DE2915069A1 - Zeitabhaengig geregelter verstaerker fuer seitenabtast-sonar - Google Patents
Zeitabhaengig geregelter verstaerker fuer seitenabtast-sonarInfo
- Publication number
- DE2915069A1 DE2915069A1 DE19792915069 DE2915069A DE2915069A1 DE 2915069 A1 DE2915069 A1 DE 2915069A1 DE 19792915069 DE19792915069 DE 19792915069 DE 2915069 A DE2915069 A DE 2915069A DE 2915069 A1 DE2915069 A1 DE 2915069A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- amplifier
- signal
- sonar
- output
- output signal
- 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.)
- Granted
Links
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 claims description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims description 3
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 102200015355 rs2185379 Human genes 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO 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
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
- G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S15/8902—Side-looking sonar
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO 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
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/523—Details of pulse systems
- G01S7/526—Receivers
- G01S7/529—Gain of receiver varied automatically during pulse-recurrence period
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S367/00—Communications, electrical: acoustic wave systems and devices
- Y10S367/90—Sonar time varied gain control systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
einer Ansteuereinrichtung zum wiederholten Auslösen des kurzzeitigen Sonar-Signales vom Sende-Wandler,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zeitabhängig geregelte Verstärker (38) aufweist:
eine erste Einrichtung (vgl. 44) zum Empfangen elektrischer Signale entsprechend der Stärke der empfangenen Echo-Sonar-Signale,
eine zweite Einrichtung (vgl. 46) zum Empfangen eines Meß-Intervall-Ansteuersignales entsprechend einem Sonar-Auslösesignal
von der Ansteuereinrichtung, und
eine dritte Einrichtung (62, 64) zum Beaufschlagen des
Verstärkers (38) mit einem Verstärkungsfaktor RL entsprechend im wesentlichen -30 log r-2oCr,
mit r = Abstand in m, und
cc = Absorptionsverlust je der im Fluid zurückgelegten Entfernung.
EG&G INTERNATIONAL, INC.
Waltham, Massachusetts 02154* V.St.A.
Waltham, Massachusetts 02154* V.St.A.
Zeitabhängig geregelter Verstärker für Seitenab-
tast-Sonar
Die Erfindung betrifft Seitenabtast-Sonar-Geräte zum kartographischen Erfassen der Topographie eines Gewässerbodens
und.insbesondere elektrische Verstärker zum Verringern des Dynamik-Bereiches der Seitenabtast-Sonar-Echo- oder
RücklaufSignale.
Es gibt bereits Seitenabtast-Sonar-Geräte. Diese haben insbesondere einen Sende-Wandler zum Aussenden eines
im wesentlichen ebenen Schallsignales und einen Empfangs-Wandler zum Erzeugen eines elektrischen Ausgangssignales, das die Echo-Schallsignale darstellt. Das Empfangs-
im wesentlichen ebenen Schallsignales und einen Empfangs-Wandler zum Erzeugen eines elektrischen Ausgangssignales, das die Echo-Schallsignale darstellt. Das Empfangs-
543-(EGH 013)-Ko-E
9D98U/G74S
Wandler-Ausgangssignal wird elektrisch verstärkt und verarbeitet,
und das verarbeitete elektrische Signal wird in einen BiLü-Drucker gespeist, um eine ständige Aufzeichnung
der Gewässerboden-Topographie zu erzeugen. Der Dynamik-Bereich des ankommenden Signales ist sehr groß und
vorzugsweise in der Größenordnung von 120 db infolge einer
Dämpfung als Ergebnis einer Strahl-Streuung, Absorption und anderer zeitabhängiger Einflüsse, die auftreten, wenn das
Schallsignal durch das Fluid verläuft. Als Ergebnis wird der große Dynamik-Bereich des Eingangssignales verringert,
um elektrische Signale zu erzeugen, die die Schall-Echosignale darstellen, die einen Dynamik-Bereich aufweisen,
der dem Ausgangs-Sichtgerät enger anpaßbar ist.
Die sich ergebenden zeitabhängig geregelten Verstärker, die allgemein als TVG-Verstärker bezeichnet werden, haben einen
Verstärkungsfaktor, der sich abhängig von der Zeit ändert. Insbesondere sind diese Verstärker in herkömmlicher Weise
durch Schalter eingestellt, die auf einer Frontkonsole der Sonar-Steuereinrichtung vorgesehen sind. Als Ergebnis der
aufgezeichneten Sonar-Abtastung ändert so ein Fachmann oder Bediener die den Verstärkungsfaktor und den Kontrast beeinflussenden
Parameter, um eine "ästhetisch gefälligere" Ausgabe-Aufzeichnung
zu erzeugen, d. h. eine Aufzeichnung, die dem entspricht, was ein Fachmann zu sehen erwartet.
Unglücklicherweise treten einige Schwierigkeiten auf, wenn die Gewässerboden-Topographie anders als erwartet ist. So kann
die Ausgangssignal-Aufzeichnung lediglich die Erwartungen des
Bedieners und nicht die tatsächliche Gewässerboden-Topographie abbilden. Zusätzlich führt die Handbetätigung der Steuerungen
für den zeitabhängig geregelten Verstärker in ein bereits empfindliches System veränderliche Parameter ein, deren Werte
im allgemeinen nicht auf der Ausgangssignal-Aufzeichnung
aufgezeichnet sind. Wenn so ein erfahrener Bediener oder Fachmann die Aufzeichnung zu einem späteren Zeitpunkt beobachtet,
kann er keine Informationen über die Bedingungen haben, unter denen die Aufzeichnung erfolgt ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen zeitabhängig geregelten Verstärker anzugeben, der einen vorbestimmten
Verstärkungsfaktor als Funktion der Zeit hat, der zuverlässig und unabhängig arbeitet und der ein zeitabhängiges
Ausgangssignal erzeugt, das die Sonarsignal-Dämpfung bei dessen Durchgang durch eine Flüssigkeit oder ein Fluid darstellt.
