NO180763B - Circuit for use in processing reflected signals - Google Patents
Circuit for use in processing reflected signalsInfo
- Publication number
- NO180763B NO180763B NO903831A NO903831A NO180763B NO 180763 B NO180763 B NO 180763B NO 903831 A NO903831 A NO 903831A NO 903831 A NO903831 A NO 903831A NO 180763 B NO180763 B NO 180763B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- signal
- echo
- circuit
- component
- pulse
- Prior art date
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 13
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 8
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 claims description 3
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 62
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 28
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 20
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 230000004044 response Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 6
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 4
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 4
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 4
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 4
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 3
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 2
- 241000238557 Decapoda Species 0.000 description 1
- 241000122049 Hesperiidae Species 0.000 description 1
- 241000276420 Lophius piscatorius Species 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 241000630329 Scomberesox saurus saurus Species 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000005534 acoustic noise Effects 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000003708 edge detection Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 210000000887 face Anatomy 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 241000238565 lobster Species 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 230000009291 secondary effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
Den foreliggende oppfinnelse vedrører en krets til bruk ved detektering av egenskaper hos sjøbunnen på basis av returekkosignal fra et hydroakustisk sender-mottakerutstyr, idet kretsen omfatter organer for å definere en tidsluke for å ekstrahere fra returekkosinalet en første komponent som utgjør en del av den første bunnekkokomponent, organer for å definere en tidsluke for fra returekkosignalet å ekstrahere en andre komponent som utgjør den andre, eller en senere, bunnekkokomponent, samt organer for å fremskaffe et første signal fra den ekstraherte første komponent. The present invention relates to a circuit for use in detecting characteristics of the seabed on the basis of a return echo signal from a hydroacoustic transmitter-receiver device, the circuit comprising means for defining a time slot for extracting from the return echo signal a first component which forms part of the first bottom echo component , means for defining a time slot for extracting from the return echo signal a second component which constitutes the second, or a later, bottom echo component, as well as means for obtaining a first signal from the extracted first component.
Betegnelsen sender-mottakerutstyr skal i foreliggende kontekst bety utstyr for sending av pulser og for mottakelse av derav følgende ekko av de sendte pulser, og er, med mindre annet er nevnt, ikke begrenset til pulstype (som eksempelvis kan være lyd-, ultralyd- eller elektro-magnetiske pulser) og heller ikke begrenset til utstyr som har felles sender- og mottakerdeler. The term transmitter-receiver equipment shall in the present context mean equipment for sending pulses and for receiving the resulting echo of the sent pulses, and is, unless otherwise mentioned, not limited to the type of pulse (which can, for example, be sound, ultrasound or electro-magnetic pulses) and also not limited to equipment that has common transmitter and receiver parts.
På lyd- og ultralydbølgeområdet finnes det tilgjengelig utstyr, som sonar og ekkolodd, som gir hørbare og synlige indikasjoner på at det eksisterer returekko. Ekkolodd gir eksempelvis resultater som er skrevet på registrerings-papir. In the area of sound and ultrasound waves, there is equipment available, such as sonar and sonar, which give audible and visible indications that return echoes exist. Sonar, for example, gives results that are written on registration paper.
For å oppnå en bedring av slikt utstyr, er det utformet kretsanordninger for behandling av returekkosignalet for å utlede mer informasjon fra det enn hva som hittil har vært lett tilgjengelig med denne utstyrsgruppe. En slik kretsanordning er vist i GB-2 102 573, hvor det er anordnet organer for å trekke ut den andre bunnekkokomponent fra returekkosignalet for å oppnå informasjon om havbunnens egenart. I nevnte patentskrift er det vist at havbunnens egenart ble avslørt ved registrering av om den andre bunnekkokomponent hadde en amplitude over en fastlagt In order to achieve an improvement of such equipment, circuitry has been designed for processing the return echo signal in order to derive more information from it than has hitherto been readily available with this group of equipment. Such a circuit arrangement is shown in GB-2 102 573, where means are arranged to extract the second bottom echo component from the return echo signal in order to obtain information about the nature of the seabed. In the aforementioned patent document, it is shown that the unique nature of the seabed was revealed by recording whether the second bottom echo component had an amplitude above a determined
terskelverdi.threshold value.
Fra GB-2 102 573 er det således tidligere kjent en krets av den type som er angitt innledningsvis, og omfattende anordninger for å definere en tidsluke som tjener til å detektere en første bunnekkokomponent (primærekko), og anordninger for å definere en tidsluke for deteksjon av en annen bunnekkokomponent (sekundærekko). From GB-2 102 573, a circuit of the type indicated at the outset is thus previously known, and comprising devices for defining a time slot which serves to detect a first bottom echo component (primary echo), and devices for defining a time slot for detection of another bottom echo component (secondary echo).
Det har nå vist seg at det foreligger ytterligere nyttig informasjon i returekkoet ved utstyr, som ekkolodd, og at også denne informasjon kan foreligge i returekko fra sonar, radar, medisinsk ultralydutstyr og sender-mottakeranordninger generelt. It has now been shown that there is further useful information in the return echo of equipment, such as sonar, and that this information can also be found in return echoes from sonar, radar, medical ultrasound equipment and transmitter-receiver devices in general.
Det har spesielt vist seg at informasjonen ikke bare ligger i tidfestingen og størrelsen av en returpuls, men også i dens form. På grunn av metningseffekter, er slik informasjon normalt ikke tilgjengelig i returekko ved høyeffekt-utstyr. Når det brukes lavere sendt effekt, har det nå vist seg at returekko har former som avhenger av egenarten av den eller de reflekterte overflater, eksempelvis havbunnlag, som er av interesse ved kartlegging og underjordisk profilering. In particular, it has been shown that the information is not only in the timing and size of a return pulse, but also in its form. Due to saturation effects, such information is not normally available in the return echo of high-power equipment. When lower transmitted power is used, it has now been shown that return echoes have shapes that depend on the characteristics of the reflected surface or surfaces, for example seabed layers, which are of interest in mapping and underground profiling.
Ifølge den foreliggende oppfinnelse blir det således tilveiebrakt en krets av den innledningsvis angitte art,karakterisert vedorganer for å integrere den ekstraherte andre komponent for å fremskaffe et andre signal som gir en indikasjon på energiinnholdet i den andre komponent, samt organer for å fremskaffe en fremvisning som representerer de individuelle verdier av det første og andre signal. According to the present invention, a circuit of the kind indicated at the outset is thus provided, characterized by means for integrating the extracted second component to provide a second signal which gives an indication of the energy content of the second component, as well as means for providing a display which represent the individual values of the first and second signal.
Organene for å fremskaffe det første signal, omfatter fortrinnsvis en integreringsanordning. The means for obtaining the first signal preferably comprise an integration device.
