DE2335574C2

DE2335574C2 - Arrangement for recording sonar signals

Info

Publication number: DE2335574C2
Application number: DE19732335574
Authority: DE
Inventors: Dietling 8033 Krailling Pekau; Hartwig 8156 Otterfing Rüll
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-07-12
Filing date: 1973-07-12
Publication date: 1982-04-29
Also published as: DE2335574A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Aufzeichnen von aus Schallwandlern einer Antenne zugeführten Sonarsignalen auf ein Speichermedium.The present invention relates to an arrangement for recording sound transducers an antenna fed sonar signals to a storage medium.

Mit Hilfe einer Seitensicht-Sonar-Anordnung können hochaufgelöste Bilder mit Ultraschall erhalten werden, aus denen beispielsweise die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schiffes, bestimmt werden kann. Hierzu werden von dem Schiff eine Folge von Sonarimpulsen ausgesandt, Diese Echos der angestrahlten Ziele werden Von einer Zeile von Schällwandlerri, die parallel zur Schiffsbewegürigsriclu lung Verläuft, empfangen, Nach Überlagerung eines zum Sender kohärenten Bezugssignals werden die Signale so aufgezeichnet, daß in einer Koordinalenrich* tung die Empfangszeit aufgetragen ist, während die Objektköördinäte parallel zur Schiffbewegungsrichtung In Form von eindimensionalen Hologrammen enthalten ist, die phasengetreu aneinandergereiht werden.With the help of a side view sonar arrangement, high-resolution images can be obtained with ultrasound, from which, for example, the speed of a vehicle, in particular a ship, is determined can be. For this purpose, a series of sonar pulses are sent out by the ship, these echoes of the Illuminated targets are from a line of Schällwandlerri, which runs parallel to the Schiffsbewegungürigsriclu ment Running, received, After superimposing a reference signal that is coherent with the transmitter, the Signals recorded in such a way that in a coordinate line * the reception time is plotted while the Objektköördinäte parallel to the direction of movement of the ship Contained in the form of one-dimensional holograms that are lined up in phase with one another.

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 ein^m elektrooptischen Wandler sichtbar dargestellt, wo es von einer Kamera abfotografiert und auf dem in der Kamera enthaltenen Film gespeichert werden kann.Amplitude and phase distributions are usually used to record acoustic holograms a sound field generated by a coherently sonicated object in a receiving plane sampled A coherent reference signal is added to the received signal, and that on top of it Way generated interference signal on a ^ m electro-optical Converter visibly shown where it is photographed by a camera and on the one in the camera contained movie can be saved.

Die grundsätzlich neue Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung der eingangs genanntenThe fundamentally new object of the invention is to provide an arrangement of the type mentioned at the beginning

is Art anzugeben, mit der Sonarsignale in Echtzeit, d.h. ohne Zeitverlust, und dauerhaft aufgezeichnet werden können.is the type of real-time sonar signals used, i.e. without loss of time, and can be recorded permanently.

Dieser neuen Aufgabe liegt die Erkenntnis zugrunde, daß in beiden vorstehend geschilderten, die Aufnahme von akustischen Hologrammen betreffenden Fällen der Zeitraum zwischen der Darstellung der Sonarsignale auf dem Schaiiwanuier, beispielsweise einer Kathodenstrahlröhre, und ihrer endgültigen Darstellung auf einem fotografischen Film als zu lang und als störend empfunden wird, weil die üblicherweise erforderliche Naßentwicklung eines fotografischen Films umständlich und zeitraubend ist.This new task is based on the knowledge that in both of the above, the recording in the case of acoustic holograms, the period between the display of the sonar signals the Schaiiwanuier, for example a cathode ray tube, and their ultimate representation on photographic film as too long and disturbing is felt because the wet development of a photographic film usually required is cumbersome and is time consuming.

Eine erste Lösung der neuen Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gegeben.A first solution to the new problem is given in the characterizing part of claim 1 Characteristics given.

Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß aus Tradowski: »Laser«, Kamprath-Reihe kurz und bündig. Vogel-Verlag, 1968, S. 91 -99 bereits für sich ein Modulationsverfahren für Laser bekannt geworden ist, bei dem ein Laserstrahl einen optischen Modulator durchsetzt, jedoch gibt diese Druckschrift keine Anregung hinsichtlich einer Anwendung eines solchen Modulationsverfahrens zur Aufzeichnung von Sonarsignalen. In this connection it should be pointed out that from Tradowski: "Laser", Kamprath series for short and flush. Vogel-Verlag, 1968, pp. 91-99, a modulation method for lasers has already become known for itself, in which a laser beam passes through an optical modulator, but this document does not give any Suggestion regarding the use of such a modulation method for recording sonar signals.

