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Verfahren und Einrichtung zur Anzeige reflektierender Objekte mit
Hilfe der Echoimpulsmethode Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anzeige reflektierender
Objekte mit Hilfe der Echoimpulsmethode, vorzugsweise mit Unterwasserschall, wobei
eine summierende Anzeige mehrerer einzeln empfangenen Echos entsprechender Impulse
erfolgt. Sie bezweckt ein Zählung von in verschiedenem Abstand von der Sender-Empfänger-Anordnung
befindlichen Objekten und hat besondere Bedeutung für die Ficherei zur Anzeige der
Anzahl der in einem bestimmten Raumgebiet befindlichten Fische. Eine Echolotung
im üblichen Sinne, d. h. eine Messung der Entfernung des Fischschwarmes und/oder
des Meeresbodens, kann in Verbindung mit dem Verfahren der Erfindung ebenfalls vorgenommen
werden.
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Es sind zur Tie£en- oder Entfernungsmessung dienende Verfahren bekannt,
bei denen eine Summation bzw. Integration der im Rhythmus der Signalaussendung empfangenen
Echoimpulse erfolgt. Die Summation erstreckt sich hierbei über mehrere Lotperioden;
innerhalb einer Lotperiode erfolgt keine Integration der Echoimpulse. Zweck dieser
Verfahren ist es, die Nutzechos allein zur Anzeige zu bringen und die im allgemeinen
nicht periodisch eintreffenden Störechos von der Anzeige auszuschließen.
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Die Erfindung besteht darin, daß alle Echos, die jeweils von mehreren
oder gegebenenfalls von einem einzelnen in einem bestimmten Zeitabschnitt ausgesandten
Signal(en) empfangen werden, zunächst in Spannungsimpulse gleicher, begrenzter Größe
umgewandelt werden, dann alle in einem bestimmten Zeitabschnitt, der auch einem
Teilbereich des maximalen Anzeigebereichs ent-
sprechen kann, also
kleiner als die Lotperiode bzw. die maximale Echolotlaufzeit sein kann, so entstandenen
Impulse gleicher Größe summiert werden und dieser Summenwert, gegebenenfalls periodisch,
zu einer alle Echos beliebiger Art, Herkunft und Größe in ihrer Häufigkeit ohne
Unterscheidung der Einzelechos zählenden Anzeige gebracht wird.
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Eine Unterscheidung von Nutz- und Störechos durch die Empfangs- und
Anzeigevorrichtung findet dabei nicht statt, sondern vielmehr werden entsprechend
dem Zweck der Erfindung alle Echos, sofern sie nur in den durch den Empfänger bzw.
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Sender gegebenen Frequenzbereich fallen, zur Wirkung auf die Zählvorrichtung
gebracht.
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Die Zeitspannen, während deren die Anzeige erfolgen soll, können
beispielsweise durch einen Handschalter nach Wunsch begrenzt werden.
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Schaltet der Fischer zu Beginn eines Fischfanges das Gerät ein, so
kann er laufend verfolgen, wieviel Fische beim Überfahren eines Fischschwarmes durch
den Querschnitt der ffnung des ausgelegten Netzes hindurchgegangen sind und wie
groß die Fischbeute beim Einholen des Netzes ist. Die Messungen können auch periodisch
vorgenommen werden, indem das Gerät in gleichen Zeitspannen ein- und ausgeschaltet
wird.
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Eine zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung geeignete Einrichtung
enthält außer Sender und Empfänger von Echoimpulsen Mittel zur Begrenzung der Amplituden
der empfangenen Echoimpulse, Mittel zur Begrenzung des Zeitintervalls des Empfangs
bzw. der Anzeige dieser Impulse, insbesondere auch zur Ausblendung des Bodenechos,
Mittel zur Summierung der begrenzten Impulse während dieses Zeitintervalls sowie
Schaltmittel, die eine Rückführung der Anzeigevorrichtung nach Ablauf dieses Zeitintervalls
in die Nullstellung ermöglichen.
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Zweckmäßigerweise werden die durch die empfangenen Echos verursachten
Spannungsimpulse über einen Gleichrichterkreis dem Steuergitter eines Röhrenoszillators
zugeführt, der während der Ankunft von Echos kurzzeitige Spannungsimpulse gleicher
Größe an einen Kondensator abgibt, der nach Aufladung auf einen bestimmten Wert
jeweils - zweckmäßig über das Steuergitter einer Röhre - ein Schrittschaltwerk betätigt
und sich gleichzeitig über einen Relaiskontakt wieder entlädt.