Det har vist seg at området under en returpulskant fører informasjon som er karakteristisk for egenarten av det legeme som reflekterer det sendte signal, og at dette område kan vises på en analog måler eller digitalt, slik at brukeren får se en verdi som endres merkbart med egenarten av det reflekterte legeme. Ved f.eks. ekkolodd har det vist seg at forkanten av bunnpulsen (første, andre eller senere, men især den første) varierer avhengig av egenarten av materialet nær og på havbunnen, og spesielt avhengig av egenarten av de øvre lag av havbunnen. Således gir en meget bratt stigende (for-) kant en forholdsvis lav verdi av det representative signal og angir en hard sjøbunn uten signifikant gjørme. På den annen side vil en forholdsvis høy, vist verdi av området under forkanten angi at det foreligger et gjørmelag på havbunnen (nyttig informasjon for rekefiskere og ved mudring og undervanns-kartlegging), eller at det er fisk nær bunnen. Viste variasjoner av verdien er også av interesse. Det antas at en slik analyse også kan benyttes ved medisinsk ultralyd-bruk for å bestemme forskjeller i egenarten av forskjellige tumører eller andre trekk som gjenfinnes i menneske-eller dyrelegemer, især i øynene. It has been shown that the area under a return pulse edge carries information that is characteristic of the nature of the body that reflects the transmitted signal, and that this area can be displayed on an analogue meter or digitally, so that the user can see a value that changes noticeably with the nature of the reflected body. By e.g. echo sounder, it has been shown that the leading edge of the bottom pulse (first, second or later, but especially the first) varies depending on the nature of the material near and on the seabed, and especially depending on the nature of the upper layers of the seabed. Thus, a very steep rising (front) edge gives a relatively low value of the representative signal and indicates a hard seabed without significant mud. On the other hand, a relatively high displayed value of the area under the leading edge will indicate that there is a layer of mud on the seabed (useful information for shrimp fishermen and when dredging and underwater mapping), or that there are fish near the bottom. Shown variations of the value are also of interest. It is believed that such an analysis can also be used in medical ultrasound use to determine differences in the characteristics of different tumors or other features found in human or animal bodies, especially in the eyes.
En reflektert puls ville teoretisk ha en form som nesten utelukkende avhenger av egenarten av det mottakende utstyr, fordi man skulle tro at økningstiden av den mottatte puls hovedsakelig ville avhenge av responstiden (transient respons) til det mottakende utstyr. Integrering eller annen analysering av forkanten ville derfor bare gi informasjon om det mottakende utstyr. Det har vist seg at dette ikke er tilfelle. Ved bruk av et standard ekkolodd med en sendt pulsbredde i størrelsesorden 300 mikrosekunder, har den mottatte puls fra bunnen en form som avhenger av egenarten av de øvre lag av havbunnen ved en forkant som endog kan være fra en til to millisekunder. Muligens er returpulsen, slik den forekommer i ekkoloddet, en sammenfattet form av flere refleksjoner og spred ning fra forskjellige dybder av havbunnlagene. Dette ville forklare det forhold at forkanten gir informasjon om disse lag. En forkant som bare er en transient øk-ningstid ville sannsynligvis bare vare i hundre mikrosekunder eller lignende, ikke en eller to millisekunder. Som beskrevet nedenfor, er tidsluken synkronisert med de tilbakevendende signaler på en slik måte at den ikke er fast, men automatisk varieres i overensstemmelse med forkantens lengde og form. Når forkanten varierer i lengde og form med havbunnens egenart, kan tidslukens stilling og lengde således variere. Bruk av en fast, kort tidsluke ville sannsynligvis ofte bare føre til innfang-ning av transient respons. A reflected pulse would theoretically have a shape that depends almost exclusively on the nature of the receiving equipment, because one would think that the rise time of the received pulse would mainly depend on the response time (transient response) of the receiving equipment. Integration or other analysis of the leading edge would therefore only provide information about the receiving equipment. It has been shown that this is not the case. When using a standard sonar with a transmitted pulse width of the order of 300 microseconds, the received pulse from the bottom has a shape that depends on the characteristics of the upper layers of the seabed at a leading edge which can even be from one to two milliseconds. Possibly the return pulse, as it occurs in the sonar, is a summarized form of several reflections and scattering from different depths of the seabed layers. This would explain the fact that the leading edge provides information about these layers. A leading edge that is only a transient rise time would probably only last a hundred microseconds or so, not one or two milliseconds. As described below, the time slot is synchronized with the returning signals in such a way that it is not fixed, but is automatically varied in accordance with the length and shape of the leading edge. When the leading edge varies in length and shape with the characteristics of the seabed, the position and length of the time slot can thus vary. Using a fixed, short time slot would probably often only lead to the capture of a transient response.
Hvis det brukes utstyr som har en tilstrekkelig kort, sendt puls og en kort transient respons, kunne det nok hende at man ikke fikk se en glatt forkant over tidsluken, som den vi befatter oss med. Man kunne nok se en serie spisser i den tidsluke, forårsaket av bølgefronter fra suksessive områder under havbunnen og fra spredning. Man kunne glatte eller integrere det signal for å frem-kalle samme form for forkant som ville dannes av et konvensjonelt ekkolodd. Det glattede signal kunne deretter brukes til å definere tidsluken som ble brukt for inn-fangning av "forkanten", men i dette tilfelle ville man i realiteten fange inn en serie forkanter. If equipment is used that has a sufficiently short, transmitted pulse and a short transient response, it could probably happen that one could not see a smooth leading edge over the time slot, such as the one we are dealing with. One could probably see a series of spikes in that time slot, caused by wave fronts from successive areas under the seabed and from spreading. One could smooth or integrate that signal to produce the same kind of leading edge that would be formed by a conventional sonar. The smoothed signal could then be used to define the time slot used for capturing the "leading edge", but in this case one would in reality capture a series of leading edges.
Tidsluken kan defineres på forskjellige måter. For under-søkelse av forkanten av en ekkopuls, kan således bakkanten av tidsluken bestemmes ved bruk av nivåregistrering for bestemmelse av bakkanten i avhengighet av returekko-signalets nivå, idet det passerer gjennom et gitt nivå. Hvis man tar et stigende nivå for bestemmelse av tidsluken, kan det i et utførelseseksempel innføres en forsinkelse (liten i forhold til en typisk ekkopuls) for å få enden av tidsluken til å bli nærmere tilnærmet spissen av vedkommende ekkopuls. På denne måte blir tidsluken auto- The time slot can be defined in different ways. For examination of the leading edge of an echo pulse, the trailing edge of the time slot can thus be determined using level registration for determining the trailing edge in dependence on the level of the return echo signal, as it passes through a given level. If one takes a rising level for determining the time slot, in one embodiment a delay (small compared to a typical echo pulse) can be introduced to cause the end of the time slot to be more closely approximated to the tip of the relevant echo pulse. In this way, the time slot is automatically
matisk tilpasset den mottatte pulsens egenart.mathematically adapted to the particular nature of the received pulse.
Det kan være nødvendig med en glatteanordning for å glatte spisser i forkanten for å hindre respons fra nivå-registreringsanordningen på slike spisser. A smoothing device may be required to smooth tips at the leading edge to prevent response of the level detection device to such tips.
Tidslukens forkant kan bestemmes ved hjelp av organer som reagerer på et signal som er representativt for den sendte puls, slik at nevnte ende opptrer i et gitt tidspunkt etter forekomsten av den sendte puls. Den gitte tid kan gjøres regulerbar, slik at brukeren kan forlenge eller forkorte tidsluken etter behov, f.eks. for å øke eller redusere effektene av fisk som måtte svømme nær havbunnen på resultatet. Men dette er ikke alltid tilfredsstillen-de. I et dybdeloddapparat kan det interessante ekko eksempelvis være bunnekkoet, men det beveger seg i forhold til den sendte puls når havbunnen stiger og faller. Tidsluken ville dermed forandres med stigning og fall og dermed forvrenge avlesningen. I et brukseksempel kan derfor begynnelsen av hver tidsluke innstilles til å opptre i et gitt, regulerbart tidspunkt etter forekomsten av ekkopulsen i foregående syklus av returekkosignalet, dvs. slik at den er i en justerbar "høyde" over havbunnen. The leading edge of the time slot can be determined with the help of organs that react to a signal that is representative of the transmitted pulse, so that said end occurs at a given time after the occurrence of the transmitted pulse. The given time can be made adjustable, so that the user can extend or shorten the time slot as needed, e.g. to increase or decrease the effects of fish that had to swim close to the bottom of the sea on the result. But this is not always satisfactory. In a depth sounder, the echo of interest may for example be the bottom echo, but it moves in relation to the transmitted pulse when the seabed rises and falls. The time slot would thus change with rise and fall and thus distort the reading. In an example of use, the beginning of each time slot can therefore be set to occur at a given, adjustable time after the occurrence of the echo pulse in the previous cycle of the return echo signal, i.e. so that it is at an adjustable "height" above the seabed.
