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Mehrfachregistriergerät für Echolotlmgen
Um z. B. den Boden eines Hafenbeckens
nach auf dem Grund liegenden Körpern abzusuchen, hat man vorgeschlagen, Echolotsender
und -empfiänger an einem schwimmfähigen, von einem Schiff geschleppten Rahmen in
einer Linie quer zur Fahrtrichtung anzubringen, um so durch Echolotungen auf parallel
laufenden, aneinander anschließenden Streifen bei jeder Fahrt eine größere Breite
absuchen zu können, als dies mit einem einfachen Echolotgerät möglich türe. Ähnliche
Anordnungen sind z. B. für die Nachprüfung des Profils von Tunneln und Kanälen vorgeschlagen.
Die Aussendung des oder der Lotimpulse kann durch einen einzigen ungerichteten Sender
oder auch mehrere, parallel oder divergent gerichtete Sender erfolgen, die zweckmäßig
gleichzeitig erregt werden, aber auch einzeln in bestimmten Zeitabständen betätigt
werden können.
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Für jeden Teilstreifen wird der Verlauf der während der Fahrt gemessenen
Lotabstandswerte registriert.
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Hindernisse und Vorsprünge machen sich durch Störungen im glatten
Verlauf einer oder mehrerer dieser Kurven bemerkbar und können daraus hinsichtlich
Ausdehnung und ungefiährer Lage abgeschätzt werden.
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Es erleichtert die Auswertung und ermöglicht den Bau einer einfacheren
Apparatur, wenn die Abstandskurven der verschiedenen Teifstrei fen gemeinsam auf
einem Schreibstreifen registriert werden und wenn nur ein umlaufendes Schreibglied
zum Schreiben der verschiedenen Abstandskurven benutzt wird. Es besteht dann die
Aufgabe, ein Zusammentreffen dieser Aufzeichnungen an derselben Stelle des Schreibstreifens
zu vermeiden. Dabei ist es ausreichend, wenn die Aufseichnungen nur relative Änderungen
der Lotwegabstände erkennen lassen, d. h., die verschiedenen Abstandskurven können
mit willkürlichen Nullpunktsverschiebungen geschrieben werden.
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Bei einer bekannten Lösung der Aufgabe ist für jeden Suchstreifen
ein besonderer Sender und Empfänger vorgesehen, und die einzelnen Sender werden
in zeitlichen Abständen nacheinan'der betätigt. Bei ungefähr gleichen Lotabständen
treffen dann die von den Empfängern aufgenommenen Lotsignale in entsprechenden Abständen
nacheinander am Schreibglied ein.
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Es ist auch vorgeschlagen, bei gleichzeitiger Betätigung eines oder
mehrerer Sender idie Schallweglänge von dem oder den Sendern zu den Empfängern absichtlich
verschieden zu machen und auf diese Weise zu gegeneinander versetzten Aufzeichnungen
zu gelangen. Die Größe ider so erzielbaren Kurvenversetzung ist aber Beschränkungen
unterworfen, z. B. bei Einbau von Sendern und Empfängern auf einem Schiff. Andererseits
hat die Verwendung eines oder mehrerer gleichzeitig betätigter Sender den Vorteil
eines einfacheren Betriebes und daß weniger leicht störende Aufzeichnungen erhalten
werden durch Schallsignale, die auf nicht planmäßigem Wege, z. B.ldurch mehrfache
Reflexion am Grund und an der Wasserolberfläche oder Idurch unzureichende Richtschärfe
anderen Empfängern zugeordneter Sender, zu dem betreffenden Empfänger gelangen.
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Erfindungsgemäß werden zur zeitlich und räumlich gestaffelten Aufzeichnung
nahezu gleichzeitig an verschiedenen Empfängern eintreffender Lotsignale mit einem
umlaufenden Schreibglied Mittel zur verschieden großen Verzögerung der Lotsignale
zwischen Empfängern und Schreibglied eingeschaltet. Diese können aus elektrischen
oder akustischen Laufzeitleitungen bestehen oder aus elektronischen Verzögerungsschaltungen.
Die Unterschiede der Verzögerungen fürldie einzelnen Empfänger werden so groß gew,ählt,
daß ein Überschneiden der aufgezeichneten Kurven bei den vorlçommenden Schwankungen
vermieden wird.
