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Verfahren und Vorrichtung zur Kurzzeitmessung, insbesondere für die
Echolotung Es ist bekannt, Echolote für mehrere verschieden große Meßbereiche auszubilden,
um einerseits kleine Entfernungen genügend genau anzuzeigen, andererseits aber auch
große Entfernungen damit messen zu können. Mit der Ausbildung für mehrere Meßbereiche
ist jedoch ein verhältnismäßig großer apparativer Aufwand verbunden. Außerdem wird
die Skalenanordnung unübersichtlich, und man ist bei der üblichen, kreisförmigen
Skalenausbildu,ng gezwungen, für eine dier beiden Skalen sich mit kleineren Abmessungen
zu begnügen, um für die Unterbringung der anderen Skala Raum zu gewinnen.
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Sieht man nur eine einen gewissen Zeit- bzw.
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Entfernungsbereich umfassende Skala vor, so wird, insbesondere wenn
man diesen Bereich verhältnismäßig klein wählt, um auch kleinere Tiefen ausreichend
genau ablesen zu können, häufig der Fall eintreten, daß die zu messende Zeit bzw.
Tiefe die Größe des Skalenbereiches übersteigt. Bei einem Lotgerät mit ständiger
Anzeigebereitschaft wird auch in diesem Falle eine Anzeige erhalten, die abgelesene
Tiefe stimmt aber nicht mehr mit der wahren Tiefe überein.
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Um die wahre Tiefe zu erhalten, ist zu der Skalenablesung ein ganzzahliges
Vielfaches des dem Skalenbereich entsprechenden Tiefenunterschiedes hinzuzufügen.
Statt dessen kann man auch die Skala als einen entsprechend verschobenen Meßbereich
darstellend ansehen. In vertrauten Gewässern besteht meist kein Zweifel über den
einzusetzenden Meßbereich. Für den Fall, daß Unsicherheit hierüber besteht, muß
jedoch ein Mittel zur
einwandfreien Bestimmung der wahren Tiefe
zur Verfügung stehen.
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Zum Beispiel für Stoppuhren ist es bekannt, einen Sekundenzeiger
über einer kreisförmigen Skala, deren Umfang 60 Sekunden entspricht, umlaufen zu
lassen, während gleichzeitig ein Minutenzeiger die Umläufe des Sekundenzeigers zählt.
Die abgelaufene Zeit ergibt sich durch Summation beider Ablesungen. Zur Zählung
der Umläufe des Sekundenzeigers ist ein besonderes Getriebe erforderlich. Die Erfindung
zeigt demgegenüber einen einfacheren Weg, um bei einem Kurzzeitmesser mit nur einer
Skala, auf der bei zunehmender Meßzeit die Anzeigewerte sich periodisch wiederholen,
zu einer eindeutigen Zeitmessung zu gelangen.
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Erfindungsgemäß wird bei einem Kurzzeitmesser, insbesondere für die
Echolotung, mit einem periodisch über eine Skala bewegten, z; B. gleichmäßig über
einer Kreisskala umlaufenden Anzeigeorgan oder mit einer periodisch sich ändernden
elektrischen Spannung, mit dem auch Entfernungen oder Zeiten gemessen werden sollen,
die den Skalenbereich bzw. die diesem entsprechende Zeitmeßperiode übersteigen,
nach einer ersten Ablesung der Anzeige eine zweite Ablesung mit veränderter Zeitmeßperiode
vorgenommen und aus dem Unterschied der beiden Ablesungen und der Änderung der Länge
der Zeitmeßperiode die der ersten Ablesung zuzufügende ganze Zahl von Zeitmeßperioden
bestimmt.
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Wird z. B. die Zeitmeßperiode bzw. der dem Skalenbereich entsprechende
Tiefenunterschied vorübergehend um 10 O/o geändert, so wird eine andere Skalenabbesung
erhalten, deren Differenz gegen die erste propoftional der wahren Tiefe ist, wodurch
ein untrügliches Mittel an die Hand gegeben ist, um die Anzahl der der ersten Skalenablesung
zuzufügenden Skalenbereiche zu bestimmen bzw. zu erkennen, in welchen der verschiedenen
Meßbereiche, denen die Skala entsprechen kann, die Ablesung fällt.
