DE2721115C2 - Meßeinrichtung zur Messung der Geschwindigkeit und Richtung von Wasserströmungen unter einem Schiff - Google Patents

Meßeinrichtung zur Messung der Geschwindigkeit und Richtung von Wasserströmungen unter einem Schiff

Info

Publication number
DE2721115C2
DE2721115C2 DE19772721115 DE2721115A DE2721115C2 DE 2721115 C2 DE2721115 C2 DE 2721115C2 DE 19772721115 DE19772721115 DE 19772721115 DE 2721115 A DE2721115 A DE 2721115A DE 2721115 C2 DE2721115 C2 DE 2721115C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ship
speed
measuring
measuring device
flow velocity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19772721115
Other languages
English (en)
Other versions
DE2721115A1 (de
Inventor
Nöel Kerinaouen-Gouesnou Clavelloux
Francois Boudon Brest Peynaud
Gilles Brest Posseme
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to FR7711426A priority Critical patent/FR2387454A2/fr
Application filed by Thomson CSF SA filed Critical Thomson CSF SA
Priority to DE19772721115 priority patent/DE2721115C2/de
Publication of DE2721115A1 publication Critical patent/DE2721115A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2721115C2 publication Critical patent/DE2721115C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/50Systems of measurement, based on relative movement of the target
    • G01S15/58Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G01S15/588Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems measuring the velocity vector
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C13/00Surveying specially adapted to open water, e.g. sea, lake, river or canal
    • G01C13/002Measuring the movement of open water
    • G01C13/006Measuring the movement of open water horizontal movement
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/24Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
    • G01P5/241Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by using reflection of acoustical waves, i.e. Doppler-effect
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/50Systems of measurement, based on relative movement of the target
    • G01S15/58Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G01S15/60Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems wherein the transmitter and receiver are mounted on the moving object, e.g. for determining ground speed, drift angle, ground track