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Es ist zwar bekannt, bei Echoloten zwischen Empfänger und Anzeigeglied
Verzögerungsmittel einzuschalten; diese dienen jedoch nicht zur getrennten Anzeige
verschiedener Echosignale, sondern sollen im Gegenteil die vom gleichen Objekt,
aber von verschiedenen, zeitlich getrennten Sendesignalen herrührenden Echos zur
Deckung miteinander bringen, um so eine Integration zu bewirken.
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Sowohl bei Benutzung von Laufzeitleitungen wie von mit Elektronenröhren
arbeitenden Impulsverzögerungsschaltungen (Ktippschaltungen) ist es erforderlich,
die von den Empfängern aufgenommenen Lotsignale zu verstärken, ehe sie den Verzögerungsmitteln
zugeführt wenden; im ersten Falle, um einen ausreichenden Abstand gegen den Rauschpegel
bei nachfolgender Verstärkung sicherzustellen und die Schaltung gegen elektrische
Störungen weniger empfindlich zu machen, im zweiten Falle, um die für die Auslösung
dieser Schaltungen erforderliche Spannungsamplitude zu erreichen. Fürldie Vorverstärkung
können unter anderem Transistoren verwendet wer'den, die betriebssicher und raumsparend
sind und dadurch einen Einbau beim Empfänger in (dessen Gehäuse oder in einer Gummiwulst
im Zuge Ides Ansohl.ußkabels zusammen mit den erforderlichen Schaltungselementen
gestatten.
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Bei Verwendung elektronischer Verzögerungsmittel werden selbsttätig
auf gleichbleibende Ausgangsamplitnde der Lotsignale regelnde Vorverstärker verwendet.
Des weiteren ist es in,diesem Falle erfonderlich, edie Lotsilgnale, die im allgemeinen
Idie Form eines mehr oder weniger gedämpften Wellenzuges haben, vor Zuführung zur
Verzögerungsschaltung umzuformen, insbesondere gleichzurichten, unter Umständen
auch zu,differenzieren und in wider Amplitude und Form zu normalisieren. Durch eine
Schaltung, die nur einen bestimmten Schwellwert überschreitende Signale durchläßt,
werden Störimpulse, ,die die Verzögerungsschaltungen zum Ansprechen bringen würden,
ausgeschieden. Es ist ferner möglich, diese Verzögerungsschaltungen so auszubilden,
daß sie nur einmal in jeder Lotperiode ansprechen können oder nach jedem Ansprechen
für eine etwas weniger als eine Lotperiode betragende Zeit gesperrt werden.
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Dadurch wird Idie Aufzeichnung nachfolgender Nebenechos mit noch größerer
Sicherheit als durch Mindestwertbegrenzer vermieden.
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Die Ausgänge der Verzögerungsmittel sind parallel mit dem gemeinsamen
Schreibglied verhunden, nötigenfalls unter Zwischenschaltung eines gemeinsamen Schreilbverstärkers.
Dabei ergibt sich eine Einsparung von Verstärkungsmitteln gegenüber der Verwendung
völlig getrennter Verstärker für jeden Empfänger.
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Die am Ausgang der elektronischen Verzögerungsschaltungen auftretenden
Impulse haben unabhängig von dem Lotsignal stets die gleiche Form.
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Sie können entweder ,direkt oder z. B. auf dem Umwege über sdie Modulation
eines Röhrengenerators zum Schreiben verwendet werden.
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Die Aufzeichnung sekundärer, den Hauptechos in größeren Abständen
folgender Nachechos kann auch vermieden werden, dadurch, daß der Schreibstreifen
in Teilabschnitte aufgeteilt wird, deren jeder einem Empfänger zugeordnet ist, und
durch beim Umlauf des Schreilbgliedtrlägers oder unmittelbar durch den Zuführungskontakt
zum Schreiibglied betätigte Schaltmittel das Schreibglied nur so lange mit einem
der Empfänger verbunden wird, als es sich in Idem diesem zugeordneten Teilabschnitt
des Schreibstreifens befindet. Wenn das als Schreibstift ausgebildete Sehreibglied
an einem umlaufenden endlosen Band befestigt ist, wobei ein mit dem Schreibstift
venbundener Gleitkontakt und eine Gleitschiene die Stromzufuhr veçmitteln, wird
z. B. in einer Ausführun.gsform,diese Schiene in isolierte Abschnitte unterteilt,
deren jeder mit einem Empfänger über völlig getrennte Verstärker und Verzögerungsmittel
verbunden ist. Die Verzögerungszeiten der einzelnen Empfänger werden hierbei so
eingestellt, daß die Lotkurven ungefähr in ,die Mitte der Teilabschnitte des Schreibstreifens
zu liegen kommen.
