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Vorrichtung zur Anzeige von Objekten nach der Echomethode
Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung von Entfernungen nach der Echomethode.
Es ist bekannt, die von den reflektierenden Objekten zurückkehrenden Echos nicht
nur zur Anzeige der Entfernung zu benutzen, sondern aus der Form der Echos auch
Rückschlüsse auf das reflektierende Objekt selbst zu ziehen. Zu diesem Zweck verwendet
man Kathodenstrahlröhren, die die Schwingungsform der empfangenen Echos anzeigen.
Die Zeitablenkung des Kathodenstrahles am Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre wird
dabei so groß gewählt, daß sich eine genügend große Darstellung des Echos ergibt.
Infolgedessen gibt das Kathodenstrahlrohr nur jeweils einen kleinen Ausschnitt aus
dem gesamten Meßbereich wieder. Um das Echo in die Mitte des Bildschirmes zu bringen,
ist eine im wesentlichen kontinuierliche Nullpunktverschiebung vorgesehen. Es ist
auch schon bekannt, diese Nullpunktverschiebung mit einer Skala zu verbinden, an
der die jeweilige Tiefeneinstellung der Abbildung am Schirm der Kathodenstrahlröhre
abgelesen werden kann. Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art hat die Skala
der Nullpunktverschiebung einen wesentlich anderen Zeitmaßstab als die Zeitablenkung
am Schirm der Kathodenstrahlröhre. Infolgedessen ist es nicht möglich, gleichzeitig
mit dem Echo auch die Tiefenskala zu beobachten, vielmehr muß das Auge bei der Beobachtung
jeweils von der Betrachtung des Echobildes zur Betrachtung der Skala überwechseln.
Diesem Mangel ist erfindungsgemäß dadurch abgeholfen, daß mit der Nullpunkteinstellung
für die Zeitablenkung am Schirm der Kathodenstrahlröhre selbst entlang der Zeitachse
eine Entfernungsskala verschiebbar ist, wobei das Zeitmaß der Skala dem Zeitmaß
der Ablenkung
des Kathodenstrahles am Schirm der Kathodenstrahlröhre
entspricht. Neben der verschiebbaren Entfernungsskala kann eine feste Ablesemarke
angebracht sein.
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Die Skalenstriche der Entfernung können auch vom Kathodenstrahl selbst
am Leuchtschirm der Röhre aufgezeichnet werden. Da nun vom Kathodenstrahl nicht
auch die Skalenwerte geschrieben werden können, müssen diese auf andere Weise ersichtlich
sein. Zweckmäßig wird so verfahren, daß die Skalenwerte durch eine mit der Nullpunktverschiebung
betätigte besondere Anzeigevorrichtung grob angezeigt werden, während der genaue
Wert mit Hilfe der Skalenstriche am Leuchtschirm abgelesen werden kann.
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Die Erfindung sei an zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
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Abb. I zeigt ein Echolot mit kombinierter Anzeige der Echos durch
einen Echographen und durch eine Kathodenstrahlröhre. Als Echograph wird ein Schreibgerät
verwendet, das mit Amplitudenschrift arbeitet und aus dem also die Echos nicht nur
ihrer Lage, sondern auch ihrer Intensität nach zu erkennen sind. Solche Schreiber
sind in neuerer Zeit für die Echolotung auf Schiffen vornehmlich in Gebrauch, nachdem
es üblich geworden ist, durch die Echolotung nicht nur die Meerestiefen festzustellen,
sondern auch Fischschwärme aufzusuchen. Für diesen Zweck eignen sich ganz besonders
elektrische Schreibgeräte, die mit Graphitpapier oder einem ähnlichen Schriftträger
arbeiten. Der Schreibstreifen I ist hierbei mit einer stromleitenden Graphitschicht
versehen, die durch eine dünne, nicht stromleitende, andersfarbige Schicht abgedeckt
ist. Beim Stromdurchgang vom Griffel2 wird diese Deckschicht weggebrannt oder weggeschmolzen,
wobei die schwarze Graphitschicht sichtbar wird. Die Tiefe der so gewonnenen Schwärzung
ist von der Stromstärke abhängig, so-daß umgekehrt aus der Schwärzung die Stromstärke
und damit die Stärke der Echos zu erkennen ist. Der vom Schreibgriffel 2 in die
Graphitschicht übertretende Strom wird durch einen großflächig anliegenden Kontakt
3 abgeleitet.