De ovenfor skisserte prinsipper kan tillempes generelt i ekkosystemer, enten signalene er akustiske eller elektro-magnetiske (som i maritim radar) eller enten signalet projiseres vertikalt (som i ekkolodd) eller generelt horisontalt som ved sonar og maritim radar. I alle slike tilfeller kan man sørge for at tidsluken synkroniseres med eller kobler seg på en spesiell ekkopuls, enten den er representativ for havbunnen, en fiskestim eller et annet legeme i eller flytende på vannet. Det kan deretter produseres en visuell fremvisning for brukeren på en måler av et særtrekk ved forkanten eller bakkanten av denne ekkopuls, og dermed kan brukeren få mer informasjon om ekkokilden enn normalt tilgjengelig ved konvensjonell radar, sonar eller ekkoloddfremvisning. The principles outlined above can be applied generally in echo systems, whether the signals are acoustic or electro-magnetic (as in maritime radar) or whether the signal is projected vertically (as in sonar) or generally horizontally as in sonar and maritime radar. In all such cases, one can ensure that the time slot is synchronized with or connects to a particular echo pulse, whether it is representative of the seabed, a school of fish or another body in or floating on the water. A visual display can then be produced for the user on a meter of a distinctive feature at the leading or trailing edge of this echo pulse, and thus the user can obtain more information about the echo source than is normally available with conventional radar, sonar or sonar display.
Ved en typisk anvendelse vil senderen sende pulser periodisk slik at det mottas sykler av returekkosignaler. I dette tilfelle foreligger det fortrinnsvis midler for å holde verdien av nevnte representative signal for fremvisning, når nevnte tidsluke i en etterfølgende syklus ikke kan bestemmes som følge av dårlig signalmottak. I dette tilfelle vil en angivelse gitt brukeren av verdien av særtrekket ikke ses å variere ukontrollerbart, dersom det skulle resultere i dårlige ekkosignaler, fordi brukeren i dette tilfelle vil få seg forelagt den siste, korrekt bestemte verdi. Dette trekk kan fjerne problemer som kan oppstå som følge av dårlige værforhold som for-styrrer sendingen av en puls eller mottakelse av et returekko. Som en videreføring kan holdeanordningen selv dannet et gjennomsnitt, f.eks. for å avgi et signal for fremvisning som utgjør gjennomsnittet av flere, f.eks. tre av fire foregående verdier. Dette er nyttig når forholdene er slik at fremvisningen ellers ville oscillere på en uakseptabel måte. In a typical application, the transmitter will send pulses periodically so that cycles of return echo signals are received. In this case, there are preferably means for keeping the value of said representative signal for display, when said time slot in a subsequent cycle cannot be determined as a result of poor signal reception. In this case, an indication given to the user of the value of the characteristic will not be seen to vary uncontrollably, should it result in bad echo signals, because in this case the user will be presented with the last, correctly determined value. This feature can remove problems that can arise as a result of bad weather conditions that interfere with the sending of a pulse or the reception of a return echo. As a continuation, the holding device itself can form an average, e.g. to emit a signal for display which is the average of several, e.g. three of four previous values. This is useful when the conditions are such that the display would otherwise oscillate in an unacceptable way.
Ved slik behandling av returekkosignaler som dannes som resultat av sending av en serie pulser, kan det være hensiktsmessig med tidsorgan som reagerer på en ekkopuls med en gitt egenskap i ekkosignalene i hver syklus av returekkosignaler, for å bestemme en tidsperiode som er synkronisert i forhold til de nevnte ekkopulser, organer for lagring av et særtrekk ved returekkosignalene, organer for fremvisning av det til enhver tid lagrede særtrekk, samplingsorganer for styring av tilførselen av data til lagringsorganene, avhengig av nevnte tidsperiode, slik at det lagrede særtrekk er representativt for den del av returekkosignalene i en gitt tidsluke av syk-lene, og organer som reagerer på fravær av nevnte ekkopuls i en syklus av returekkosignaler for styring av samplingsorganene for å hindre sampling og dermed hindre oppdatering av lagringsanordningen. In such processing of return echo signals which are formed as a result of sending a series of pulses, it may be appropriate to have timing means which respond to an echo pulse with a given property in the echo signals in each cycle of return echo signals, to determine a time period which is synchronized with respect to the said echo pulses, means for storing a special feature of the return echo signals, means for displaying the stored special feature at any time, sampling means for controlling the supply of data to the storage means, depending on said time period, so that the stored special feature is representative of the part of the return echo signals in a given time slot of the cycles, and means that react to the absence of said echo pulse in a cycle of return echo signals for controlling the sampling means to prevent sampling and thus prevent updating of the storage device.
Spesielt vil man oppnå et gunstig resultat ved bruken av en tidsluke for å trekke ut en ønsket del av et returekko sammen med organer for å behandle den uttrukne del for oppnåelse av et signal som er representativt for middelverdien av delen i tidsluken. Anvendelse av denne idé kan være hensiktsmessig i forbindelse med pelagisk fiske, hvor tidsluken bestemmer et område på et dyp som bestemmes av den manuelt valgte tidsstyring av tidsluken. Det resulterende signal bestemmer nivået av ekkoet fra dette område, og øker når det foreligger fisk. In particular, a favorable result will be obtained by the use of a time slot to extract a desired part of a return echo together with means for processing the extracted part to obtain a signal representative of the mean value of the part in the time slot. Application of this idea may be appropriate in connection with pelagic fishing, where the time slot determines an area at a depth determined by the manually selected timing of the time slot. The resulting signal determines the level of the echo from this area, and increases when fish are present.
Det har vist seg at det finnes ytterligere en anvendelse av denne idé for bedring av informasjonsuttrekking i foroverblikkende sender-mottakeranordninger, dvs. i konvensjonelt sonar- og maritimt radar-retnings- og/eller avstandsfinnerutstyr. Slikt utstyr gir konvensjonelt et bilde på et katodestrålerør som viser alle returekkoer med tilstrekkelig styrke, inklusive støysignaler. For å bedre effekten av slikt utstyr, er det gjort forsøk på å innlemme filtre for å filtrere ut støyinnholdet i slike signaler. Det er ikke desto mindre vanskelig å registrere små båter f.eks., på grunn av nivået av støy og sjøglitt-er som ligger i omgivelsene. It has been shown that there is a further application of this idea for improving information extraction in forward-looking transmitter-receiver devices, i.e. in conventional sonar and maritime radar direction and/or range finder equipment. Such equipment conventionally provides an image of a cathode ray tube showing all return echoes of sufficient strength, including noise signals. In order to improve the effect of such equipment, attempts have been made to incorporate filters to filter out the noise content in such signals. It is nevertheless difficult to register small boats, for example, due to the level of noise and sea slips in the surroundings.
