DE2915069C2 - Zeitabhängig geregelter Verstärker für Seitenabtast-Sonar - Google Patents
Zeitabhängig geregelter Verstärker für Seitenabtast-SonarInfo
- Publication number
- DE2915069C2 DE2915069C2 DE2915069A DE2915069A DE2915069C2 DE 2915069 C2 DE2915069 C2 DE 2915069C2 DE 2915069 A DE2915069 A DE 2915069A DE 2915069 A DE2915069 A DE 2915069A DE 2915069 C2 DE2915069 C2 DE 2915069C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- amplifier
- signal
- output signal
- sonar
- time
- 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
Links
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 claims description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 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
- 230000002996 emotional effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process 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
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect 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
sehen Ausgangssignals, das die Echo-Schallsignale darstellt. Das Empfangs-Wandler-Ausgangssignal wird
elektrisch verstärkt und verarbeitet, und das verarbeitete elektrische Signal wird in einen Bild-Drucker
gespeist, um eine ständige Aufzeichnung der Gewässerboden-Topographie
zu erzeugen. Der Dynamik-Bereich des ankommenden Signals 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 Eingangssignals 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 er- - zeugen, 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 eise
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
Aus der DE-OS 15 66 872 ist ein Echolotgerät mit einer zeitabhängigen Verstärkungsgradregelung bekannt,
deren Verlauf durch Handeinstellung der Bedienperson veränderbar ist. In der DE-O3 15 66 872
dienen dazu Einstellmittel, beispielsweise Ei bis E$, mit
denen die Schaltung so veränderbar ist, daß die Spannungen und der Verstärkungsfaktor des Verstärkers
in gewünschter Weise abgewandelt werden. Damit ist eine mehr oder weniger optimale Einstellung des
TVG-Verstärkers dem Gefühl der Bedienperson überlassen. Da diese Bedienperson im Regelfall kein
Fachmann für Unterwasserortungstechnik, sondern beispielsweise ein Funkmaat ist, ist durchaus eine
unsichere »gefühlsmäßige« Einstellung möglich.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen zeitabhängig geregelten Verstärker anzugeben, der keine
Einstellung erfordert und einen vorbestimmten Verstärkungsfaktor als Funktion der Zeit hat, zuverlässig und
unabhängig arbeitet und ein zeitabhängiges Ausgangssignal erzeugt, das die Sonarsignal-Dämpfung bei
dessen Durchgang durch eine Flüssigkeit darstellt.
Zur Lösung der obigen Aufgabe v/eist der zeitabhängig geregelte Verstärker mit zeitabhängigem Verstärkungsfaktor
für Seitenabtast-Sonar-Signalgeräte auf:
Wenigstens einen Sende-Wandler zum Erzeugen eines kurzzeitigen Seitenabtast-Sonar-Signals, wenigstens
einen Empfangs-Wandler zum Erzeugen eines empfangsseitigen elektrischen Signals entsprechend der
Stärke der empfangenen Echo-Sonar-Signale, eine
-> Ansteuereinrichtung zum wiederholten Auslösen des
kurzzeitigen Seitenabtast-Sonar-Signals vom Sendewandler, einen ersten Empfänger zum Empfangen der
elektrischen Signale, die der Stärke der empfangenen Echo-Sonar-Signale entsprechen und einen zweiten
in Empfänger zum Empfangen eines Meßintervall-Ansteuersignals
abhängig von einem Sonar-Auslösesignal
von der Ansteuereinrichtung und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsfaktor in dB des
Verstärkers dem Quadrat der beginnend vom letzten Sonar-Ansteuersignal verstrichenen Zeit proportional
und in seinem zeitlichen Verlauf festgelegt ist.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprächen
gekennzeichnet.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachfolgt) gend beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
, ; F i g. 1 eine schematische Seitenansicht eines Seitenabtast-Sonar-Gerätes,
1 F i g. 2 ein elektrisches Blockschaltbild der Auslöse-
1 F i g. 2 ein elektrisches Blockschaltbild der Auslöse-
' Verstärkungsschaltung eines Seitenabtast-Sonar-Gerätes
nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
F i g. 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
F i g. 5 eine graphische Darstellung der Verstärkung
des zeitabhängig geregelten Verstärkers abhängig vom Abstand für das dargestellte Ausführungsbeispiel..
