DE957825C - Verfahren zur Erhöhung der Empfindlichkeit von Echolotgeraten - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 7. FEBRUAR 1957

E 9745 VW dl 74*

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Empfindlichkeit von Echolotgeräten, bei denen die Echoimpulse durch ein Anzeigeorgan, das periodisch an einer Skala vorbeibewegt wird, zur Anzeige gebracht werden.

Bei bekannten Echolotgeräten der genannten Art gelangen Echoimpulse, deren Amplituden einen bestimmten Mindestwert unterschreiten, nicht mehr zur Anzeige. Ein solcher Echoimpuls muß dann, wenn er dennoch zur Anzeige gebracht werden soll, in einem Verstärker so weit verstärkt werden, daß dieser Mindestwert überschritten wird. Dies .erfordert unter Umständen sehr viele Verstärkerstufen, die naturgemäß eine Verteuerung bewirken.

Der Erfindung lag 'die Aufgabe zugrunde, diesen Mindestwert herabzusetzen, also die Empfindlichkeit von Echolotgeräten der obengenannten Art zu erhöhen, um damit eine oder mehrere Verstärkerstufen einzusparen. Gelöst wurde diese Aufgabe dadurch, daß erfindungsgemä ß eine Vorspannung so an das Anzeigeorgan gelegt wird, daß sie sich zu der Spannung der zur Anzeige zu bringenden Echoimpulse addiert.

Zwar ist bei Meßgeräten bekannt, die Meßimpulse am Gitter einer Röhre oder in einer Mischstufe mit einer Gleichspannung zu überlagern, so daß die Meßimpulse innerhalb der Kennlinie der Röhre bzw. des nachfolgenden Strommeßgerätes

zum Zwecke einer Beeinflussung der Anzeige verschoben werden. Gegenüber diesem Stand der Technik weist die Erfindung aber den Vorteil auf, daß die Beeinflussung der Anzeige durch die Gleichspannung im Anzeigegerät selbst vorgenommen wird. Eine besondere Vorstufe ist nach der Erfindung also nicht erforderlich.

Damit die Vorspannung nicht von sich aus eine Anzeige bewirkt, wählt man sie gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung niedriger als die geringste vom Anzeigeorgan angezeigte Spannung.

Zur Anzeige kann man eine Glimmlampe oder ein Registriergerät, beispielsweise einen sogenannten Funkendurchschlagsschreiber, vorsehen, bei dem das Anzeigeorgan Marken in die Registrierfläche einbrennt.

Damit Impulse, die die Übersteuerungsgrenze des Anzeigeorgans überschreiten, in ihrer · Größe unter schieden werden können, kann man eine vorzugsweise in ihrer Größe einstellbare konstante Vorspannung vorsehen, die gegebenenfalls auch negative Werte annehmen kann. Bei geeigneter Einstellung dieser Gleichspannung werden Echoimpulse, die in ihrer Amplitude um einen Betrag voneinander abweichen, der kleiner ist als der Aussteuerungsbereich des Anzeigeorgans, in unterschiedlicher Weise zur Anzeige gebracht.

Zur Registrierung von Impulsen werden bekanntlieh bevorzugt Funkendurchschlagsschreiber verwendet. Bei diesen beaufschlagt man dann zweckmäßigerweise das Schreiborgan gegenüber der Registrierfläche oder gegenüber seiner Gegenelektrode mit der Vorspannung. Impulse, deren Amplitude so klein ist, daß sie keine Registrierung bewirken, werden bei einer Vorspannung, die gleiches Vorzeichen hat wie die Impulse, zur Anzeige gebracht. Impulse, deren Amplitude so groß ist, daß sie die Übersteuerungsgrenze des Registriergerätes überschreiten — über deren Amplitude also aus der Registrierung nur die Aussage abgelesen werden kann, 'daß sie oberhalb eines bestimmten Wertes liegt —, werden amplitudengetreu zur Anzeige gebracht, wenn die Vorspannung entgegengesetztes Vorzeichen hat, wie die Impulse. Die Größe der Vorspannung muß dann so gewählt werden, daß die sich aus Impulsspannung und Vorspannung ergebende Summenspannung in den Aussteuerungebereich des Anzeige- bzw. Registriergerätes fällt.