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Damit bei einem beliebigen mittleren Lotabstande ,die aufzuzeichnenden
Lotsignale innerhalb der Zeit eintreffen, in der das Schreibglied den Schreib-
streifen
überstreicht, muß ganz allgemein,der Sender zeitpunkt relativ zur Bewegung des Schreibgliedes
einstellbar sein.
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Zur Erläuterung der Erfindung sei auf die Zeichnung verwiesen. Es
zeigt Abb. I ein allgemeines Schaltschema, Abb. 2 eine elektronische Verzögerungsschaltung.
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In Abb. I sind I, 2, 3 Idrei Empfänger, die nahe gleichzeitig die
von den zugehörigen Sendern II, I2, I3 ausgesandten und vom Grunde reflektierten
Lotsignale aufnehmen. Die Sender werden gemeinsam unld gleichzeitig vom Lotgerät
9 her periodisch angeregt. Durch Ausbildung wider Empfänger und Sender als Richtstrahler
sowie ausreichende Abstände zwischen den Sender-Empiänger-Gruppen ist dafür Sorge
getragen, daß die verschiedenen Gruppen sich nicht gegenseitig stören.
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Zu diesem Zweck kann man tdie Gruppen auch in Fahrtrichtung gegeneinander
versetzt, z. B. auf einer schräg dazu verlaufenden Linie, anordnen.
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Die von den Empfängern kommenden Lotsignale werden in gleichartigen
Vorverstärkern 4 verstärkt und den Verzögerungsmitteln 5, 6, 7 zugeführt, in denen
sie verschieden verzögert werden, ehe sie gemeinsam dem Schreibverstärker 8 und
danach zudem Lotgerät g zugeführt werden, in dessen Fenster ,die drei in Abständen
voneinander verlaufenden Lotkurven sichtbar sind. Bei Verwendung von mit Elektronenröhren
arbeitenden Kippschaltungen als Verzögerungsmittel 5, 6 7 müssen die Vorverstärker
41die weiter oben erwähnte Regeleigenschaft aufweisen und ,die empfangenen Lotsignale
in geeignete Impulse umformen.
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In Abib. 2 wird bei 15 das vorverstärkte, auf konstante Maximalamplitude
geregelte Lotsignal zugeführt. In dem Schaltungsteil I6 wird es gleichgerichtet,
in dem Teil 17 werden Impulse, die unter einer gewissen Größe bleiben, unterdrückt.
Der differenzierte Impuls wird ,danach der elektronischen Verzögerungsschaltung
18 zugeführt. Im Ruhezustand ist die Röhre 21 nichtleitend und die Röhre 22 lei,tend.
Der Anodenwiderstand 23 ist mehrfach größer als 24. Durch einen positiven Impuls
am Gitter der Röhre 21 wird diese leitend und gleichen zeitig Röhre 22 nichtleitend.
Dieser Zustand bleibt so lange bestehen, bis durch Aufladung des Kondensators 25
das Gitter von 22 ausreichend positiv geworden ist, worauf die Schaltung wieder
inden Ruhezustand zurückkippt. Dem geschilderten Vorgang entspricht an der Anode
der Röhre 22 eine Spannungsschwankung von rechteckiger Form, deren zeitliche Dauer
von der Größe der Schaltelemente in dem Schaltungsteil I8 abhängt. Durch Differenzieren
dieser Spannungsschwankung und polaritätsbestimmte Auswahl in dem.Schaltungsteil
19 erhält man am Ausgang 20 einen Impuls, der gegenüber dem den ersten Kippvorgang
auslösenden Impuls verzögert ist und dem Lotgerät zur Erzeugung der Aufzeichnung
zugeführt wird.
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Diese Schaltung ist hier nur als einfaches Beispiel angeführt, im
allgemeinen wird man sich anderer bekannter Röhrenschaltungen bedienen, die eine
bessere Konstanz der Verzögerungszeit gewährleisten.
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Zur Verzögerung der Lotsignale kann auch das Magnettonverfahren benutzt
werden. Durch Anderung der Bandgeschwindfgkeit kann man die eingestellten verschiedenen
Verzögerungszeiten proportional verändern.