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Zweckmäßigerweise wird die Echolotzähleinrichtung nach der Erfindung
kombiniert mit einer bereits vorgeschlagenen Einrichtung zum Echoloten angewandt,
bei deren Anzeigevorrichtung ein solcher, bezüglich seiner Lage innerhalb des Gesamtlotbereiches
stetig oder stufenweise einstellbarer Teillotbereich als Großbild angezeigt wird,
dessen Ausdehnung von der Größenordnung der Ausdehnung des erwarteten Fischschwarmes
bzw. der Öffnung eines Fischnetzes ist. Zur Einstellung dieses großen Teillotbereiches
sind insbesondere Mittel vorgesehen, durch die der Meßwert der Anzeige gegenüber
dem Zeitpunkt der Aussendung der Lotsignale stetig oder stufenweise zeitlich verschiebbar
ist. Da mit einer solchen Echolotmessung zur Aufsuchung und Verfolgung von Fischschwärmen
meistens über dem Meeresboden gemessen wird, so erscheint auf dem Anzeigegerät im
allgemeinen außer den von Fischschwärmen stammenden Echoloten auch noch das Echo
des Meeresbodens. Gemäß einer besonderen Ausbildung des Erfindungsgedankens wird
der vom Meeresboden stammende Anteil der Echos ausgeblendet. Dies geschieht dadurch,
daß eine periodisch betätigte Nockenanordnung vorgesehen ist, die synchron mit der
Aussendung der Lotsignale läuft und die so einstellbar ist, daß die Zähleinrichtung
nur innerhalb eines bestimmten mittleren Bereiches des Großmeßbereiches anspricht.
Der Meßbereich kann aber auch auf beliebige andere Tiefen zwischen Meeresboden und
Meeresoberfläche eingestellt sein, wenn man z. B. mit Schwebenetzen fischen will.
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An Hand der Zeichnung, in der eine Ausführungsform der Einrichtung
nach der Erfindung beispielsweise dargestellt ist, sei der Erfindungsgedanke näher
erläutert.
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Fig. I zeigt das Bild eines Braunschen Rohres. wie es in bereits
vorgeschlagener Weise zur Anzeige eines einstellbaren Teillotbereiches beim Echoloten
benutzt wird; in Fig. 2 a, 2b und 2 c sind die angezeigten Echos noch einmal vergrößert
dargestellt; Fig. 3 zeigt ein Schaltbild der Echozähleinrichtung nach der Erfindung,
und in Fig. 4 ist ein Schrittschaltwerk dargestellt.
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Auf dem Braunschen Rohr I erscheint ein Großbild der von einem Fischschwarm
reflektierten Echos 2. Außerdem erscheint auf demselben Bild eine Anzahl von Echos
3, die vom Meeresboden herstammen. In bereits vorgeschlagener Weise ist der Teillotbereich,
der zur Messung verwandt wird, derart eingestellt, daß von dem Braunschen Rohr I
etwa ein Tiefenbereich von 30 m angezeigt wird. Hiervon werden etwa die unteren
5 m durch die Meeresbodenechos ausgefüllt, während innerhalb des Bereiches von 25
m darüber die Echos des Fischschwarmes erscheinen. Durch eine in der Zeichnung nicht
dargestellte Nockenanordnung, wird aus diesem M,eßbereich ein Teilmeßbereich von
etwa 15 m herausgeblendet, der durch die beiden Marken 4 und 5 begrenzt ist. Die
zwischen den beiden Marken 4 und 5 liegenden Echos, die also ausschließlich von
den Fischen herrühren, sollen durch die Einrichtung nach der Erfindung gestellt
werden.
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Zu diesem Zwecke werden die in Fig. 2 a noch einmal gesondert dargestellten
Echos einer Schaltanordnung gemäß Fig. 3 zugeleitet. Dies geschieht auf folgende
Weise: 6 ist der Empfangsverstärker, in dem die von den Echos hervorgerufenen Empfängerspannungen
verstärkt werden und als Impulse über einen Transformator 7 einem Gleichrichterkreis
8 zugeleitet werden. Der Gleichrichterkreis 8 ist während der meisten Zeit durch
einen Schalter 9 kurzgeschlossen. Durch einen Schalt-
nocken wird
dieser Kontakt während derjenigen Zeit geöffnet, in der die zwischen den beiden
Marken 4 und 5 (Fig. I) liegenden Echos (Fig. 2 a) empfangen werden. Infolgedessen
werden sämtliche von den Echos hervorgerufenen Spannungsimpulse im Gleichrichterkreis
8 gleichgerichtet und durch die Widerstands-Kapazitäts-Gleichrichter-Kombination
10 auf eine bestimmte Spannung begrenzt.
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Diese Spannung wird einem Gitter der Röhre 11 zugeleitet, die das
Endrohr eines Oszillators darstellt und zur Verstärkung und abermaligen Spannungsbegrenzung
dient. Normalerweise sperrt das Gitter. Sobald jedoch ein Impuls aus dem Gleichrichterkreis
8 auf das Gitter gelangt, fließt kurzzeitig ein Anodenwechselstrom von bestimmter
gleicher Spannungshöhe und gelangt über eine Diode 12 auf einen Kondensator I3.