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

40
Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine solche Meßeinrichtung ist aus der DE-OS 2629419 bekannt. Sie gestattet die Messung der Strömungsgeschwindigkeit und -richtung der gesamten unter einem Schiff befindlichen Wassennasse. Zu diesem Zweck werden die Geschwindigkeit und die Richtung des Schiffes gegenüber dem Meeresgrund durch ein Doppler-Sonargerät gemessen. Dieses Gerät wertet die Reflexion am Grunde aus. Mittels eines zweiten Doppler-Sonargerätes, welches das Volumenecho auswertet, werden die Geschwindigkeit und Richtung der Wasserströmung relativ zum Schiff gemessen. Mittels einer Subtrahierschaltung wird anschließend durch Differenzbildung der so gemessenen Strömungsgeschwindigkeiten die Strömungsgeschwindigkeit und -richtung der Wassermasse relativ zum Meeresgrund erhalten.
Die Gesamtbewegung der unter dem Rumpf eines Schiffes befindlichen Wassermasse ist aber nur eine grobe Darstellung der tatsächlichen Wasserbewegungen, denn zwischen dem Schiffsrumpfund dem Meeresgrund befinden sich oft Wasserströmungen von sehr unterschiedlicher Geschwindigkeit und Richtung. Eine globale Messung der Strömungsgeschwindigkeit und -richtung kann beispielsweise zu geringen Geschwindigkeitswerten rühren, obwohl starke Wasserströmungen vorhanden sind, die aber entgegengesetzt gerichtet sind und einander in der globalen Messung kompensieren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Meßeinrichtung der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß eine genauere Erfassung der Strömungsverhältnisse im Wasservolumen zwischen dem Schiffsrumpf und dem Meeresgrund ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemaßen Meßeinrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst
Die Erfindung schafft die Möglichkeit, die Strömungsgeschwindigkeit von Flüssigkeitsschichten in unterschiedlichen Tiefen genau zu bestimmen. Dieses Problem ergibt sich insbesondere, wenn die Strömungsgeschwindigkeit ~V einer Meeresströmung gegenüber dem Meeresboden, d. h. innerhalb bestimmter Bezugsmarken festgestellt werden soll und sich ein Strömungsgeschwindigkeitsmeßsystem an Bord eines Fahrzeuges befindet, das sich mit einer Geschwindigkeit ~V\ in bezug auf den Meeresboden bewegt, wobei diese Geschwindigkeit in der Strömungsgeschwindigkeitsmessung eine Störgröße verursacht Diese Störgröße . erscheint in einer Gleichung
K2 = ~V + Fi
wobei V2 die Geschwindigkeit der Meeresströmung in bezug auf das Fahrzeug ist, die durch das an Bord befindliche Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerät geliefert wird.
Zum besseren Verständnis des Problems ist in Fig. 1 ein Erläuterungsdiagramm dargestellt
Wenn die Bezugsachsen die QiT-Achse, die der Fahrzeugvorwärtsbewegung folgt, welche dieselbe Richtung wie die X-Achse des Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerätes hat, und die OK-Achse sind, die zu der O.Y-Achse in einer Horizontalebene senkrecht ist, ergibt sich die gesuchte wahre Strömungsgeschwindigkeit ~v aus ihren beiden Horizontalkomponentsn V\ and Vi aus zwei Gleichungen:
Vi = Vn - Vn und
V2= Vn- Vn
welche sich auf die Longitudinal- bzw. auf_die Transversalprojektionen der drei Vektoren ~V, ~V\ und K2 beziehen.
Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung, die vorteilhafterweise beispielsweise mit den aus der FR-PS 2170807 und der US-PS 3818425 bekannten Systemen arbeitet, die miteinander vereinigt sind und über eine Schalteinrichtung, eine gemeinsame elektroakustische Wandlereinheit und einen Ausgangsdatenprozessor zusammenwirken, ermöglicht die Bestimmung von Strömungen in Flüssigkeitsschichten von einem sich bewegenden Fahrzeug aus, welches das gesamte Meßsystem an Bord mitführt. Solche Messungen von Strömungen innerhalb einer Flüssigkeit sind von höchster Bedeutung insbesondere in den Fällen, in denen der unter Wasser befindliche Boden prospektiert, bebaut und ausgebeutet werden soll, beispielsweise bei Unterwasserbohrungen.
