DE2801333B2 - Empfangsschaltung für Echosignale in einer Echolotanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Empfangsschaltung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs und befaßt sich mit der Unterdrückung von Störsignalen. Es sind bereits verschiedene Verfahren und Schaltungsanordnungen zur Unterdrückung von Störsignalen und zur Ausblendung von Falschechos (z. B. Sekundärechos) bekannt.

Durch die DE-AS 25 35 029 ist es bekannt, die innerhalb einer bestimmten Anzahl von aufeinanderfolgenden Lotperioden im zeillichen Abstand von wenigstens annähernd einer Lotperiodendauer eintreffenden Signalimpulse zu summieren und die Summenspannung zur Anzeige oder zur Bewirkung der Anzeige zu verwenden. Dieses Verfahren wird kurz als Echostapelung bezeichnet. Es bewirkt, daß Störimpulse eliminiert werden die statistisch verteilt oder mit einer von der Lotperiode verschiedenen Periode auftreten.

Ferner ist eine Echoauswahischaltung bekannt, die bewirkt, daß nur das Primärecho, also nicht da? nachfolgende Sekundärecho, durchgelassen wird (DE-AS 22 04 352). Diese Schaltung besteht aus einem bistabilen oder monostabilen Multivibrator, der durch den ersten Zielechoimpuls gekippt wird und in der gekippten Stellung, in der er für den Rest der Lotperiode belassen wird bzw. verharrt, die Sperrung des Empfangskanals bewirkt.

Des weiteren ist aus der DE-PS 24 50 999 eine Ausblendeschaltung bekannt, welche die Anzeigebereitschaft der Echolotanlage auf einen Teilmeßbereich beschränkt, innerhalb dessen das Zielecho zu erwarten ist, und bei der der Beginn des Teilmeßbereiches von der zuletzt gemessenen Tiefe bzw. Zielentfernung abhängig gemacht wird. Diese Schaltung wird im folgenden kurz

als »mitlaufendes Fenster« bezeichnet,

Schließlich jst noch ejne sogenannte mitlaufende Schwelle bekannt (OE-AS 20 29 3Π); das ist eine Kamparatorschaltung, in welcher das eintreffende Signal mit einer Bezugsspannung verglichen wird, und die nur dann eine Signalspannung abgibt, wenn das eintreffende Signal die Bezugsspannung überschreitet. Als Bezijgsspannung dient hierbei das jeweils letzte empfangene Zielecho, dessen Spannungswe,^-t-mittels eines Kondensators gespeichert wird. Damit die mitlaufende Schwelle auch kleiner werdenden Zielcchos folgen kann, wird die Aufladung des Kondensators, kontinuierlich oder diskontinuierlich, von Lotperiode zu Loipcriodc um einen gewissen Betrag verringert.

Jede der genannten Schaltungen hat zwar ihre vorteilhafte Wirkung, jedoch ist diese Wirkung in der einen oder anderen Hinsicht unzureichend. Die Echoauswahischaltung unterdrückt nur Impulse, die nach dem Zielecho eintreffen. Das mitlaufende Fenster schließt nur die Impulse von der Anzeige aus. die außerhalb des zugelassenen Teilmeßbereiches liegen. Die mitlaufende Schwelle eliminiert nur Impulse, die schwächer sind als der zu erwartende Impuls des Zielechos. Die Echostapelschaltung unterscheidet zwar sehr gut zwischen Zielecho und Störimpulsen, jedoch würde sie Sekundärechos auch durchlassen, und vor allem tritt bei ihr ein gewisser, durch die Trägheit der Echcstapelung hervorgerufener Phasenfehler, also ein Tiefen- bzw. Entfernungsmeßfehler auf.

Aufgabe der Erfindung ist es. die vorgenannten Schaltungsanordaungen zu einer Empfangsschaltung zu vereinigen, bei der eine mit Sicherheit fehlerfreie Auswahl des Zielechos stattfindet, ohne daß die Anzeige dieses Echos mit einem Phasenfehler behaftet ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch im Patentanspruch gekennzeichnete Erfindung, weiche nachfolgend anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispieles erläutert wird.

An die Eingangsklemme 1 eier Empfangsschaltung wird der in der Zeichnung nicht dairgestellte Empfangsschwinger angeschlossen. Sein Ausgangssignal gelangt zu einem Lotverstärker 2 mit selbsttätiger Regelung, dessen Regelzeitkonstante in der Größenordnung mehrerer Lotperioden liegt.

Im Punkte 3 verzweigt sich der Empfangskanal in einen ersten (in der Zeichnung oberen) und einen zweiten (in der Zeichnung unteren) Parallelkanal. In dem ersten (oberen) Parallelkanal liegen, aufeinanderfolgend, die Echostapelschaltung 4, eine Schwellenschaltung 5. beispielsweise ein Schmitt-Trigger, die Echoauswahischaltung 6 und das mitlaufende Fenster 78 ist ein Taktgenerator, der über die Taktleitung 9 die in der Echostapelschaltung 4 bekanntermaßen zur Zwischenspeicherung verwendeten Schieberegister und die in dem mitlaufenden Fenster 7 bekanntermaßen verwendeten Digitalzähler taktet.

In dem zweiten (unteren) Parallelkanal liegen, aufeinanderfolgend, die mitlaufende Schwelle 10, ein Analog-Digitalwandler 11 und eine weitere Echoauswahlschaltung 12.