I denne sammenheng kan det også være gunstig å tilveie-bringe utstyr som omfatter en sender for å sende en serie akustiske pulser ved ultralydfrekvens i en retning med en horisontal komponent (og kanskje endog med en liten opp-adrettet komponent), og en mottaker for å behandle returekkosignalene som følger av refleksjon av de sendte pulser, hvor mottakeren omfatter en krets, som har: organer for å bestemme en tidsluke for å trekke ut fra returekkosignalene de signaler som kommer fra en refleksjon innenfor en valgt avstand; og organer for midling av det ut trukne signal i hver repetisjon. Man kan derfor visuelt eller automatisk sammenligne middelverdien med en foregående middelverdi eller flere foregående middelverdier, for å få en indikasjon om endring i middelverdien som representerer en endring av data i støyen og dermed representerer mulig nyttig informasjon innenfor det valgte område. En alarm kan utløses av et hensiktsmessig end-ringsnivå. In this context, it may also be beneficial to provide equipment comprising a transmitter for sending a series of acoustic pulses at ultrasonic frequency in a direction with a horizontal component (and perhaps even with a small upward component), and a receiver for to process the return echo signals resulting from reflection of the transmitted pulses, the receiver comprising a circuit having: means for determining a time slot for extracting from the return echo signals the signals coming from a reflection within a selected distance; and means for averaging the extracted signal in each repetition. One can therefore visually or automatically compare the mean value with a preceding mean value or several preceding mean values, in order to get an indication of a change in the mean value which represents a change in data in the noise and thus represents possible useful information within the selected area. An alarm can be triggered by an appropriate change level.
Dette kan kombineres med trekk som allerede er omtalt ovenfor, dvs. en tidsluke sammen med midling eller integrering, men i dette tilfelle er tidsluken ikke nødven-digvis koblet på en bestemt ekkopuls, men blir innstilt manuelt når det gjelder sitt område og sin varighet for å "se" på en bestemt sone som har horisontal avstand fra fartøyet som fører utstyret, dvs. aksen av strålen (eller hovedsløyfen) av sendte pulser er ikke vertikal. Ved å se på endringer i "støyen", i stedet for å prøve å filtrere bort støyen, kan det registreres data av interesse, skjønt de ikke nødvendigvis er synlige på et konvensjonelt katodestrålerør eller skriver. Således ville en fiskestim forårsake en økning av "støy"-nivået. Ved en annen anvendelse brukes dette utstyr til å registrere objekter på eller nær overflaten som kunne skade et fartøy. En lydalarm gir signal hver gang det mottatte ekko innenfor det aktuelle område stiger over en bestemt verdi (f.eks. i amplitude eller i integrert verdi) som er innstilt av brukeren. This can be combined with features already discussed above, i.e. a time slot together with averaging or integration, but in this case the time slot is not necessarily connected to a specific echo pulse, but is set manually in terms of its area and its duration for to "look" at a specific zone that has a horizontal distance from the vessel carrying the equipment, i.e. the axis of the beam (or main loop) of transmitted pulses is not vertical. By looking at changes in the "noise", rather than trying to filter out the noise, data of interest can be recorded, although it is not necessarily visible on a conventional cathode ray tube or printer. Thus, a school of fish would cause an increase in the "noise" level. In another application, this equipment is used to detect objects on or near the surface that could damage a vessel. An audible alarm gives a signal every time the received echo within the relevant area rises above a certain value (e.g. in amplitude or in integral value) set by the user.
Det kan i denne forbindelse også benyttes en krets til bruk ved registrering av havbunnens egenart på grunnlag av returekko fra en hydro-akustisk sender-mottakeranord-ning, hvor kretsen omfatter organer for å bestemme en tidsluke for uttrekking av en av bunnekkokomponentene fra returekkoet, og organer for å behandle den uttrukne komponent for dannelse av et breddesignal når bredden av den uttrukne komponent overstiger en regulerbar verdi. In this connection, a circuit can also be used for recording the characteristics of the seabed on the basis of return echoes from a hydro-acoustic transmitter-receiver device, where the circuit includes means for determining a time slot for extracting one of the bottom echo components from the return echo, and means for processing the extracted component to form a width signal when the width of the extracted component exceeds an adjustable value.
Dette aspekt er spesielt anvendelig for den andre bunnekkokomponent, hvor det har vist seg at bredden av komponenten er en egenskap som er direkte relatert til havbunnens hardhet. Det resulterende signal kan således mates til en alarminnretning for å varsle når signalet representerer oppnåelse av tilstrekkelig hardhet av havbunnen til å skade et fiskegarn. Patentskrift GB-2 102 573 om-handler dannelse av et varselsignal som avhenger av stør-relsen av den andre bunnekkokomponent og denne idé er fortrinnsvis innarbeidet i dette aspekt av oppfinnelsen ved at det reageres på bredde bare når det andre bunnekko minst har én gitt størrelse. Ytterligere en sikkerhets-foranstaltning kan tas ved at det bare sendes ut et varselsignal når terskel- og breddekriteriene er oppfylt ved to (eller flere) etter hverandre følgende signaler, slik at en rekke tilfeldige responser blir unngått. Dette aspekt av oppfinnelsen kan også påtrykkes et tredje eller senere bunnekko. This aspect is particularly applicable to the second bottom echo component, where it has been shown that the width of the component is a property that is directly related to the hardness of the seabed. The resulting signal can thus be fed to an alarm device to alert when the signal represents the achievement of sufficient hardness of the seabed to damage a fishing net. Patent document GB-2 102 573 deals with the formation of a warning signal which depends on the size of the second bottom echo component and this idea is preferably incorporated in this aspect of the invention by reacting to width only when the second bottom echo has at least one given size . A further safety measure can be taken in that a warning signal is only sent out when the threshold and width criteria are met by two (or more) successive signals, so that a series of random responses is avoided. This aspect of the invention can also be applied to a third or later bottom echo.
I denne forbindelse og med henblikk på forkantanalysen omtalt tidligere, har det vist seg at den første bunnekkokomponent kan utsettes for støy og forvrengning spesielt i forbindelse med dårlige værforhold, mens andre etterfølgende bunnekkokomponenter er forholdsvis ufor-styrret og således kan være nyttigere for forkantanalyse og også for havbunnanalyse som omtalt under det ytterligere aspekt av oppfinnelsen. In this connection and with regard to the leading edge analysis discussed earlier, it has been shown that the first bottom echo component can be exposed to noise and distortion especially in connection with bad weather conditions, while other subsequent bottom echo components are relatively undisturbed and thus can be more useful for leading edge analysis and also for seabed analysis as discussed under the further aspect of the invention.
En alternativ bunnalarm kan baseres på en integrering av det andre eller et senere bunnekko, og da spesielt i forbindelse med organer for å bestemme en tidsluke for uttrekking av andre eller en senere bunnekkokomponent fra returekkosignalet og organer for å integrere den uttrukne komponent for oppnåelse av en indikasjon om dens energi-innhold . An alternative bottom alarm can be based on an integration of the second or a later bottom echo, and then in particular in connection with means for determining a time slot for extracting a second or a later bottom echo component from the return echo signal and means for integrating the extracted component to obtain a indication of its energy content.