Die Erfindung betrifft ein Seitenabtast-Sonar-Signal-Gerät
mit wenigstens einem Sende-Wandler zum Erzeugen eines kurzzeitigen Seitenabtast-Sonar-Signales, wenigstens einem
Empfangs-Wandler zum Erzeugen eines empfangsseitigen elektrischen Ausgangssignales entsprechend der Stärke der empfangenen
Echo-Sonarsignale und eine Trigger- oder Ansteuereinrichtung
zum wiederholten Auslösen der kurzzeitigen Sonar-Signa-Ie von den Sende-Wandlern. Die Erfindung zeichnet sich aus
durch einen zeitabhängig geregelten Verstärker mit einem Empfänger für elektrische Signale entsprechend der Stärke der
empfangenen Echo-Sonar-Signale, einem Empfänger für ein Meßintervall-Ansteuersignal
entsprechend dem Sonar-Auslösesignal von der Ansteuereinrichtung und einer Einrichtung zur Versorgung
des Verstärkers mit einem Verstärkungsfaktor entsprechend im wesentlichen dem Quadrat der abgelaufenen Zeit ab
dem letzten Sonar-AuslÖse-Ansteuersignal.
Der erfindungsgemäße zeitabhängig geregelte Verstärker hat weiterhin einen Spannungs-Rampengenerator, der auf das
909ÖU/074S
Ansteuersignal anspricht, um ein Spannungs-Rampen-Ausgangssignal zu erzeugen, wobei das Ausgangssignal einen Spannungspegel proportional zur abgelaufenen Zeit hat. Weiterhin ist
eine auf das Spannungs-Rampengenerator-Ausgangssignal ansprechende Einrichtung vorgesehen, um einen Verstärkungsfaktor
zu erzeugen, der im wesentlichen dem Quadrat der abgelaufenen Zeit entspricht. Die auf das Rampensignal ansprechende
Einrichtung hat in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine erste und eine, zweite Stromquelle, die jeweils einen ersten
und einen zweiten Verstärker steuern. Die Stromquellen sprechen auf das Spannungs-Rampen-Ausgangssignal an, um ein
erstes und ein zweites Strom-Rampen-Ausgangssignal zu erzeugen,
die eine Amplitude proportional zum Spannungs-Rampensignal aufweisen. Der erste und der zweite Verstärker sprechen jeweils
auf das erste und das zweite Stromquellen-Ausgangssignal an, um eine Verstärkung zwischen deren jeweiligen Eingangs- und
Ausgangsöffnungen bzw. -anschlüssen zu erzeugen, die proportional zur Amplitude der Stromquellen-Ausgangssignale ist.
Der erste Verstärker hat als Eingangssignal die elektrischen Signale entsprechend dem Empfangs-Wandler-Ausgangssignal, und
der zweite Verstärker ist in Reihe mit dem ersten Verstärker geschaltet, so daß dessen Eingangssignal dem Ausgangssignal
des ersten Verstärkers entspricht. Vorzugsweise sind der erste und der zweite Verstärker jeweils Operations-Steilheit-Verstärker.
Die Erfindung sieht also einen zeitabhängig geregelten Verstärker für ein Seitenabtast-Sonar-Gerät mit einem vorbestimmten
Verstärkungsfaktor abhängig von der Zeit vor. Der Verstärkungsfaktor ist im wesentlichen proportional zum Quadrat
der abgelaufenen Zeit, die vom letzten Sonarimpuls-Auslöse-Ansteuersignal
gemessen ist. Der Verstärker verwendet in einem
9098U/Ö74S
Ausführungsbeispiel eine Reihenschaltung aus zwei Verstärkern, deren jeder einen Verstärkungsfaktor aufweist, der
sich linear mit der abgelaufenen Zeit verändert.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend beispielsweise
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitensicht eines Seitenabtast-Sonar-Gerätes,
Fig. 2 ein elektrisches Blockschaltbild der Auslöse-
Verstärkungsschaltung eines Seitenabtast-Sonar-Gerätes nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Streufläche in einer gewählten Zeit entsprechend
dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 4 eine Tabelle der Verstärkung vom u. a. zeitabhängig geregelten Verstärker abhängig von
der Zeit für das dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Fig. 5 eine graphische Darstellung der Verstärkung des zeitabhängig geregelten Verstärkers
abhängig vom Abstand für das dargestellte Ausführungsbeispiel.