Mit der Meßeinrichtung nach der Erfindung lassen sich die Strömungsgeschwindigkeitskenndaten in Flüssigkeitsschichten ermitteln, ohne daß ein Gerät unter Wasser anzubringen ist, und das Trägerfahrzeug ist dabei in Bewegung. Das stellt einen wichtigen tech-
nischen Fortschritt im küstennahen Bereich dar, wo solche Messungen eine wesentliche Bedeutung haben.
Eine vorteilhafte konkrete Ausführungsform der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Einzelheiten einer Ausführungsfomi der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Es zeigt
Fig. 1 ein Diagramm, welches Vektoren für unterschiedliche Geschwindigkeiten darstellt und insbesondere das Verständnis der Erfindung erleichtern soll,
F i g. 2 ein Gesamtblockschaltbild der Grundbestandteile des Strömungsgeschwindigkeitsmeßsystems,
Fig. 3 ein Gesamtschema, weiches ein bekanntes Strömungsgeschwindigkeitsmeßsystem darstellt,
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines an Bord angeordneten Sirömungsgeschwindigkeitsmeßsystems nach der Erfindung,
Fig. 5 ein Gesamtschema, welches eine bekannte Einheit mit elektroakustischen Wandlern in einem Doppler-Sonar-Navigationssystem zur Bestimmung der Geschwindigkeitskomponenten des Fahrzeuges zeigt, und
Fig. 6 ein Diagramm, in welchem der Betrieb des Meßsystems über der Zeit dargestellt ist
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel des Systems wird, kurz gesagt, das Gesamtblockschaltbild von Fi g. 2 als Basis für das Strömungsgeschwindigkeitsmeßsystem benutzt. Das System enthält Einrichtungen, die zusammenwirken und vorzugsweise von herkömmlicher Bauart sind:
— ein Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerät 3, welches Meeresströmungsgeschwindigkeitskomponenten V2i und K22 in bezug auf das Fahrzeug mißt,
— ein Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßgerät I, welches die Fahrgeschwindigkeitskomponenten V\\ und K12 in bezug auf feste Achsen mißt, und
— eine Subtrahierschaltung 7, die eine arithmetische Berechnung durchführt, welche die Differenz zwischen K2) - Vn und K22 - K12 ergibt.
Es sei angemerkt, daß das hier beschriebene System geschaffen werden kann, indem irgendein bekanntes System als Meßgerät 3, wenn es diejbeiden Horizontalkomponenten der Meeresströmungsgeschwindigkeit gegenüber dem Fahrzeug liefert, mit irgendeinem bekannten System als Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßgerät 1 kombiniert wirf}, wenn letzteres die beiden Horizortfalkomponenten der Fahrzeuggeschwindigkeit in bezug auf feste Bezugsmarken liefert.
Wenn Daten von Meßwerten der Geschwindigkeitskomponenten V\\, V12 und K2], K22 kontinuierlich geliefert werden, ist die Subtrahierschaltung 7 eine einfache anlöge Subtrahierschaltung und die beiden gesuchten Daten V\ und K2 werden ebenfalls kontinuierlich geliefert.
Wie oben bereits erwähnt, wird bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel vorzugsweise eine an sich bekannte Ausrüstung benutzt, und zwar vorzugsweise die Meßsysteme, die aus der oben genannten FR-PS 2170807 und aus der US-PS 3818425 bekannt sind. Das System enthält gemäß Fig. 4 ein Sonargerät 1, das als Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßgerät benutzt wird, und ein Meeresstnjmungsgeschwindigkeitsmeßgerät oder Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerät 3, die jeweils in einen Sendeabschnitt und einen Empfangsabschnitt unterteilt sind", welch letzterer ein Ausgangsdatenverarbeitungsgerät 6 versorgt.
In der FPv-PS 2170807, deren Gegenstand in Fig. 3 in einer Übersicht dargestellt ist, ist ein Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerät beschrieben, das auf dem durch das Volumenecho erzeugten, d. h. auf dem durch die Mediumheterogenitäten zurückgeschickten Signal erzeugten Dopplereffekt basiert In diesem Gerät sind vier elektroakustische Wandler gegen die vertikale Achse geneigt und in zwei zueinander senkrechten Ebenen angeordnet Die aus den Wandlern empfangenen Signale werden verarbeitet, um zwei horizontale Komponenten der Strömungsgeschwindigkeit einer unterhalb des Gerätes liegenden Wasserschicht zu liefern.