For å at det skal bli lettere å forstå oppfinnelsen og hvordan den kan gjennomføres, vises det til tegningen, som illustrerer oppfinnelsen ved noen utførelseseksemp-ler, og hvor In order to make it easier to understand the invention and how it can be carried out, reference is made to the drawing, which illustrates the invention with some examples of execution, and where
figur 1 er et generelt blokkskjema av en behandlings-kretsenhet for ekkopulser, Figure 1 is a general block diagram of a processing circuit unit for echo pulses,
figur 2 viser en rekke bølgeformer som illustrerer hvordan kretsene ifølge figur 1 virker, figure 2 shows a series of waveforms that illustrate how the circuits according to figure 1 work,
figur 3 viser mer detaljerte bølgeformer ved en lengre tidsskala, figure 3 shows more detailed waveforms at a longer time scale,
figur 4a-c viser returekko-bølgeformer,figure 4a-c show return echo waveforms,
figur 5 er et skjema av en kombinert måler og alarmkrets, figure 5 is a diagram of a combined meter and alarm circuit,
figur 6 er et skjema av en bunn-målekrets,figure 6 is a diagram of a bottom measurement circuit,
figur 7 viser en rekke bølgeformer som illustrerer operasjon av kretsen ifølge figur 6, figure 7 shows a series of waveforms illustrating operation of the circuit according to figure 6,
figur 8 er et kretsskjema av en bunnalarm,figure 8 is a circuit diagram of a bottom alarm,
figur 9 viser bølgeformer i bunnalarmkretsen,figure 9 shows waveforms in the bottom alarm circuit,
figur 10 viser en krets av en andre bunnekko-tidfestings-kretsanordning, Figure 10 shows a circuit of a second bottom echo timing circuit device,
figur 11 viser en krets som er en modifikasjon av en bunn-målekrets, figure 11 shows a circuit which is a modification of a bottom-target circuit,
figur 12 er et kretsskjema av en fiskeregistreringskrets, og figure 12 is a circuit diagram of a fish registration circuit, and
figurene 13-16 viser skjemaer som illustrerer operasjonen av kretsen ifølge figur 12. Figures 13-16 show diagrams illustrating the operation of the circuit according to Figure 12.
Figur 1 viser en kretsanordning som er spesielt utformet for behandling av returekkosignalene A fra et konvensjonelt ekkolodd S med sender/mottaker-transduktor T. Det analoge returekkosignal blir, etter en tidsvariert for-sterkning (TVF), matet til inngang 1, og dette signals form er generelt vist ved linje A på figur 2. Det er et periodisk signal som ved hver gjentakelse omfatter en stor transmisjonskomponent TC, en første bunnekkokomponent E1 og en andre bunnekkokomponent E2 som alle har suksessivt avtagende amplitude. Mellom transmisjonskompo-nenten og første ekkokomponent kan det forekomme et fiskeekko som vist ved EF. Forskjellige støy- og andre ekkosignaler kan også foreligge, mens deres størrelser er uten betydning i foreliggende sammenheng og de er ikke vist på figur 2. Hvis kretsanordningen ble brukt i forbindelse med en foroverskuende sonar eller maritim radar, ville det på lignende måte oppstå et syklisk pulsmønster, men signalets form ville være forskjellig, men ikke desto mindre omfatte pulser som de som er vist ved E1 når omgivelsene omfatter et reflekterende "legeme", som en båt eller en fiskestim. Figure 1 shows a circuit device which is specially designed for processing the return echo signals A from a conventional sonar S with transmitter/receiver transducer T. The analogue return echo signal is, after a time-varying amplification (TVF), fed to input 1, and this signal form is generally shown at line A in figure 2. It is a periodic signal which at each repetition comprises a large transmission component TC, a first bottom echo component E1 and a second bottom echo component E2 which all have successively decreasing amplitude. Between the transmission component and the first echo component, a fish echo can occur as shown by EF. Various noise and other echo signals may also be present, while their magnitudes are of no importance in the present context and they are not shown in Figure 2. If the circuit were used in connection with a forward-looking sonar or maritime radar, a cyclical pulse pattern, but the shape of the signal would be different, but would nevertheless include pulses such as those shown at E1 when the surroundings include a reflective "body", such as a boat or school of fish.
Selv ved bruk av en konvensjonell ekkolodd-TVF kan det fremkomme noe forvrengning eller metning i visse gjenstander, og det kan derfor være fordelaktig å anordne en alternativ TVF-krets for å overvinne metning og gjøre mer informasjon tilgjengelig. En mikroprosessor med matemat-isk algoritme kunne eksempelvis sørge for TVF-prosessen. Even when using a conventional sonar TVF, some distortion or saturation may appear in certain objects, and it may therefore be advantageous to provide an alternative TVF circuit to overcome saturation and make more information available. A microprocessor with a mathematical algorithm could, for example, take care of the TVF process.
Ekkoloddet S danner dessuten en puls TX ved en inngang 2 på figur 1. Denne puls angir den tid da transmisjonspulsen sendes ut fra transduktoren T. Fra inngang 2 går pulsen TX til en Schmitt triggerkrets 3 for transformering og deretter til en monostabil krets 4 som tilveiebringer en strukket puls B (linje B på figur 2), som brukes i kretsanordningen som en maske for å filtrere ut TX-komponenten i ekkosignalet og akustisk støy nær senderen. The sonar S also forms a pulse TX at an input 2 in figure 1. This pulse indicates the time when the transmission pulse is sent out from the transducer T. From input 2 the pulse TX goes to a Schmitt trigger circuit 3 for transformation and then to a monostable circuit 4 which provides a stretched pulse B (line B in Figure 2), which is used in the circuitry as a mask to filter out the TX component of the echo signal and acoustic noise near the transmitter.
Det analoge signal som er ført til inngang 1, blir på-trykt tre analoge forsterkere 5, 6 og 7, som har for-sterkninger som kan varieres av brukeren ved variable motstander 8, 9 og 10. The analog signal that is fed to input 1 is applied to three analog amplifiers 5, 6 and 7, which have gains that can be varied by the user with variable resistors 8, 9 and 10.
Forsterkerne har kondensatorer 11, 12 og 13, som er koblet over forsterkerutgangene og er koblet til Schmitt triggerkretser 14a, 14b og 14c. Kondensatorene tilveiebringer glatting for å glatte forkantene av ekkoer i et forsøk på å unngå at forkantregistreringsprosessen som vil bli omtalt, blir forfalsket av forvrengte forkanter. Kretsen 14c mater en fiskealarmkrets 15, som vil bli mer detaljert beskrevet senere, via en NELLER port 16, som mates av signal B for blanking av transmisjonspulser. Krets 14b mater en andre ekkobunnalarm 17 via NELLER port 18, som også får tilført signal B. Den andre bunnekko-alarm 17 kan være som beskrevet i GB-PS nr. 8 221 670 The amplifiers have capacitors 11, 12 and 13, which are connected across the amplifier outputs and are connected to Schmitt trigger circuits 14a, 14b and 14c. The capacitors provide smoothing to smooth the leading edges of echoes in an attempt to avoid the leading edge detection process to be discussed being falsified by distorted leading edges. The circuit 14c feeds a fish alarm circuit 15, which will be described in more detail later, via a NOR gate 16, which is fed by signal B for blanking transmission pulses. Circuit 14b feeds a second bottom echo alarm 17 via NELLER port 18, which also receives signal B. The second bottom echo alarm 17 can be as described in GB-PS no. 8 221 670
(2 102 573). Forsterkeren 6 mater også sitt analoge signal (som svarer til A på figurene 2 og 3) uten glatting til fiske- (19) og bunn- (20) målekretser som vil bli omtalt senere. (2,102,573). The amplifier 6 also feeds its analogue signal (corresponding to A in Figures 2 and 3) without smoothing to fish (19) and bottom (20) measuring circuits which will be discussed later.