Durch eine periodisch, vorzugsweise sinus- oder impulsförmig sich ändernde Vorspannung, .die vorzugsweise in ihrer Amplitude ebenfalls einstellbar ist, kann man das Auflösungsvermögen in bezug auf die Amplituden der Echoimpulse · noch ganz erheblich steigern. Dies sei an einem Beispiel erläutert.

Liegt in der ersten Echoperiode eines Zyklus, der sich über mehrere Lotperioden erstreckt, eine kleine Vorspannung an, so werden starke Echo-So impulse in unterschiedlicher Weise, schwache dagegen gar nicht zur Anzeige gebracht. Ist in der nun folgenden Lotperiode die Vorspannung größer, so ist die Folge, daß durch die stärksten Echoimpulse das Anzeigeorgan übersteuert wird, während mittlere in unterschiedlicher Weise angezeigt werden und schwache nach wie vor nicht angezeigt werden. Steigt die Vorspannung nun stufenweise von Lotperiode zu Lotperiode. an, so lange bis in der letzten Lotperiode des Lotzyklus auch die schwächsten Echoimpulse zur Anzeige gelangen, und wiederholt sich dieser Vorgang periodisch, dann werden, über einen Lotzyklus gesehen, Echoimpulse mit von ihrer Amplitude abhängiger Intensität zur Anzeige gebracht. Im Gegensatz hierzu führen bei bekannten Anzeigeorganen starke Echoimpulse immer zu einer Übersteuerung des Anzeigeorgans, während schwache nicht mehr angezeigt werden. Die Anzeige ist dann naturgemäß nicht mehr amplitudengetreu.

Eine Registrierung, die auf die eben geschilderte Weise gewonnen wurde, ist mit den zugehörigen Echoimpulsen in Fig. 1 dargestellt.

In Fig. ι a sind in einem Spannungs-Zeit-Diagramm die Echoimpulse L₁ bis L₁₁ einer Lotperiode aufgetragen, wobei der Einfachheit halber angenommen werden soll/ daß die Echoimpulse über mehrere Lotperioden gleichbleiben.

An der Ordinate ist die Amplitude der Echoimpulse in Spannungswerten aufgetragen, während die Abszisse die Zeitachse darstellt, wobei die Zeitspanne zwischen t_a und t_e einer Lotperiode entspricht. Legt man nun eine treppenförmige Vorspannung, wie sie in Fig. 1 c dargestellt ist, an das Anzeigeorgan, in diesem Fall einen Funkendurchschlagsschreiber, und sorgt man dafür, daß die Vorspannung immer mit dem Beginn einer neuen Lotperiode auf den nächsten Spannungswert springt, dann führen die'in Fig. ia dargestellten Lotimpulse zu einer Registrierung, wie sie in Fig. ib schematisch dargestellt ist. Aus Fig. ib ist ersichtlich, daß nur die Echoimpulse L₁, L₉ und L₁₁, deren Amplitude den Wert B überschreitet, bei jeder Lotperiode dargestellt werden. Der Echoimpuls L₉ wird, da er nur in geringem Maße den Wert B überschreitet, in den Lotperioden, in denen die niedrigste Vorspannung anliegt, nur mit geringer Intensität angezeigt. In Fig. ib ist die entsprechende Marke deshalb nicht ausgefüllt. Die anderen Echoimpulse werden, je nachdem ob ihre Amplitude die Werte Q-C überschreiten oder nicht, in den einzelnen Lotperioden nicht oder geschwächt zur Anzeige gebracht, so daß sich über einen Zyklus, der im diskutierten Beispiel aus sieben Lotperioden besteht, eine amplitudengetreue Registrierung ergibt.

Die Vorspannung kann zum gleichen Zweck auch χ in der Weise, wie es in Fig. 1 d und 1 e dargestellt ist, oder aber sinusförmig verlaufen. Eine sinusförmige Vorspannung, die eine niedrigere Frequenz hat als die, mit der die Lotimpulse ausgesandt werden, bewirkt eine sich von Lotperiode zu Lotperiode ändernde Vorspannung, die entsprechend wirkt wie Spannungen mit einem Verlauf, wie er in den Fig. 1 c bis 1 e dargestellt ist. Eine sinusförmige Vorspannung mit höherer Frequenz als die, mit der die Lotimpulse ausgesandt werden, bewirkt eine sich während der Lotperiode ändernde Vorspan-

nung. Ist diese Sinusspannung außerdem asynchron zur Bewegung des Anzeigeorgäns, ■ dann ändern sich die Verhältnisse von Lotperiode zu Lotperiode in der Weise, daß bei Ankunft von Echoimpulsen gleicher Laufzeit in den einzelnen Lotperioden ver^; schieden große Vorspannungen am Anzeigeorgan liegen, wodurch eine ähnliche Wirkung mit derselben Vergrößerung des Auflösungsvermögens in bezug auf die Anzeige der Amplitude erzielt wird,

