DE2335574A1 - Sonar signals real time processing device - has a laser whose beam passes through a modulator and falls on a recording medium - Google Patents

Sonar signals real time processing device - has a laser whose beam passes through a modulator and falls on a recording medium

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DE2335574A1 DE19732335574 DE2335574A DE2335574A1 DE 2335574 A1 DE2335574 A1 DE 2335574A1 DE 19732335574 DE19732335574 DE 19732335574 DE 2335574 A DE2335574 A DE 2335574A DE 2335574 A1 DE2335574 A1 DE 2335574A1
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Abstract

Sonar signals are applied to an antenna by sound transducers. The antenna output is connected to the above modulator, which is an acoustico-optical modulator which deflects the light beam and also modulates its intensity in accordance with the antenna output signals. The modulator is a single or two-dimensional matrix input transducer consisting of a liquid crystal, lead-zirconium titanate of a CdS device. The recording medium is a reversible medium, esp. A thermoplastic or a photochromic material.

Description

Anordnung zur Echtseitverarbeitung von SonarsignalenArrangement for real-time processing of sonar signals

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Echtzeitverarbeitung von Sonarsignalen, die von Schallwandlern einer Antenne zugeführt werden.The present invention relates to an arrangement for real-time processing of sonar signals that are fed to an antenna by sound transducers.

Mit Hilfe einer Seitensicht-Sonar-Anordnung kann man hochaufgelöste Bilder mit Ultraschall erhalten, aus denen beispielsweise die Geschwindigkeit eines Fahrzeugess insbesondere eines Schiffes, bestimmt werden kann. Hierzu werden von dem Schiff eine Folge \ron Sonar-Impulsen ausgesandt. Die Echos der angestrahlten Ziele werden von einer Zeile von Schallwandlern, die parallel zur Schiffsbewegungsrichtung verläuft, empfangen. Nach Überlagerung eines zum Sender kohärenten Bezugssignals werden die Signale so aufgezeichnet, daß in einer Koordinatenrichtung die Empfangszeit aufgetragen ist, während die Objektkoordinate parallel zur Schiffsbewegungsrichtung in Form von eindimensionalen Hologrammen enthalten ist, die phasengetreu aneinandergereiht werden.Using a side-looking sonar arrangement one can obtain high-resolution images with ultrasound, from which, for example, the speed s can be determined of a vehicle, in particular a ship. For this purpose, the ship sends out a series of sonar pulses. The echoes of the irradiated targets are received by a row of sound transducers that runs parallel to the direction of movement of the ship. After superimposing a reference signal coherent with the transmitter, the signals are recorded in such a way that the reception time is plotted in one coordinate direction, while the object coordinate parallel to the ship's direction of movement is contained in the form of one-dimensional holograms that are lined up in phase.

Zur Aufnahme von akustischen Hologrammen werden üblicherweise Amplituden- und Phasenverteilung eines Schallfeldes, das von einem kohärent beschallten Objekt erzeugt wird, in einer Empfangsebene abgetastet. Dem empfangenen Signal wird ein kohärentes Referenzsignal beigefügt und das auf diese Weise entstandene Interferenzsignal auf einem elektrooptischen Wandler sichtbar dargestellt, wo es von einer Kamera abfotografiert und auf den in der Kamera enthaltenen Film gespeichert werden kann.To record acoustic holograms are usually Amplitude and phase distribution of a sound field generated by a coherently sonicated object in one Receiving level scanned. A coherent reference signal is added to the received signal and in this way The resulting interference signal is shown visible on an electro-optical converter, where it is photographed by a camera and can be saved to the film contained in the camera.

In beiden Fällen wird der Zeitraum als zu lang und als störendIn both cases, the period is found to be too long and disruptive

VPA 9/710/3102 UH/Kow VPA 9/710/3102 UH / Kow

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empfunden, der zwischen der Darstellung der Sonarsignale auf dem elektrooptischen Wandler, beispielsweise einer Kathodenstrahlröhre, und ihrer endgültigen Darstellung auf einem fotografischen Film liegt, da die üblicherweise erforderliche Naßentwicklung eines fotografischen Films umständlich und zeitraubend ist.felt that between the display of the sonar signals on the electro-optical converter, for example a cathode ray tube, and their ultimate representation on photographic film because of the wet development typically required of a photographic film is cumbersome and time consuming.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine Anordnung zur Echtzeitverarbeitung von SonarSignalen anzugeben, bei denen also die erhaltenen Sonarsignale ohne Zeitverlust und dauerhaft gespeichert werden können.The object of the present invention was to provide an arrangement for real-time processing of sonar signals in which So the received sonar signals can be stored permanently and without loss of time.