In der F i g. 1 hat ein typisches Seitenabtast-Sonar-Gerät
ein Schiff 10, das einen Schleppkörper 12 schleppt. Der Schleppkörper ist mit dem Schiff 10 über
ein elektromechanisches 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 Ausführungsbeispiel 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 Schallsignale 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 irrt
wesentlichen in allen Zeitpunkten wird etwas zu den Wandlern reflektiert. Diese rückgestreuten Schallsignale
werden durch die Backbord- und Steuerbord-Empfangs-Wandler 22 an Bord des Schleppkörpers empfan-
gen, 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 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 Signals. ;AIs Ergebnis dieser Faktoren, die von der vom
,^Sonar-Signal durchlaufenen Entfernung abhängen,
{haben die Echo-Sonarsignale im wesentlichen einen Dynamik-Bereich in der Größenordnung von 120 db
oder mehr.
In der F i g. 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-Kanä'e einen zeitabhängig geregelten
Verstärker 38 (im folgenden auch als TVG-Verstärker bezeichnet), der sein Ausgangssignal über eine Leitung
40 an einen logarithmischen Verstärker 42 abgibt. Jeder Verstärker 38 und 42 verringert den Dynamik-Bereich
des Eingangssignals.
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 Ansteuersignal,
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-Streuung von Oberflächen- to
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 Signals RLs gegeben durch:
-W log r+Ss+10 log A,
(1)
SL = Signalpegel des gesendeten Signals,
r = Abstand vom Empfänger zur Streustelle,
Ss = Streustärke der Oberfläche, und
A = Flächeninhalt der Streufläche.
multipliziert mit der Winkel-Strahlbreite B vorn Sende-Wandler. Für z.B. den Schleppkörper 272 der
Firma EG&G kann daher die Gleichung (1) wie folgt umgeschrieben werden:
50
55
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
Schallsignal-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 ίο (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
= Abstand in m, und
= Sende-Impulsdauer in ms,
wobei RLs, SLund Ssin db gemessen sind.
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 2 »r, wobei « den Vertust je durchlaufener Entfernung bedeutet. Als Ergebnis folgt:
RLS = SL +10 log to -16 - 30 log r - 2 a r+S1+RS.
(3)
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die folgenden Betriebsparameter vorteilhaft:
| SL = | 126 db |
| « = | 0,02 db/m |
| ίο = | 0,1 ms |
| RS = | -lOOdb |
| -45 < | :5c<-5. |
Als Ergebnis verringert sich der Empfangssignalpegei RLs als Funktion von rauf:
Lj= -30 log r -0,04 r+Ss.
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 Ss der erforderliche
Verstärkungsfaktor angegeben, um einen konstanten Signal-Ausgangsabstand zu erzeugen. Diese Daten sind
auch in F i g. 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 F i g. 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. Dia 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 Spitzenwertdetektors über eine Leitung 40 ist das
Ausgangssignal des TVG-Verstärkers und liegt am iogarithmischen 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 den Ansteuerimpuls über eine Leitung 46 rückgesetzt, die über einen Festkörper-Schalter 80
im wesentlichen einen Kurzschluß am Kondensator 76 erzeugt. Während des Zeitintervall, 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
V'. ist. Wenn der Ansteuerimpuls über der Leitung 46 J' - 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 ier Zeit (oder zum Quadrat des Abstandes, da die Zeit proportional zum Abstand
ist). Ein Verstärkungsfaktor p-oportional zur Zeit oder
zum Abstand im Quadrat entspricht im wesentlichen über dem interessierenden Abstand von 2 — 500 m dem
Ausdruck
- 30 log r - 0,04 r
in Gleichung (3). In vorteilhafter Weise unterstützen die Versetzung und geringe Verzögerung beim Erzeugen
des Rampensignals, das durch den Auslöse-Ansteuerim-
puls 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
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 Signals 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 Eingangssignals umzuwandeln. Dies verringert nicht
nur den Dynamik-Bereich des TVG-Ausgangssignals über der Leitung 40, sondern erzeugt zusätzlich ein
Ausgangssignal, in dem gleiche Amplitudenänderungen gleich erfaßten Beleuchtungsänderungen im ankommenden
gewandelten Signal entsprechen.
Der so aufgebaute TVG-Verstärker ermöglicht also einen festen Verstärkungsfaktor gegenüber der Zeit, was die Notwendigkeit einer Handeinstellung der Verstärker-Parameter ausschließt.