In der Fig. 1 hat ein typisches Seitenabtast-Sonar-Gerät ein Schiff 10, das einen Schleppkörper 12 schleppt. Der
Schleppkörper ist mit dem Schiff 10 über ein elektromechani-
909844/0745
sches Kabel 14 verbunden. Der Schleppkörper hat Backbord-
und Steuerbord-Sende-Wandler 20, die auf einen Befehl vom Schiff die Backbord- und Steuerbord-Seitenabtast-Sonar-Schall-Ausgangssignale
erzeugen, und Backbord- und Steuerbord-Sonar-Empfangs-Wandler 22, die die empfangenen Sonar-Signale in
empfangsseitige elektrische Signale umsetzen. In einem bevorzugten Äusführungsbeispiel sind die Empfangs- und Sende-Wandler
für jede Seite des Schleppkörpers zu einem einzigen Wandler zusammengefaßt. Zur Vereinfachung der Darstellung werden
sie jedoch weiter in der Beschreibung und den Ansprüchen als getrennt behandelt.
Insbesondere senden die Sende-Wandler 20 gerichtete Schallimpuls-Signale
aus, wobei ein Schallsignal zur Steuerbord-Seite des Schleppkörpers und ein zweites Schallsignal zur Backbord-Seite
des Schleppkörpers gerichtet ist. Die Schallsigna-Ie
sind jeweils im wesentlichen eben und in einer senkrechten Ebene justiert sowie zum Gewässerboden 23 gerichtet.
Die Backbord und Steuerbord gesendeten Schallsignale
strahlen von den Sende-Quellen nach außen. Wenn die Signale
auf eine Reflexionsfläche auftreffen, die z. B. ein Fisch
oder der Gewässerboden sein kann, wird ein Teil der einfallenden Energie reflektiert, und im wesentlichen in allen Zeitpunkten
wird etwas zu den Empfangs-Wandlern reflektiert.
Diese rückgestreuten Schallsignale werden durch die Backbord- und Steuerbord-Empfangs-Wandler 22 an Bord des
Schleppkörpers empfangen, in elektrische Signale umgesetzt und an die elektronische Ausrüstung an Bord des Schiffes 10
abgegeben.
Im allgemeinen hängt die Energiestärke der Sonar-Echo-Signale von zahlreichen Faktoren ab. Diese Faktoren umfassen
9098U/6748
den durch das Wasser zurückgelegten Abstand (Absorptionsverlust und Strahlstreuung), die Reflexionsfläche, die Umgebungsbedingungen
im Wasser, die Art des Gewässerbodens, die Gegenstände auf dem Gewässerboden, den Einfallswinkel
und die räumliche Ungleichmäßigkeit des gesendeten Signales. Als Ergebnis dieser Paktoren, die von der vom Sonar-Signal
durchlaufenen Entfernung abhängen, haben die Echo-Sonarsigna-Ie im wesentlichen einen Dynamik-Bereich in der Größenordnung
von 120 db oder mehr.
In der Fig. 2 empfängt der elektrische Signalverstärkerteil der elektrischen Schaltung an Bord des Schiffes die elektrischen
Signale von jedem Empfangs-Wandler. Der Verstärkerteil umfaßt in jedem seiner Backbord- und Steuerbord-Kanäle
einen zeitabhängig geregelten Verstärker 38 (im folgenden auch als TVG-Verstärker bezeichnet), der sein Ausgangssignal
über eine Leitung 40 an einen logarithmischen Verstärker abgibt. Jeder Verstärker 38 und 42 verringert den Dynamik-Bereich
des Eingangssignales.
Der TVG-Verstärker 38 hat zwei Eingangssignale; ein Eingangssignal
über eine Leitung 44 entspricht dem gewandelten Schall-Echosignal, und ein zweites Eingangssignal über eine
Leitung 46 ist ein Ansteuerimpuls, der mit dem Beginn eines Meßzyklus zusammenfällt. Ein Meßzyklus ist als das Zeitintervall
festgelegt, das in einem Zeitpunkt beginnt, wenn ein Schallimpuls vom Schleppkörper gesendet wird, und das in einem
Zeitpunkt endet, wenn der nächste Schallimpuls vom Schleppkörper gesendet wird.
Der Anfangspunkt beim Aufbau des TVG-Verstärkers 38
entsprechend dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die herkömmliche Sonar-Gleichung für Gewässerboden-
909844/Θ745
Streuung von Oberflächen-Zurückstrahlungen (vgl. z. B.:
Urick: "Principles of underwater Sound", 2. Ausgabe, McGraw-Hill, 1975, Abschnitt 8.5: "Surface-Reverberation Theory",
Seiten 218-220).
Entsprechend ist der Pegel des empfangenen Signales RL gegeben durch:
RL = SL - 40 log r + S +10 log A (1) ,
S- S
mit SL = Signalpegel des gesendeten Signales,
r = Abstand vom Empfänger zur Streustelle, S = Streustärke der Oberfläche, und
A = Flächeninhalt der Streufläche.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Erklärung von "A" im Zusammenhang mit dem voreingestellten Seitenabtast-Sonar
in Fig. 3 dargestellt. Der Rückstrahlflächeninhalt A wird
als der Flächeninhalt der Unterwasserfläche festgelegt, die durch die Schallsignai-Energie zu einer bestimmten Zeit t "beleuchtet"
ist. Wie aus Fig. 3 folgt, ist der Rückstrahlflächeninhalt etwa gleich dem Abstand L, der durch das Schallsignal
in einer Zeit t (die Sende-Impulsdauer, die bei diesem Ausführungsbeispiel
in der Größenordnung von ms liegt) durchquert wird, multipliziert mit der Strahlbreite BW auf der Unterwasserfläche.
