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Nach dem Impulsrückstrahlverfahren arbeitende Echoloteinrichtung
Die
Erfindung betrifft eine nach dem Impulsrückstrahlverfahren arbeitende Echoloteinrichtung,
die aus einer SendeeinrichXtung für die Meßimpulse und einer Empfangseinrichtung
mit Anzeige der Ecthoimpulse besteht.
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Es ist bekannt, hei Echoloteinrichtungen einen Schallsender anzuwenden,
der wahlweise mit größerer oder geringerer Intensität getrieben werden kann, um
diese an die zu messende Tiefe anzupassen. Bei der bekannten Einrichtung wird die
Umschaltung der Schallintensität gleichzeitig mit der Umschaltung der Lotfolge von
Hand vorgenommen. Eine UmschaItung erweist sich bei dieser Anordnung nur dann als
notwendig, wenn sich die zu messende Tiefe stark geändert hat, beispielsweise bei
Übergaug auf große Tiefen, bei denen die Intensität des empfangenen Signals zur
Anzeige ungenügend wird. Eine Umschaltung ist bei dieser Anordnung daher nur in
größeren Zeit abständen nötig. Im übrigen ist man bei Echolot-@inrichtungen dieser
Art wie auch bei anderen bekannten Echoloteinrichtungen, welche zur Abstandsmessung
impulsmodulierte Schallwellen benutzen, stets bestrebt, während der Dauer einer
Messung bzw. bei aufeinanderfolgenden Messungen desselben Entfernungsbereiches eine
möglichst gleichbleibende Intensität der Sendeimpulse herzustellen.
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Es ist auch eine Vorrichtung zum Messen von Entfernungen nach der
Echomethode mit Hilfe mehrerer Schwinger bekannt« bei welcher Mittel zur Umschaltung
vorgesehen sind, die auch automatisch durch die Echoimpulse betätigt werden können,
um in Abhängigkeit von der Lottiefe entweder sämtliche Schwinger wechselweise als
Sender bzw. als Empfänger zu betreiben oder aber einen Teil der Schwinger nur als
Sender und einen anderen Teil nur als Empfänger arbeiten zu lassen.
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Mit Hilfe dieser Vorrichtung wird eine änderung der Richtschärfe bewirkt,
derart, daß bei kIeinen Lottiefen mit geringerer Richtschärfe als bei großen Lottiefen
gesendet wird; die abgestrahlte «sesamtenergie bleibt dabei aber praktisch unverändert.
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Eine solche Vorrichtung setzt das Vorhandensein mehrerer Schwinger
mit einer entsprechenden Umschaltvorrichtung voraus und bedingt damit einen Aufwand,
der die Anlage stark verteuert; auch dürfte vielfach auch aus räumlichen Gründen
der Einbau einer solchen Vorrichtung nicht in Frage kommen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Echoloteinrichtung
der eingangs genannten Art, bei welcher vorzugsweise in üblicher Weise ein Schwinger
zum Senden und/o«d'er Empfangen vorgesehen ist, so auszubilden, daß eine weitgehende
Anpassung an die verschiedensten Lottiefen gewährleistet ist. Die Erfindung ist
aber auch anwendbar bei Gruppen von jeweils mehreren zum Senden bzw. Empfangen dienenden
Schwingern, bohne daß eine Umschaltung der Schwinger notwendig ist Auch läßt sich
die Erfindung leicht verwirklichen bei bereits eingebauten Echoloteinrichtungen
üblicher Art, da es zu diesem Zwecke nur nötig ist, den für die Erzeugung der Sendeimpulse
dienenden elektrischen Generator entsprechend auszubilden.
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Gemäß der Erfindung sind auf die Sendeeinrichtung automatisch derart
einwirkende MitteI vorgesehen, daB innerhalb weniger aufeinanderfolgender Lotperiodren
Impulse stark unterschiedlicher Intensität ausgesendet werden.