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Umgekehrt kann man den einzusetzenden MeR bereich auch dadurch ermitteln,
daß die Zeit- bzw.
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Entfernungsanzeige um ein bestimmtes Maß verschoben wird. Die hierzu
erforderliche Größe der Veränderung der Meßperiode läßt sich dann als Kontrollwert
zur Bestimmung des Meßbereichs verwenden.
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Man erzielt durch die Erfindung somit den Vorteil app arativer Vereinfachung
und Verbilligung und kann. den gesamten für die Unterbringung der Skala zur Verfügung
stehenden Raum für die Schaffung einer einzigen übersichtlichen, großen Skala ausnutzen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht.
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Darin ist n die Skala eines Kurzzeitmessers für ein Echolot zur Messung
der Meeres tiefe mit einem Skalenbereich von 200 m. Bei von Null an zunehmende Tiefe
wandert die Anzeige bis zum Ende der Skala, umbei weiterem ZunehmenderTiefe, im
gleichen Sinne weiterwandernd, die Skalfenwerte von o bis 200 m erneut zu durchlaufen.
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Bei einer Meerestiefe von z. B. 40 m wird durch den Zeiger b diese
Tiefe an der Skala tb richtig angezeigt. Die gleiche Änzeige kann aber auch bei
einer Meeres tiefe größer als 200 m erhalten werden.
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Aus der Anzeige ist nicht zu ersehen, ob die tat-.sächliche Meeres
tiefe 40 m oder aber 240 m beträgt, gegebenenfalls sogar um ein Mehrfaches von 200
m größer ist als der Anzeigewert. Um dies feststellen zu können, hat man früher
einen zweiten Meßbereich von z. B. o bis I000 m vorgesehen, auf welchen im Zweifelsfalle
oder bei Vorliegen größerer Entfernungen umgeschaltet werden konnte. Gemäß der Erfindung
wird nur mit einer Skala mit einem Bereich von 200 m gearbeitet und zur Feststellung,
ob der wahre Meßwert in dem Bereich von o bis 200, von 200 bis 400 oder in einem
um jeweils 209 m höheren Meßbereich liegt, eine Kontrollmessung durchgeführt. Hierzu
wird die Geschwindigkeit der Änderung der zur Zeitmessung dienenden Größe um ein
vorgegebenes, relatives Maß von z. B. 10 O/o erhöht. Infolge der größeren Anderungsgeschwindigkeit
wird ein entsprechend erhöhter Zeit- bzw. Entfernungswert an der Skala angezeigt.
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Diese Verschiebung der Anzeige ist nun verschieden groß, je nachdem
die tatsächliche Entfernung 40, 240 oder 440 m beträgt. Ist die Entfernung 40 m>
so wird bei der um 10 O/o erhöhten Änderungsgeschwindigkeit eine Verschiebung der
Anzeige um 4 m, bei einer tatsächlichen Entfernung von 240 m dagegen eine Verschiebung
der Anzeige um 24 m und bei einer Entfernung von 440 m eine Verschie bung der Anzeige
um 44 m auftreten, in jedem Falle also eine Verschiebung von 10 0/o des tatsäch
lichen Entfernungswertes entsprechend der um I0°/o erhöhten Änderungsgeschwindigkeit
der zur Zeitmessung dienenden Größe. Diese unterschiedlichen Verschiebungen dt,
d2, d3, können somit als Kontroliwert zur Bestimmung des jeweils in Betracht kommenden
Meßbereiches benutzt werden.
