DE567876C

DE567876C - Echo sounder or underwater signaling device

Info

Publication number: DE567876C
Application number: DEM119517D
Authority: DE
Original assignee: Marconi Sounding Device Co Ltd
Current assignee: Marconi Sounding Device Co Ltd
Priority date: 1931-07-25
Filing date: 1932-04-20
Publication date: 1933-01-11

Description

Echolotungs- oder Unterwassersignaleinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf Echolotungsgeräte und Unterwassersignaleinrichtungen, bei denen Druckwellen mit Hilfe elektrisch gespeister Impulsvorrichtungen mit verhältnismäßig hoher Frequenz durch das Wasser oder ein anderes Medium übertragen werden.Echo sounding or underwater signaling equipment The invention relates to focus on echo sounders and underwater signaling devices that experience pressure waves with the help of electrically powered pulse devices with a relatively high frequency be transmitted through the water or other medium.

Bei solchen Vorrichtungen ist es üblich, Quarz- oder andere piezoelektrische Vorrichtungen mit dem Wasser oder einem anderen Cbertragungsmedium in Berührung zu bringen. Die Vorrichtungen werden mit Hilfe von elektrischer Energie erregt, und bei der Übertragung auf das Wasser oder ein anderes Druckwellenmedium ergeben sich mechanische Schwingungen verhältnismäßig hoher Frequenz.It is common in such devices to be quartz or other piezoelectric Devices in contact with water or another transmission medium bring to. The devices are energized with the help of electrical energy, and when transferred to water or other pressure wave medium mechanical vibrations of relatively high frequency.

Vorrichtungen dieser Art sind zum Gebrauch bei sog. Echolotungsgeräten woblbekannt, mit denen beispielsweise die Tiefe des Meeres dadurch gemessen wird, daß man die Zeit bestimmt, die eine Druckwelle braucht, um den Sender zu verlassen, von dem Meeresboden reflektiert zu werden und zu einem Empfänger zurückzukehren. Mitunter dient die gleiche piezoelektrische oder sonstige elektromechanische Cbertragungsvorrichtung sowohl zum Senden als auch zum Empfangen. Derartige piezoelektrische oder sonstige elektromechanische L'bertragungsvorrichtungen können auch zur Abgabe von Signalen unter Wasser benutzt werden. Bei Vorrichtungen dieser Art ist es natürlich erwünscht, die Quelle für die elektrischen Schwingungen zur Erregung eines Quarz- oder anderen Übertragers bzw. einen Verstärker, der von einem Quarz- oder einem anderenEmpfänger gespeist wird, so dicht wie möglich an den Sender bzw. Empfänger heranzurücken, damit die Leitungen zu oder von der piezoelektrischen Vorrichtung so kurz wie möglich gemacht werden können.Devices of this type are for use in so-called echo sounding devices wobl known, with which, for example, the depth of the sea is measured by that one determines the time it takes a pressure wave to leave the transmitter, to be reflected off the ocean floor and return to a receiver. Sometimes the same piezoelectric or other electromechanical transmission device is used for both sending and receiving. Such piezoelectric or other electromechanical transmission devices can also be used to output signals used underwater. With devices of this type it is of course desirable the source of the electrical vibrations to excite a quartz or other Transmitter or an amplifier from a quartz or other receiver is fed, move as close as possible to the transmitter or receiver, so that the lines to or from the piezoelectric device are as short as possible can be made.