Andererseits ist in der genannten US-PS 3818425, deren Gegenstand in Fig. 5 in einer Übersicht dargestellt ist, das Gerät zur Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit in bezug auf den Meeresgrund beschrieben, welches ebenfalls auf dem Dopplereffekt des von dem Meeresgrund reflektierten Sigr^s basiert In diesem Gerät werden vier eiektroakusfehe Wandler benutzt, die in der aus der genannten französischen Patentschrift bekannten Weise gegen die vertikale Achse geneigt sind, aber innerhalb eines Behälters angebracht sind, der für Ultraschallwellen durchlässig und mit einem Fluid gefüllt ist, dessen physikalische Eigenschaften die Geschwindigkeit der Ultraschallwellenfortpflanzung von der Temperatur des Fluids abhängig machen, die auf einem ausgewählten Wert stabilisiert wird, der durch eine Temperatursteuereinrichtung einstellbar ist.
Die hier beschriebene Ausführungsform des Systems enthält eine gesteuerte Schalteinrichtung 2, die vorzugsweise aus irgendeiner geeigneten herkömmlichen Digitalschaltung besteht. Die Schalterklemmen sind mit den entsprechenden Klemmen des Sonargerätes 1 und des Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerätes 3 verbunden. Die Verbindungsleitungen in der Zeichnung haben einen zu dem Schalter 2 gerichteten Pfeil, um die Sendeperiode des Betriebes anzugeben, und einen entgegengesetzt gerichteten Pfeil, der die Empfangsperiode angibt
Eine weitere Klemme des Schalters 2 ist mit einer Schalleinheit 5 verbunden, wie durch sine Verbindung dargestellt, die Pfeile trägt, welche das Senden oder den Empfang in Abhängigkeit von ihrer Richtung symbolisieren. Diese Einheit besteht vorzugsweise aus einer Gruppe von elektroakustischen Wandlern für den Empfang, die innerhalb einer Flüssigkeitslinse angeordnet sind, und aus einer Gruppe von Sendewandlern. Diese beiden Gruppen sind innerhalb eines dicht verschlossenen Behälters angeordnet, der mit einer F?üss.'gk-2it gefüllt ist. Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit in den verwendeten Flüssigkeiten hängt von der Temperatur der Flüssigkeiten ab, die geregelt wild und einstellbar ist. Eine solche Anordnung ist in der genannten US-PS 3818425 beschrieben.
Außerdem ist ein Taktgeber oder eine Hauptuhr 4 mit dem Sonargerät 1, dem Schalter 2 und dem Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerät 3 verbunden. Diese Anordnung ermöglicht die Verwendung desselben Taktgebers zur Steuerung des Systembetriebes jedes der Teile der Anlage als ein Sender und als ein Empfänger, die sequentiell mit der Schalleinheit 5 durch den Schalter 2 verbunden werden, dessen Schaltzyklus der vorbestimmten Periode To des Taktsignals nachgeführt wird.
Durch die Verwendung einer umschaltbaren gemeinsamen Sende-Empfangseinheit ist es daher möglich, eine Reiativströmungsgeschwindigkeitsmessung vorzunehmen, da sie in bezug auf'die Eigengeschwindigkeit des Fahrzeuges nicht korrigiert ist, und eine genaue Fahrzeuggeschwindigkeitsmessung, die aus dem Doppler-Sonargerät 1 erhalten wird. Es ist ohne weiteres klar, daß die wahren Strömungsgeschwindigkeitskenndaten der Flüssigkeit dann gewonnen werden, indem von den gemessenen Strömungsgeschwindigkeitskomponenten die ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeitskomponenten subtrahiert werden, wobei die Berechnung in jeder passenden Subtrahierschaltung ausgeführt werden kann, die in dem oben erwähnten Datenverarbeitungsgerät 6 vorgesehen ist.
Eine bevorzugte Ausfuhrungsform des Systems hat folgende Kenndaten:
- Betriebsfrequenz: 300 kHz,
- Geschwindigkeitsmeßbereich über Grund: ungefähr 150 m,
- Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeiismeßbereich: ungefähr 100 m,
- Zahl der Strömungsgeschwindigkeitsmeßpunkte: 32, d. h. eine Messung alle 3 m Schichttiefendifferenz und
- Meßgenauigkeit: 1% mit einem Grenzwert von ungefähr 1/100 Knoten.
Ein vollständiger Betriebszyklus umfaßt, kurz gesagt, beispielsweise:
- wenn das System aktiviert ist und das Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerät 3 über den Schalter 2, wie dargestellt, mit der Schalleinheit 5 verbunden ist, strahlen die Sendewandler, die durch Signale aus dem Strömungsgeschwindigkeitsmeßsystem angeregt werden, Schallenergie in das flüssige Medium ab. Die Empfangswandicr empfangen die von Teilchen in den Flüssigkeitsschichten reflektierte Energie, welche zu Verarbeitungsschaltungen des Strömungsgeschwindigkeitsmeß- gerätes weitergeleitet wird, in denen die Strömungsgeschwindigkeit berechnet wird. Diese Operation wird in herkömmlicher Weise während eines vorbestimmten Zyklus mit einer Dauer To ausgeführt, die wenigstens gleich der größten Sende-Empfangszeit ist.
An dem Ende dieses Zyklus To aktiviert das Steuersignal aus dem Taktgeber 4 das Sonargerät 1, das gleichzeitig über den Schalter 2 mit der Schalleinheit 5 verbunden wird, die unmittelbar vorher abgeschaltet worden ist, Schallenergie wird abgestrahlt, reflektiert, empfangen und dann verarbeitet und umgerechnet, wobei die herkömmliche Operation während eines Zyklus derselben Dauer To ausgeführt wird.
Während die aufeinanderfolgenden Operationen sequentiell abwechseln, werden die erzielten Werte der Strömungsgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit in irgendeiner passenden herkömmlichen Subtrahiereinrichtung verarbeitet, um die gesuchten Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeitswerte zu ermitteln, wobei die Subtrahierschaltung ein Teil des Ausgangsdatenprozessors 6 ist.
Eine vollständige bevorzugte Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben, in welcher eine einzelne elektroakustische Schall- oder Wandlereinheit 5 gemeinsam für beide zusammenwirkende 5>ysteme 1 and 3 benutzt wird.
Die oben bereits erwähnte Einheit 5 (Fig. 5) enthält eine Anordnung von vier Sendewandlern und vier Empfangswandlern, die abwechselnd senden und empfangen und innerhalb eines Gehäuses angebracht sind, das mit einem Fluid gefüllt ist, beispielsweise mit üblicherweise verwendetem Rizinus- oder Siliconöl, dessen Temperatur gesteuert wird, so daß die Messungen korrigiert werden, die gemäß der Geschwindigkeit Ci des Meerwassers in dem Zeitpunkt dieser Messungen gemacht werden.
Die Wandler der Einheit 5 werden jeweils sequentiell auf das eine und dann auf das andere der beiden Geräte 1 und 3 mit Hilfe des gesteuerten Schalters 2 umgeschaltet. Der Taktgeber oder die Hauptuhr 4, deren Periode den vollständigen Zyklus der Messung festlegt, steuert den Schalter 2 und die jeweiligen Meßhalbzyklen jedes Gerätes 1 und 3. Die Dauereines vollständigen Zyklus beträgt etwa 0,5 s und jeder Halbzyklus etwa 0,25 s. Während jeder Halbzyklus bestimmen die Geräte 1 und 3 die betreffenden Geschwindigkeitskomponenten ~V\ und K2, die in dem Ausgangsdätenprozessor 6 der Subtrahierschaltung 7 zugeführt werden und die Komponenten der gesuchten Geschwindigkeit ~V ergeben. Eine herkömmliche Abtastschaltung 8, die durch das Taktsignal des Taktgebers 4 gesteuert wird, liefert während jedes vollständigen Betriebszyklus die Strömungsgeschwindigkeitsmeßpunkte von 32 Wertepaaren der alle 4 ms abgetasteten Geschwindigkeit V, d. h. innerhalb einer Fluidschichtendicke von etwa 3 m. Der Taktgeber 4, der eine Periode 7Von etwa 0,5 s hat, ist mit dem Schalter 2, dem Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerät 3 und dem Sonargerät 1, das als Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßgerät benutzt wird, verbunden. Der vollständige Zyklus von 0,5 s wird in zwei Halbzyklen unterteilt, von denen jeder eine Dauer von etwa 0,25 s hat.
Am Beginn eines Zyklus steuert der Taktgeber 4 verschiedene Schaltungsoperationen und verbindet über den Schalter 2 die vier Wandler der Einheit 5 mit den entsprechenden Klemmen des Strömungsgcschwindigkeitsmeßgsrätes 3 und betätigt gleichzeitig dessen Sende-Empfangsbetriebszyklus. Die Diagramme des Betriebes in Abhängigkeit von der Zeit, die in Fig. 6 dargestellt sind, zeigen deutlich die aufeinanderfolgenden Operationen während dieses Halbzyklus.