Kretsen 14c forsyner en bunnpulsregistreringskrets og denne vil bli omtalt under henvisning til figur 3, som viser mer detaljerte bølgeformer over flere sykler av returekkosignalet A, inklusive signalene B, C, D og E ifølge figur 2. Schmitt triggerkretsen 14c avgir ved sin utgang en digitalisert versjon av signal A, dvs. med dets pulser omformet til en serie firkantpulser med jevn amplitude. Disse pulser passerer gjennom en rekke NELLER porter 21, 22 og 23 og invertere 24 og 25 til en sperre 36, hvis Q utgang er signal F som er vist på linje F på figur 3. Dette signal F er en puls som begynner fra et gitt amplitudepunkt på den stigende kant av første ekko og ender på begynnelsen av signal B, matet til tilbake-stillingsinngangen for sperren 26.Terskelen av den stigende kant av ekkosignalet E1 velges ved justering av motstand 10. Det periodiske signal F mates til en lys-emitterende diode (LED) ved 27, som man vil se lyse opp ved normal bruk av utstyret. Terskelen vil under oppsett-ing økes, inntil slik opplysning stanser og deretter senkes igjen, til dioden så vidt begynner å lyse opp igjen for innstilling av en terskel for denne kanal som er egnet til registrering av et punkt høyt oppe på den stigende kant av den aktuelle ekkopuls. For å hindre respons fra kanalen på andre pulser, blir selve transmisjonspulsen maskert ved at signal B mates til NELLER port 23 og andre signaler kan maskeres ved påtrykking av ytterligere signaler via NELLER portene 21 og 22. Signal F mates til en monostabil krets 28, som danner en 40 milli-sekunders puls G (linje G på figur 3). Med en bryter 29 i stilling B som antydet, blir puls G matet som en inngang til en monostabil krets 30 som ved sin Q utgang produserer en indikatorpuls som har en varighet som bestemmes av brukeren ved den variable motstand 31. The circuit 14c supplies a bottom pulse recording circuit and this will be discussed with reference to Figure 3, which shows more detailed waveforms over several cycles of the return echo signal A, including the signals B, C, D and E according to Figure 2. The Schmitt trigger circuit 14c emits at its output a digitized version of signal A, i.e. with its pulses reshaped into a series of square pulses of uniform amplitude. These pulses pass through a series of NOR gates 21, 22 and 23 and inverters 24 and 25 to a gate 36, whose Q output is signal F which is shown on line F in Figure 3. This signal F is a pulse starting from a given amplitude point on the rising edge of the first echo and ends at the beginning of signal B, fed to the reset input of the latch 26. The threshold of the rising edge of the echo signal E1 is selected by adjusting resistor 10. The periodic signal F is fed to a light-emitting diode (LED) at 27, which you will see light up during normal use of the equipment. The threshold will be increased during setup, until such information stops and then lowered again, until the diode just starts to light up again for setting a threshold for this channel which is suitable for recording a point high up on the rising edge of the current echo pulse. In order to prevent a response from the channel to other pulses, the transmission pulse itself is masked by feeding signal B to NELLER port 23 and other signals can be masked by applying additional signals via NELLER ports 21 and 22. Signal F is fed to a monostable circuit 28, which forms a 40 millisecond pulse G (line G in Figure 3). With a switch 29 in position B as indicated, pulse G is fed as an input to a monostable circuit 30 which at its Q output produces an indicator pulse having a duration determined by the user at the variable resistance 31.
Kondensatorene kan også kobles inn eller ut av kretsløpet med kretsen 30 ved hjelp av en del av bryteren 29, for variasjon av tidfestingsområdet for den justering som opprettes av motstand 31. Denne puls fra Q utgangen av den monostabile krets 30 er signal H på figur 3, og det vil fremgå at den begynner på den fallende kant av puls G og stanser noe senere, regulerbart av brukeren, slik at den kommer den ønskede avstand foran forkanten av neste første bunnekkopuls E1. The capacitors can also be connected in or out of the circuit with the circuit 30 by means of a part of the switch 29, for variation of the timing range of the adjustment created by the resistor 31. This pulse from the Q output of the monostable circuit 30 is signal H in figure 3 , and it will appear that it starts on the falling edge of pulse G and stops somewhat later, adjustable by the user, so that it comes the desired distance before the leading edge of the next first bottom echo pulse E1.
Som beskrevet hittil, vil det forstås at det er sørget for flere portkoblingssignaler for bestemmelse av områder hvor et ekkoloddsignal kan behandles. Disse inkluderer signal G som bestemmer havbunnen, dvs. bunnpulsen, og signal H som bestemmer et punkt i en justerbar høyde ovenfor havbunnen. As described so far, it will be understood that several port switching signals are provided for determining areas where a sonar signal can be processed. These include signal G which determines the seabed, i.e. the bottom pulse, and signal H which determines a point at an adjustable height above the seabed.
Bryter 29 sørger for andre portkoblingssignaler når den er i sin andre stilling P. I dette tilfelle blir en monostabil krets 30 matet med signal TX etter signaltransfor-mering fra krets 3, og danner således en versjon av signal H som bestemmer en justerbar dybde under transduktoren. På lignende måte tilveiebringer en andre monostabil krets 32 et andre signal for bestemmelse av en andre justerbar dybde under transduktoren. Sammen danner disse signaler et justerbart område, f.eks. for fiskealarmkret-sen 15 som vil bli omtalt nedenfor. Switch 29 provides other gate switching signals when in its second position P. In this case, a monostable circuit 30 is fed with signal TX after signal transformation from circuit 3, thus forming a version of signal H which determines an adjustable depth below the transducer . Similarly, a second monostable circuit 32 provides a second signal for determining a second adjustable depth below the transducer. Together, these signals form an adjustable range, e.g. for the fish alarm circuit 15 which will be discussed below.
Før nærmere omtale av detaljene ved resten av kretsanordningen, skal ideen bak fiske- og bunn-målekretsene omtal-es. Disse kretser omfatter integrasjons- eller midlings-organer for midling av områdene under returekkoet for bestemte tidsluker i hver pulsrepetisjonsperiode, dvs. syklus. Når det gjelder fiskemålekretsen kan man bruke en tidsluke, som vist ved C på figur 2, for å bestemme et nedre område av havet, som ender ved eller nær toppen av forkanten av bunnpuls El. Utgangen går til måler 38, som vli vise en stigende verdi, når man beveger seg inn i et område med mykere bunn og/eller fisk nær havbunnen. Before discussing the details of the rest of the circuitry, the idea behind the fish and bottom measuring circuits must be mentioned. These circuits comprise integration or averaging means for averaging the areas under the return echo for specific time slots in each pulse repetition period, i.e. cycle. In the case of the fish measurement circuit, a time slot, as shown at C in Figure 2, can be used to determine a lower area of the sea, which ends at or near the top of the leading edge of bottom pulse El. The output goes to gauge 38, which will show a rising value when you move into an area with softer bottom and/or fish near the seabed.
I motsetning til dette vil bunnmåleren 20 integrere eller midle over en tidsluke, for å inkludere i det vesentlige hele bunnekko (første og/eller andre og/eller tredje osv.). Når man beveger seg over hardere bunn, vil måleren 38' angir høyere verdier. In contrast, the bottom meter 20 will integrate or average over a time slot, to include essentially the entire bottom echo (first and/or second and/or third, etc.). When moving over harder bottom, the gauge 38' will indicate higher values.
Hvis måler 38 stiger og måler 38' faller, vil dette normalt tyde på myk bunn. Hvis måler 38 stiger og måler 38' er konstant, vil dette normalt tyde på fisk. Disse målere supplerer hverandre således og er ikke bare nyttige for firskere, men også ved hydrografisk kartlegningsarbeid. If gauge 38 rises and gauge 38' falls, this will normally indicate a soft bottom. If gauge 38 rises and gauge 38' is constant, this will normally indicate fish. These gauges thus complement each other and are not only useful for anglers, but also for hydrographic mapping work.