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Der Schreibgriffel 2 wird im Takt der Echolotung quer über den in
Pfeilrichtungd langsam fortbewegten Schreibstreifen in Richtung c hinwegbewegt.
Der Griffel kann von einem umlaufenden endlosen Band getragen werden. Sein Antrieb
ist in der Abbildung der Übersichtlichkeit halber nicht mit dargestellt. Die Geschwindigkeit,
mit der der Griffel über den Schreibstreifen wandert, ist so gewählt, daß der gesamte
interessierende Tiefenbereich von z. B. o bis 200 m auf dem Schreibstreifen abgebildet
wird.
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Die dargestellte Echoaufzeichnung veranschaulicht eine Bodenkurve
4 in einer Tiefe von 50 bis 100 m und das Echobild 5 eines in etwa 50 In Wassertiefe
stehenden Fischschwarmes. Bereits aus dieser Aufzeichnung ist zu erkennen, daß es
sich bei dem Echo aus 50 m Tiefe um ein schwächeres Echo handelt. Um dieses von
einem Fischschwarm kommende schwache Echo klarer zu erkennen, ist die zweite Anzeigevorrichtung,
bestehend aus der Kathodenstrahlröhre, vorgesehen.
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Der Kathodenstrahl wird in Durchmesserrichtung vertikal von oben nach
unten mit einer solchen Geschwindigkeit abgelenkt, daß sein Leuchtfleck am Schirm
7 der Kathodenstrahlröhre 6 etwa in einem Zeitbereich über den Schirm hinwegläuft,
der einem Tiefenbereich von 20 m entspricht.
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Dieser Tiefenbereich kann nun kontinuierlich verstellt werden mit
Hilfe eines verdrehbaren Kontaktringes 8 mit Bürste I2, an dem eine Kontaktscheibe
g mit Kontakt pa umläuft. Durch Verdrehen des Kontaktringes 8 wird der Nullpunkt
der Zeitablenkung des Mathodenstrahles verlegt, und zwar mit bezug auf den Zeitpunkt
der Schallaussendung der Echolotung. Die Schallaussendung wird von einer weiteren
Kontaktscheibe I3 mit Kontakt II gesteuert, die mit derselben Geschwindigkeit umläuft
wie die Kontaktscheibe 9. Die beiden Kontaktscheiben 9, I3 sitzen auf derselben
Welle 25. Verstellt man den Kontaktring 8 mit seiner Bürste 12 um eine der Echolaufzeit
bis zur Wassertiefe von 50 m entsprechende Zeit gegen die Bürste 10, so ist der
Nullpunkt der Zeitablenkung an der Kathodenstrahlröhre gegenüber dem Nullpunkt der
Zeitablenkung an der Schreibvorrichtung um 50 m versetzt, und auf dem Schirm der
Kat'hodenstrahlröhre erscheint das Echo aus 50 m Wassertiefe, das im vorliegenden
Fall näher be trachtet werden sollte. Durch den Sende kontakt I0, ii wird über eine
Schaltvornchtung 14 ein Schallsender 15 erregt. Dieser wird nach Aussenden des Schiallimpulses
selbsttätig auf Empfang umgeschaltet, bis nach einem vollen Umlauf der Kontaktscheibe
I3 ein erneuter Sendeimpuls gestartet wird. Die zurückkehrenden Echos werden nachVerstärkung
in einem Verstärker I6 gleichzeitig auf die 5 c'hreibvorrichtung und auf die Kathoden
strahlröhre gegeben.