Die Strahlbreite ist gleich dem Abstand r multipliziert mit der Winkel-Strahlbreite B vom Sende-Wandler. Für z. B. den
Schleppkörper 272 der Firma EG & G kann daher die Gleichung (1)
wie folgt umgeschrieben werden:
S098U/Q745
RL = SL + 10 log t - 30 log r - 16 + S . (2) ,
mit r = Abstand in m, und
t = Sende-Impulsdauer in ms,
wobei RL , SL und S in db gemessen sind.
5 S
Zusätzlich ist es auch erforderlich, den Absorptionsverlust im Medium und die Empfänger-Empfindlichkeit zu berücksichtigen,
die von der Frequenz RS abhängt. Der Absorptionsverlust ist im allgemeinen proportional zu 2ctr, wobei
oc den Verlust je durchlaufener Entfernung bedeutet. Als
Ergebnis folgt:
RL = SL + 10 log t -16-30 log r-2otr + S +RS (3).
s ο s
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die folgenden Betriebsparameter vorteilhaft:
SL = 126 db
OC = 0,02 db/m
t = 0,1 ms
RS = -100 db
-45 < S < -5.
s
s
Als Ergebnis verringert sich der Empfangssignalpegel RL
als Funktion von r auf:
= -30 log r - 0,04 r + S (4)..
909844/074S
In Fig. 4 ist in einer Tabelle für das dargestellte Ausführungsbeispiel und für verschiedene Werte der Zeit
(und damit des Abstandes) sowie für eine geschätzte Streu-Zurückstrahlung
S der erforderliche Verstärkungsfaktor angegeben, um einen konstanten Signal-Ausgangsabstand zu erzeugen.
Diese Daten sind auch in Fig. 5 aufgetragen, um die Abhängigkeit des Verstärkungsfaktors von der Zeit (oder der
Entfernung, da die Entfernung gleich dem Zeitintervall, multipliziert mit der Schallgeschwindigkeit im Fluid
ist) zu beschreiben.
In der Fig. 2 hat das bevorzugte Ausführungsbeispiel des
TVG-Verstärkers einen Spannungs-Rampengenerator 50, der sein
Ausgangssignal über eine Leitung 52 an lineare Stromquellen 54 und 56 abgibt. Die Stromquellen 54 und 56 sind in ihrem Aufbau
gleich und geben ihre jeweiligen Ausgangssignale über Leitungen 58 und 60 an Operations-Steilheitsverstärker 62 und 64
ab. Die Verstärker 62 und 64 sind in Reihe geschaltet, zueinander
gleich und geben einen Ausgangssignalpegel über eine Leitung 66 an einen Resonanzverstärker 68 ab. Der Resonanzverstärker
68 speist seinen Ausgangssignalpegel über eine Leitung 70 zu einem Spitzenwertgleichrichter oder -detektor 72. Das Ausgangssignal
des Spitzeriwertdetektors über eine Leitung 40 ist das Ausgangssignal des TVG-Verstärkers und liegt am logarithmischen
Verstärker 42.
Der Spannungs-Rampengenerator 50 hat einen Operationsverstärker 54, der mittels eines Rückkopplungskondensators
76 als Integrierer geschaltet ist, um an seinem Ausgang ein Rampensignal zu erzeugen. Der Operationsverstärker ist mit
Masse an seinem einen Eingang und über einen Widerstand 78 mit einer positiven Spannung an seinem anderen Eingang verbunden. Der Betrieb des Spannungs-Rampengenerators wird durch
9098U/G74S
den Ansteuerimpuls über eine Leitung 46 rückgesetzt, die
über einen Festkörper-Schalter 80 im wesentlichen einen Kurzschluß am Kondensator 76 erzeugt. Während des Zeitintervalles,
in dem der Ansteuerimpuls vorliegt, wird der Kondensator 76 entladen, und das Ausgangssignal nimmt einen
Spannungspegel an, der durch die Reihenschaltung eines Widerstandes 82 und eines Widerstandes 78 bestimmt ist. Wenn
der Ansteuerimpuls über der Leitung 46 freigegeben wird, bildet der Festkörper-Schalter eine offene Schaltung, und es
wird ein lineares Rampensignal mit einer durch die RC-Zeitkonstante des Kondensators 76 und des Widerstandes 82 bestimmten
Neigung erzeugt.
Das Ausgangssignal des Rampengenerators liegt an den Stromquellen 54, 56 (vgl. oben), die gleich aufgebaut sind.
Diese Stromquellen sind von üblicher Art. Die Ausgangssignale der Stromquellen, die jeweils proportional dem Spannungs-Eingangspegel
sind, steuern den Verstärkungsfaktor des Operations-Steilheitsverstärkers
62 bzw. 64. Diese Verstärker (z. B. vom Typ 3080 der Firma RCA) erzeugen einen Verstärkungsfaktor proportional
zum Quadrat der Zeit (oder zum Quadrat des Abstandes, da die Zeit proportional zum Abstand ist). Ein Verstärkungsfaktor
proportional zur Zeit oder zum Abstand im Quadrat entspricht im wesentlichen über dem interessierenden Abstand
von 2-500 m dem Ausdruck -30 log r -O,O4 r in Gleichung (3).
In vorteilhafter Weise unterstützen die Versetzung und geringe
Verzögerung beim Erzeugen des Rampensignales, das durch den
Auslöse-Ansteuerimpuls,vorgesehen ist, die Annäherung an den
zeitlich quadrierten Verstärkungsfaktor entsprechend Gleichung (4). Vorzugsweise dauert der Auslöse-Ansteuerimpuls 3 ms. Damit
ist der zeitabhängig geregelte Verstärkungsfaktor der beiden Operations-Steilheitsverstärker 62 und 64 mit guter Genauigkeit
an Gleichung (4) angenähert.
