NO148690B - Ekkolodd med to sendefrekvenser. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et ekkolodd med et sendesystem omfattende to sendeomformere for samtidig, pulsformet utsending av lydenergi på to høye nabosendefrekvenser hvis utstråling i vann fremkaller en lav differansefrekvens, under anvendelse av et mottakersystem med en lavfrekvent mottakeromformer for mottaking av differansefrekvensens ekkosignaler, samt et indikatorinstrument-for opptegning av ekkosignalene i overensstemmelse med signalløpetiden, med en signalinngang som er forbundet med den lavfrekvente mottakeromformer.

Anvendelsen av ekkolodd som arbeider med flere sendefrekvenser for angivelse av forskjellige bunnlagformasjoner, er i og for seg kjent. En pålitelig skjelning mellom harde og myke bunnsjikt i et farvann er av nødvendighet for sjøfartøyer,

særlig i områder som trafikkeres med meget lite vann under kjølen og, i tilfelle av gjørmebunn, med grunrfkjenning, slik det forekommer ved supertankere. Det er i slike områder nød-vendig med kontinuerlig ovérvåking av bunnforholdene, for å

kunne fastslå hvorvidt det i et mudderlag er skjult gjenstander som kan være farlige for skipsfarten.

Tysk patentskrift 1.017.054 omhandler et system som, ved utsending av pulsformet lydenergi med to sendefrekvenser, gjør det mulig å skjelne mellom forskjellige bunnlag. Lydenergi med høy sendefrekvens reflekteres fra det øverste lag uten å trenge inn i dette, og leverer derved ekkosignaler som angir beliggenheten av dette øverste lag.

Lydenergi med lav sendefrekvens trenger inn i bunnen og leverer derved ekkosignaler fra dypereliggende avleiringer i bunnen.

Denne virkemåte vil imidlertid medføre vanskeligheter ved gjengivelsen av de mottatte ekkosignaler på et felles indikatorinstrument. Årsaken til vanskelighetene er at lydenergiens retningskarakteristikk er meget smal for høye sendefrekvenser ved slike ekkolodd, men meget bred for lave sendefrekvenser. En bred retningskarakteristikk resulterer i en kjent effekt som består i en tilsynelatende forlengelse av bunnekkoet som følge av at lydenergi, foruten fra partier som er beliggende vertikalt under ekkoloddet, også reflekteres fra tilgrensende bunnsoner, riktig-nok med tidsforskyvning i forhold til ekkosignalene i vertikal-retningen. Dette forlengede bunnekko kan overdekke ekkosignaler fra dypereliggende bunnsjikt, som avgis i samme tidsrom som bunnekkoet.

En annen vanskelighet ved gjengivelsen av mottatte ekkosignaler med forskjellig frekvens på et felles indikatorinstrument oppstår ved gjengivelsen av ekkosignaler fra skrålag, hvor-ved ekkosignalene med lav frekvens i visse tilfeller kan inn-komme tidligere fra skråningen enn fra bunnen, mens ekkosignalene med høy frekvens alltid tillater en virkelighetstro gjengivelse. Dette vil medføre overlappinger i avbildningen, slik det f.eks. er beskrevet i "Beitrage zur Schallortung", hefte 1 side 51, og vist i fig. 14 (etter side 51). Nevnte hefte er utkommet i den serie "Sonderbiicherreihe der Funkortung" som er utgitt av ut-valget for radiopeiling og som inneholder de foredrag som ble holdt av forskergruppen for radiopeiling på konferansen i Bremen, den 19. oktober 1953. Utgiver er dipl. ing. professor

L. Brandt.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er følgelig å frembringe et ekkolodd som vil muliggjøre virkelighetstro avbildning av ekkosignaler med høy og lav frekvens.

Oppfinnelsen er basert på det system som er kjent fra

tysk patentskrift 2.204.028 og som gjør det mulig, ved utstråling av to høye nabosendefrekvenser i vann, å opprette en lav differansefrekvens.

Oppfinnelsens formål er oppnådd ved at mottakersystemet

er utstyrt med en andre, høyfrekvent mottakeromformer for mottaking av i hvert fall ekkosignalene i tilknytning til den ene av de to sendefrekvenser, og denne høyfrekvente mottakeromformer er dessuten forbundet med indikatorinstrumentets signalinngang.