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Die Durchführung des Verfahrens kann, auf verschiedene Art und Weise
geschehen. Bei Echoloten mit einem umlaufenden, durch einen Motor angetriebenen
Zeitanzeigeglied z; B. kann man zur Erhöhlung der Geschwindigkeit, mit der dieses
sich längs der Skala bewegt, die Drehzahl des Motors mit Hilfe eines Widerstandes,
gegebenenfalls in Verbindung mit einem Drehzahlmesser, um das ge-- wünschte Maß
von z. B. I0°/o des Sollwertes verändern. Eine solche Drehzahlerhöhung kann auch
durch Verwendung eines. Fliehkraftreglers erzielt werden, der während des Betriebes
auf eine andere Drehzahl umschaltbar ist, z. B. dadurch, daß er mit zwei entsprechend
unterschiedlich eingestellten und wechselweise einschaltbaren Kontaktpaaren ausgerüstet
ist. Zweckmäßig wird man die Einrichtung so ausbilden, daß die Veränderung des Zeitmaßstabes
durch einfache Druckknopfbetätigung bewirkt wird, so daß das ganze Augenmerk auf
die als Folge eintretende und als Kontrolle bei nutzte Verschiebung der Anzeige
gerichtet werden kann. Die Veränderung der Drehzahl durch Umschaltung des Fliehkraftreglers
z. B. ließe sich durch eine einfache Kontrolltaste bewerkstelligen,
die
in kurzen Abständen mehrmals gedrückt werden müßte, so daß die Anzeige sprunghaft
zwischen dem wahren Wert und dem Kontrollwert hin und her springt und die Größe
ihrer Verschiebung bequem beobachtet werden kann.
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Verfährt man umgekehrt so, daß zu einer bestimmten vorgegebenen absoluten
Verschiebung der Anzeige um z. B. zehn Skalenteile die zugehörige erforderliche
Veränderung des Zeitmaßstabes festgestellt wird, so ist dies. baulich leicht in
der Weise auszuführen, daß eine stetige Veränderbarkeit des Zeitmaßstabes bei Beobachtung
der Verschiebung der Anzeige ermöglicht wird. Hierbei wird man. sich auf eine solche
Größe der Verschiebung der Anzeige festlegen, daß diese nicht dem niedrigsten, sondern
dem nächst höheren Meßbereich, im Beispiel dem Meßbereich von 200 bis 400 m entspricht.
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Man wird dann sehr bald bei Veränderung des Zeitmaßstabes feststellen,
daß, wenn der tatsächliche Meßwert im ersten Meßbereich, etwa bei 40 m liegt, selbst
eine größere Veränderung des Zeitmaßstabes kaum eine Verschiebung der Anzeige hervorruft.
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Man gewinnt somit sehr bald ein Gefühl dafür, mit welcher Geschwindigkeit
bei gleichmäßig schnellem Verstellen des Zeitmaßstabes, etwa durch Drehen eines
Potentiometers, sich die Anzeige im einen oder anderen Meßbereich verschiebt.
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Bei einem Kurzzeitmesser, bei dem eine sich periodisch ändernde Spannung,
deren Größe am Ende der zu messenden Zeit angezeigt wird, zur Zeitmessung dient,
z. B. unter Benutzung eines Zeitkreises, kann für die Kontrollmessung die Geschwindigkeit
der Spannungsänderung und damit die Zeitmeßperiode z. B. durch Veränderung des Zeitkreiswiderstandes
geändert werden.
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Die Anwendung des Verfahrens nach der Erfinr dung ist an sich unabhängig
davon, ob die Meßperiode+, d. h. der Zeitabstand, in dem die Meßimpulse erzeugt
werden, der Größe des Skalenbereiches entspricht oder ein Vielfaches davon beträgt,
doch kann es insbesondere bei Echoloten vorteilhaft sein, die Lotperiode zu einem
Vielfachen der Zeitmeßperiode zu machen, um Störungen durch den sogenannten Nullschall,
d. h. direkte Anregung des Empfängers durch den Sender, zu vermeiden.
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Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich besonders für Lotanlagen,
die normalerweise zum Loten von den Skalenbereich nicht übersteigenden Tiefen und
nur gelegentlich für größere Tiefen b nutzt werden.