909844/0746
Da das umgewandelte Schall-Ausgangssignal und damit das zurückkehrende Schallsignal ein Stoßimpuls einer hochfrequenten
Energie, nämlich 100 kHz beim dargestellten Ausführungsbeispiel, ist, bewirkt der Resonanzverstärker 68 ein
Schmalband-Filtern bei der Erregerfrequenz, um unerwünschte Stör- oder Rauschsignale zu verringern. Das Ausgangssignal
des Resonanzverstärkers 68 wird dann einer Spitzenwert-Erfassung unterworfen, um die Hüllkurve des Signales an den
logarithmischen Verstärker 42 abzugeben. Der Resonanzverstärker 68 und der Spitzenwertdetektor 72 sind von herkömmlicher
Art. Das Ausgangssignal des dargestellten TVG-Verstärkers verändert sich über etwa 60 db. Dies ist nicht allgemein
mit den meisten Anzeigeeinrichtungen verträglich, die einen Dynamik-Bereich in der Größenordnung von 20 bis 30 db haben.
Es ist daher vorteilhaft und zweckmäßig, den logarithmischen Verstärker 42 in jedem der Verarbeitungskanäle vorzusehen,
um das Ausgangssignal des TVG-Verstärkers in ein Signal
entsprechend dem Logarithmus des Eingangssignales umzuwandeln. Dies verringert nicht nur den Dynamik-Bereich des TVG-Ausgangssignales
über der Leitung 40, sondern erzeugt zusätzlich ein Ausgangssignal, in dem gleiche Amplitudenänderungen gleich erfaßten
Beleuchtungsänderungen im ankommenden gewandelten Signal ent sprechen.
Der so aufgebaute TVG-Verstärker ermöglicht also einen
festen Verstärkungsfaktor gegenüber der Zeit, was die Notwendigkeit einer Handeinstellung der Verstärker-Parameter ausschließt.
90^/0745
COPY "
Claims (7)
1. / Zeitabhängig geregelter Verstärker für Seitenabtast-Sonar-Signal-Gerät,
mit
wenigstens einem Sende-Wandler zum Erzeugen eines kurzzeitigen
Seitenabtast-Sonar-Signales,
wenigstens einem Empfangs-Wandler zum Erzeugen eines
empfangsseitigen elektrischen Signales entsprechend der Stärke der empfangenen Echo-Sonar-Signale, und
empfangsseitigen elektrischen Signales entsprechend der Stärke der empfangenen Echo-Sonar-Signale, und
einer Ansteuereinrichtung zum wiederholten Auslösen des kurzzeitigen Sonar-Signales vom Sende-Wandler,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zeitabhängig geregelte Verstärker (38) aufweist:
eine erste Einrichtung (vgl. 44) zum Empfangen elektrischer Signale entsprechend der Stärke der empfangenen Echo-Sonar-Signale
,
eine zweite Einrichtung (vgl. 46) zum Empfangen eines
Meß-Intervall-Ansteuersignales entsprechend einem Sonar-Auslösesignal von der Ansteuereinrichtung, und
Meß-Intervall-Ansteuersignales entsprechend einem Sonar-Auslösesignal von der Ansteuereinrichtung, und
eine dritte Einrichtung (62, 64) zum Versorgen des Verstärkers (38) mit einem Verstärkungsfaktor entsprechend im
wesentlichen dem Quadrat der beginnend vom letzten Sonar-Ansteuersignal verstrichenen Zeit.
wesentlichen dem Quadrat der beginnend vom letzten Sonar-Ansteuersignal verstrichenen Zeit.
2.
Zeitabhängig geregelter Verstärker nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
gekennzeichnet durch
543-(EGH 013)-Ko-E
S098U/Ö74S
einen Spannungs-Rampengenerator (50), der auf das Sonar-Ansteuersignal
anspricht, um ein Rampen-Ausgangssignal mit einem Spannungspegel proportional zur verstrichenen Zeit zu
erzeugen, und
eine vierte Einrichtung (54, 56, 62, 64), die auf das Spannungs-Rampengenerator-Ausgangssignal anspricht, um den
Verstärkungsfaktor entsprechend im wesentlichen dem Quadrat der verstrichenen Zeit zu erzeugen.
3. Zeitabhängig geregelter Verstärker nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vierte Einrichtung (54, 56, 62, 64) aufweist:
eine erste und eine zweite Stromquelle (54, 56), die auf das Spannungs-Rampen-Ausgangssignal ansprechen, um ein
erstes und ein zweites Strom-Rampen-Ausgangssignal mit einer Amplitude proportional zum Spannungs-Rampensignal zu erzeugen,
und
einen ersten und einen zweiten Verstärker (6 2, 64), die jeweils auf das Ausgangssignal der ersten bzw. zweiten Stromquelle
(54, 56) ansprechen, um einen Verstärkungsfaktor zwischen deren jeweiligen Eingangs- und Ausgangsanschlüssen proportional
zur Amplitude der Stromquellen-Ausgangssignale zu erzeugen,
wobei der erste Verstärker (62) als Eingangssignal die elektrischen Signale entsprechend dem Empfangs-Wandler-Ausgangssignal
hat und der zweite Verstärker (64) auf das Ausgangssignal des ersten Verstärkers (62) anspricht.