Diese Halbzyklusoperationen beginnen mit dem Senden eines kurzen 300-kHz-Frequenzsignals mit einem hohen Wert, da die durch Heterogenitäten des Mediums zurückgeschickte Energie, die für die Messung benutzt wird, einen sehr niedrigen Wert hat. Während dieses Sendevorganges sind vier Empfangsverstärker, die in dem Gerät 3 enthalten sind, außer Betrieb und bleiben etwa 5 ms nach dem Ende des gesendeten Signals in diesem Zustand. Ein Fenster für die Strömungsgeschwindigkeitsmessung wird dann für eine Periode von 128 ms zur Verfügung gestellt, während dem die Empfängsverstärker ihre volle Empfindlichkeit aufweisen. Während dieser 128 ms werden die empfangenen vier Rücksignale in einer an sich bekannten Weise verarbeitet, um in bezug auf das Fahrzeug die Longitudinalkomponente Vs\ und die Transversalkomponente K52 der Strömungsgeschwindigkeit der Meeresströmung zu ermitteln, die in der Vertikalen des Fahrzeuges vorhanden ist.
Die Verstärker sind dann bis zum Ende des vollständigen Zyklus außer Betrieb. Sie empfangen daher nicht das Grundrückkehrsignal, wenn dieses Signal, wie in den meisten Fällen, nach der Betriebszeit der Empfangsfensters des Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerätes 3 ankommt.
Am Ende des zweiten Halbzyklus verbindet das Signal des Taktgebers 4 über den Schalter 2 die vier Wandler der Einheit 5 mit den entsprechenden Klemmen des Sbnargerätes 1, das als Fahrzeuggeschwindigkeitsmeßgerät benutzt wird. Diese Zyklusoperation beginnt mit dem Senden eines kurzen 300-kHz-Frequenzsignals mit einem niedrigen Pegel, da die vom N^eresgrund zurückgeschickte Energie um 40 bis 60 dB grüßer ist als die Energie, die durch Heterogenitäten des Meerwassers zurückgeschickt wird. Während dieses Sendevorganges sind die vier Empfangsverstärker des Gerätes 1 außer Betrieb und bleiben etwa 9 ms nach dem Ende des gesendeten Signals in diesem Zustand. Ein Fenster für die Fahrzeuggeschwindigkeitsmessung wird dann für eine Periode von 200 ms zur Verfugung gestellt, während welcher die vier Empfangsverstärker ihre volle Empfindlichkeit aufweisen. Wenn in irgendeinem Zeitpunkt innerhalb dieser Periode von 200 rns die vom Meeresgrund /l.iriickgeschickte Energie ^j
empfangen wird, werden die vier Signale in einer an sich 20 %,]
bekannten Weise verarbeitet und mit einer ausreichenden Zeitkonstante erfaßt, um Gleichspannungen Ku und Vn zu erhalten, die den Longitudinal- bzw. Transversalfahrzeuggeschwindigkeitskomponenten in bezug auf den Meeresgrund entsprechen.
Die Ausgangsklemmen der Geräte 1 und 3 sind mit entsprechenden Eingangsklemmen der Subtrahierschaltung 7 eines Signalpaares V$\ und Ku einerseits und K52 und Vn andererseits verbunden.
Der Ausgangsdatenprozessor 6 enthält die Abtastschal' jng 8, die auf Ausgangssignale der Subtrahierschaltung 7 hin arbeitet. Während der Betriebsperiode von 128 ms des Empfangsfensters des Gerätes 3 wird diese Abtastschaltung für 32 Meßpunkte benutzt, d. h. es werden 32 aufeinanderfolgende Abtastungen vorgenommen, jede während 4 ms, die dann in 32 getrennte Ausgangspaare Kon und K312,..., K321 und K322 sortiert werden. Für diesen Zweck wird das Signal des Taktgebers 4 an die Abtastschaltung 8 angelegt und es steuert während des Betriebes des Meßfensters des ersten Halbzyklus nacheinander den Zustand seiner 32 Gatter, und zwar jedes für eine Periode von 4 ms, wodurch nacheinander das Signalpaar V\ und Vi mit den Ausgängen Von bzw. K312, · · ■ > ^21 bzw. K322 verbunden wird.
Das Signal, das von dem Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerät 3 abgegeben wird und das durch Subtraktion in der Subtrahierschaltung 7 von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal aus dem Sonargerät 1 korrigiert wird, erscheint dann an den Ausgangsklemmen der Abtastschaltung 8 auf 32 getrennten Kanälen, wobei jeder Kanal Daten über die Strömungsgeschwindigkeit in einer Wasserschicht umfaßt, deren Dicke etwa drei Meter beträgt, wobei die Schallgeschwindigkeit in Wasser und die Dauer der Fenster berücksichtigt sind.
Somit lassen sich mit der bevorzugten Ausführungsform des Meßsystems leicht Wasserströmungsmessungen über eine Gesamtflüssigkeitstiefe von etwa 96 m ausführen.
60
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
65