En ytterligere omtale av fiskemålekretsen 19 finnes i søkers stamsøknad 85.1118 som er meddelt under 166 347. A further mention of fish measurement district 19 can be found in the applicant's master application 85.1118 which is notified under 166 347.
Herav fremgår det at en slik krets ikke bare virker som From this it is clear that such a circuit does not just act like
en fiskemåler, men også gir effektiv sondring av bunnforhold, idet "mykere" bunn gir høye avlesninger på måler 38 og "hard" bunn gir lave avlesninger. Puls C kan forsinkes ved justering av en motstand for å redusere virkningen av fisk. Figurene 4a-4c viser skjemaer av havbunnsekkoer ved myk, middels, hhv. hard bunn. Det vil være innlysende når det integreres opp til en gitt terskel, f.eks. nær maksimal verdi på figur 4a-4c, at figur 4a vil gi en høyere a fish gauge, but also provides effective discrimination of bottom conditions, as "softer" bottom gives high readings on gauge 38 and "hard" bottom gives low readings. Pulse C can be delayed by adjusting a resistor to reduce the effect of fish. Figures 4a-4c show diagrams of seabed echoes at soft, medium, respectively. hard bottom. It will be obvious when integrated up to a given threshold, e.g. close to the maximum value on figure 4a-4c, that figure 4a will give a higher one
verdi enn figur 4b eller 4c. Hvorfor bølgeformene har den form de har, er ikke helt klart. En faktor å ta hensyn til i enhver analyse, er at refleksjonen fra et punkt på havbunnen er en for enkel løsning, fordi ultralydstrålen i praksis vil ha en vinkel på opp til ca. 30°, slik at et detektert signal omfatter refleksjoner på forskjellige dyp fra normalt innfall og også fra spredning ved unor-malt innfall. Den første del av signalet ifølge figur 4a, vil omfatte lav-nivå-refleksjoner fra normalt innfall når bølgefronten trenger inn i den "myke" bunn. Muligens opptrer økte refleksjoner på et senere tidspunkt som følge av at materialet under bunnen er mer fortettet med dybde. Samtidig vil disse dypere refleksjoner få spredning fra nærliggende områder addert, slik at returekkoet blir langsomt oppbygget som vist på figur 4a. Ved "hard" bunn vil refleksjon fra havbunnens overflate på den annen side i det vesentlige drukne slike sekundæreffekter og gi den bratte stigningstid ifølge figur 4c. value than figure 4b or 4c. Why the waveforms have the shape they do is not entirely clear. A factor to be taken into account in any analysis is that the reflection from a point on the seabed is too simple a solution, because in practice the ultrasound beam will have an angle of up to approx. 30°, so that a detected signal includes reflections at different depths from normal incidence and also from scattering at abnormal incidence. The first part of the signal according to figure 4a will comprise low-level reflections from normal incidence when the wave front penetrates the "soft" bottom. Possibly increased reflections occur at a later time as a result of the material below the bottom being more condensed with depth. At the same time, these deeper reflections will have scattering from nearby areas added, so that the return echo is slowly built up as shown in Figure 4a. In the case of a "hard" bottom, reflection from the surface of the seabed, on the other hand, will essentially drown such secondary effects and give it a steep rise time according to figure 4c.
Da spredning sannsynligvis er en signifikant faktor og da den er frekvens-avhengig, bemerkes at frekvenser som benyttes i denne forbindelse, anbefales å være i området 30-100 kHz, f.eks. 50-60 kHz. Ved en frekvens så lav som 20 kHz, kan det tenkes at "myk" bunn ikke blir "sett", mens "myk" bunn ved frekvenser så høye som 200 kHz kan oppfattes som hard. As dispersion is probably a significant factor and as it is frequency-dependent, it is noted that frequencies used in this connection are recommended to be in the range 30-100 kHz, e.g. 50-60 kHz. At a frequency as low as 20 kHz, it is conceivable that "soft" bottoms are not "seen", while "soft" bottoms at frequencies as high as 200 kHz can be perceived as hard.
Det antas også at forkantanalyse vil finne andre anvend- eiser enn de som allerede er nevnt i maritim sonar, især ved fiske og hydrografi. Det kan tenkes en medisinsk anvendelse for registrering og sondring mellom vev osv. i menneskelegemet. En spesiell anvendelse er undersøkelse av retina, når man tenker på øyets egenart som danner en grense mellom fluid i øyet og retina. En slik grense er analog med havbunnen. It is also assumed that leading edge analysis will find other uses than those already mentioned in maritime sonar, especially in fishing and hydrography. A medical application for recording and distinguishing between tissues etc. in the human body is conceivable. A special application is the examination of the retina, when one thinks of the peculiarity of the eye which forms a boundary between the fluid in the eye and the retina. Such a boundary is analogous to the seabed.
I ovenstående beskrivelse er det nevnt anvendelse av den omtalte krets for forkantanalyse av første bunnekkokomponent . Den kan også anvendes for forkantanalyse av andre (eller en senere) bunnekkokomponent. The above description mentions the use of the aforementioned circuit for leading edge analysis of the first bottom echo component. It can also be used for leading edge analysis of another (or a later) bottom echo component.
En spesiell anvendelse er å hindre skader på yachter og andre småbåter til havs, som ofte kan forårsakes av sto-re, massive, flytende gjenstander, generelt beskrevet som drivgods. Listen av gjenstander er nesten uendelig, men mange av dem kan komme fra den stadig økende forurens-ning, f.eks. beholdere, oljefat, telegrafstolper m.v. A particular application is to prevent damage to yachts and other small boats at sea, which can often be caused by large, massive, floating objects, generally described as drifting goods. The list of objects is almost endless, but many of them can come from the ever-increasing pollution, e.g. containers, oil barrels, telegraph poles, etc.
Dagens teknologi for å unngå kollisjon bruker maritime radarvarslingsanordninger. De er bare effektive når det gjelder gjenstander som gir god refleksjon overfor den rådende tilstand av sjøen. Kretsen ifølge figur 1 (og ifølge stamsøknaden på figur 4), som omtalt hittil og når den er omkoblet til P-stilling, er tenkt for å forsterke signaler som er mottatt via et forholdsvis rimelig ekko-loddsystem S, som har sin transduktor T anordnet to eller tre fot under vannspeilet og har en fast stråle på ca. 30° skrådd forover og mot havoverflaten. Det velges et bestrålt område ved hjelp av de monostabile kretser 30 og 22, svarende til ca. 45,7-182,8 m fra fartøyet. Et større område ville være å foretrekke, men det er lite sannsyn-lig at systemet ville virke på en større avstand uten bruk av langt mer sofistikerte og dermed mer kostbart utstyr. Sample-holde-teknikken ville bli brukt til å integrere de totale signaler innenfor det bestrålte områ de, sammen med noe støy-filtrering og en operatørstyrt, akustisk alarm som er innstilt på en terskel og som ville erstatte måleren 38. Hvis en stor gjenstand som er farlig for fartøyet sikkerhet, trer inn i det bestrålte område, vil den integrerte verdi øke marginalt men tilstrekkelig til å sette på alarmen, og dermed vil skipperen bli vars-let. På grunn av den forholdsvis repetitive egenart av dønninger og lignende bølger, er det mulig å innarbeide en hensiktsmessig filtrering som kan virke effektivt for å isolere det nødvendige obstruksjonssignal. Today's collision avoidance technology uses maritime radar warning devices. They are only effective when it comes to objects that provide a good reflection of the prevailing state of the sea. The circuit according to Figure 1 (and according to the parent application in Figure 4), as discussed so far and when it is switched to the P position, is intended to amplify signals received via a relatively inexpensive sonar system S, which has its transducer T arranged two or three feet below the surface of the water and has a fixed beam of about 30° inclined forward and towards the sea surface. An irradiated area is selected using the monostable circuits 30 and 22, corresponding to approx. 45.7-182.8 m from the vessel. A larger area would be preferable, but it is unlikely that the system would work over a greater distance without the use of far more sophisticated and thus more expensive equipment. The sample-hold technique would be used to integrate the total signals within the irradiated area, along with some noise filtering and an operator-controlled acoustic alarm set to a threshold that would replace the meter 38. If a large object such as is dangerous for the vessel's safety, enters the irradiated area, the integrated value will increase marginally but sufficiently to set off the alarm, and thus the skipper will be notified. Due to the relatively repetitive nature of swells and similar waves, it is possible to incorporate an appropriate filtering which can work effectively to isolate the necessary obstruction signal.