4. Zeitabhängig geregelter Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste und der zweite Verstärker (62, 64) jeweils Operations-Steilheitsverstärker sind, und
9098U/874S
daß weiterhin vorgesehen sind:
ein Resonanzverstärker (68), der auf das Ausgangssignal des zweiten Operations-Steilheitsverstärkers anspricht, um
dessen Ausgangssignal entsprechend einem gewählten schmalen Frequenzband zu filtern, und
ein Spitzenwertdetektor (72), der auf das Ausgangssignal
des Resonanzverstärkers (68) anspricht, um ein Ausgangssignal
entsprechend der Hüllkurve des Resonanzverstärker-Ausgangssignales zu erzeugen.
5. Seitenabtast-Sonar-Signal-Gerät nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
einen logarithmischen Verstärker (42), der auf das Ausgangssignal
des zeitabhängig geregelten Verstärkers (38) anspricht, um ein Ausgangssignal proportional zum Logarithmus
des zeitabhängig geregelten Ausgangssignales zu erzeugen.
6. Zeitabhängig geregelter Verstärker für Seitenabtast-Sonar-Signal-Gerät,
mit
wenigstens einem Sende-Wandler zum Erzeugen eines kurzzeitigen
Seitenabtast-Sonar-Signales,
wenigstens einem Empfangs-Wandler zum Erzeugen eines
empfangsseitigen elektrischen Signales entsprechend der Stärke der empfangenen Echo-Sonar-Signale, und
einer Ansteuereinrichtung zum wiederholten Auslösen des kurzzeitigen Sonar-Signales vom Sende-Wandler,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zeitabhängig geregelte Verstärker (38) aufweist:
einen Spannungs-Rampengenerator (50), der auf die Ansteuereinrichtung anspricht, um wiederholt ein Rampen-Ausgangssignal
mit einem Spannungspegel proportional der verstrichenen Zeit beginnend vom letzten Sonar-Auslösesignal aus-
909844/0745
zulösen,
eine erste und eine zweite Stromquelle (54, 56), die auf das Spannungs-Rampen-Ausgangssignal ansprechen, um ein
erstes und ein zweites Strom-Rampen-Ausgangssignal mit einer Amplitude proportional zum Spannungs-Rampensignal zu erzeugen,
einen ersten und einen zweiten Verstärker (62, 64), die jeweils auf die Ausgangssignale der ersten und der zweiten
Stromquelle (54, 56) ansprechen, um einen Verstärkungsfaktor zwischen deren jeweiligen Eingangs- und Ausgangsanschlüssen
proportional zur Amplitude der Stromquellen-Ausgangssignale zu erzeugen,
wobei der erste Verstärker (62) als Eingangssignal die elektrischen Signale entsprechend dem Empfangs-Wandler-Ausgangssignal
aufweist und der zweite Verstärker (64) auf das Ausgangssignal des ersten Verstärkers (62) anspricht,
einen Resonanzverstärker (68), der auf das Ausgangssignal des zweiten Verstärkers (64) anspricht, um dessen Ausgangssignal
entsprechend einem gewählten schmalen Frequenzband zu filtern, und
einen Spitzenwertdetektor (72) , der auf das Ausgangssignal des Resonanzverstärkers (68) anspricht, um ein Ausgangssignal
entsprechend der Hüllkurve des Resonanzverstärker-Ausgangssignales zu erzeugen.
7. Zeitabhängig geregelter Verstärker für Seitenabtast-Sonar-Signal-Gerät,
mit
wenigstens einem Sende-Wandler zum Erzeugen eines kurzzeitigen
Seitenabtast-Sonar-Signales,
wenigstens einem Empfangs-Wandler zum Erzeugen eines empfangsseitigen elektrischen Signales entsprechend der Stärke
der empfangenen Echo-Sonar-Signale, und
SD984U9745
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/896,240 US4198702A (en) | 1978-04-14 | 1978-04-14 | Time varying gain amplifier for side scan sonar applications |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2915069A1 true DE2915069A1 (de) | 1979-10-31 |
| DE2915069C2 DE2915069C2 (de) | 1984-01-05 |
Family
ID=25405861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2915069A Expired DE2915069C2 (de) | 1978-04-14 | 1979-04-12 | Zeitabhängig geregelter Verstärker für Seitenabtast-Sonar |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4198702A (de) |
| JP (1) | JPS54138469A (de) |
| CA (1) | CA1125431A (de) |
| DE (1) | DE2915069C2 (de) |
| FR (1) | FR2422965B1 (de) |
| GB (1) | GB2018994B (de) |
| GR (1) | GR72545B (de) |
| IT (1) | IT1116023B (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3133080A1 (de) * | 1981-08-21 | 1983-03-10 | Honeywell-Elac-Nautik Gmbh, 2300 Kiel | Schaltungsanordnung fuer echolotgeraete |
| DE3834158A1 (de) * | 1988-10-07 | 1990-04-12 | E T R Gmbh | Ultraschall-sensorsystem mit geregeltem verstaerker und sektoren definiert begrenzter daempfung |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57500304A (de) * | 1980-02-22 | 1982-02-18 | ||
