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Vorrichtung zur Messung der Entfernung reflektierender Objekte nach
der akustischen Echomethode Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur
Messung der Entfernung reflektierender Objekte nach der akustischen Echomethode,
bei der die empfangenen Echos zur Beobachtung auf einem Schreibstreifen fortlaufend
aufgeschrieben werden.
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Solche Echographen arbeiten in der Weise, daß bei jedesmaligem Durchgang
des Schreibgriffels Idurch die Nullinie der Tiefenskala auf dem Registrierstreifen
ein Schallimpuls gegen den Meeresboden ausgesandt wird. Schreibgriffel und Sendekontakt
werden zu diesem Zweck von einem gemeinsamen Motor angetrieben. Da die Echolotschwinger
sich nicht an der Meeresoberfläche befinden, sondern am Boden des Schiffes angeordnet
sind, ergeben sich je nach dem Tiefgang Ides Schiffes verschieden große Abweichungen
zwischen dem gemessenen und dem wahren Tiefenwert. Man kann dies durch Verlegen
des Zeitpunktes der Schallauss'endung gegenüber dem Nulldurchgang des Schreibgriffels
ausgleichen, wenn der Tiefgang des Schiffes bekannt ist. Für diese Nullpunkteinstellung
hat man bisher den sogenannten Nullschall, d. h. den vom Echolotsender zum Empfänger
unmittelbar übertragenen Schallimpuls ausgenutzt, der vom Echographen mit aufgeschrieben
wird. Wenn man die Linie dieser Nullschallaufzeichnungsgegenüber der Nullinie der
Tiefenskala auf dem Schreibstreifen um einen Betrag verschiebt, der dem jeweiligen
Tiefgang der Echolotschwinger, vermindert um den Abstand zwischen Sender und Empfänger,
entspricht, so werden die Echos in der wahren, von der Meeresoberfläche gerechneten
Tiefe angezeigt. Dieses Verfahren läßt sich jedoch dann nicht mehr ohne weiteres
durchführen, wenn die Echoloteinrichtung zur Messung sehr kleiner Tiefen eingerichtet
ist, bei denen das Echo bereits während der Wirksam-
keit des Nullschalles
ankommt. Es ist dann erforiderlich, die Aufzeichnung- des Nullschalles zu vermeiden,
um dadurch nicht die Echoaufzeichnung zu stören. Man kann das erreichen durch geeignete
Mittel zur Unterdrückung des Nullschalles, insbesondere durch akustische Abschirmung
in Verbindung mit einer entsprechenden Verstärkerregulierung. Auch bei solchen Echoloten
läßt sich zwar dadurch Aufdrehen des Verstärkers erreichen, daß der Nullschall zur
Aufzeichnung kommt und dann zur richtigen Nullpunkteinstellung benutzt werden kann.
Gewöhnlich sind aber bei so hohen Verstärkungsgraden auch noch elektrische Störungen
vorhanden, die sich dem akustischen Nullschall überlagern und zu einer unscharfen
Markierung führen, die die genaue Nullpuniteinstellung erschwert.
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Erfindungsgemäß läßt sich eine vom Nullschall unabhängige Nullpunktkontrolle
dadurch erreichen, daß außer den akustischen Impulsen vom Empfänger der Echolotapparatur
elektrische Schreibimpulse zur Markierung der Zeitskala auf den Schreiber gegeben
werden. Solche Zeitmarkierungs impulse können in ihrer Stärke beliebig und unabgängig
vom Nullschall erzeugt werden, so daß sich eine feine und scharfe sowie gleichmäßige
Zeitmarkierung erzielen läßt.
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Die Erfindung sei an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
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Die in der Abbildung dargestellte Echoloteinrichtung besteht im wesentlichen
aus einem Unterwasserschallsender I, der von einem nockengesteuerten Sendekontakt
2 über ein Schaltgerät 3 in regelmäßigen Zeitabständen erregt wird, ferner einem
Empfänger 4 für die vom Meeresboden oder aus dem Wasser zurückkehrenden Echos mit
Verstärkeren?, 6 und einem Echographen mit in Pfeilrichtung forthewegtem Schreibstreifen
7 und einem quer über den Schreibstreifen wegbewegtenGriffel8.
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Sendenocken 9 und Schreibgriffel 8 werden von einem Motor angetrieben,
derart, daß die Erregung des Senders I etwa mit dem Durchgang des Schreibgriffels
8 durch die Nullinie der Zeit- bzw. Tiefenskala des SchreibstreifensT zusammenfällt.
D;r Schreibgriffel 8 befindet sich an einem umlaufenden Band 10 und ist als elektrischer
Kontakt ausgebildet, der über eine Stromschiene ii mit dem Ausgang der Verstärkerstufe
6 verbunden ist. Die Rückleitung des vom Schreibgriffel in die elektrisch leitende
Schreibschicht des Streifens 7 übertretenden Schreibstromes geschieht durch eine
auf dem Schreibstreifen großflächig aufliegende Stromschiene I2. Der Sendekontakt
2 ist relativ zu dem ihn betätigenden Sendenockeng verschiebbar angeordnet, um den
Zeitpunkt der Schallaussendung gegenüber dem Schreibgriffel verstellen zu können
und zu erreichen, daß der Durchgang des Schreibgriffels 8 durch die Nullinie I3
der Zeit- bzw.
