrical signals abacgcbenen from the transducer 65! Via the switch 68, the amplifier 69, the rectifier circuit: 69a and the switch 70 of the subtraction switch 72. Simultaneously with this signal comes the delayed received signal from the first pulse i, i of the subtraction ^{sound 72.} Here the two signals are subtracted from each other and the result is made visible on the cathode ray oscillograph. The result is obtained as with the first described above Embodiment driven first off

Ultraschallwellen ohne Phasenverschiebung und ist über den Kontakt I eines Schalters 66 mit einem Sender 67 und über den Kontakt I eines Schalters 68 mit einem Verstärker 69 verbunden. An den Ausgang des Verstärkers 69 ist eine Gleichrichterschaltung 69 a und an diese ein Schalter 70 angeschlossen, dessen Kontakt I mit einer Verzöserunesleitung 71 verbunden ist. Der Ausgang diener VeY-kels Φ variiert.Ultrasonic waves without phase shift and is connected to a transmitter 67 via contact I of a switch 66 and to an amplifier 69 via contact I of a switch 68. A rectifier circuit 69 a is connected to the output of the amplifier 69 and a switch 70 is connected to this, the contact I of which is connected to a delay line 71. The outcome of these VeY-kels Φ varies.

Eine andere T «,,n» _m-_f · · ι r <■·· · ändernde ι Phase Ώρ H rT vv j;^Ulfenformi£ zelnen Sektoren bestehen ■^^ie,^Ny^{andler auS c}iⁿ" TiefrgeVeS stufenweise in de.Another T «,, n» _m - _f · · ι r <■ ·· · changing ι phase Ώρ H rT vv j; ^{Ulfenformi £} individual sectors consist ■ ^ ^ie , ⁿ y ^{andler aus c} i ⁿ "TiefrgeVeS gradually in de.

riante teilen und inshare riante and in

glieder fesimembers fesi

^Zuk'^tunS^{en PhasCn}" ^Zuk ^'s S ^do ^PhasCn "

ben- oder wendelformige Erhöhung montiert, deren häufigben- or helical elevation mounted, their often

Signalen eine der Phasenverschiebung des gesendeten Signals betragsmäßig gleiche pWnvLchiebung, jedoch mit umgekehrtem Vorzeichen, vermittelt werden soll, ist der piezoelektrische Schwinger auf eine schrauben- bzw. wendelformige Vertiefung der gleichen Ganghöhe wie beim Sendewandler 64 montiert. Der Wandler 65 ist mit dem Kontakt II des Schalters «verbunden Der Schalter 70 weist einen Kontakt II auf, der direkt zu einem Eingang der Subtraktionsschaltung 72 führt.The piezoelectric oscillator is used to convey a pWnvLshift with the same amount as the phase shift of the transmitted signal, but with the opposite sign to a helical or helical depression of the same pitch as in the transmitter transducer 64 assembled. The transducer 65 is connected to the contact II of the switch. The switch 70 points a contact II on, which leads directly to an input the subtraction circuit 72 leads.

In Betrieb befinden sfch für einen ersten ImpulsThey are in operation for a first pulse

_ss Signale cosTi und 1 f T ^T
def i^rtL^Z^ ^Tr eben TiS 75 mit einem Einsano JL· \ u, ^er,f.^inen i^!^P 76, der AuswarϊΊΆΖ u"r ^f ^I0nss'-^h,^{al u}"? einen Tiefpaß 78 mft entert ht "ν? κ⁸ V 70 verbunden Die bSdU ^A 5? ^i^? _ss signals cosTi and 1 f T ^ T
def i ^ rtL ^ Z ^ ^ Tr just TiS 75 with a Einsano JL · \ u, ^er , f. ^inen i ^! ^P 76, the eva ΊΆΖ u "r ^ f ^I0nss ' - ^h , ^{al u} "? a low-pass filter 78 mft ht "ν? κ ⁸ V 70 connected The bSdU ^ A 5? ^ i ^?

nienmg d F^SÄ^ T"^'nienmg d F ^ SÄ ^ T "^ '

schaltung 53 mit den Eingängen schaituneen 80 d 81 WV circuit 53 with the inputs schaituneen 80 d 81 WV

