DE2920330A1

DE2920330A1 - Echolot mit zwei sendefrequenzen

Info

Publication number: DE2920330A1
Application number: DE19792920330
Authority: DE
Inventors: Rudolf Walter Dipl Phys Thiele
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Atlas Elektronik GmbH
Priority date: 1979-05-19
Filing date: 1979-05-19
Publication date: 1980-11-20
Also published as: NO148690B; GB2054851B; NL184179B; NO801367L; NL184179C; AU5833680A; DE2920330C2; FR2457498A1; FR2457498B1; NO148690C; US4308599A; GB2054851A; NL8002641A; AU534767B2

Description

PRIED. KRUPP GESELLSGHAPT MIT BESCHRÄNKTER HAPTUNG IN ESSEN

Echolot mit zwei Sendefrequenzen

Die Erfindung betrifft ein Echolot mit einer Sendeanordnung aus zwei Sendewandlern zum gleichzeitigen impulsförmigen Aussenden von Schallenergie zweier benachbarter hoher Sendefrequenzen, deren Abstrahlung im Wasser eine tiefe Differenzfrequenz erzeugt, unter Verwendung einer Empfangsanordnung mit einem tieffrequenten Empfangswandler zum Empfangen der Echosignale der Differenzfrequenz und eines Anzeigegerätes zum Aufzeichnen der Echosignale nach ihrer Laufzeit, das einen Signaleingang aufweist, der mit dem tieffrequenten Empfangswandler verbunden ist.

Bs ist bekannt, Echolote, die mit mehreren Sendefrequenzen arbeiten, zur Unterscheidung von Bodenschich— tungen zu verwenden. Eine sichere Unterscheidung harter und weicher Bodenschichten eines Gewässers ist für Wasserfahrzeuge eine Notwendigkeit, insbesondere in Gebieten, in denen - wie es von Supertankern bekannt ist - mit sehr wenig Wasser unter dem Kiel, bei schlickigem Boden sogar mit Bodenberührung, gefahren v/ird. In solchen Gebieten ist eine fortlaufende Überwachung des Bodens notwendig, um zu erkennen, ob sich in einer Schlickschicht Gegenstände verbergen, die einem Wasserfahrzeug gefährlich werden können.

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So beschreibt die deutsche Patentschrift 10 17 054 eine Anordnung, die durch Aussenden impulsförmiger Schallenergie mit zwei Sendefrequenzen eine Unterscheidung von Bodenschichtungen gestattet. Schallenergie hoher Sendefrequenz wird an der oberen Schicht des Bodens reflektiert und dringt nicht ein, sie liefert damit Echosignale* die die Lage dieser obersten Schicht angeben.

Schallenergie tiefer Sendefrequenz dringt in den Boden ein und liefert damit Echosignale von tieferliegenden Ablagerungen im Boden.

Bei dieser Arbeitsweise ergeben sich jedoch Schwierigkeiten in der Darstellung der empfangenen Echosignale auf einem gemeinsamen Anzeigegerät. Diese Schwierigkeiten sind dadurch bedingt, daß bei Echoloten die Richtcharakteristik der Schallenergie für hohe Sendefrequenzen sehr schmal, für tiefe Sendefrequenzen jedoch sehr breit ist. Eine breite Richtcharakteristik führt zu dem bekannten Effekt einer scheinbaren Verlängerung des Bodenechos, da reflektierte Schall energie nicht nur von senkrecht unter dem Echolot liegenden Teilen, sondern auch von benachbarten Teilen des Bodens reflektiert werden, jedoch mit einer zeitlichen Staffelung gegen das Echosignal aus der Lotrechten eintreffen. Dieses verlängerte Bodenecho kann Echosignale von tiefer im Boden liegenden Schichten überdecken, die zeitlich innerhalb der Dauer des Bodenechos erscheinen.

Eine weitere Schwierigkeit bei der Darstellung der empfangenen Echosignale unterschiedlicher Frequenz auf einem gemeinsamen Anzeigegerät ergibt sich bei der Darstellung der Echosignale von Hanglagen, bei

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denen die Echosignale tiefer Frequenz unter Umständen vom Hang eher eintreffen können als vom Boden, wogegen die Echosignale hoher frequenz stets eine lagerichtige Darstellung gestatten. Dies führt zu Überschneidungen in der Darstellung, wie es z.B. in dem Heft 1 der "Beiträge zur Schallortung" auf Seite 51 beschrieben und in Abb. 19 (hinter Seite 51) abgebildet ist. Dieses Heft ist in der Reihe "Sonderbücherreihe der Funkortung" des Ausschusses für Funkortung erschienen und enthält die Vorträge des Arbeitskreises für Schallortung auf der Arbeitstagung in Bremen am 19. Oktober 1955. Herausgeber ist Staatssekretär Professor Dipl.-Ing. L. Brand t.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Echolot zu schaffen, das eine lagerichtige Aufzeichnung von Echosignalen hoher und tiefer Frequenz gestattet.