Es ist auch üblich, diese Leitungen gegen elektrische Beeinflussung oder sonstige Einwirkungen durch ein abschirmendes Rohr zu schützen, das die Leitungen umgibt und gewöhnlich geerdet ist. Dabei ist zu beachten, daß die Kapazität je Längeneinheit der Leitungen und der damit verbundene Schirm eine ganz beträchtliche Höhe hat (die Kapazität eines Kabels und eines Abschirmrohrs von .1 bis ö m Länge kann leicht gleich der Kapazität eines gewöhnlichen piezoelektrischen Übertragers sein), insbesondere wenn das Abschirmrohr einen kleinen Durchmesser hat, wie dies aus praktischen Gründen oft der Fall sein muß. Die Erfahrung hat gezeigt, daß ein Grenzwert für die zulässige Kapazität in jeder bekannten Einrichtung besteht, bei dessen Überschreitung die Wirksamkeit der Einrichtung wesentlich herabgesetzt wird. Daraus entstehen erhebliche Schwierigkeiten, insbesondere in den Fällen, in denen es aus praktischen Gründen nicht möglich oder zweckmäßig ist, den Schwingungskreis für den Sender oder den Verstärker für den Empfänger so dicht an die piezoelektrische. oder sonstige Vorrichtung heranzurücken, wie es erwünscht ist.It is also common practice to use these wires against electrical interference or other influences to be protected by a shielding pipe that covers the lines surrounds and is usually grounded. It should be noted that the capacity per unit of length of the cables and the associated shield has a very considerable height (the Capacity of a cable and a shielding tube from .1 to ö m in length can easily equal to the capacitance of an ordinary piezoelectric transducer), in particular when the shield tube has a small diameter, as is the case for practical reasons often has to be the case. Experience has shown that there is a limit to the allowable There is capacity in every known facility, if exceeded, the Effectiveness of the facility is significantly reduced. This creates considerable Difficulties, especially in those cases where there is from practical Reasons is not possible or appropriate, the oscillation circuit for the transmitter or the amplifier for the receiver so close to the piezoelectric. or other Move device as desired.

Der Hauptzweck der Erfindung besteht in der Vermeidung dieser Schwierigkeiten. Gemäß der Erfindung werden Spannungstransformatoren in die Speiseleitung zwischen Sendeschwingungskreis und die piezoelektrische oder sonstige Vorrichtung oder zwischen diese Vorrichtung und einen Verstärker für den Empfang, je nach Lage des Falls, eingeschaltet. Dabei wird die Spannung in den Verbindungsleitungen herabgesetzt, und zwar ist eine Vorrichtung zum Herauftransformieren zwischen den Verbindungsleitungen und der piezoelektrischen oder anderen Vorrichtung und eine Vorrichtung zum Herabsetzen der Spannung zwischen diese Leitungen und. dem Schwingungskreis zum Senden bzw. dem Verstärker für den Empfang eingeschaltet. Dabei hat sich ergeben, daß es durch die Erfindung möglich ist, die Entfernung zwischen einer piezoelektrischen oder sonstigen elektromechanischen Hochfrequenzimpulsvorrichtung zum Senden oder zum Empfangen und den dazugehörigen Sende- oder Empfangsgeräten stark zu vergrößern. Dabei muß natürlich eine entsprechende Abschirmung aufrechterhalten bleiben, und es müssen gleichzeitig Hochspannungsschwingungskreise, die zur Erzielung einer guten Wirkung in praktischen Fällen im allgemeinen notwendig sind, benutzt werden.The main purpose of the invention is to avoid these difficulties. According to the invention, voltage transformers are placed in the feed line between Transmit oscillation circuit and the piezoelectric or other device or between this device and an amplifier for reception, as the case may be, switched on. The voltage in the connecting lines is reduced, is a device for stepping up between the connecting lines and the piezoelectric or other device and a step down device the voltage between these lines and. the oscillation circuit for sending or the amplifier switched on for reception. It turned out that it was through the invention is possible to reduce the distance between a piezoelectric or other electromechanical high frequency pulse device for sending or for Receive and greatly enlarge the associated transmitting or receiving devices. Appropriate shielding must of course be maintained, and there must also be high-voltage oscillation circuits, which are necessary to achieve a good Effect in practical cases are generally necessary to be used.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Anordnung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt.In the drawing are two embodiments of the arrangement according to the Invention shown for example.