Ausgehend von einer Anordnung, bei der die von den Schallwandlern empfangenen Sonarsignale einer Antenne zugeführt werden, wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß der Antennenausgang mit einem optischen Modulator verbunden ist, daß weiterhin ein Laser vorgesehen ist, dessen Lichtstrahl den Modulator durchsetzt und daß ein Speichermedium vorgesehen ist, auf das der Lichtstrahl auftrifft.Starting from an arrangement in which the sonar signals received by the sound transducers are fed to an antenna proposed to solve this problem that the antenna output is connected to an optical modulator that continues to be Laser is provided, the light beam passes through the modulator and that a storage medium is provided on which the light beam hits.

Vorzugsweise ist der optische Modulator ein akustooptischer Modulator, der den Lichtstrahl sowohl ablenkt als auch in seiner Amplitude in Abhängigkeit von den Antennenausgangssignalen moduliert.The optical modulator is preferably an acousto-optical one Modulator that both deflects the light beam and its amplitude depending on the antenna output signals modulated.

Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der optische Modulator ein ein- oder zweidimensionaler matrixförmiger elektrooptischer Eingabewandler, der aus einer Flüssigkristall- oder einer CdS-Anordnung besteht.In another preferred embodiment, the optical modulator is one- or two-dimensional matrix-shaped electro-optical input transducer, which consists of a liquid crystal or a CdS arrangement.

Das Speichermedium ist vorteilhafterweise ein reversibles Speichermedium und besteht insbesonders aus einem thermoplastischen Material oder einem fotochromen Material.The storage medium is advantageously a reversible storage medium and consists in particular of a thermoplastic one Material or a photochromic material.

Anhand der in der Figur schematisch dargestellten Anordnung zur Echtzeitverarbeitung wird die Erfindung im folgenden näherThe invention will be explained in more detail below with the aid of the arrangement for real-time processing shown schematically in the figure

VPA 9/710/3102 4098 8 5/0700 -3"VPA 9/710/3102 4098 8 5/0700 - 3 "

erläutert.explained.

Mit 2 ist eine Antenne bezeichnet, deren Ausgangssignale einem optischen Modulator 3 zugeführt werden. Der optische Modulator wird von einem Laserstrahl durchsetzt, der von einem Laser 1 stammt und in Pfeilrichtung ausgesandt wird. Durch den optischen Modulator 3 wird der Laserstiäal sowohl örtlich abgelenkt als auch in seiner Amplitude entsprechend den Antennenausgangssignalen moduliert und über eine Abbildungsoptik 4 auf ein reversibles Speichermedium 5 gelenkt. Entsprechend den einzelnen Ablenkungsrichtungen und den unterschiedlichen Intensitäten werden die zu speichernden Informationen 6 auf dem thermoplastischen Material 5 aufgezeichnet, das beispielsweise als Rolle angeordnet ist und in Pfeilrichtung bewegt werden kann. Bevor der Laserstrahl auf das thermoplastische Material trifft, muß dieses durch eine Koronabeladungseinrichtung 7 sensibilisiert werden. Nach dem Einschreiben der Information 6 wird das thermoplastische Material durch eine Wärmeeinrichtung 8 entwickelt und durch anschließendes Abkühlen fixiert.An antenna is designated by 2, the output signals of which are fed to an optical modulator 3. The optical modulator is penetrated by a laser beam which originates from a laser 1 and is emitted in the direction of the arrow. Through the optical Modulator 3 is both locally deflected as the laser beam also in its amplitude according to the antenna output signals modulated and directed onto a reversible storage medium 5 via imaging optics 4. According to the individual The directions of deflection and the different intensities are the information to be stored 6 on the thermoplastic Material 5 recorded, for example as Roller is arranged and can be moved in the direction of the arrow. Before the laser beam hits the thermoplastic material, this must be sensitized by a corona charging device 7. After writing the information 6, the thermoplastic Material developed by a heating device 8 and fixed by subsequent cooling.

Die so dargestellten Informationen, beispielsweise eindimensionale Hologramme, können nun einfach nach kurzem Vorschub durch Durchstrahlen des thermoplastischen Materials an der Stelle 9 mittels eines weiteren Laserstrahls sofort rekonstruiert werden. Zu diesem Zweck wird durch den teildurchlässigen Spiegel 10 ein Teilstrahl ausgekoppelt, durch den Spiegel 11 umgelenkt, durch die Auf weitungsoptik 12 aufgeweitet und von einer Auswertungsoptik 13 empfangen. The information presented in this way, for example one-dimensional Holograms can now simply be fed through the thermoplastic material at point 9 after a short advance of another laser beam can be reconstructed immediately. For this purpose, a partially transparent mirror 10 is a Partial beam decoupled, deflected by the mirror 11, expanded by the expansion optics 12 and received by an evaluation optics 13.

