NO147772B - Fremgangsmaate for maaling av en avstand i vann under anvendelse av ultralydsignaler - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte som angitt i innledningen til det etterfølgende krav 1.

Kjente fremgangsmåter for måling av en avstand ved utsendelse av et ultralydsignal og mottagning av ekkoet frembragt mot en hindring, hvor det har vært ønskelig å kjenne avstanden mellom hindringen og punktet for utsendelsen av signalet, har alle den vesentlige ulempe at de gir foranledning til en usikkerhet som skriver seg fra et større antall forstyrrende ekkosignaler.

En slik usikkerhet er desto mer generende fordi avstanden som skal måles, kan ligge i en sone hvor hastigheten av ultra-lydsignalene er forskjellig fra hastigheten ved vannflaten fordi disse avstander i seg selv kan variere innenfor vide grenser, og fordi det ønskede hovedekko eventuelt ikke blir mottatt.

Der foreligger et meget stort antall fremgangsmåter for å gjøre det mulig å velge ekkosignaler ved å filtrere de mottatte ekkosignaler, både med hensyn til frekvens og amplitude, men disse fremgangsmåter gjør det ikke mulig å fjerne den endelige usikkerhet. De gjør det dessuten nødvendig å måle hastigheten ved for-plantningen av ultralydsignalet i det angjeldende punkt.

I samsvar med oppfinnelsen er der skaffet en fremgangsmåte for måling av avstanden mellom to punkter under vann,hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet ved de trekk som er beskrevet i karakteristikken til krav 1.

Den beskrevne fremgangsmåte kan ha fordelen av å fjerne eventuelle usikkerheter fordi det er tilstrekkelig å ta i betraktning en tidsperiode T, hvis varighet er tilstrekkelig til å være sikker på fjernelse av alle ekkosignaler som skriver seg fra sig-

naiet utsendt av styrelydsenderen.

Da dessuten signalet utsendt av servolydsenderen kan være et udeformert rent signal, kan nøyaktigheten av målingene være betydelig forbedret selv for vesentlige avstander, uten at det vil være nødvendig å frembringe kostbare sendere og mottagere.

Når perioden T er bestemt for den maksimale avstand som kan ventes å oppstå, kan fraværet av et svar under en bestemt periode lett detekteres av servolydsignal-stasjonen.

Styrelydsignalstasjonen er fortrinnsvis anordnet for automatisk å sende ut et signal etter en bestemt periode i tilfelle av manglende svar fra servolydsignalstasjonen.

På lignende måte gjør fremgangsmåten det mulig å kontrol-lere målingene straks den målende signalstasjon igjen tar opp svarene fra servolydsignalstasjonen, ved automatisk repetisjon av målingene, idet det er mulig for varigheten av hver cyklus å være to (t + T), hvor t er forplantningstiden for signalet som be-veger seg over avstanden d og T er perioden med stillhet for for-svinning av forstyrrende ekkosignaler.

Oppfinnelsen vil bedre forstås ut fra følgende beskriv-else av en utførelse av samme som et rent eksempel med henvisning til tegningene, hvor fig. 1 er en skjematisk fremstilling av en styrelydsignalstasjon og en servolydsignalstasjon, fig. 2 er et diagram for utsendelses- og mottagningssignaler for signalstasjonene, og fig. 3 er et blokkskjema for et eksempel på en krets som hører til signalstasjonene på fig. 1 .

Det nødvendige utstyr for en utførelse av en fremgangsmåte i samsvar med oppfinnelsen for måling av avstanden d mellom to neddykkede punkter omfatter en styre- eller måle-lydsignalstasjon 1 og en servo-lydsignalstasjon 2 anbragt i de to respek-tive punkter. Stasjonen 1 er med en ledning 4 forbundet med en styre- og avlesningsenhet 5 som også mottar signaler fra en hastighetsmåler 3 over en ledning 6.

