DE3205425A1

DE3205425A1 - Echo sounding device comprising digitisation of the measurement results

Info

Publication number: DE3205425A1
Application number: DE19823205425
Authority: DE
Inventors: Siegfried R.J. Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. 2300 Kiel Fahrentholz
Original assignee: Fahrentholz siegfried Rj dipl-Physdrrernat
Current assignee: Fahrentholz siegfried Rj dipl-Physdrrernat
Priority date: 1982-02-16
Filing date: 1982-02-16
Publication date: 1983-08-25

Abstract

According to Figure 2, an echo sounding device comprising digitisation of the measurement results is provided, in addition to the usual modules for an echo sounding system, with a receiving amplifier which automatically sets itself to the amplitude of the most distinguished echo, with an analog evaluation circuit which converts the echo transit times into voltage pulses by picking up sawtooth voltages and stores them as mean value of the preceding sounds, and with window electronics which are controlled by the mean voltage value and thus by the mean water depth of the last soundings. The window electronics have the effect that only echoes which fall into the window with a certain width can have an influence on the control of the amplifier, the averaging and the gate stage for starting and stopping the counter for the digitisation. As a result, the system of controls is fixed to the ground echo and cannot be disturbed by pre-echoes. By gating the stop pulses into the echogram as a distinct black front edge of the relevant echoes, the digitisation processes of the echo sounds are monitored, on the one hand, and, on the other hand, the output values are documented for the EDP. <IMAGE>

Description

Echoloteinrichtung mit Digitalisierung der MeßergebnisseEchosounder device with digitization of the measurement results

Beschreibung Bekanntlich treten bei der Bestimmung der Wassertiefe neben den Echos vom Meeresboden auch Echos von im Wasser schwebenden anderen Reflektoren auf. Diese können Fischschwärme, Gasblasen oder anderes Treibgut sein. Description It is well known that occur when determining the water depth In addition to the echoes from the sea floor, there are also echoes from other reflectors floating in the water on. These can be schools of fish, gas bubbles or other floating debris.

Bei der analogen Darstellung dieser Echos auf optisch anzeigenden Echo loten mit Kathodenstrahlröhren, rotierenden Neonlam -pen oder Leuchtdioden und ähnlichen Verfahren lassen sich die zusätzlichen Echos zwischen Oberfläche und Boden durch die Stabilität, Häufigkeit und Eindeutigkeit der Anzeige von den Bodenechos durch den Beobachter unterscheiden.With the analog representation of these echoes on optically indicating Echo sounding with cathode ray tubes, rotating neon lamps or light emitting diodes and similar methods, the additional echoes between the surface and Ground through the stability, frequency and clarity of the display of the ground echoes distinguish by the observer.

Bei der analogen graphischen Darstellung dieser Echos auf registrierenden Echographen erhält man ein Echogramm ähnlich Abb. 1.With the analog graphical representation of these echoes on registering Echographs give you an echogram similar to Fig. 1.

Hier sind alle aus dem Wasserraum reflektierten Echos aufgezeichnet. Der Betrachter eines Echogramms sieht nicht nur alle Echos einer Lotperiode, sondern auch alle Echos mehrerer aufeinander -folgender Lotperioden. Hierdurch wird auch der zeitliche Verlauf der Echos zur Auswertung herangezogen. In der Praxis ist es des -halb mit einiger Erfahrung möglich, die Echos der Gasblasen, der Fischschwärme, der Wracks oder ähnlicher Hindernisse und des Meeresbodens zuverlässig voneinander zu unterscheiden.All echoes reflected from the water space are recorded here. The viewer of an echogram not only sees all the echoes of a plumb period, but also also all echoes of several consecutive plumbing periods. This will also the time course of the echoes is used for the evaluation. In practice it is Therefore, with some experience, the echoes of the gas bubbles are possible Schools of fish, the wreckage or similar obstacles and the sea floor reliably from each other to distinguish.