13 ist ein Und-Tor. an dessen Eingang a der Ausgang des ersten Parallelkanals und an dessen Eingang b der Ausgang des zweiten Parallelkanals angeschlossen ist. Der Ausgang des Und-Tores 13 ist mit dem Eingang eines Anzeigegerätes 14 verbunden.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltungsanordnung ist folgende:

In der Echostapelschaltung 4 wird nach Digitalisie-

rung tier Signale ein Impuls gebildet, dessen Spimnungswert ein Mehrfaches,/., B,das Fünffache,eines einzelnen Äelechoimpulses beträgt.

Die nachfolgende Scbwellerischaltung 5 möge auf etwas mehr als den vierfachen Spannungswert eingestellt sein. Dadurch werden alle Impulse zurückgehallen, die weniger als fünfmal im Abstand einer Loiperipde eingetroffen sind. Der von der Schweilensehaltun'g 5 durchgclasscnc Impuls ist dann mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ein Zielecho. Dieser Impuls betätigt sodann die Echoauswahlschaltung 6, so daß das nachfolgende Sekundärecho, das ja ebenfalls fünfmal aufsummiert sein würde,nicht mehr durchgelassen wird, und bestimmt ferner den Beginn des an dem mitlaufenden Fenster 7 sich einstellenden Teilmeßbereiches. Solange das mitlaufende Fenster 7 »geöffnet« ist, liegt am Eingang a des Und-Tores 13 eine Spannung.

Wie bereits erwähnt, hat der aus der Echostapelung gewonnene Impuls einen gewissen Phasenfehler. Dieser Fehler ist jedoch bei der Einstellung des mitlaufenden Fensters 7 nicht schädlich, da .man ihn bei der Festsetzung des Teilmeßbereichsbeginns mit einem konstanten Betrag von Zählimpulsen berücksichtigen kann, und da diese Festsetzung ohnehin mit einer gewissen Toleranz erfolgt.

In dem zweiten Parallelkanal läßt die mitlaufende Schwelle 10 immer nur Impulse von der für ein Zielecho üblichen Stärke durch. Der durchgelassene Impuls wird mittels des Analog-Digitalwandlers 11 in einen Digitalimpuls umgewandelt, der sodann die Echoauswahlschaltung 12 betätigt.

Sobald diese angesprochen hat. worauf der zweite Parallelkanal gesperrt ist, liegt auch an dem Eingang b des Und-Tores 13 eine Spannung,
Wenn also das mjllaufende Fenster 7 geöffnet ist und

: die EehoatJSwahlscfinHqr.g 1? angesprochen hat, ist die Und^Bstlingung erfüllt, so daß das Und-Tor 13 einen

ι Meßimpuls an das Anzeigegerät 14 abgibt.

Die Echoauswivnlichaltwig 1? ist jedoch nicht zum Unterdrücken des Sefyindärechos vorgesehen, denn dieses liegt ja bereits außerhalb des Teilmeßbcrcif;hes, so daß bei seinem Eintreffen die Und-Bedingung

ίο ohnehin nicht mehr erfüllt ist, sondern sie dient zur Unterdrückung des sogenannten Nachklingeins, d.h. einer Echoimpulsgruppe, die unmittelbar auf den Hauptimpuls folgt, und zur Unterdrückung von Echos, die von tiefer im Boden vorhandenen Scdimentschich-

ii ten stammen, und die somit eine zu große Tiefe vortäuschen würden.

Durch das Vorhandensein der Echoauswahlschaltung 12 kann es allerdings geschehen, daß ein starker, die mitlaufende Schwelle IO übersteigender Störimpuls, der

2u vor dem Mutzecho einfällt, den zweiten Parallelkanal vorzeitig sperrt, so daß das wahre l;e!echo nicht mehr die Erfüllung der Und-Bedingung bewliken kann und die Anzeige in der betreffenden Lotperiode ausfällt. Dies ist aber eher ein Kauf zu nehmen als die Anzeige eines falschen Wertes, wie sie beim Fehlen der Echoauswahlschaltung 12 möglich wäre.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Empfangsschaltung bewirkt somit, daß mit höchstmöglicher Sicherheit nur Zielechoimpulse zur Anzeige gelangen, und daß der jeweils angezeigte Tiefen- bzw. Entfernungsmeßwert phasenfehlerfrei ist, da für die Anzeige der Impulse im zweiten Kanal maßgebend ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch;

   Empfangsschaltung fiir Echosignale in einer Echoloianlage mit folgenden an sich bekannten Merkmalen:

   a) einer Summierschaltung, welche im Zeitabsland einer Lotperiode eintreffende Echoimpulse summiert (Echostapelschaliung):

   b) einer Echoauswahlschahung, die bewirkt, daß nur das Primärecho durchgelassen wird;

   c) einer auf einen von der Zielcntfcmung abhängigen Teilmeßbereich eingestellten Ausblendschal lung (mitlaufendes Fenster):

   d) einer Konparatorschaltung, bei der als Bezugsspannuug das jeweils letzte empfangene Zielecho dient (mitlaufende Schwelle)
   dadurch gekennzeichnet, daß

   e) zwei parallele Empfangskanäle gebildet sind;

   f) der erste Kanal die Echostapelschaliung (4) und die yielabhängige Ausblendschaltung (7) enthält:

   g) der zweite Kanal die Kompara torschaltung (10) aufweist;

   h) jeder der beiden Kanäle mit einer Echoauswahischaltung (6 bzw. 12) ausgestattet ist:

   i) der Ausgang jedes Kapais an einen der beiden Eingänge (a. b) eines Und-Tores (13) angeschlossen ist, und

   j) dessen Ausgang mit dem Eingang des Anzeigegerätes (14) oder einer die Anzeige bewirken den St; uerschaltung verbunden ist.