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Meßeinrichtung zur Messung der Geschwindigkeit und Richtung der Wasserströmungen unter einem Schiff, mit einem Fahrgeschwindigkeits-Meßgerät (1) zur Bestimmung der Längskomponente und der Querkomponente der Fahrgeschwindigkeit des Schiffes relativ zum Grunde durch Auswertung der Reflexion am Grunde unter Ausnutzung des Doppler-Effektes, mit einem Strömungsgeschwindigkeitsmeßgerät (3) zur Bestimmung der auf das Schiff bezogenen Längskomponente und Querkomponente der Strömungsgeschwindigkeit im Volumen zwischen dem Schiff und dem Grunde aus dem Volumenecho unter Alisnutzung des Doppler-Effektes und mit einer Subtrahierschaltung (7) zum Subtrahieren der Fahrgeschwindigkeit des Schiffes von der Strömungsgeschwindigkeit gegenüber dem Schiff, um auf diese Weise die Strömungsgeschwindigkeit gegenüber dem Grunde zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abtastschaltung (8) vorgesehen ist, welche die von der Subtrahierschaltung (J) abgegebenen Größen entsprechend einer vorbestimmten Anzahl von Meßpunkten abtastet, welche über den Abstand zwischen dem Schiff und dem Grunde verteilt sind und den Strömungsgeschwindigkeiten von aufeinanderfolgenden benachbarten Wasserschichten relativ zum Grunde entsprechen.
2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung (8) eine Abtastung entsprechend 32 Meßpunkten durchführt, welche 32 Schichten einer'Dicke von jeweils 3 m entsprechen, die zusammen eine Tiefe von 96 m bilden.
DE19772721115 1977-04-15 1977-05-11 Meßeinrichtung zur Messung der Geschwindigkeit und Richtung von Wasserströmungen unter einem Schiff Expired DE2721115C2 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7711426A FR2387454A2 (fr) 1977-04-15 1977-04-15 Systeme de mesure de la vitesse et de la direction de courants d'une masse fluide
DE19772721115 DE2721115C2 (de) 1977-04-15 1977-05-11 Meßeinrichtung zur Messung der Geschwindigkeit und Richtung von Wasserströmungen unter einem Schiff