Enheten 5 omfatter en styreknapp 7 for betjening av styre-lydsignalstas jonen 1, et vindu 8 for å vise den beregnede avstand og et vindu 9 for å vise forplantningshastigheten for ultralydsignalet i det angjeldende punkt, dvs. i målepunktet for

hastighetsmåleren 3.

Sender/mottagerinnretningene 10 og 11 i stasjonen 1 og

i servostasjonen 2 kan være av en hvilken som helst egnet type. Dette gjelder også hastighetsmåleren 3 og det vil forstås at kretsene som gjør det mulig å registrere i vinduet 9 hastiaheten målt ved hjf=lp av hastighetsmålere" 3 og likeledes kretsene for beregning av avstanden d avlesbar i vinduet 8, kan være av hvilken som helst egnet type forutsatt at de gir avstanden d i samsvar med den nedenfor beskrevne fremgangsmåte og vist skjematisk på fig. 2.

På fig. 2 er linjen 12 fremstillingen i tid av to på hverandre følgende signaler utsendt av stasjonen 1, idet signalet er utsendt i øyeblikket 13, og signalet E2 er utsendt i øyeblikket 17, og av mottagningen R'^ i øyeblikket 16 av et signal E 1 ^ utsendt i øyeblikket 15 av servostasjonen 2 og vist ved linjen 18.' Linjen 18 viser også ved R<1>^ mottagning i øyeblikket 14 ved stasjonen 2 av signalet E^ utsendt i øyeblikket 13.

Målestasjonen 1 kan frembringe verdien av avstanden d = vt, hvor v er hastigheten indikert av måleapparatet 3 for ultralydsignalet i vann under den tid som går med til bevegelse en kjent avstand en gang i hver retning. Verdien av avstanden d kan fås ved måling av tiden fra øyeblikket 13 enten til øyeblikket 16 for mottagningen R^ av signalet E'^ utsendt av stasjonen 2, eller når signalet E2 er utsendt i øyeblikket 17. I det sistnevnte tilfellet finner utsendelsen E2 ved 17 sted etter en tid T2, hvilken er lik 2(t+T), idet intervallene 13-14 og 15-16 er lik t og intervallene 14-15 og 16-17 er lik T. Avstanden d er da lik (T2-2T}-|.

I det første tilfellet løses varigheten mellom utsendelsestiden 13 og mottagningstiden 16 for målestasjonen opp i to intervaller lik t og en enkelt periode T. Avstanden d er da lik (T^-T)j .

I begge tilfeller kan målingene være meget nøyaktige, idet varighetene av stillheten T er kjent med meget stor nøy-aktighet ved anvendelse av et kvartsur som kan være det samme i hver av de to stasjoner, og varighetene t svarer utelukkende til tiden for bevegelse av signalene og ikke den for eventuelle forstyrrende ekkosignaler.

Generelt uttrykt sender stasjonen 1, fig. 3, en puls med frekvens f for en varighet t^ som er kort i forhold til varigheten t for bevegelse gjennom avstanden d. Utsendelsen bevirkes ved å slutte en kontakt 7 i en krets 19 som forbinder matnings- og kalkulasjonskretser 20 med senderkretsen for stasjonen 1.

Når pulsen E.. utsendt i øyeblikket 13 mottas etter en tid t av stasjonen 2/ blir signalet analysert av kretser 21 for å sikre at dette i virkeligheten er et signal utsendt av stasjonen 1. Det overføres til en tidteller 22, hvis oppgave det er å ut-løse senderens styrekrets 23 ved slutten av tidsintervallet T, hvor det er sikkert at alle forstyrrende ekkosignaler på grunn av utsendinger fra stasjonen 1 vil være forsvunnet. I dette øyeblikk utløser kretsen 23 utsendelsen av pulsen E'^ i øyeblikket 15 og blokerer mottager-senderkretsene for en ytterligere periode T.