ίο wie in dem oben diskutierten Beispiel. Als Sinusspannung kann man 'in einem solchen Fall die an sich vorhandene Netzfrequenz von 50 Hz verwenden.

Welche periodische Vorspannung man wählt, und

ob man sie überlagert mit einer Gleichspannung und/oder zur Kompensation der größeren Absorption bei langem Echolaufwetg mit einer sägezahnförmigen tiefenabhängigen Spannung, hängt ganz von der gewünschten Registrierung ab. Grundsätzlich ist zu sagen, daß in jedem Fall eine Vergrößerung des Auflösungsvermögens bezüglich der Amplituden der angezeigten Echoimpulse erreicht werden kann.

An' Hand des in Fig. 2 dargestellten Echolotgerätes wird die Erfindung näher erläutert.

Gemäß Fig. 2 ist mit 1 ein Registrierstreifen bezeichnet, der von zwei Walzen 2 und 3 in Richtung des Pfeiles 10 mit gleichmäßiger Geschwindigkeit geführt wird. Der endlose Träger 4, an dem der Schreibstift 5 angeordnet ist, besteht beispielsweise aus einer Kette oder einem Gurtband, das über die Führungsrolle 6 läuft und durch die Antriebsrolle 7 schlupffrei mit gleichförmiger Geschwindigkeit in Pfeilrichtung angetrieben wird. Die Registrierung auf dem Registrierstreifen 1 erfolgt dadurch, daß bei Aufnahme eines Lotimpulses im Empfänger 15 ein Meßimpuls am Ausgang des Verstärkers 8 entsteht, der über den Transformator 9 an das metallische Registrierpapier und über das Potentiometer 11, den Schleifkontakt 12 und das stromleitend ausgebildete Gurtband 4 an den Schreibstift S gelangt. In den Registrierstreifen 1 werden dann die Echoregistrierungen E eingebrannt.

An den Lotimpulsgenerator 13, über den der Sender 14 getastet wird, ist ein Synchronisiergerät 16

4-5 gekuppelt, an das wiederum der Motor 17, der zum Antrieb der Antriebsrolle 7 vorgesehen ist, gekuppelt ist, damit der Träger 4 im Takt der Lotimpulse umläuft. Mit 18 ist ein Vorspannungsgenerator bezeichnet, der an das Synchronisiergerät 16 gekuppelt ist und über dem Potentiometer 11 einen Spannungsabfall mit einer Periodizität synchron zur Auissendung der Lotimpulse erzeugt. Die an dem Potentiometer 11 abfallende Spannung wirkt in der angestrebten Weise als Vorspannung, die durch den verstellbaren Abgriff des Potentiometers 11 in ihrer Amplitude von Hand variiert werden kann.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erhöhung der Empfindlichkeit von Echolotgeräten, bei denen die Echoimpulse durch ein Anzeigeorgan, das periodisch an einer Skala vorbeibewegt wird, zur Anzeige gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorspannung so an das Anzeigeorgan gelegt wird, daß sie sich zu der Spannung der zur Anzeige, zu bringenden Echoimpulse addiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung niedriger ist als die geringste vom¹ Anzeigeorgan angezeigte Spannung.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine vorzugsweise einstellbare, konstante Vorspannung.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, ge· kennzeichnet durch eine periodisch, vorzugsweise sinus-, sägezahn- oder impulsförmig sich ändernde Vorspannung.

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Vorspannung, die sich automatisch und synchron zur Bewegung des Anzeigeorgans ändert.

6. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Vorspannung, die sich automatisch asynchron zur Bewegung des Anzeigeorgäns ändert.

7. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Registriergerät vorgesehen ist, bei 'dem das Anzeigeorgan Marken in eine Registrierfläche brennt.

8. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Glimmlampe als Anzeigeorgan vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 930319, 840003.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609 578/116 7.56 (609 782 1.57)