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Tiefenskala auf dem Schreibstreifen genau der Tiefe Null entspricht.
Da der Sender I und Empfänger 4 am Schiffsboden angebracht sind und sich infolgedessen
in einem vom Tiefgang-des Schiffes abhängigen Abstand von der Meeres oberfläche
befinden, ist die Laufzeit des Schalles kürzer, als es tder Entfernung des leflektierenden
Objekts von der Meeresoberfläche entspricht. Diese Differenz kann dadurch ausgeglichen
werden, daß der Schallimpuls erst ausgesandt wird, wenn der Griffel 8 schon eine
dem Tiefgang der Schwinger I, 4 entsprechende Strecke von der Nullinie 13 des Schreibstreifens
aus zurückgelegt hat.
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Man kann die Verschiebung zwischen dem Zeitpunkt der Schallaussendung
und dem Durchgang des Schreibgriffels durch die Nullinie an einem Zeiger an dem
Einstellknopf für den Sendeimpuls ablesen. Es ist jedoch vorteilhafter, diese Zeitverschiebung
der Aufzeichnung des Echographen selbst zu entnehmen. Bisher hat man hierzu den
vom Echographen regelmäßig mitaufgezeichneten Nullschall ausgenutzt, der ohne Reflektion
auf direktem Wege vom Sender zum Empfänger gelangt.
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Wie-aus der Abbilidung ersichtlich ist, gibt jedoch der Nullschall
keine gleichmäßige gute Markierung.
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Das ist insbesondere dann nicht der Fall, wenn sehr kleine Tiefen
gdotet werden sollen und daher Maßnähten getroffen sind, die -den Nullschall unterdrücken.
Man muß dann schon den Verstärker über seinen Normalwert hinaus aufdrehen, um überhaupt
Iden Nullschall zur Aufzeicbnung zu bringen.
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Bei hohem Verstärkungsgrad treten aber durch Aufzeichnung elektrischer
Störungen Unregelmäßigkeiten auf, so daß eine klare Zeitmarkierung ,durch den Nullschall
nicht möglich ist. Um diesen Mangel zu beseitigen, ist eine elektrische Zeitmarkierung
vorgesehen. In der Schaltung wird der elektrische Impuls unmittelbar vom Erneger.stromkreis
des Senders I abgeleitet und auf den Schreiber übertragen. Hierzu ist die Erregerleitung
mit der Endstufe 6 des Verstärkers über einen Kondensator 14 verbunden.
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Die Größe des Ko-ndensators ist so gewählt, daß mit dem 1gleiohbleibenden
Verstärkungsfaktor der Endstufe sich eine feine, scharfe Zeitmarkierung 15 auf dem
Schreibstreifen ergibt.. Diese Zeitmarkierung entspricht dem Augenblick der Erregung
des Schallsenders, während der Nullschall um die Laufzeit des Schalles vom Sender
I zum Empfänger 4 dagegen verschoben ist. Die elektrische Zeitlinie 15 kann infolgedessen
selbst bei hohem Verstärkungsgrad durch die Aufieichnung des Nullschalles nicht
verdeckt werden.
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Die H an'dregelung -des- Verstärkungsgrades erfolgt vor dem Orte
der Einführung des elektrischen Schreibimpulses in einer oder mehreren Vorstufen
5 ,des Verstärkers, so daß die Aufzeichnung der Zeitlinie 15 durch den wechselnden
Verstärkungsgrad nicht beeinflußt wird. Die sonst vielfach noch vorgesehene periodische
Verstärkungs regelung zur Berücksichtigung der mit der Echolaufzeit abnehmenden
Echostärke kann auch in der Endstufe erfolgen, da sie zeitabhängig ist und deshalb
zu Schwankungen in der Stärke der Zeitlinienaufzeichnung keinen Anlaß geben kann;
Die Zeitlinie 15 wird dem jeweiligen Tiefgang des Echolotsenders I entsprechend
gegen die aufgedruckte Nullime 13 der
Zeitskala auf dem Schreibstreifen
so weit verschoben, daß die Echoaufzeichnungen in der wahren Tiefe erscheinen.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt,
vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und andere Ausführungen möglich.
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Sinnvoll ist die Üblertragung der elektrischen Impulse zur Kontrolle
der Nuilpunkteinstellung nur dann, wenn der Verstärker im wesentlichen elektrisch
störungsfrei aufgebaut ist. Wo das nicht der Fall ist, streuen zwar die elektrischen
Erregerimpulse auch in den Empfangskreis mit ein und können so schon zu einer ungewollten
Aufzeichnung der elektrischen Nullinie führen. Es treten dann aber außerdem auch
vielerlei andere elektrische Störungen auf, die die Aufzeichnung beeinträchtigen.
Gegebenenfalls ist es auch erwünscht, die elektrische Nullinie weiter von der Nullschallaufzeichnung
abzusetzen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Kontrollimpulse durch einen
besonderen einstellbaren Impulsgeber oder eine Zeitschalteinrichtung gegen den Sendeimpuls
um ein gewisses einstellbares Maß vorverlegt werden.