Die Erfindung geht bei der lösung dieser Aufgabe von der in der DE-PS 22 04 028 beschriebenen Anordnung aus, die mit einer Abstrahlung zweier benachbarter hoher Sendefrequenzen im V/asser eine tiefe Dxfferenzfrequenz zu erzeugen gestattet.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Empfangsanordnung einem zweiten, hochfrequenten Empfangswandler zum Empfang der Echosignale mindestens einer der beiden Sendefrequenzen enthält, wobei auch der hochfrequente Empfangswandler mit dem Signaleingang des Anzeigegerätes verbunden ist.

Diese Anordnung gibt die Möglichkeit, innerhalb jeder Lotperiode Echosignale von den verschiedenen Schichten des Bodens zu gewinnen. Die eintreffenden tief- und hochfrequenten Echosignale werden in jeder Lot-

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periode auf einer gemeinsamen Spur nach ihrer Laufzeit aufgezeichnet. Das dabei entstehende Echogramm zeigt die Schichten im Boden als iiezenlinien lagerichtig an.

Bei harten und felsigen Böden entsteht nur eine einzige Tiefenlinie, da nur ein einziger Reflektor vorhanden ist und alle eintreffenden Echosignale die gleiche Laufzeit aufweisen.

Sine Unterscheidung der hoch- und tieffrequenten Echosignale ist nicht notwendig, die Richtcharakteristik der Schallimpulse der Differensfrequenz und der beiden hohen Sendefrequenzen unterscheiden sich in ihrem Öffnungswinkel praktisch nicht, so daß eine Überschneidung und Überdeckung bei der Darstellung der Echosignale vermieden, wird.

Diese Möglichkeit während jeder Lotperiode die Echosignale unterschiedlicher Frequenz auf einer einzigen Spur aufzuzeichnen, ist mit der erfindmigsgemäßen Ausnutzung der Echosignale der beiden hoben Sendefrequenzen besonders einfach und sicher. Eine Anordnung beispielsweise mit einem zusätzlichen zweiten Echolot mit einer hohen Sendefrequenz hat den Kachteil einer Bildung zusätzlicher Differenzfrequenzen zwischen den beiden Sendefrequenzen des einen und der Sendefrequenz des anderen Echolotes, deren Richtcharakteristiken eine unterschiedliche Breite aufweisen, wodurch deren Echosignale die Anzeige verfälschen können. Mit dieser Anordnung könnte die Aufgabe der vorliegenden Erfindung nicht gelöst werden. Eine Anordnung mit zwei Bcholoten könnte demnach nicht ohne besondere gegenseitige Ansteuerung der Echolote verwendet werden.

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Eine hohe lotfolge, wie sie stets erwünscht ist, ist nur mit einem Echolot nach dieser Erfindung zu erreichen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Erfindung ist es vorgesehen, einen der "beiden Sendewandler auch als hochfrequenten Empfangswandler zu verwenden. Dafür ist diesex" Sendewandler über eine S ende/Empfangs weiche sowohl mit der Sendeanordnung als mit der Empfangsanordnung verbunden. Mit dieser Anordnung ist ein besonders einfaches und sehr wenig aufwendiges erfindungsgemäßes Echolot geschaffen, da nun Icein besonderer zweiter hochfrequenter Empfangs wandler benötigt v/ird und der Aufwand für eine Sende/Empfangsweiche, wie sie 25.B. in der DE-PS 954 135 beschrieben ist, nur sehr gering ist.

Für eine sinnfällige Dax-Stellung der Bodenschichtungen ist es vorteilhaft, den Echosignalen der beiden Empfangsv.'andler eine unterschiedlich vorgebbare Kennung zu geben. So ist es nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der vorliegenden Erfindung zweckmäßig, die Echosignale der Differenzfrequenz mit größerer Intensität darzustellen, um einen sofortigen. Hinweis auf harte Bodenschichtungen zu bekommen. Avis einem solchen Echogramm läßt sich erkennen, ob und vie weit diese harte Schicht die obere Schlickschicht erreicht bzw. durchstößt. Diese Darstellung zeigt, ob eine die obere Schicht durchstoßende harte Schicht eine Felsennase oder ein räumlich begrenzter Gegenstand, wie z.B. eine Tonne oder eine Rohrleitung ist.

Diese Intensitätsunterschiede können auf einem Registrierpapier eines Echographen durch unterschiedliche Schwärzung dargestellt werden.

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Für eine Anzeige auf einer Kathodenstrahlröhre wird nach einem weiterführenden Gesichtspunkt der Erfindung eine Kennung der Echosignale durch Impulse unterschiedlicher Dauer vorgenommen, da eine Kathodenstrahlröhre keine großen Intensitätsunterschiede abbilden kann.

Es besteht weiterhin die Möglichkeit, die beiden genannten Kennungen zu kombinieren oder auf einer Farbbildröhre die Echosignale in unterschiedlicher 3?arbe darzustellen, was in solchen Fällen zu empfehlen ist, wo das Echolot ohnedies als Anzeigegerät eine Farbbildröhre aufweist.