Im Zuge der Einführung der automatischen Datenverarbeitung in die Vermessung entstand die Forderung, Echolote oder Echographen zu entwickeln, die die Wassertiefe selbständig ermitteln und digital an einen Rechner weiterleiten können. Diese Aufgabe ist deshalb nicht ohne Weiteres lösbar, da die Zwischenechos zwischen Oberfläche und Gewässerboden einerseits vom Betrachter nicht gewünscht werden, andererseits aber. für die Echolotanlage einwandfreie, reelle, reproduzierbare Echos sind, die sich physikalisch nicht von den Bodenechos unterscheiden und sich deshalb nicht einfach herausfiltern lassen.In the course of the introduction of automatic data processing in the Surveying, the requirement arose to develop echosounders or echographs that determine the water depth independently and forward it digitally to a computer can. This task cannot be solved without further ado, since the interim echoes between the surface and the bottom of the water, on the one hand, the viewer does not want it but on the other hand. flawless, real, reproducible for the echo sounder system Echoes are that and are not physically different from the ground echoes therefore do not just let it filter out.

Diese Aufgabe wird nach der hier vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die Digitalelektronik nur auf Echos innerhalb eines Fensters ansprechen kann, das analog durch den Mittelwert der Bodenechos der vorherigen Lotungen gesteuert wird, und daß die Digitalisierung zur Kontrolle zusätzlich in das Echogramm eingesteuert wird.According to the present invention, this object is achieved by that the digital electronics can only respond to echoes within a window, which is controlled analogously by the mean value of the ground echoes of the previous soundings and that the digitization is also fed into the echogram for control purposes will.

Abbildung 2 zeigt die prinzipielle Anordnung einer Echolotanlage nach der Erfindung: Eine Echographeinrichtung nach üblicher Bauart, bestehend aus einem umlaufenden Riemen 1 mit dem Registrierorgan 2 und einem darunter in sinnfälliger Weise hinweg bewegten Papierstreifen aus elektrosensitivem Registrierpapier, triggert mit einem Magnet 3 bei Skalennull über einen magnetfeldabhängigen Sensor 4 die Steuerimpulselektronik 5 die den Impulsgenerator 6 tastet und dadurch über den Sendeschwinger 7 die Abstrahlung eines Schallimpulses 8 zum Meeresboden 9 bewirkt. Gleichzeitig oder für bestimmte Anwendungen auch phasenverschoben zum Tasten des Senders erfolgt der Start des Sägezahngenerators 10, dessen Spannung proportional mit der Echo laufzeit ansteigt. Der ausgesandte Schallimpuls 8 wird am Boden 9 reflektiert und gelangt als Echo 11 über den Empfangsschwinger 12 auf den Eingang des Verstärkers 13. Für bestimmte Anwendungen kann zum Echo -empfang auch der Sendeschwinger 7 verwendet werden.Figure 2 shows the basic arrangement of an echo sounder system of the invention: An echograph device according to the usual design, consisting of a circumferential belt 1 with the registration element 2 and one below in more obvious Wise moving strips of paper made of electro-sensitive recording paper, triggers with a magnet 3 at zero scale via a magnetic field-dependent sensor 4 the control pulse electronics 5 which the pulse generator 6 scans and thereby over the transmitter oscillator 7 causes the emission of a sound pulse 8 to the sea floor 9. Simultaneously or for certain applications also out of phase with the keying of the Transmitter is the start of the sawtooth generator 10, whose voltage is proportional increases with the echo transit time. The emitted sound pulse 8 is reflected on the floor 9 and reaches the input of the amplifier as an echo 11 via the receiving oscillator 12 13. The transmitter transducer 7 can also be used for echo reception for certain applications will.