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Eine weitere Beeinflussung der Impulse kann, wenn dies erwünscht
ist, außer mit der erfindungsgemäB angegebenen Maßnahme im Sendeteil zusätzlich
noch im Empfängerteil vorgesehen sein in der Form, daß die Verstärkung in periodischer
Folge entsprechend geändert wird.
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Bei Anwendung der Erfindung kommen bei großen MeBentfernungen praktisch
nur die stärksten Impulse, bei mittleren Entfernungen auch die Impulse mittlerer
Stärke und bei kleinen Meßentfernungen alle Impulse nach Reflexion am angeloteten
Objekt zur Einwirkung auf die Empfangseinricthtung. Bei geeigneter Wahl der Intensitäten
der einzelnen Impulse innerhalb einer :Folge von Meßimpulsen kann erreicht werden,
daB die Intensität der auf die Empfangs- bznv. Anzeigevorrichtung einwirkellden
Echoimpulse automatisch der jeweiligen Meßentfernung angepaßt. ist, ohne daß Intensität
und Folgefrequenz der augesendeten Meßimpulse, wie es für diesen Zweck an sich bekannt
ist, entsprechend der MeBentfernung ein gestellt zu werden brauchen. Bei richtiger
Einstellung der Intensität der ausgesendeten Impulse ergibt sich, wie vorstehend
bereits beschrieben, für kleine Meßentfernungen von selbst eine höhere Frequenz
der zur Anzeige gelangenden Echoimpulse als bei groBen MeBentfernungen, bei welchen
wegen der Eindeutigkeit der Anzeige nur eine geringe Frequenz zulässig ist.
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Dies ist besonders wichtig z. B. bei der Anzeige der Echos mittels
einer Kathodenstrahlröhre, da man hierbei zur Erzielung einer stehenden Anzeige
stets eine möglichst hohe Lotungsfrequenz anstrebt.
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Auch bei Anwendung registrierender Anzeigegeräte ergibt sich durch
Anwendung der Erfindung eine verbesserte Echoaufzeichnung. Allgemein bietet die
Erfindung besondere Vorteile in allen Fällen, wenn in der Lotungsrichtung ausgedèhnte
Objekte, z. :B.
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Fischschwärme, zur Anzeige kommen. Hierbei sollen nämlich mit Hilfe
einer kurzzeitigen Lotung oft Ohjekte angezeigt werden, die sich in sehr verschiedenen
Entfernungen befinden, Gegebenenfalls kann auch eine Amplitudenbegrenzung der empfangenen
Impulse vorgenommen werden, um Ubersteuerungen durch die stärksten @eflektierten
Impulse zu vermeiden.
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Die Sendeimpulse können hinsichtlich ihrer Intensität nicht periodisch
oder in periodischer Folge geändert werden. Eine nicht periodische Änderung ergibt
sich beispielsweise dann, wenn die mit einer festen Folgefrequenz ausgestrahlten
Meßimpulse durch einen Steuervorgang, z. B. den Verlauf einer Wechselspannung, in
ihrer Intensität gesteuert werden, dessen Periode in irlrationalem Verhältnis zur
Sendeperiode steht.
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Man wird jedoch vorzugsweise eine periodische änderung der Sendeimpulsamplitude
anstreben, da man in diesem Fall ohne Sc-hwierigkeiten eine Anpassung der Folgefrequenz
der auf die Empfangseinrichtung einwirkenden bzw. der vom Anzeigegerät wiedergegebenen
Echoimpulse an die Meßentfernung erreichen kann.