Dette system gjør det mulig å fremkalle ekkosignaler fra de ulike bunnsjikt innenfor hver loddingsperiode. De innkommende, lav- og høyfrekvente ekkosignaler blir i hver loddingsperiode opptegnet, i overensstemmelse med signalløpetiden, på et felles spor. På det således fremkomne ekkogram er bunnsjiktene angitt virkelighetstro i form av dybdelinjer.

Ved harde og berglendte bunnområder vil det bare angis

en enkelt dybdelinje, da det bare forefinnes en eneste reflektor og samtlige innkommende signaler har samme signalløpetid.

Det er ikke nødvendig å skjelne mellom de høyfrekvente

og lavfrekvente ekkosignaler, idet retningskarakteristikken for differansefrekvensens og de to høye sendefrekvensers lydpulser har praktisk talt samme åpningsvinkel, slik at ekkosignalene kan gjengis uten overlapping og overdekking.

Ifølge oppfinnelsen vil således ekkosignalene med forskjellig frekvens kunne opptegnes på et enkelt spor under hver loddingsperiode på særlig enkel og sikker måte, ved utnyttelsen av de to høye sendefrekvensers og den lave differansefrekvens<1 >ekkosignaler. Et system som eksempelvis i tillegg innbefatter et andre ekkolodd med en høy sendefrekvens, har den ulempe at det, mellom de to sendefrekvenser for det ene ekkolodd og sendefrekvensen for det annet ekkolodd, vil frembringes ytterligere differansefrekvenser med retningskarakteristikker av forskjellig bredde, slik at de tilknyttede ekkosignaler kan forår-sake falsk angivelse. Med et slikt system vil hensikten med foreliggende oppfinnelse ikke kunne oppnås. Et system med to ekkolodd kan følgelig ikke anvendes uten spesiell, innbyrdes avstemming av ekkoloddene.

En høy loddingssekvens, slik det alltid er ønskelig, kan bare oppnås med et ekkolodd ifølge oppfinnelsen.

I en foretrukket versjon av oppfinnelsen blir den ene av de to sendeomformere også anvendt som høyfrekvent mottakeromformer. Denne sendeomformer er av den grunn, gjennom en sende/ mottakeromføring, forbundet både med sendesystemet og med mottakersystemet. Det er med dette system frembrakt et særlig enkelt og meget rimelig ekkolodd ifølge oppfinnelsen, idet det ikke kreves en spesiell, andre mottakeromformer og idet en sende/ mottakeromføring, eksempelvis som kjent fra tysk patentskrift 954.135, bare vil medføre meget små omkostninger.

Med henblikk på en lettfattelig gjengivelse av bunnlagene, kan de to mottakeromformeres ekkosignaler med fordel gis innbyrdes forskjellige og forutvalgte karakteristikker. Ifølge en annen, foretrukker versjon av oppfinnelsen blir differansefrekvensens ekkosignaler hensiktsmessig gjengitt med større intensitet med henblikk på øyeblikkelig angivelse av harde bunnlag. Av et slikt ekkogram vil det fremgå hvorvidt og i hvilken utstrekning dette harde sjikt har henholdsvis nådd eller gjennom-trengt det øverste mudderlag. Avbildningen viser hvorvidt et hardt sjikt som gjennomtrenger det øverste lag, består av en klippespiss eller av en rommelig avgrenset gjenstand, f.eks.

en tønne eller en rørledning.

De nevnte intensitetsforskjeller kan gjengis ved forskjellig sverting på et registreringspapir i en ekkograf.

For angivelse på et katodestrålerør blir ekkosignalene, ifølge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen, meddelt en karakteristikk ved hjelp av pulser av ulik varighet, da et katode-strålerør ikke kan gjengi større intensitetsforskjeller.

Det er dessuten mulig å kombinere de to ovennevnte karakteristikker, eller å gjengi ekkosignalene i forskjellige farger på et fargebilledrør, noe som med fordel kan gjennomføres der-som ekkoloddet i alle fall innbefatter et indikatorinstrument i form av et fargebilledrør.

Det er en særlig fordel ved oppfinnelsen at hver enkelt lodding gir en opplysning om de eksisterende bunnlag.

Et utførelseseksempel av oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende i forbindelse med de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et blokkdiagram av et system ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 viser et ekkogram som er fremstilt i systemet ifølge fig. 1.