Der so aufgebaute TVG-Verstärker ermöglicht also einen festen Verstärkungsfaktor gegenüber der Zeit, was die Notwendigkeit einer Handeinstellung der Verstärker-Parameter ausschließt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Zeitabhängig geregelter Verstärker mit zeitabhängigem Verstärkungsfaktor für Seitenabtast-Sonar-Signal-Gerät,
mit
wenigstens einem Sende-Wandler zum Erzeugen eines kurzzeitigen Seitenabtast-Sonar-Signals,
wenigstens einem Empfangs-Wandler zum Erzeugen eines empfangsseitigen elektrischen
Signals entsprechend der Stärke der empfangenen Echo-Sonar-Signale,
einer Ansteuereinrichtung zum wiederholten Auslösen des kurzzeitigen Seitenabtast-Sonar-Signals vom Sende-Wandler,
einem ersten Empfänger zum Empfangen der elektrischen Signale, die der Stärke der empfangenen Echo-Sonar-Signale entsprechen, und
einer Ansteuereinrichtung zum wiederholten Auslösen des kurzzeitigen Seitenabtast-Sonar-Signals vom Sende-Wandler,
einem ersten Empfänger zum Empfangen der elektrischen Signale, die der Stärke der empfangenen Echo-Sonar-Signale entsprechen, und
einem zweiten Empfänger zum Empfangen eines Meß-Intervall-Ansteuersignals abhängig
von einem Sonar-Auslösesignal von der Ansteuereinrichtung,
dadurch gekennzeichnet,
— daß der Verstärkungsfaktor (in ÜB) des
Verstärkers dem Quadrat der beginnend vom
- Jetzten Sonar-Ansteuersignal verstrichenen
Zeit proportional und in seinem zeitlichen Verlauf festgelegt ist.
2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
— daß der Verstärkungsfaktor auch im wesentlichen
-30Iogr-2«r
entspricht, mit
entspricht, mit
r = Abstand in tn und
λ = Absorptionsverlust je der im Fluid zurückgelegten Entfernungseinheit.
λ = Absorptionsverlust je der im Fluid zurückgelegten Entfernungseinheit.
3. Verstärker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
— 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 Stelleinrichtung (54,56,62,64), die auf das
Spannungs-Rampengenerator-Ausgangssignal anspricht, um den Verstärkungsfaktor entsprechend
im wesentlichen dem Quadrat dej; verstrichenen Zeit einzustellen.
4. Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
— daß die Stelleinrichtung (54,56,62,64) aufweist:
- eine erste und eine zweite Stromquelle (54, 56), die auf das Spannungs-Rampen-Ausgangssignal
ansprechen, um ein erstes und
50
55 ein zweites Strom-Rampen-Ausgangssignal mit einer Amplitude proportional zum
Spannungs-Rampensignal zu erzeugen, und
- einen ersten und einen zweiten Verstärker (62,64), die jeweils auf das Ausgangssignal
der ersten bzw. zweiten Stromquelle (54, 56) ansprechen, um einen Verstärkungsfaktor
zwischen deren jeweiligen Eingangsund 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.
5. Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
- daß der erste und der zweite Verstärker (62,64) jeweils Operations-Steilheitsverstärker sind.
6. Verstärker nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch
- einen Resonanzverstärker (68), der auf das Ausgangssignal des zweiten Operations-Steilheitsverstärkers
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-Ausgangssignals zu erzeugen.
7. Verstärker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
- einen logarithmischen Verstärker (42), der auf das Ausgangssignal des zeitabhängig geregelten
Verstärkers anspricht, um ein Ausgangssignal proportional zum Logarithmus des zeitabhängig
geregelten Ausgangssignals zu erzeugen.
8. Verstärker nach Anspruch 1, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet,
- daß der Spannungs-Rampengenerator (50) wiederholt ein Rampen-Ausgangssignal auslöst.
bo 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.