Når senderkretsene i stasjonen 1 er styrt for en tid

som er lenger enn perioden T, er mottagerkretsene klare til å ta imot pulsen utsendt av stasjonen 2. Det mottatte signal overføres til en krets 24 for analyse av signalet, hvilket utløser tidtelleren 25. Når perioden T er utløpt, bevirker kretsene 26 og 19 utsendelse av en ytterligere puls E2 i øyeblikket 17, på fig. 2. Ved mottagelse av verdien av hastigheten for ultralydsignalet i vann fra måleapparatet 3, bevirker kalkulasjonskretsene 20 at den beregnede avstand d fremvises i vinduet 8.

Som angitt ovenfor kan kalkulasjonskretsene være av en hvilken som helst egnet type og kan gi verdien d enten etter tiden T + 2t eller etter tiden 2 (T+t), spesielt hvis det er tatt i betraktning en ny utsendelse E,,.

Fremvisningen av hastigheten av ultralydsignalet i vinduet 9 og av avstanden d i vinduet 8 kan selvsagt erstattes eller fordobles ved overførings- og registreringskretser. På lignende måte kan kretsene for styring av utsendelsene og mottagelsen av pulser være av en hvilken som helst kjent hensiktsmessig type, forutsatt at de anbringes under styringen av tidtelleren 25 i samsvar med ovenfor beskrevne fremgangsmåte.

Når det gjelder analysekretsene 24, avhenger disse av

de pulser som sendes ut og kan utelates hvis det angjeldende medium ikke gir foranledning til forstyrrende signaler.

I tilfelle av manglende svar fra stasjon 2 etter en bestemt tid, vil en krets 27 utløse den automatiske utsendelse av en ytterligere puls fra stasjonen 1 inntil senderpulsen mottas fra stasjon 2.

Det er således fremskaffet en ytterst hensiktsmessig, nøyaktig og sikker innretning til bestemmelse av avstand uansett dybden. Da apparatet har lite plassbehov kan det benyt-tes av en hvilken som helst dykker eller i tilfelle av meget store dybder, kan det senkes ned ved hjelp av hvilke som helst kjente og egnede organer.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for måling av avstanden mellom to neddykkede punkter, omfattende anbringelse av et sendende og mottagende styre-lydfyr i et av de nevnte punkter og et mottagende .og sendende servo-lydfyr i det annet av de nevnte punkter for utsendelse og mottagning av ultralydsignaler, at man bringer det nevnte styre-lydfyr til å sende ut et signal og deretter forbli passivtoverfor eventuelle signaler som mottas av samme gjennom en periode med ikke-mottagelse, hvis varighet er større enn tiden for forplantning av et signal mellom de to lydfyr, at man bringer servo-lydfyret til å forbli passivt overfor eventuelle forstyrrende signaler eller ekkosignaler gjennom i det minste en tidsperiode med ikke-utsendelse T som følger etter mottagelsen av et signal utsendt av styre-lydfyret, at man bringer servo-lydfyret til å sende ut et signal ved slutten av nevnte periode med ikke utsendelse T, hvilket signal mottas og detekteres av styre-lydfyret, og at man bestemmer avstanden d som en funksjon av hastigheten av ultralydsignalet i et av de nevnte punkter og av en varighet som inkluderer tidsintervallet som skiller et signal utsendt av styre-lydfyret og det første signal som deretter mottas av styre-lydfyret fra servo-lydfyret, karakterisert ved at varigheten av nevnte periode med ikke-utsendelse bestemmes til å være i det minste tilstrekkelig til at alle forstyrrende ekkosignaler for-svinner som skyldes det nevnte signal utsendt av styre-lydfyret i tilfelle av den maksimale avstand d som kan ventes å oppstå og at varigheten av den nevnte periode med ikke-mottagelse er bestemt til å være større enn tiden for retur av et signal mellom nevnte to lydfyr i det samme tilfellet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at varigheten av nevnte periode med ikke-mottagelse og nevnte periode med ikke-utsendelse bestemmes ved hjelp av kvartsur.