| US4420824A (en) * | 1981-04-13 | 1983-12-13 | Lowrance Electronics, Inc. | Sonar apparatus having improved gain control |
| JPS63298025A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-05 | Japan Tobacco Inc | 水分測定装置 |
| US5012449A (en) * | 1989-06-30 | 1991-04-30 | Ferranti O.R.E. Inc. | Sonic flow meter |
| US5260912A (en) * | 1991-05-17 | 1993-11-09 | Computrol, Inc. | Side-looking fish finder |
| CA2588047A1 (en) * | 2004-08-02 | 2006-02-16 | Johnson Outdoors Inc. | Sonar imaging system for mounting to watercraft |
| US8130215B2 (en) * | 2007-05-31 | 2012-03-06 | Honeywell International Inc. | Logarithmic amplifier |
| US8964503B2 (en) * | 2009-04-28 | 2015-02-24 | Baker Hughes Incorporated | Petrophysics-guided processing of LWD acoustic data |
| US8947975B2 (en) * | 2009-05-14 | 2015-02-03 | Baker Hughes Incorporated | Time-variable gain for correction of fluid attenuation in downhole acoustic tools |
| US8300499B2 (en) | 2009-07-14 | 2012-10-30 | Navico, Inc. | Linear and circular downscan imaging sonar |
| US8305840B2 (en) | 2009-07-14 | 2012-11-06 | Navico, Inc. | Downscan imaging sonar |
| US9142206B2 (en) | 2011-07-14 | 2015-09-22 | Navico Holding As | System for interchangeable mounting options for a sonar transducer |
| US9182486B2 (en) | 2011-12-07 | 2015-11-10 | Navico Holding As | Sonar rendering systems and associated methods |
| US9268020B2 (en) | 2012-02-10 | 2016-02-23 | Navico Holding As | Sonar assembly for reduced interference |
| US9354312B2 (en) | 2012-07-06 | 2016-05-31 | Navico Holding As | Sonar system using frequency bursts |
| JP2014204195A (ja) * | 2013-04-02 | 2014-10-27 | 富士通株式会社 | 利得制御回路、及び、超音波画像装置 |
| WO2014192805A1 (ja) * | 2013-05-29 | 2014-12-04 | 三菱電機株式会社 | レーザレーダ装置及びレーダ画像生成方法 |
| US10151829B2 (en) | 2016-02-23 | 2018-12-11 | Navico Holding As | Systems and associated methods for producing sonar image overlay |
| US11367425B2 (en) | 2017-09-21 | 2022-06-21 | Navico Holding As | Sonar transducer with multiple mounting options |
| CN109946684B (zh) * | 2019-03-08 | 2022-10-25 | 哈尔滨工程大学 | 一种具备大输出动态范围的宽带声呐发射机 |
| CN111650159B (zh) * | 2020-06-17 | 2023-07-18 | 自然资源部第一海洋研究所 | 一种海面反向散射强度测量方法 |
| CN113534162B (zh) * | 2021-05-31 | 2024-03-19 | 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 | 一种基于阵元域数据的在线时变增益控制方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1566872A1 (de) * | 1967-09-22 | 1970-10-22 | Electroacustic Gmbh | Echolotgeraet mit einer zeitabhaengigen Verstaerkungsgradregelung |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB797830A (en) * | 1954-08-20 | 1958-07-09 | Philco Corp | Improvements in and relating to electrical systems for modifying electric signals |
| US2798949A (en) * | 1954-06-11 | 1957-07-09 | Scholz Paul | Sensitivity time control circuit |
| US3144631A (en) * | 1962-01-09 | 1964-08-11 | Gen Instrument Corp | Radiation mapping system |
| US3191170A (en) * | 1963-01-07 | 1965-06-22 | Gen Instrument Corp | Contour mapping system |
| US3242484A (en) * | 1963-09-23 | 1966-03-22 | Bendix Corp | Topographic mapping system employing reflected energy |
| FR1528578A (fr) * | 1965-11-19 | 1968-06-14 | Inst Francais Du Petrole | Méthode de détermination des courbes de niveau du fond sous-marin et dispositif pour sa mise en oeuvre |
| US3484737A (en) * | 1968-02-23 | 1969-12-16 | Raytheon Co | Acoustic mapping apparatus |
| US3585579A (en) * | 1969-07-09 | 1971-06-15 | Westinghouse Electric Corp | Side looking sonar transducer |
| US3618007A (en) * | 1969-11-18 | 1971-11-02 | Us Navy | Vertical obstacle profiling sonar |
| US3641484A (en) * | 1970-03-10 | 1972-02-08 | Gen Instrument Corp | Contour-mapping system |
| US3716825A (en) * | 1970-07-30 | 1973-02-13 | Raytheon Co | Contour measuring apparatus especially for use in a sea bottom elevation measurement |
| US3742436A (en) * | 1971-03-24 | 1973-06-26 | Westinghouse Electric Corp | Side looking sonar apparatus |
| US3757287A (en) * | 1972-04-06 | 1973-09-04 | Us Navy | Sea bottom classifier |
| US3781775A (en) * | 1972-05-01 | 1973-12-25 | Us Navy | Rotating stereo sonar mapping and positioning system |
| JPS4937549A (de) * | 1972-08-07 | 1974-04-08 | ||
| US3950723A (en) * | 1974-02-21 | 1976-04-13 | Westinghouse Electric Corporation | Sonar apparatus |
| US3914730A (en) * | 1974-03-18 | 1975-10-21 | Westinghouse Electric Corp | Moving window sonar display system |