Der mit der Erfindung erzielte Yorteil liegt insbesondere darin, daß mit jeder einzelnen Lotung eine Aussage über die vorliegenden Schichtungen im Boden gewonnen werden kann.

Der Erfindungsgegenstand ist in einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 2 ein mit dieser Anordnung gewonnenes Echograom.

Ein Echolot ist, wie Fig. 1 zeigt, mit einer Sendeanordnung 1 ausgerüstet, die zwei Sendewandler 2, 3 zum Abstrahlen im pulsformiger Schallenergie zweier

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benachbarter hoher Sendefrequenseii enthält. Die Sendefrequenzen werden in zwei Oszillatoren 4, 5 gebildet, denen Sendeimpulsgeber 6, 7 nachgeschaltet sind, die die Sendewandler 2, 3 steuern.

Beim Aussenden der Schallenergie breiten sich im Wasser Schallimpulse der beiden Sendefrequenzen sowie ein Schallimpuls einer frequenz aus, die der Differenz der 'beiden hohen Sendefrequenzen entspricht. Sine Empfangs— anordnung 10 ist mit einem tieffrequenten Smpfangswandler 11 versehen zum Smpfangen der Echosignale der Differenzfrequenz. Zum Empfangen mindestens einer der beiden Sendefrequenzen enthält die Smpfangsanordnung 10 einen zweiten,hochfrequenten Smpfangswandler 12.

Di,e beiden Empfangswandler 11, 12 sind über Signalgeber 15, 16 mit einem Signaleingang 17 eines Anzeigegerätes 13 verbunden. Die Echosignale werden auf dem Anzeigegerät 18 dargestellt. Die vorgeschalteten Signalgeber 15, 16 geben den Echosignalen der beiden Empfangswandler 11, 12 eine unterschiedliche Kennung für die Anzeige.

Einen Ausschnitt aus einem mit der erfindungsmäßigen Anordnung gewonnenen Echogramm zeigt Pig. 2. In bekannter Weise markiert eine Nullinie 21 die Zeit des Auslösens der Sendeimpulse. Eintreffende Echosignale der tiefen D'ifferenzfrequenz und der hohen Sendefrequenzen werden in jeder Lotperiode auf einer gemeinsamen Spur des Echogramins nach ihren Laufzeiten aufgezeichnet. Sie geben der Tiefe des Gewässers und die Lage von Schichtungen im Boden an. Die Echosignale mit der hohen Sendefrequenz,- deren Schallenergie nicht in den Boden eindringt, v/erden an der oberen Schicht des

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Bodens reflektiert und erhalten eine Kennung für eine punktförmige Barstellung 22.

Die Echosignale der Differenzfrequenz, deren Schallenergie tief in den Boden eindringt, werden an im Boden befindlichen harten Schichten reflektiert. Sie erhalten eine Kennung durch einen Impuls vorgegebener Dauer für eine strichförmige Darstellung 23.

Durch diese Kennungen ergibt sich auf dem Echogramm eine markante Darstellung der vorliegenden Konfiguration. Man erkennt an der Darstellung der Echosignale der Differenzfrequenz, daß hier ein begrenzter Gegenstand im Boden verborgen ist, der ein wenig durch die obere Schicht hindurchragt, und da.3 es sich hier nicht um eine von tieferen Schichten ansteigende j?eisenku]..-pe handelt.

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BAD ORIGINAL

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Leerseite

Claims

292033Q Ansprüche

1. !Echolot mit einer Sendeanordnung aus zwei Sendewandlern zum gleichzeitigen impulsform!gen Aussenden von Schallenergie zweier benachbarter hoher Sendefrequenzen, deren Abstrahlung im Wasser eine tiefe Differenzfrequenz erzeugt, unter Verwendung einer Empfangsanordnung mit einem tieffrequenten Empfangswandler zum Empfangen der Echosignale der Differenzfrequenz und eines Anzeigegerätes zum Aufzeichnen der Echosignale nach ihrer Laufzeit, das einen Signaleingang aufweist, der mit dem tieffrequenten Empfangswandler verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsanordnung (10) einen zweiten, hochfrequenten Empfangs wandler (12) zum Empfangen der Echosignale mindestens einer der beiden Sendefrequenzen enthält, wobei auch der hochfrequente Empfangswandler (12) mit dem Signaleingang (17) des Anzeigegerätes (18) verbunden ist.

2. Echolot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Sendewandler (2, 3) über eine Sende-Empfangsweiche mit der Sendeanordnung (1) und nach dem Aussenden mit der Empfangsanordnung (10) verbunden ist und damit als hochfrequenter Empfangswandler (12) vorgesehen ist.

3. Echolot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Signaleingang (17) des Anzeigegerätes (18) Signalgeber (15, 16) für unterschiedliche Kennungen der Echosignale der beiden Empfangs wandler (11, 12) zugeordnet sind.

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4. Echolot nach. Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgeber (15, 16) den Echosignalen der beiden Empfangswandler (11, 12) unterschiedliche Intensitäten zuordnen.

5. Echolot nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgeber (15, 16) Impulsgeber für Impulse einstellbarer Impulsdauer sind.

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