Fig. z zeigt eine Einrichtung mit einem Autotransformator, Fig. 2 eine ähnliche Einrichtung mit einem Zweiwicklungs- und mit einem Dreiwicklungstransformator.FIG. Z shows a device with an autotransformer, FIG. 2 a similar device with a two-winding and with a three-winding transformer.

In den beiden Figuren sind entsprechende ; Teile mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. .In der Zeichnung bedeutet ja einen wasserdichten Abschirmkasten aus Metall, der die Vorrichtung zur Spannungserhöhung umgibt und der piezoelektrischen oder sonstigen Vorrichtung möglichst nahegerückt ist. Diese Vorrichtung ist mit Hilfe eines hochisolierenden Kabels 2, 3 in einem wasserdichten Schutz- und Abschirmrohr 4. angeschlossen. Die beiden Leitungen, die von der Vorrichtung z herkommen, sind durch eine induktive Wicklung 5 miteinander verbunden, die die Sekundärwicklung eines Transformators mit Luftkern ist, der ein Zweiwicklungstransformator wie in Fig. 2 oder ein Autotransformator wie in Fig. z sein kann. Der sekundäre Stromkreis dieses Transformators, der die abgeschirmten Leitungen und die piezoelektrische oder andere Vorrichtung enthält, ist vorzugsweise auf die Betriebsfrequenz abgestimmt, beispielsweise durch Änderung der sekundären Induktivität oder durch eine zusätzliche einstellbare Kapazität 6, die parallel zu der Induktivität liegt und in der Zeichnung in gestrichelten Linien dargestellt ist. Die Primärwicklung dieses Transformators ist mit den beiden Leitungen einer Verbindungsleitung 7 verbunden, die aus einem zweiadrigen Kabel mit Bleimantel oder aus zwei einadrigen Kabeln mit Bleimänteln. bestehen kann, bei denen der Bleimantel vorzugsweise an mehreren Punkten geerdet ist. Durch diese Anordnung wird offenbar eine Interferenz durch Induktion u. dgl. verringert. Die anderen Enden der Leitung sind an einem Transformator 8 angeschlossen, der im Bedarfsfalle entweder ein Autotransformator (Fig. x) oder ein Dreiwicklungstransformator (Fig. 2) sein kann, der tatsächlich drei Wicklungen besitzt, von denen die eine einen Teil des elektrischen Schwingungskreises, der bei 0 allgemein angedeutet ist, bildet, während die zweite eine Induktivität darstellt, die mit dem Eingangskreis eines Verstärkers für den Empfang gekoppelt ist, dessen erste Röhre bei V gezeichnet ist und die dritte Wicklung parallel zu den beiden Leitungen der Übertragungsleitung liegt. Die Anordnung ist so getroffen, daß an dem von der piezoelektrischen oder anderen Vorrichtung entfernt liegenden Ende eine Herabsetzung der Spannung in Richtung auf die Leitung eintritt, während am anderen Ende eine Heraufsetzung stattfindet. Vorzugsweise wird die Wicklung des Transformators, die mit dem Verstärker für den Empfang verbunden ist, ebenfalls auf die Betriebsfrequenz abgestimmt, beispielsweise mit Hilfe eines Abstimmkondensators g, der in gestrichelten Linien dargestellt ist. z 2 ist ein geerdeter Abschirmkasten.In the two figures are corresponding; Parts are given the same reference numerals. . In the drawing it means a watertight shielding box made of metal, which surrounds the device for increasing the voltage and is as close as possible to the piezoelectric or other device. This device is connected with the aid of a highly insulating cable 2, 3 in a waterproof protective and shielding tube 4. The two lines coming from the device z are connected to one another by an inductive winding 5, which is the secondary winding of an air-core transformer, which can be a two-winding transformer as in FIG. 2 or an autotransformer as in FIG. The secondary circuit of this transformer, which contains the shielded lines and the piezoelectric or other device, is preferably matched to the operating frequency, for example by changing the secondary inductance or by an additional adjustable capacitance 6, which is parallel to the inductance and is shown in the drawing in dashed lines is shown. The primary winding of this transformer is connected to the two lines of a connecting line 7, which consists of a two-core cable with lead sheath or two single-core cables with lead sheath. may exist in which the lead sheath is preferably grounded at several points. This arrangement apparently reduces interference by induction and the like. The other ends of the line are connected to a transformer 8 which, if necessary, can be either an autotransformer (Fig. X) or a three-winding transformer (Fig. 2), which actually has three windings, one of which is part of the electrical oscillating circuit, which is indicated generally at 0, while the second represents an inductance which is coupled to the input circuit of an amplifier for reception, the first tube of which is drawn at V and the third winding is parallel to the two lines of the transmission line. The arrangement is such that at the end remote from the piezoelectric or other device there is a decrease in voltage in the direction of the line, while at the other end an increase occurs. The winding of the transformer, which is connected to the amplifier for reception, is preferably also tuned to the operating frequency, for example with the aid of a tuning capacitor g, which is shown in dashed lines. z 2 is a grounded shield box.