Som det fremgår av fig. 1, er et ekkolodd utstyrt med et sendesystem 1 som omfatter to sendeomformere 2 og 3 for utstråling av pulsformet lydenergi på to høye nabosendefrekvenser. Sendefrekvensene frembringes i to oscillatorer 4 og 5 som er innkoplet foran sendeimpulsgivere 6 og 7 som styrer sendeomformerne 2 og 3.

Ved utsendingen av lydenergi vil lydpulser på de to sendefrekvenser samt en lydpuls på en frekvens som motsvarer differan-sen mellom de to høye sendefrekvenser, forplantes gjennom vannet. Et mottakersystem 10 er utstyrt med en lavfrekvent mottakeromformer 11 for mottaking av differansefrekvensens ekkosignaler. Mottakersystemet 10 omfatter en andre, høyfrekvent mottakeromformer 12 for mottaking i hvert fall på den ene av de to sendefrekvenser.

Gjennom signalavgivere 15 og 16 er de to mottakeromformere 11 og 12 forbundet med signalinngangen 17 i et indikatorinstrument 18. Ekkosignalene gjengis på indikatorinstrumentet 18. Signalavgiverne 15 og 16 som er innkoplet foran indikatorinstrumentet, meddeler ekkosignalene fra de to mottakeromf<p>rmere 11 og 12 forskjellig karakteristikk for angivelsen.

Fig. 2 viser et utsnitt av et ekkogram som er fremstilt

i systemet ifølge oppfinnelsen. Tiden for utløsing av sende-pulsene er på kjent måte markert ved en null-linje 21. Innkommende ekkosignaler på den lave differansefrekvens og på de høye sendefrekvenser opptegnes, i overensstemmelse med signal-løpetiden, på et felles spor i ekkogrammet. Signalene angir farvannsdybden og beliggenheten av lagformasjonene i bunnen. Ekkosignalene med den høye sendefrekvens, hvis lydenergi ikke trenger inn i bunnen, reflekteres fra det øverste bunnsjikt og mddeles en karakteristikk for punktformet avbilding 22.

Differansefrekvensens ekkosignaler hvis lydenergi trenger dypt inn i bunnen, reflekteres fra eksisterende, harde sjikt. Gjennom en puls av forutbestemt lengde meddeles signalene en karakteristikk for strekformet avbilding 23.

Grunnet nevnte karakteristikker vil det på ekkogrammet fremkomme en markant gjengivelse av den eksisterende konfigura-sjon. Avbildningen av differansefrekvensens ekkosignaler til-kjennegir at en gjenstand av begrenset utstrekning er skjult i bunnlagene i denne sone og rager et kort stykke oppad gjennom det øverste lag, og at det. ikke er tale om en klippetopp som hever seg oppad fra de dypereliggende lagformasjoner.

Claims (5)

1. Ekkolodd med et sendesystem omfattende to sendeomformere for samtidig, pulsformet utsending av lydenergi på to høye nabosendefrekvenser hvis utstråling i vann fremkaller en lav differansefrekvens, under anvendelse av mottakersystem med en lavfrekvent mottakeromformer for mottaking av differansefrekvensens ekkosignaler, samt et indikatorinstrument, for opptegning av ekkosignalene i overensstemmelse med signalløpetiden, med en signalinngang som er forbundet med den lavfrekvente mottakeromformer, karakterisert ved at mottakersystemet (10) innbefatter en andre,'høyfrekvent mottakeromformer (12), for mottaking av ekkosignalene i hvert fall i tilknytning til den ene av de to sendefrekvenser, som likeledes er forbundet med indikatorinstrumentets (18) signalinngang (17).

2. Ekkolodd i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den ene av sendeomformerne (2 og 3) ved hjelp av en sende-mottakeromføring er forbundet med sendesystemet (1) og med mottakersystemet (10) etter utsendingen, og derved fungerer som høyfrekvent mottakeromformer (12).

3. Ekkolodd i samsvar med krav 1, karakterisert ved at indikatorinstrumentets (18) signalinngang (17) er forbundet med signalavgivere (15,16) for innbyrdes forskjellige karakteristikker for de to mottakeromformeres (11,12) ekkosignaler.

4. Ekkolodd i samsvar med krav 3, karakterisert ved at signalavgiverne (15,16) meddeler de to mottakeromformeres (11,12) ekkosignaler forskjellige intensiteter.

5. Ekkolodd i samsvar med krav 3, karakterisert ved at signalavgiverne (15,16) tjener som pulsavgivere for pulser av regulerbar varighet.