IlIl

anliegen. Der Ausgang tier Mulliplizierschaltung 80 ist über einen Tiefpaß 81 und eine Ver/ögeiungsselialtung 82 mil dem /weilen Hingang der SubtraktionssehalUing 76 verbunden, wahrend der Ausgang der Multipliziersehallung 83 über einen Tiefpaß 84 und eine Vcrzögerungsschaltung 85 mit dem /weilen Hingang der Subtrakliorischallung 79 verbunden ist. Die Ausgänge der beiden Subtraktionsschallungen 76 und 79 sind mit je einem Hingang einer Rechenschaltung verbunden, die die Wurzel aus der Quadratsumme der beiden subtrahierten Signale bildet. Der Ausgang der Rechensehaltung 86 ist mit dem Ka-Ihodcnstralil-Oszillographcn 56 verbunden.issue. The output of the multiplier 80 is via a low pass 81 and a Ver / ögeiungsselialtung 82 with the passing of the subtraction range 76 connected while the output the multiplier hall 83 via a low-pass filter 84 and a delay circuit 85 with the time Entrance of the subtrakliorischallung 79 is connected. The outputs of the two subtraction sounds 76 and 79 are each connected to an output of an arithmetic circuit, which is the square root of the sum of squares of the two subtracted signals. The output of the arithmetic circuit 86 is with the Ka-Ihodcnstralil-Oscillographcn 56 connected.

Eine andere Möglichkeil füi eine Empfangsschaltung mit phasenrichtiger Gleichrichtung für den 12leiligen Ullrasehalhvandler ist in F i g. 7 gezeigt. Der Ausgang der Addierschalumg 62 ist mit einer Multipliziersehaltung 88 verbunden, an deren /weiten Eingang über einen Schalter 87 wahlweise das Signal cos tot oder sind mt angelegt werden kann. Der Ausgang der Multipliziersehaltung 88 ist über einen Tief-Another possibility for a receiving circuit with in-phase rectification for the 12-line Ullrasehalhvandler is shown in FIG. 7 shown. The output of the adder shell 62 is connected to a multiplier 88, to whose / wide input the signal cos tot or are mt can be applied via a switch 87. The output of the multiplier circuit 88 is via a low

paß mit einem Eingang einer Subtraklionsschaltung 90 verbunden. In entsprechender Weise ist der Ausgang derAddierschallung53 mit einem Eingang eines Multipli/ierers 92 verbunden, an dessen zweiten Eingang über einen Schalter 91 wahlweise das Signal cos ei/ oder sin ml angelegt werden kann. Der Ausgang des Multiplizierers 92 ist über einen Tiefpaß 93 und eine Yerzögerungssehallung 94 mil dem zweiten Hingang der Subtraktionsschaltung 90 verbunden. Bei dieser Alternative bleiben die beiden Schalter 87 und91 während zwei Pulsen in einer Schaltposilion.-I und hierauf während zwei weiteren Pulsen in der /weilen Schallposition B. Der Ausgang der Subtraktionssehaltung 90 isi über eine Gleichrichterschaltung 75 mit dem Kalhodenstrahl-Oszillogtaphen 56 verbunden. Auf dem Kalhodensirahl-Oszillographen 56 wird mit dieser Empfangsschaltung die Summe aus den Absolutwerten der beiden aus dem ersten Impulspaar und dem /weiten Impulspaar gewonnenen addierten Signale dargestellt, die ungefähr der Wurzel aus der Quadralsummc gleich ist.pass connected to an input of a subtraction circuit 90. In a corresponding manner, the output of the addition sound 53 is connected to an input of a multiplier 92, to whose second input the signal cos ei / or sin ml can optionally be applied via a switch 91. The output of the multiplier 92 is connected to the second input of the subtraction circuit 90 via a low-pass filter 93 and a delay signal 94. In this alternative, the two switches 87 and 91 remain in a switch position I for two pulses and then in the temporary sound position B for two further pulses. With this receiving circuit, the sum of the absolute values of the two added signals obtained from the first pulse pair and the second pulse pair is displayed on the Kalhodensirahl oscilloscope 56, which is approximately equal to the square root of the quadralsum.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Method of reducing echoes from off-focus reflectors in an echo sounder method with a convergent sound field with a substantially ring-shaped Cross-sectional area, characterized in that a pulse-shaped delimited Ultrasonic wave whose cross-sectional area is in the we- ίο essentially ring-shaped and which is in phase over the entire cross-sectional area, is sent, Echoes from reflectors in the focal line and outside the focal line are received, at least one further pulse-shaped limited ultrasonic wave with a substantially ring-shaped Cross-sectional area is sent and echoes from reflectors in the focal line and outside the Focal line are received, with the or each additional ultrasonic wave not over the entire Cross-sectional area is in phase and / or the echoes with a spread across the cross-sectional area changing phase shift, the echoes of previously transmitted ultrasonic waves until the echoes of the last ultrasound wave arrive, those from the echoes are stored obtained electrical signals are provided with weighting coefficients and each Echoes with essentially the same transit time are added.