Eine zweite Lösung der neuen Ad'gabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 2 angegebenen Merkmale gegeben.A second solution to the new Ad'gabe is through the Given in the characterizing part of claim 2 specified features.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Anordnung gemäß Anspruch 1 gehen aus den Ansprüchen 3 und 4 hervor.Preferred and advantageous embodiments of the arrangement according to claim 1 go from the Claims 3 and 4 emerge.

Die Ansprüche 5 und 6 geben bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Anordnung gemäß Anspruch 2 anClaims 5 and 6 give preferred and advantageous embodiments of the arrangement according to Claim 2 to

Ein vorteilhaftes Speichermedium für eine Anordnung gemäß Anspruch 1, 3 oder 4 ist in Anspruch 7 angegeben.An advantageous storage medium for an arrangement according to claim 1, 3 or 4 is in claim 7 specified.

Die Erfindung wird anhand der Figur in der nun folgenden Beschreibung näher erläutert.
Die Figur zeigt eine Anordnung zum Aufzeichnen von Sonarsignalen, bei der sowohl die in Anspruch 1 als auch die in Anspruch 2 angegebene Lösung realisiert ist. 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 Laserstrahl 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 Ablenkungsriclv tungen und den unterschiedlichen Intensitäten werden die zu speichernden Informationen 6 auf dem thermo-¹ The invention is explained in more detail with reference to the figure in the description that follows.
The figure shows an arrangement for recording sonar signals, in which both the solution specified in claim 1 and in claim 2 are implemented. 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 that comes from a laser 1 and is emitted in the direction of the arrow. The optical modulator 3 deflects the laser beam locally and modulates its amplitude according to the antenna output signals and transfers it to a reversible storage medium via imaging optics 4 5 steered According to the individual deflection directions and the different intensities, the information 6 to be stored is stored on the thermo ¹

plastischen Speichermedium 5 aufgezeichnet, das beispielsweise als Rolle angeordnet ist und in Pfeilrichtung bewegt werden kann. Bevor der Laserstrahl auf das thermoplastische Speichermediuni 5 trifft, muß dieses durch eine Koronabeladungseinrichtung 7 sensibilisiert werden. Nach dem Einschreiben der Information 6 wird das thermoplastische Speichermedium durch eine Wärmeeinrichtung 8 entwickelt und durch anschließendes Abkühlen fixiert.recorded plastic storage medium 5, which is arranged, for example, as a roll and in the direction of the arrow can be moved. Before the laser beam hits the thermoplastic storage medium 5, it must be sensitized by a corona charging device 7. After writing the information 6 will be the thermoplastic storage medium developed by a heating device 8 and then by Cooling fixed.

Die so dargestellten Informationen, beispielsweise eindimensionale Hologramme, können nun einfach nach kurzem Vorschub durch Durchstrahlen des thermoplastischen Speichermediums 5 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 Aufweitungsoptik 12 aufgeweitet und von einer Auswertungsoptik 13 empfangen.The information presented in this way, for example one-dimensional holograms, can now simply be followed short advance by irradiating the thermoplastic storage medium 5 at the point 9 by means of a further laser beam can be reconstructed immediately. For this purpose, through the partially transparent mirror 10 a partial beam decoupled, deflected by the mirror 11, expanded by the expansion optics 12 and received by 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. Stf.'t 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 einzelner 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-EIementen erzielen, die ebenfalls matrixförmig angeordnet werden und einzeln ansteuerbar sind. Des weiteren kann auch eine Anordnung aus Bleizirkonat-Titanat-Elementen, die mit Tantal dotiert sind und unter dem Ausdruck »PLZT«-Elemente bekannt sind, verwendet werden.The optical modulator 3 can, for. B. an acousto-optic Be a modulator that is able to deflect a laser beam in a variety of directions and at the same time modulating the intensity of each deflected light beam individually. Stf.'t that however, it can also consist of a liquid crystal array exist, being between two transparent glass plates, which are in the form of a matrix with transparent electrodes are occupied, a liquid crystal is contained. Through individual control of individual electrode segments the liquid crystal can change from the scattering to the non-scattering state at these points can be controlled, so that the desired information display according to the applied antenna output signals he follows. A similar structure, either one or two-dimensional, can also be achieved with cadmium sulfide elements achieve, which are also arranged in a matrix and can be individually controlled. Of an arrangement of lead zirconate titanate elements, which are endowed with tantalum and are known under the expression "PLZT" elements are used will.