Der Verstärker 13 ist mit einer Regelelektronik versehen, die dafür sorgt, daß das größte eintreffende Echo nach einer gewissen Totzeit den Verstärker gerade voll aussteuert. Das dadurch-herausgestellte Echosignal wird neben der Schreibstufe 19 zur Registrierung auf dem Registrierpapier 20 auch einer speziellen Schaltelektronik 14 zugeführt, die beim Eintreffen des Echo impulses den momentanen Wert der Sägezahnspannung 10 abgreift und in einer RC -Kombination als Mittelwertschaltung speichert.The amplifier 13 is provided with a control electronics for this ensures that the largest incoming echo reaches the amplifier after a certain dead time is currently fully driven. The echo signal thereby exposed is next to the write stage 19 for registration on the recording paper 20 also a special electronic circuit 14 supplied, the instantaneous value of the sawtooth voltage when the echo pulse arrives 10 taps and stores it in an RC combination as an average value circuit.

Die momentane Höhe der Sägezahnspannung ist ein analoges Maß für die durch das Echolot gelotete Entfernung. Der Mittelwert der einzelnen Meßspannungsimpulse stellt deshalb die mittlere Entfernung der letzten Lotungen dar. Durch entsprechende Wahl der Zeitkonstanten der Mittelwertbildung kann der Zeitraum, der zur analogen Mittelwertbildung beiträgt, den erforderlichen Verhältnissen angepaßt werden.The current level of the sawtooth voltage is an analogous measure for the Distance measured by the echo sounder. The mean value of the individual measuring voltage pulses therefore represents the mean distance of the last plumbing. With corresponding Choice of time constants for averaging can be the time period that corresponds to the analog Averaging calculation contributes to be adapted to the required conditions.

Sagezahn- und Mittelwertspannung werden einer Fensterelektro -nik 15 zugeführt, die den Verstärker 13 mit seinem Regelkreis bis kurz vor dem Mittelwert sperrt und danach bis zum Eintreffen des Bodenechos freigibt. D. h. , daß alle Echos, die vor dem mitt,-leren Bodenecho eintreffen, unterdrückt werden, so daß hierdurch Zusatzechos von blasenhaltigem Wasser, von Fischschwärmen oder anderem Treibgut unterdrückt werden. In der Praxis zeigt sich, daß der Fenster impuls bereits ab einer gewissen Entfernung vor dem mittleren Bodenecho den Verstärker öffnen muß, da sonst eine Anpassung des Mittelwertes an reell kleiner werdende Entfernungen erschwert wird.The sawtooth and mean voltage are used in a window electronics 15 fed to the amplifier 13 with its control loop until just before the mean value blocks and then releases until the bottom echo arrives. I. E. that all echoes that arrive before the middle ground echo are suppressed, so that Additional echoes from water containing bubbles, schools of fish or other floating debris be suppressed. In practice it turns out that the window pulse is already starting must open the amplifier a certain distance in front of the mean floor echo, otherwise an adaptation of the mean value to actually decreasing distances is made more difficult.

Fensterimpuls 15, Echo impuls 13 und Steuer impuls 5 wirken derart auf die Torstufe 16, daß der Zähler 17 bei Skalennull (= Wasseroberfläche) zurückgestellt und gestartet und durch das Echo gestoppt wird. Window pulse 15, echo pulse 13 and control pulse 5 act in this way on the gate step 16 that the counter 17 is reset at zero (= water surface) and is started and stopped by the echo.

Der Zähler läuft mit der Frequenz des Mutterfrequenzgenerators 21, der gleichzeitig den Registrierbandantrieb und damit den Aufzeichnungsmaßstab steuert. Hierdurch ist eine feste Zuordnung zwischen Aufzeichnungsmaßstab und Digitalisierung gegeben, die auch erhalten bleibt, wenn bei veränderter Schallgeschwindigkeit im Wasser der Registrierriemenantrieb mit entsprechend anderer Drehzahl und der Zähler mit entsprechend anderer Frequenz betrieben werden muß. Nach Eintreffen des Echos und damit des Stop-Signals wird die Zählerstellung 17 an den Digitalausgang 18 übertragen und dort in einem Pufferspeicher der EDV-Anlage zum Abruf bereitgestellt.The counter runs at the frequency of the mother frequency generator 21, which at the same time controls the recording tape drive and thus the recording scale. This means that there is a fixed association between the recording scale and digitization given, which is also retained when the speed of sound changes in the Water the registration belt drive with correspondingly different speed and the counter must be operated with a correspondingly different frequency. After the echo has arrived and thus the stop signal, the counter position 17 is transmitted to the digital output 18 and there in made available for retrieval in a buffer memory of the EDP system.