Der optische Modulator 3 kann z.B. ein akustooptischer Modulator sein, der in der Lage ist, einen Laserstrahl in eine Vielzahl von Richtungen abzulenken und gleichzeitig die Intensität jedes abgelenkten Lichtstrahles individuell zu modulieren. Statt dessen kann er jedoch auch aus einer Flüssigkristall-Anordnung bestehen, wobei zwischen zwei transparenten Glasplatten, die mit transparenten Elektroden matrixförmig belegt sind, ein Flüssigkristall enthalten ist. Durch individuelle Ansteuerung einzelnerThe optical modulator 3 can be, for example, an acousto-optical modulator capable of deflecting a laser beam in a variety of directions while increasing the intensity of each to modulate deflected light beam individually. Instead, however, it can also consist of a liquid crystal arrangement, with a liquid crystal between two transparent glass plates, which are covered with transparent electrodes in a matrix is included. Through individual control of individual

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Elektrodensegmente kann der Flüssigkristall an diesen Stellen von dem streuenden in den nicht streuenden Zustand gesteuert werden, so daß entsprechend den angelegten Antennenausgangssignalen die gewünschte Informationsdarstellung erfolgt. Ein ähnlicher Aufbau, entweder ein- oder zweidimensional, läßt sich auch mit Cadmiumsulfid-Elementen erzielen, die ebenfalls matrixförmig angeordnet werden und einzeln ansteuerbar sind. Des weiteren kann auch eine Anordnung aus Bleizirkonattitanat-Elementen, die mit Tantal dotiert sind und unter dem Ausdruck "PLZT"-Elemente bekannt sind, verwendet werden.The liquid crystal can have electrode segments at these points can be controlled from the scattering to the non-scattering state, so that in accordance with the applied antenna output signals the desired information is displayed. A similar structure, either one or two dimensional, leaves can also be achieved with cadmium sulfide elements, which are also arranged in a matrix and can be individually controlled are. Furthermore, an arrangement of lead zirconate titanate elements, which are doped with tantalum and are known by the term "PLZT" elements can be used.

Anstelle einer matrixförmigen Anordnung von Modulatoren kann auch eine lineare Anordnung von Halbleiterlasern oder Leuchtdioden verwendet werden, die individuell ansiaierbar und modulierbar sind und mit den AusgangsSignalen der Antenne sequentiell beaufschlagt werden.Instead of a matrix-like arrangement of modulators, a linear arrangement of semiconductor lasers or light-emitting diodes can also be used, which can be individually adapted and modulated and are sequentially applied with the output signals of the antenna.

Der als Speichermedium 5 verwendete thermoplastische Kunststoff ist üblicherweise mit einem transparenten fotoleitenden Material auf einem Träger aufgebracht. Zur Sensibilisierung wird er zwischen einer z.B. geerdeten flächenhaften Elektrode und einer Koronabeladungselektrode hindurchgeführt, die der freien Oberfläche des thermoplastischen Materials eine gleichmäßig verteilte positive oder negative Ladung erteilt. Bei der anschließenden Belichtung wird der Fotoleiter dort leitend, wo Licht auftrifft, an unbelichteten Stellen dagegen bleibt er isolierend, so daß ein dem Lichtinterferenzmuster entsprechendes Ladungsprofil entsteht. Zur Entwicklung wird der Kunststoff durch die Wärmeeinrichtung 8 bis zum Erweichungspunkt erhitzt. Stellen mit positiven Ladungen werden dabei von den gegenübersitzenden negativen Ladungen angezogen und umgekehrt, wobei sich ein der Ladungsverteilung und damit der Belichtung entsprechendes Oberflächenrelief ausbildet, das durch Abkühlen fixiert wird.The thermoplastic plastic used as the storage medium 5 is usually made of a transparent photoconductive material applied to a carrier. To raise awareness, it is placed between, for example, a grounded flat electrode and a Corona charging electrode passed through that of the free surface the thermoplastic material is given an evenly distributed positive or negative charge. In the subsequent When exposed to light, the photoconductor becomes conductive where light hits it, but remains insulating in unexposed areas. so that a charge profile corresponding to the light interference pattern is created. The plastic is used for development by the Heating device 8 heated to the softening point. Place with positive charges are attracted by the opposite negative charges and vice versa, whereby one of the Charge distribution and thus the exposure corresponding surface relief forms, which is fixed by cooling.