Die in Fig.2 dargestellte Ausführungsform wird bevorzugt, bei der Transformatoren mit getrennten Wicklungen benutzt werden. Der Transformator an dem Ende der Leitung, an dem die Stromquelle liegt, besitzt drei Wicklungen, deren eine mit der Leitung verbunden ist und zwischen der Wicklung, die an den Schwingungskreis angeschlossen ist, und der Wicklung, die mit dem Verstärker für den Empfang verbunden ist, liegt. Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß die Potentiale, die dem Eingangsstromkreis des Verstärkers für den Empfang aufgedrückt werden, in Zeitpunkten der Übertragung infolge der Schirmwirkung der mit der Leitung verbundenen Wicklung etwas verringert werden.The embodiment shown in Figure 2 is preferred in which Transformers with separate windings can be used. The transformer on that The end of the line to which the power source is connected has three windings, one of which is connected to the line and between the winding attached to the oscillating circuit is connected, and the winding that is connected to the amplifier for reception is, lies. This arrangement has the advantage that the potentials that the input circuit of the amplifier are pressed for reception at times of transmission slightly reduced due to the shielding effect of the winding connected to the cable will.

Bei der Ausführungsform, bei der ein Transformator mit getrennten Wicklungen am Stromquellenende der Leitung 7 benutzt wird, ist es erwünscht, beide Adern der Kabel der Leitung mit Bleimänteln gegen Erde zu isolieren und sie an der Eintrittstelle in das Gerät (d. h. also an den von dem Rohr q. entfernt liegenden Enden) durch zwei ähnliche Kondensatoren io miteinander zu verbinden, die einen geeigneten Wert haben und miteinander in Reihe liegen. Der Mittelpunkt zwischen diesen beiden Kondensatoren ist dabei geerdet.In the embodiment in which a transformer with separate Windings at the power source end of the line 7 is used, it is desirable to use both Insulate the cores of the cable of the line with lead sheaths against earth and she at the point of entry into the device (i.e. those remote from the pipe q Ends) to be connected to each other by two similar capacitors io, the one have appropriate value and are in series with each other. The midpoint between these two capacitors is grounded.

Claims

PATENT CLAIMS. i. Echo sounder or underwater signaling device, in the case of pressure waves using a high frequency pulse device, for example a piezoelectric crystal, through the water or through another medium be transmitted and in which the device is via a wired line from a suitable Current source, for example from an oscillating circuit, is excited, characterized in that that the connection line with the power source and with the pulse device j e is connected via a transformer, the voltage at the former connection point the power source and increases again at the latter connection point. a. Arrangement according to claim i, characterized in that one or both transformers Autotransformers are. 3. Arrangement according to claim i and 2, characterized in that that the line in a known manner by one at several points along the entire length of the line grounded shielding device is shielded. q .. arrangement according to claim i, characterized characterized in that the transformer between the power source and line three It has windings, one of which with the line, the second with the power source and the third is connected to an amplifier for the incoming pressure waves.