b5 Es gibt bereits Seitenabtast-Sonar-Geräte. Diese haben insbesondere einen Sende-Wandler zum Aussenden
eines im wesentlichen ebenen Schalisignals und einen Empfangs-V/andler zum Erzeugen eines elektri-
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 DE2915069A1 (de) | 1979-10-31 |
| DE2915069C2 true 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) |
Families Citing this family (24)
| 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 |
| DE3133080C2 (de) * | 1981-08-21 | 1983-05-26 | Honeywell-Elac-Nautik Gmbh, 2300 Kiel | Schaltungsanordnung für Echolotgeräte |
| JPS63298025A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-05 | Japan Tobacco Inc | 水分測定装置 |
| DE3834158A1 (de) * | 1988-10-07 | 1990-04-12 | E T R Gmbh | Ultraschall-sensorsystem mit geregeltem verstaerker und sektoren definiert begrenzter daempfung |
| 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 |
| US7652952B2 (en) * | 2004-08-02 | 2010-01-26 | 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 |
| US8305840B2 (en) | 2009-07-14 | 2012-11-06 | Navico, Inc. | Downscan imaging sonar |
| US8300499B2 (en) | 2009-07-14 | 2012-10-30 | Navico, Inc. | Linear and circular 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 |
| JP5889484B2 (ja) * | 2013-05-29 | 2016-03-22 | 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 |
Family Cites Families (22)
| 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 |
| DE1566872A1 (de) * | 1967-09-22 | 1970-10-22 | Electroacustic Gmbh | Echolotgeraet mit einer zeitabhaengigen Verstaerkungsgradregelung |
| 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 GB GB7913103A patent/GB2018994B/en not_active Expired
- 1979-04-12 DE DE2915069A patent/DE2915069C2/de not_active Expired
- 1979-04-12 IT IT48706/79A patent/IT1116023B/it active
- 1979-04-13 JP JP4445979A patent/JPS54138469A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT7948706A0 (it) | 1979-04-12 |
| FR2422965A1 (fr) | 1979-11-09 |
| FR2422965B1 (fr) | 1985-11-08 |
| GR72545B (de) | 1983-11-17 |
| DE2915069A1 (de) | 1979-10-31 |
| JPS6224747B2 (de) | 1987-05-29 |
| CA1125431A (en) | 1982-06-08 |
| GB2018994B (en) | 1983-02-02 |
| IT1116023B (it) | 1986-02-10 |
| GB2018994A (en) | 1979-10-24 |
| US4198702A (en) | 1980-04-15 |
| JPS54138469A (en) | 1979-10-26 |
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 | |
| DE2641901C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Untersuchen von Objekten mittels Ultraschall | |
| DE2649075B2 (de) | Verfahren und Anordnung zur Messung des Füllstandes in einem Behälter bzw. der Schüttguthöhe auf einem Lagerplatz | |
| DE3411135C2 (de) | Phasengesteuertes Ultraschall-Abbildungssystem | |
| DE3937585A1 (de) | Einrichtung zur abstandsmessung | |
| DE4208595A1 (de) | Einrichtung zur abstandsmessung mit ultraschall | |
| EP0152895B1 (de) | Schaltanordnung für einen Ultraschall-Entfernungsmesser | |
| DE1548554B2 (de) | Unterwasser schallmess system | |
| DE2744092B2 (de) | Entfernungsmeßsystem zur Scharfeinstellung von Kameras | |
| DE1231598B (de) | Verfahren zur Feststellung von Fischen mit einem Echolotgeraet und Geraet zur Durchfuehrung des Verfahrens | |
| DE3421923A1 (de) | Azimuthanpassbares, phasengesteuertes sonar | |
| EP0001608B1 (de) | Ultraschall-Bildgerät | |
| DE849117C (de) | Anordnung zur UEbertragung impulsfoermiger Signale | |
| DE202020004025U1 (de) | Vorrichtungen und Systeme zum Erfassen einer Sättigung von empfangenen Echosignalen | |
| DE2848870C2 (de) | Ultraschall-Echo-Sektorabtastgerät zur Untersuchung menschlichen oder tierischen Körpergewebes | |
| DE1937723C3 (de) | Kompensationseinrichtung fuer eine Niederschlagsdaempfung im Empfaenger einer Wetter-Radaranlage mit zeitabhaengiger Ansprechempfindlichkeitssteuerung | |
| DE1961916B2 (de) | Anordnung zur Regelung von durch ein Hydrophon empfangenen und von einem Sonafempfanger abgegebenen Echosignalen | |
| EP0180652B1 (de) | Verfahren zum Senden bzw. Empfang einer periodischen Impulsfolge | |
| DE1190845B (de) | Einrichtung zum Feststellen von schallreflektierenden Koerpern, insbesondere von Fischen | |
| DE4414746A1 (de) | Sende-Empfangsschaltung für ein akustisches Pulsecho-Entfernungsmeßsystem | |
| DE1904261B2 (de) | Dopplernavigationsanordnung | |
| DE1516629A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Erweiterung des Dynamikumfanges von Unterwasserschallaufzeichnungen auf stromempfindlichem Papier | |
| DE2263870C3 (de) | Verfahren und Anordnung zur Sendung und zum Empfang von Ultraschallwellen für mit Doppler-Effekt arbeitende Navigationssysteme | |
| DE19901835A1 (de) | Selbstabstimmendes Kristall-Kerbfilter |
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 |