Zur Dokumentation der Digitalisierung wird der Stopimpuls des Zählers von der Torstufe 16 direkt in die Schreibstufe 19 derart eingesteuert, daß dieser eine markante schwarze Linie in eineni sonst grau erscheinenden Echogramm erzeugt. Hierdurch sind nach Abb. 3 die digitalisierten Echos mit einer scharfen schwarzen Vorderkante versehen, die bei den zusätzlichen Fehlechos fehlt. The stop pulse of the counter is used to document the digitization controlled by the gate stage 16 directly into the write stage 19 in such a way that this creates a distinctive black line in an echogram that would otherwise appear gray. As a result, the digitized echoes are shown in Fig. 3 with a sharp black Provided the leading edge, which is missing in the additional false echoes.

Sollten für die Echolotanlage nach der Erfindung die Echoverhältnisse im Wasser so schlecht sein, daß sich die Elektroniken nicht auf das gewünschte Bodenecho einstellen, so kann mit einem manuell bedienbaren Regler die Fensterelektronik 15 an das richtige Bodenecho herangeführt werden.Should the echo ratios for the echo sounder system according to the invention be so bad in water that the electronics do not respond to the desired bottom echo set, the window electronics 15 to the correct bottom echo.

Da auch reelle Echos von Wassertiefen, die vor dem Beginn des manuell eingestelleten Fensters eintreffen, nicht digitalisiert werden können, wird zur Vermeidung von Bedienungsfehlern die Lage des Beginns des manuell einstellbaren Fensters, der den Charakter einer digitalisierbaren Mindesttiefe hat, als dünne Linie zusätzlich in das Echogramm eingesteuert.Since there are also real echoes of water depths before the start of the manual set window arrive, cannot be digitized, becomes Avoidance of operating errors the position of the beginning of the manually adjustable Window, which has the character of a digitizable minimum depth, as thin Line is also included in the echogram.

Claims

Echosounder device with digitization of the measurement results Echosounder with digitization of the measurement results, characterized in that that they have an adjustable echo receiving amplifier in addition to the usual assemblies and a window contains electronics that are connected to each other in a control loop in the Working together so that the amplifier adjusts to the strongest echoes which fall into the window, and the window electronics from the mean value of the plumbing of the last solder periods is controlled and the mean value of those allowed through in the window Echoes are formed with the window having a certain width in order to be stable To get control point, and that echo and window pulse via a gate step on one Digital counters work in a known manner by counting a mother frequency according to the start-stop principle, the echo transit times are digitized and passed on be kept ready on a computer system.

2) Device according to claim 1, characterized in that the averaging the echo propagation times analogously by tapping the instantaneous voltage values from one Sawtooth generator when the echoes arrive and storage of these voltage pulses takes place in an RC combination, the number of components being determined by the choice of components the last lot periods that take part in the averaging are determined, and that the window pulse from the difference between the sawtooth voltage and the Average voltage is formed.

3) Device according to claim 1 -2, characterized in that the Stop pulse of the counter is fed directly into the echo gram and thereby the Digitization in the echo recordings is documented as a black leading edge.

4) Device according to claim 1-3, characterized in that the Window pulse can be controlled manually.

5) Device according to claim 1 -4, characterized in that the Frequency of the counter for digitizing and the control electronics for controlling the analog recordings of the echoes, e.g. Example of the registration belt drive from which the same mother frequency generator is removed.