2. The method according to claim 1, characterized in that the further (n) ultrasound wire (s) is or are not in phase over the entire cross-sectional area and that of the further wave (s) received echoes with one of the phase shift when sending in terms of amount the same phase shift with the opposite sign.

3. The method according to claim 1, characterized in that the phase of the further pulse-shaped limited ultrasonic wave (s) is proportional to the angle Φ of this point in each point of the cross-sectional area.

4. The method according to claim 3, characterized in that the phase k Φ , where k is an integer.

5. The method according to claim 4, characterized in that k - 2 .

6. The method according to claim 3, characterized in that that the phase of the further, pulse-shaped limited ultrasonic wave a number of discrete values so that they extend gradually over the cross-sectional area changes.

7. The method according to claim 6, characterized in that integer multiples of the discrete values of the phases result in integer multiples of 2 η .

8. The method according to claim 6, characterized in that the gradual change is realized by phase shifting the electrical transmission signal.

9. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized by a substantially ring-shaped ultrasonic transducer (20), which consists of several segment-shaped Converter elements (1 to 12) is composed, the radiation surfaces of which towards the ring axis are inclined, a transmitter with a generator (25), a device (39) for controlling selected Converter elements with mutually phase-shifted signals and a group of switches (32 to 37) for optional switching on the device mentioned between generator and converter and a receiver with Phase rotators (57 to 61), adding circuits (53, 62), a group of simultaneously with the Switches of the transmitter operated switches (47 to 52) for the optional activation of the phase rotators between the converter elements and one of the adding circuits, rectification circuits (53 a, 62 a), a delay circuit (54), a subtraction circuit (55) and a Display device (56).

10. Apparatus according to claim 9, characterized in that the device (39) for control selected transducer elements with phase shifted sienals -ms an evenly tapped delay line.

11. The device according to claim 9, characterized in that that the switches are coupled for the purpose of common switching so that the direct connection from the generator to the transducer elements simultaneously with the connection of the converter elements to the first addition circuit and the connection via the phase shifter at the same time as the connection via the phase rotators to the second addition circuit consists.

12. The device according to claim 9, characterized in that the ultrasonic transducer from consists of twelve transducer elements of the same size (1 to 12), two of which over the first Group of switches each with an output d °, s phase shifter and via the second group of switches can each be connected to a phase shift element.

13. Apparatus according to claim 12, characterized in that the outputs of the phase shifter each have 60 ° phase difference from one another and the phase rotators the convey the same phase shift with opposite signs.

14. The device according to claim 9, dadnrrh characterized in that the rectification circuits contain multipliers for multiplying the added signals by cos ωί and sin ωί, low-pass filters to eliminate the frequencies around the transmission frequency and a computing circuit to form the square root of the sum of squares.

15. The device according to claim 9, characterized in that the rectification circuits Multiplier for multiplying the added signals by cos ω / and sin ω ?, low-pass filters and one Rectifier included.

16. Device for performing the method according to claim 1, characterized by a transmitter (67), a substantially ring-shaped ultrasonic transducer (63) with a uniformly Radiation surface inclined towards the ring axis, the edges of which are essentially each in a plane perpendicular to the ring axis, at least a second substantially annular plane Transducer (64) with a radiation surface inclined towards the ring axis, the edges of which

»On one opposite to the axis of the ring perpendicular Hegen plane, at least a third annular surface, forming an elevation Transducer (65) with a radiation surface inclined to the ring axis, the edges of which on one opposite the plane perpendicular to the ring axis forming a recess: helical surface lie, a rectifier circuit (69 α), a delay circuit (71), a subtraction circuit (72), one to the output of the subtraction circuit connected display device (73) and simultaneously operated switches (66, 68, 70) that in a switching position the first converter with the transmitter and via the delay circuit with the subtraction circuit is connected and in the second switching position of the second converter with the transmitter and the third converter is connected directly to the subtraction circuit.