Eine besonders einfache Art der Echtzeitverarbeitung von Sonarsignalen erhält man, wenn die Koronabeladungselektrode aus einerA particularly simple way of real-time processing of sonar signals is obtained when the corona charging electrode is made of a

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Claims (4)

Vielzahl von Elektroden besteht und die Spannung jeder einzelnen Elektrode eine Funktion der aufzuzeichnenden Information ist. Die Antennenausgangssignale werden also den einzelnen Elektroden zugeführt, so daß statt einer gleichmäßigen Beladung der Oberfläche des thermoplastischen Kunststoffes eine der aufzuzeichnenden Information entsprechende Ladungsverteilung durch die einzelnen Elektroden erzeugt wird. Dadurch wird der anschließende Schritt des Einschreibens der Informationen mittels eines Lichtstrahls überflüssig. Des weiteren braucht der thermoplastische Kunststoff nicht mehr mit einem Fotoleiter gemischt zu sein, da die Information nicht mehr durch einen Lichtstrahl eingeschrieben wird. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird nicht die Koronabeladungselektrode in eine Vielzahl von Elektroden unterteilt, sondern die auf der anderen Seite des thermoplastischen Kunststoffs angeordnete Flächenelektrode in eine Vielzahl von einzelnen Elektroden unterteilt, die individuell von den Antennenausgangssignalen angesteuert werden können. Auch hierbei läßt sich ein der gewünschten Information entsprechendes Ladungsprofil direkt auf dem thermoplastischen Kunststoff erzeugen, ohne daß ein anschließender belichtender Vorgang stattfinden muß. Das bringt zum einen den Vorteil, daß der thermoplastische Kunststoff bei Tageslicht verarbeitet werden kann, da er keinerlei lichtempfindliches Material mehr enthält. Des weiteren ist es bei diesem Ausführungsbeispiel von Vorteil, daß man mit einer geringeren Spannung eine Modulation der Oberflächenbeladung erhält, als wenn die Koronabeladungselektroden moduliert werden. Statt eines thermoplastischen Materials kann ebenso gut ein fotochromes Material verwendet werden, das genauso wie thermoplastische Materialien löschbar undvdamit wiederverwendbar ist. 4 Patentansprüche 1 Figur 409885/0700 -6- PatentansprücheThere is a plurality of electrodes and the voltage of each individual electrode is a function of the information to be recorded. The antenna output signals are thus fed to the individual electrodes, so that instead of a uniform loading of the surface of the thermoplastic material, a charge distribution corresponding to the information to be recorded is generated by the individual electrodes. This makes the subsequent step of writing in the information by means of a light beam superfluous. Furthermore, the thermoplastic plastic no longer needs to be mixed with a photoconductor, since the information is no longer written by a light beam. In another exemplary embodiment, the corona charging electrode is not subdivided into a plurality of electrodes, but rather the surface electrode arranged on the other side of the thermoplastic material is subdivided into a plurality of individual electrodes which can be individually controlled by the antenna output signals. Here, too, a charge profile corresponding to the desired information can be generated directly on the thermoplastic without a subsequent exposure process having to take place. On the one hand, this has the advantage that the thermoplastic material can be processed in daylight, since it no longer contains any light-sensitive material. Furthermore, in this embodiment it is advantageous that a modulation of the surface charge is obtained with a lower voltage than when the corona charge electrodes are modulated. Instead of a thermoplastic material, a photochromic material can just as well be used, which, like thermoplastic materials, is erasable and thus reusable. 4 claims 1 figure 409885/0700 -6- claims 1. Anordnung zur Echtzeitverarbeitung von SonarSignalen, die von Schallwandlern einer Antenne zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet , daß der Antennenausgang mit einem optischen Modulator verbunden ist, daß ein Laser vorgesehen ist, dessen Lichtstrahl den Modulator durchsetzt und daß ein Speichermedium vorgesehen ist, auf das der Lichtstrahl auftrifft. 1. Arrangement for real-time processing of sonar signals transmitted by Sound transducers are fed to an antenna, characterized in that the antenna output with a optical modulator is connected that a laser is provided, the light beam passes through the modulator and that a Storage medium is provided on which the light beam impinges. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der optische Modulator ein akustooptischer Modulator ist, der den Lichtstrahl sowohl ablenkt als auch in seiner Amplitude in Abhängigkeit von den Antennenausgangssignalen moduliert.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the optical modulator is an acousto-optical Is a modulator that deflects the light beam as well as its amplitude depending on the antenna output signals modulated. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der optische Modulator ein ein- oder zweidimensionaler matrixförmiger Eingabewandler ist, der aus einer Flüssigkristall-, einer Blei-Zirkon-Titanat- oder einer CdS-Anordnung besteht.3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the optical modulator is a one- or two-dimensional is a matrix-shaped input transducer, which consists of a liquid crystal, a lead-zirconium-titanate or a CdS arrangement. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Speichermedium ein reversibles Speichermedium ist und insbesonders ein thermoplastisches Material oder ein fotochrornes Material ist.4. Arrangement according to claim 1, characterized that the storage medium is a reversible storage medium and in particular a thermoplastic material or a is photochromic material. A098Ö5/0700A098Ö5 / 0700
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