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Um den auf der Kathodenstrahlröhre abgebil(leten Bereich bequem ablesen
zu können, ist eine Tiefenskalla 17 vorgesehen, die zugleich mit -der lS'ulipunktverschiebunlg
des Kontaktringes 8 über den Schirm der Kathodenstrahlröhre hinweggezogen wird und
den jeavetitli.gen Meßbereich unmittelhar im Gesichtsfeld des Leuclhtsc'hirmes erkennen
läßt. Die Skala ist auf einem klar durchsichtigenFilmstreifen angebracht. Sie bedeckt
das mittlere Feld des Leuchtschirmes und <ist mit einer genügenden Zahl von feinen
Skalenstrichen I8 und am linken Rande mit einem Aufdruck der Skalenwerte versehen.
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Der Skalenfilm wird von Spulen I9, 20 getragen, die durch einen Bed'ienungsknopf
21 über eineWelle 23 und ein Kegelradgetriebe 26, 27, 26a, 27a gleichinnig angetrieben
werden. Auf der Welle 23 des Bedienungsknopfes 21 ist auch eine Schnecke 24 zur
EinsteUting -des Kontaktringes g angeordnet. Am Schirm der Braunschen Röhre ist
eine Ablesemarke 28 angebracht (Abb. 1 a), die der .am Echographen zu erkennenden
Tiefe entspricht. Aus dem an gezeigten Echol>ild am Schirm der Kathodenstrahlröhre
erkennt man, daß das Echo vom Fisch-
schwarm nicht bei 50 m, sondern
etwa bei 44 m Wassertiefe einsetzt und bei etwa 56 m Wiassertiefe wieder aufhört.
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Um die Einstellung der Nullpun,ktverschiebung zu erleichtern. ist
mit der Einstellvorrichtung für den Kontaktring 8 auch noch ein Zeiger 29 verhunden,
,der längs der Zeitachse des Echographen verschiebbar ist. Der Zeiger ist an einer
Wandermu.tter 30 angebracht, die auf einer Spindel 3I über ein Stirnräderpa,ar 32,
33 von der Achse der Filmspule Ig angetrieben wird.
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Man kann die Einrichtung, wie Abb. 1 a zeigt, auch so ausbilden,
daß durch den Kathodenstrahl selbst Skalenstriche aufgezeichnet werden. Solche Zeitmarkierungen
sind für andere Zwecke bereits bekannt. Da nun aber durch den Kathodenstrahl nicht
auch gleichzeliítig die Skalenwerte aufgeschrieben werden können, ist die Einrichtu,ng
so ausgebildet, daß diese Skalenwerte aus anderen Daten zu entnehmen sind. Im vorliegenden
Fall kann dies durc'h den Zeiger 29 geschehen. Dieser Zeiger giht aber die Tiefeneinstellung
nur roh ablesbar an. Den genaueren Tiefenwert kann man dann aus den vom Kathodenstrahl
aufgezeichneten Skalenstrichen 34, 35 in Verbindung mlit der Ablesemarke 28 erkennen.
Damit ,die vom Kathodenstrahl erzeugten Skalenstriche hierbei keine Viel-,deutilgkeit
ergeben, dürfen sie nicht zu dicht aufeinanderfolgen, um Zweifel über die Bedeutung
der den Skalenstrichen zugehörigen Werte auszuschließen. Damit andererseits trotz
dieses weiten Abstandes Ider Skalenstriche die Zwischenwerte genau abgelesen werden
können, ist am Schirm der Braunschen Röhre eine feste, feinstufige Skalenteilung
36 angebracht. Im dargestellten Beispiel würde der Skalenstrich 35 der Wassertiefe
von 50 m entsprechen, wie sie am Zeiger 29 grob abgelesen wird, während an der Ablesemarke
28 in Verbindung mit der feinen Skaleneinteilung 36 diie genaue Wassertiefe mit
47 m abgelesen werden kann.
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Natürlich ist es auch möglich, ohne die feine Skaleneinteilung zu
arbeiten, indem man nach der Grobeinstellung am Zeiger 29 die Nullpunktversehiebung
so weit korrigiert bis Ider so-m-Skalenstrich 35 an der Braunschen Röhre genau mit
der Ablesemarke 28 zusammenfällt.