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Neben den geschilderten ergeben sich weitere erhel?liche apparative
Vorteile. Infolge der mit wechselnder Energie ausgestrahlten Sendeimpulse ist die
aufgenommene mittlere Leistung der Sendeeinrichtung geringer als bei der Aussendung
von Impulsen konstanter Energie. Das bedeutet eine Verringerung des Aufwandes an
elektrischen Bauteilen. Innerhalb der Impulsfolge können beispielsweise auch Impulse
so hoher Energie zur Aussendung gelangen, daß sie der Apparatur in regelmäßiger
schnellerer Folge nicht zugemutet werden könnten.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die B¢odulation
der Intensität der Sendeimpulse bei Vorhandensein einer Wechselspannungsenergiequelle
ohne besondere Vorrichtungen, z. B. ohne Siebmittel, bewirkt. Zweckmäßigerweise
wird man in manchen Fällen wegen der Ausnutzung beides Halbwellen der Weckselspannung
eine Doppelweggleichriclltung verwenden. Sofern zur Aussendung der gewünschten Impulse
außer der Spannung der g,ewünschten Frequenz weitereHilis-
spannungen
oder Hilfsströme erforderlich sind, werden in einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung diese allein oder zusätzlich im gewünschten Maße in ihrer Amplitude zeitlich
geändert.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Fig. I. Die Röhre I bildet
mit dem Transformator 2 und dem Kondensator 3 einen Oszillator geeigneter Frequenz,
dessen Spannung dem Schwinger 4 direkt oder über weitere Stufen zugeführt wird.
Die Röhre ist normalerweise durch eine negative Gittervorspannung gesperrt, die
von der Gleichspannungsquelle 15 geliefert wird. Die Betriebsenergie des Oszillators
wird der Wechselspannungsquelle 5 über den Schalter 6, der die Anzapfungen 7, 8,
9 und lo des Transformators II nacheinander abtastet, und den Gleichrichter I2 mit
seinem Siebglied I3 entnommen. Die Tastung des Oszillators erfolgt mittels des Kontakts
I4, der beim Schließen die Sperrung der Röhre I für die gewünschte Dauer des Impulses
aufhebt. Vorzugsweise wird der Schalter 6 in der Pause zwischen zwei Betätigungen
des Kontakts 14 weitergeschaltet.
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Je nach Stellung des Schalters 6 erhält man am Siebglied I3 verschiedene
Spannungen, wodurch sich beispielsweise die in Fig. 3 dargestellte Verteilung der
Amplitude A der Impulse über die Zeit t ergibt.
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In der Fig. 2 ist schematisch die Vorrichtung zur Betätigung des
Schalters 6 und des Kontakts 14 dargestellt. Der Schalter 6 enthält vier Kontaktbahnen,
die durch den umlaufenden Kontaktarm I6 der Reihe nach abgetastet werden. Der Kontaktarm
I6 ist mit der Spannungsquelle 5, die Kontaktbahnen sind mit den Anzapfungen 7 bis
10 des Transformators 11 verbunden.
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Zur Tastung des Sendekontäkts 14 ist eine Nochenscheibe I7 mit dem
Kontaktarm I6 gekuppelt. deren Nocken so angeordnet sind, daß die Betätigung des
Kontakts 14 nur dann erfolgen kann, wenn der Kontaktarm I6 des Schalters 6 auf einer
der leitenden Kontaktbahnen dieses Schalters steht. In der eingezeichneten Stellung
befindet sich der Kontaktarm 16 in einer Lücke zwischen zwei Kontaktbahnen während
der Schalter 14 geöffnet ist. d. h. Impulspause besteht. Der Antrieb der NTockenscheibe
I7 und des Kontaktarms I6 erfolgt durch die Antriebsvqrrichtung I8, z. B. einen
Elektromotor.
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Ersetzt man in der Einrichtung nach Fig. I die Elemente 6 bis I3
durch die in Fig. 4 dargestellten mit dem Transformator II' und der Doppelweggleichrichteranordnung
I2', SO erhält man den in Fig. 5 dargestellten Verlauf der Speisespannung V zur
Energieversorgung des Oszillators, wobei sich die zugehörige Folge der vom Oszillator
erzeugten impulse mit den eingezeichneten Amplitudien A ergibt. In diesem Falle
ist die Speisespannung eine kommutierte Wechsel spannung.
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Wird an Stellle der Wechselspannungsenergiequelle 5 eine Gleichspannungsquelle
verwendet, so ist durch den Schalter 6 beispielsweise ein Spannungsteiler, der an
dieser Quelle angeschlossen ist, in gewünschter Weise umzuschalten.