| US3895339A (en) * | 1974-03-29 | 1975-07-15 | Westinghouse Electric Corp | Acoustic camera apparatus |
| US3975704A (en) * | 1974-11-04 | 1976-08-17 | Klein Associates, Inc. | Method of and apparatus for sonar and related signal texture enhancement of recording media |
| US4030096A (en) * | 1975-12-05 | 1977-06-14 | Westinghouse Electric Corporation | Automatic target detector |
| US4024490A (en) * | 1976-02-27 | 1977-05-17 | Westinghouse Electric Corporation | Multibeam sidelooking sonar display system |
-
1978
- 1978-04-14 US US05/896,240 patent/US4198702A/en not_active Expired - Lifetime
-
1979
- 1979-03-22 CA CA324,014A patent/CA1125431A/en not_active Expired
- 1979-04-10 GR GR58856A patent/GR72545B/el unknown
- 1979-04-11 FR FR7909191A patent/FR2422965B1/fr not_active Expired
- 1979-04-12 IT IT48706/79A patent/IT1116023B/it active
- 1979-04-12 GB GB7913103A patent/GB2018994B/en not_active Expired
- 1979-04-12 DE DE2915069A patent/DE2915069C2/de not_active Expired
- 1979-04-13 JP JP4445979A patent/JPS54138469A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1566872A1 (de) * | 1967-09-22 | 1970-10-22 | Electroacustic Gmbh | Echolotgeraet mit einer zeitabhaengigen Verstaerkungsgradregelung |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3133080A1 (de) * | 1981-08-21 | 1983-03-10 | Honeywell-Elac-Nautik Gmbh, 2300 Kiel | Schaltungsanordnung fuer echolotgeraete |
| DE3834158A1 (de) * | 1988-10-07 | 1990-04-12 | E T R Gmbh | Ultraschall-sensorsystem mit geregeltem verstaerker und sektoren definiert begrenzter daempfung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2915069C2 (de) | 1984-01-05 |
| FR2422965A1 (fr) | 1979-11-09 |
| JPS54138469A (en) | 1979-10-26 |
| GB2018994B (en) | 1983-02-02 |
| FR2422965B1 (fr) | 1985-11-08 |
| CA1125431A (en) | 1982-06-08 |
| JPS6224747B2 (de) | 1987-05-29 |
| IT7948706A0 (it) | 1979-04-12 |
| IT1116023B (it) | 1986-02-10 |
| GB2018994A (en) | 1979-10-24 |
| GR72545B (de) | 1983-11-17 |
| US4198702A (en) | 1980-04-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2915069C2 (de) | Zeitabhängig geregelter Verstärker für Seitenabtast-Sonar | |
| EP0048958B1 (de) | Schaltungsanordnung zur Ermittlung und Anzeige der Unterschreitung vorgegebener Mindestabstände zwischen einem Fahrzeug und einem Hindernis | |
| DE2630865C3 (de) | Ultraschall-Abbildungssystem | |
| DE2641901C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Untersuchen von Objekten mittels Ultraschall | |
| DE10103936C2 (de) | Ultraschall-Sonarsystem und -verfahren mit Verwendung einer Sendefrequenz, die von einer Nachschwingungsfrequenz verschieden ist | |
| DE2908799A1 (de) | Sende-empfangs-wandleranordnung fuer eine strahlgesteuerte ultraschallabbildungsanlage | |
| DE2027333B2 (de) | Vorrichtung zum Untersuchen von Hindernissen und Diskontinuitäten an festen Stoffen mittels Ultraschall | |
| DE3411135C2 (de) | Phasengesteuertes Ultraschall-Abbildungssystem | |
| DE19906233B4 (de) | Auf einem Fahrzeug angebrachte Radareinrichtung | |
| DE3211719C2 (de) | Ultraschallecho-Untersuchungsgerät | |
| DE102015217695A1 (de) | Kommunikationsvorrichtung mit Antennen-Dämpfungskompensation | |
| DE3705695C1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur näherungsweisen Bestimmung des Aufenthaltsortes eines Ziels | |
| DE1548554B2 (de) | Unterwasser schallmess system | |
| DE2744092C3 (de) | Entfernungsmeßsystem zur Scharfeinstellung von Kameras | |
| DE4208595A1 (de) | Einrichtung zur abstandsmessung mit ultraschall | |
| DE1231598B (de) | Verfahren zur Feststellung von Fischen mit einem Echolotgeraet und Geraet zur Durchfuehrung des Verfahrens | |
| DE3421923A1 (de) | Azimuthanpassbares, phasengesteuertes sonar | |
| DE3012236A1 (de) | Naeherungswarngeraet | |
| DE849117C (de) | Anordnung zur UEbertragung impulsfoermiger Signale | |
| DE1961916B2 (de) | Anordnung zur Regelung von durch ein Hydrophon empfangenen und von einem Sonafempfanger abgegebenen Echosignalen | |
| DE19622879A1 (de) | Einrichtung zum Erkennen von Hindernissen für ein Fahrzeug | |
| DE4414746C2 (de) | Sende-Empfangsschaltung für ein akustisches Pulsecho-Entfernungsmeßsystem | |
| DE4232254A1 (de) | Ultraschallprüfverfahren | |
| EP0180652B1 (de) | Verfahren zum Senden bzw. Empfang einer periodischen Impulsfolge | |
| DE4224035A1 (de) | Ultraschallprüfverfahren |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8330 | Complete renunciation |