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7711426A FR2387454A2 (fr) 1977-04-15 1977-04-15 Systeme de mesure de la vitesse et de la direction de courants d'une masse fluide
DE19772721115 DE2721115C2 (de) 1977-04-15 1977-05-11 Meßeinrichtung zur Messung der Geschwindigkeit und Richtung von Wasserströmungen unter einem Schiff

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2721115A1 DE2721115A1 (de) 1978-11-23
DE2721115C2 true DE2721115C2 (de) 1986-03-20

Family

ID=25772005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19772721115 Expired DE2721115C2 (de) 1977-04-15 1977-05-11 Meßeinrichtung zur Messung der Geschwindigkeit und Richtung von Wasserströmungen unter einem Schiff

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE2721115C2 (de)
FR (1) FR2387454A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007026873A1 (de) * 2007-06-11 2008-12-24 Atlas Elektronik Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Strömung in einem Seegebiet

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2441180A1 (fr) * 1978-11-10 1980-06-06 Thomson Csf Courantometre doppler pour grands fonds
KR960003645B1 (ko) * 1993-08-25 1996-03-21 주식회사창민테크놀러지 하천 국부(局部) 유속측정방법 및 장치
FR2709559B1 (fr) * 1993-08-31 1995-10-06 Thomson Csf Système Sonar pour courantomètre et Loch Doppler.
CN105004880B (zh) * 2015-07-06 2017-12-29 杭州开闳环境科技有限公司 一种采用高次谐波分量的adcp流速测速系统
CN108279319B (zh) * 2018-04-03 2024-04-16 浙江省水利河口研究院(浙江省海洋规划设计研究院) Adcp流速遥测监控系统和设备及相应的方法、装置和介质

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2316602A1 (fr) * 1975-07-01 1977-01-28 Thomson Csf Systeme de mesure de la vitesse et de la direction de courants d'une masse fluide

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007026873A1 (de) * 2007-06-11 2008-12-24 Atlas Elektronik Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Strömung in einem Seegebiet

Also Published As

Publication number Publication date
FR2387454B2 (de) 1980-05-09
FR2387454A2 (fr) 1978-11-10
DE2721115A1 (de) 1978-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2945343C2 (de)
DE10156827A1 (de) System zur Positionsbestimmung von Unterwasserobjekten
DE2649075C3 (de) Verfahren und Anordnung zur Messung des Füllstandes in einem Behälter bzw. der Schüttguthöhe auf einem Lagerplatz
DE2407918A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der raeumlichen lage von empfaengern fuer seismische echos
DE60020784T2 (de) Eichung am Messort einer Sonargruppenantenne
DE2406630A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur durchflussgeschwindigkeitsmessung
DE2449037C3 (de) Geschwindigkeitsmeßeinrichtung, insbesondere Schall-Dopplermeßeinrichtung
DE3016323B2 (de) Gerät zur akustischen Messung der Dichte einer Flüssigkeit
DE3221013C2 (de)
DE69608814T2 (de) Selbstfokussierendes verfahren für synthetische sonarantenne
DE1648147B2 (de) Ultraschall-Durchflußmengenmeßsystem
DE2648693C2 (de) Meßanordnung zur Geschwindigkeitsmessung eines Luftfahrzeugs
DE2629419A1 (de) System zur messung der geschwindigkeit und der richtung von stroemungen
DE3705695C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur näherungsweisen Bestimmung des Aufenthaltsortes eines Ziels
DE4344509A1 (de) Verfahren zur Messung der akustischen Rückstreueigenschaft von Gewässerböden
DE2721115C2 (de) Meßeinrichtung zur Messung der Geschwindigkeit und Richtung von Wasserströmungen unter einem Schiff
DE102005041390A1 (de) Verfahren zum Erzeugen eines Sonarbildes
DE1548554B2 (de) Unterwasser schallmess system
DE1773479A1 (de) Verfahren zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in verschiedenen Meerestiefen
DE2233241A1 (de) Doppler-geschwindigkeitslog fuer seefahrzeuge
DE2425920A1 (de) Vorrichtung zur messung der geschwindigkeit eines schiffes
DE69314974T2 (de) Kombinierter Wandler für Geschwindigkeits- und Tiefenmessung
DE2820120C2 (de)
DE3884624T2 (de) Umwandleranordnung für akustische log.
EP0138017B1 (de) Verfahren zur Ultraschall-Durchflussmessung nach dem Dopplerprinzip mit verbesserter Ortsauflösung

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8363 Opposition against the patent
8365 Fully valid after opposition proceedings