Der Kondensator I3 wird durch die einzelnen Echos schrittweise aufgeladen. Die den
Echos entsprechenden Spannungsimpulse gleicher Spannungshöhe, die dem Anodenstrom
der Röhre II entnommen werden, sind in Fig. 2 c noch einmal schematisch dargestellt.
Diese Spannungsimpulse laden den Kondensator 13 stufenweise auf und erhöhen dadurch
die Gitterspannung am Rohr 14. DerAnodenstrom des Rohres 14 betätigt ein Relais
A, das mit zwei Kontakten I und II versehen ist. Sobald der Kondensator 13 eine
gewisse Spannungshöhe erreicht hat, betätigt das Relais A beide Kontakte I und II.
Durch den KontaktII wird ein Schrittschaltwerk I5 um einen Schritt weitergeschaltet.
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Auf dem Zahnrad des Schrittschaltwerkies sitzt ein Zeiger I6, der
über einen Potentiometerwiderstand 17 gleitet und dementsprechend einen Spannungsmesser
I8 einstellt. Der Spannungsmesser I8 zeigt also die jeweilige Stellung des Schrittschaltwerkes
I5 an. Durch den Kontakt 1 wird der Kondensator I3 kurzgeschlossen, so daß nach
erfolgter Einstellung eines Schrittes des Schrittschaltwerkes nunmehr das Spiel
von neuem beginnen kann und der Kondensator I3 wiederum so lange aufgeladen wird,
bis die Spannung ausreicht, um das Rohr I4 durchlässig zu machen und das -Relais
A zu betätigen. Der Aufladevorgang des Kondensators I3 und die damit verbundene
Gitterspannung des Rohres 14 ist in Fig. 3h beispielsweise dargestellt.
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Das Gitter ist normalerweise negativ vorgesperrt und erfährt durch
die betreffenden Echolotimpulse eine Aufladung.
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Die von einem Echolotimpuls stammende Gitteraufladungsspannung in
Fig. 3 b ist durch die gestrichelte Kastenkurve I9 angedeutet. Ein Echolotimpuls
von der Größe der Kurve 19 löst jedesmal einen Schritt des Schrittschaltwerkes 15
aus.
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Die Rückführung des Zeiger 16 nach Ablauf jeder Echolotmessung erfolgt
vorzugsweise durch einen Handschalter, der zu Beginn jedes Fischfanges getastet
wird.
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Die Anwendung der Echolotzähleinrichtung nach der Erfindung ist von
besonderer Bedeutung dann, wenn Mittel vorgesehen sind, die den Teillotbereich gemäß
Fig. I selbsttätig so einstellen, daß die ermittelten Echolote stets ungefähr in
der Mitte des Teillotbereiches liegen. Dies geschieht in bereits vorgeschlagener
Weise vorzugsweise dadurch, daß das Einstellorgan zur Einstellung des Teillotbereiches
selbsttätig- gegebenenfatls periodisch -vorzugsweise durch Antrieb eines Motors,
bewegt wird und daß Mittel vorgesehen sind, die diese Bewegung in dem Augenblick
anhalten, in dem sich das Bild des angeloteten, ausgedehnten Fischschwarmes über
die Mitte des Anzeigebildfeldes erstreckt. Dies kann unter Umständen mittels einer
Kondensatoranordnung in Differenzschaltung geschehen.
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PATENTANSFRCHE: I. Verfahren zur Anzeige reflektierender Objekte
mit Hilfe der Echoimpulsmethode, vorzugsweise mit Unterwasserschall, beispielsweise
zur Ermittlung von Fischschwärmen, unter summierender Anzeige mehrerer einzeln empfangenen
Echos entsprechender Impulse, dadurch gekennzeichnet, daß alle Echos, die jeweils
von mehreren oder gegebenenfalls von einem einzelnen in einem bestimmten Zeitabschnitt
ausgesandten Signal(en) empfangen werden, zunächst in Spannungsimpulse gleicher,
begrenzter Größe umgewandelt werden, dann alle in einem bestimmten Zeitabschnitt,
der auch einem Teilbereich des maximalen Anzeige bereichs entsprechen kann, also
kleiner als die Lotperiode bzw. die maximale Echolaufzeit sein kann, so entstandenen
Impulse gleicher Größe summiert werden und dieser Summenwert, gegebenenfalls periodisch,
zu einer alle Echos beliebiger Art, Herkunft und Größe in ihrer Häufigkeit ohne
Unterscheidung der Einzelechos zählenden Anzeige gebracht wird.