Anstelle einer matrixförmigen Anordnung von Modulatoren kann auch eine lineare Anordnung von Halbleiterlasern oder Leuchtdioden verwendet werden, die individuell ansteuerbar 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 are used that can be individually controlled and modulated and with the output signals of the antenna are applied sequentially.

Der als Speichennedium 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 7 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 dein 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 spoke medium 5 is usually applied to a carrier with a transparent photoconductive material. To raise awareness, he is between a z. B. grounded planar electrode and a corona charging electrode 7 passed, which gives the free surface of the thermoplastic material a uniformly distributed positive or negative charge. During the subsequent exposure, the photoconductor becomes conductive where light strikes. on the other hand, in unexposed areas it remains insulating, so that a charge profile corresponding to your light interference pattern is created. For development, the plastic is heated by the heating device 8 to the softening point. Places with positive charges are attracted by the opposing negative charges and vice versa, whereby a surface relief corresponding to the charge distribution and thus the exposure is formed, which is fixed by cooling.

Eine besonders einfache Art der Echtzeitverarbeitung von Sonarsignalen erhält man, wenn die Koronabeladungselektrode 7 aus einer 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 des Speichermediums 5 eine der aufzuzeichnenden Information entsprechende Ladungsverteilung durch die einzelnen Elektroden erzeugt wird. Dadurch wird der anschließende Schritt des F.inschreibens der Informationen mittels eines Lichtstrahls überflüssig. Des weiteren braucht der thermoplastische Kunststoff nicht mehr mit einem Fotoleiter gemischt zu sein, da die Inforrr ation nicht mehr durch einen Lichtstrahl eingeschrieben wird.A particularly simple type of real-time processing of sonar signals is obtained when the corona charging electrode 7 consists of a large number of electrodes and the voltage of each individual electrode is a function of the information to be recorded. The antenna output signals are therefore the individual Electrodes supplied so that instead of a uniform loading of the surface of the thermoplastic Plastic of the storage medium 5 has a charge distribution corresponding to the information to be recorded is generated by the individual electrodes. This is the next step of writing the information by means of a light beam superfluous. Furthermore, the thermoplastic needs Plastic no longer has to be mixed with a photoconductor, since the information no longer passes through one Light beam is inscribed.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird nicht die Koronabeladungselektrode 7 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 hie'bei läßt sich ein der gewünschten Information entsprechendes Ladungsprofil direkt auf dem thermoplastischen Kunststoff erzeugen, ohne daß ein anschließender belichtender Vorgang stattfinden muß.In another embodiment, the corona charging electrode 7 is not in a plurality of Subdivided electrodes, but the surface electrode arranged on the other side of the thermoplastic material divided into a large number of individual electrodes, which can be individually controlled by the antenna output signals. Here, too, one of the desired Generate information corresponding charge profile directly on the thermoplastic without a subsequent exposure process must take place.

Has bringt zu 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.Has the advantage that the thermoplastic material can be processed in daylight, since it no longer contains any photosensitive material. Furthermore, in this embodiment it is from FIG Advantage that one obtains a modulation of the surface loading with a lower voltage than when the corona charging electrodes are modulated.

Statt eines thermoplastischen Materials kann ebenso gut ein fotochromes Material verwendet werden, das genauso wie thermoplastische Materialien löschbar und damit wiederverwendbar ist.Instead of a thermoplastic material, a photochromic material can just as well be used just as thermoplastic materials can be erased and thus reused.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Arrangement for recording sonar signals fed from sound transducers to an antenna on a storage medium, characterized in that that an output of the antenna (2) is connected to an optical modulator (3) and that a laser (1) is provided, the light beam of which passes through the modulator (3) and then on the reversible storage medium (5) meets.

Z Arrangement for recording from sound transducers fed to an antenna and from there recorded sonar signals on a storage medium, characterized in that from the antenna (2) signals taken from individual electrodes one of a plurality of individual electrodes existing electrode of a corona charging device (7) for charging a thermoplastic Storage medium (5) are supplied.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the optical modulator (3) uaß a is acousto-optic modulator, which both deflects the light beam and in its amplitude in Modulated depending on the antenna output signals.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the optical modulator (3) is an or two-dimensional, matrix-shaped input transducers is that of a liquid crystal, a lead-zirconium-titanate or a CdS arrangement consists.

5. Arrangement according to claim 2, characterized in that that the signals of individual electrodes one of a plurality of such electrodes Corona charging electrode f of the corona charging device (7) supplied to smd.

6. Arrangement according to claim 2, characterized in that the signals of individual electrodes electrode of the corona charging device (7) consisting of a plurality of such electrodes are supplied on the opposite side of the thermoplastic from the corona charging electrode Storage medium (5) lies.

7. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the storage medium (5) made of thermoplastic or photochromic material.