I fiske- og bunnmålekretsene ifølge figur 1 (og figur 6 som vil bli omtalt nedenfor), brukes en måler for å gene-rere en visuell indikasjon om forholdene. Om ønsket kan det til begge kretser føyes en akustisk alarmkrets, som vist på figur 5. I hvert tilfelle er det ved utgangen av bryteren 35 (som benyttes både i fiskemåleanordning og bunnmåleanordningen/figur 6) anordnet en alternativ R2, C2 kombinasjon, betegnet R2'' og C2" . I stedet for å mate en måler, mater denne ekstra krets en belastnings-motstand R3, over hvilken det er koblet en akustisk alarmkrets (bare vist ved fiskemåleren 19 på figur 5). Et viktig forhold er at motstanden R2'' kan reguleres for å gi en annen tidskonstant enn de som innstilles av motstandene R2. Således kan målerne gi avlesninger som er midlet over f.eks. åtte eller flere sykler, men dette kan gi en for langsom respons for en alarm. Dette løses ved at R2'' justeres for å gi en alarm som respons på middelverdien av f.eks. to sykler. In the fish and bottom measurement circuits according to figure 1 (and figure 6 which will be discussed below), a gauge is used to generate a visual indication of the conditions. If desired, an acoustic alarm circuit can be added to both circuits, as shown in Figure 5. In each case, an alternative R2, C2 combination, denoted R2, is arranged at the output of the switch 35 (which is used in both the fish measuring device and the bottom measuring device/figure 6) '' and C2". Instead of feeding a meter, this additional circuit feeds a load resistor R3, across which is connected an acoustic alarm circuit (only shown at the fish meter 19 in Figure 5). An important condition is that the resistor R2 '' can be adjusted to give a different time constant than that set by resistors R2. Thus the meters may give readings averaged over, say, eight or more cycles, but this may give too slow a response for an alarm. This is resolved in that R2'' is adjusted to give an alarm in response to the mean value of, say, two cycles.
R2'<1>kan om nødvendig være bufret fra R2. Følgende komponenter blir anbrakt i parallell med belastningsmotstanden R3 for generering av en alarm som svarer til et valgt nivå: to operasjonsforsterkere 49 og 50; fem motstander (inklusive to potensiometre 51 og 52); og en monostabil krets 53. Potensiometeret 52 med fininnstillingsknapp innstiller spenningsterskelen på den negative klamme til operasjonsforsterkeren 50. Hvis den forsterkede spenning fra R3 overstiger spenningen på den negative inngang med en liten verdi, genereres en akustisk varsling. Alarmen vil fortsette å ringe, inntil den forsterkede spenning er noe mindre enn terskelspenningen på den negative inngang til operasjonsforsterkeren 50. Denne hysterese er iboende i kretsen som vist. Operasjonsforsterkeren 49 forsyner en ikke-inverterende likestrømsforsterker med en forsterk-ning på ca. 42 som velges av potensiometeret 51, slik at spenningen ved utgangen av operasjonsforsterkeren 49 er lik 10v når måleren avleser full skala, dvs. 1ma. Hysterese er nødvendig i komparatoren da spenningen gjennom måleren varierer noe før den faller til ro. R2'<1> can be buffered from R2 if necessary. The following components are placed in parallel with the load resistor R3 to generate an alarm corresponding to a selected level: two operational amplifiers 49 and 50; five resistors (including two potentiometers 51 and 52); and a monostable circuit 53. The potentiometer 52 with fine adjustment knob sets the voltage threshold on the negative terminal of the operational amplifier 50. If the amplified voltage from R3 exceeds the voltage on the negative input by a small value, an acoustic warning is generated. The alarm will continue to sound until the amplified voltage is somewhat less than the threshold voltage on the negative input of the operational amplifier 50. This hysteresis is inherent in the circuit as shown. The operational amplifier 49 supplies a non-inverting direct current amplifier with a gain of approx. 42 which is selected by the potentiometer 51, so that the voltage at the output of the operational amplifier 49 is equal to 10v when the meter reads full scale, i.e. 1ma. Hysteresis is necessary in the comparator as the voltage through the meter varies somewhat before settling.
Figur 6 viser en form av bunnmålekretsen 20. Det skal bemerkes at det her kan benyttes samme sample-holde-tek-nikk som omtalt i stamsøknaden. I øvre del av figur 6 er tilsvarende komponenter således gitt samme henvisningstall, f.eks. 33, og i nedre del er tilsvarende komponenter betegnet med samme henvisningstall som er merket, f.eks. 33' . Figure 6 shows a form of the bottom measuring circuit 20. It should be noted that the same sample holding technique as mentioned in the parent application can be used here. In the upper part of Figure 6, corresponding components are thus given the same reference number, e.g. 33, and in the lower part, corresponding components are designated with the same reference number that is marked, e.g. 33'.
Det analoge signal fra forsterkeren 6 mates til basis av transistoren 54, hvorfra signalet tas til første og andre bunnekkokomponent-behandlingskretser 55 og 56. The analog signal from the amplifier 6 is fed to the base of the transistor 54, from which the signal is taken to the first and second bottom echo component processing circuits 55 and 56.
Første bunnekkokomponent-behandlingskrets 55 omfatter halvlederbrytere 33, 35 og 39 (type 4016), en integrer-ingskondensator C1, en lekkende integrator og lagringsen-het (sammensatt av den variable motstand R2 og kondensatoren C2), en motstand 57 og en forsterker 37. Bryteren 33 styres av signal G (figurene 1 og 2), som er et signal på 20-40 millisekunder som begynner når første bunnekkokomponent har nådd en gitt amplitude. Når signal G ikke foreligger, er bryter 33 åpen og bryter 39 sluttet, slik at ladningen på kondensatoren C1 tenderer mot null. På den stigende kant av signal G slutter bryteren 33 og bryter 39 åpner, slik at kondensatoren C1 kan lades pro-porsjonalt med størrelsen av det første ekkokomponentsig-nalets styrke (en tilnærming til signalets integral). First bottom echo component processing circuit 55 comprises semiconductor switches 33, 35 and 39 (type 4016), an integrating capacitor C1, a leaky integrator and storage unit (composed of the variable resistor R2 and the capacitor C2), a resistor 57 and an amplifier 37. The switch 33 is controlled by signal G (figures 1 and 2), which is a signal of 20-40 milliseconds which begins when the first bottom echo component has reached a given amplitude. When signal G is not present, switch 33 is open and switch 39 is closed, so that the charge on capacitor C1 tends to zero. On the rising edge of signal G, switch 33 closes and switch 39 opens, so that capacitor C1 can be charged proportionally to the magnitude of the strength of the first echo component signal (an approximation to the integral of the signal).
På den negative fortløpende kant av signal G, åpner bryteren 33 for å stanse integrasjonsprosessen og en monostabil multivibrator 41 blir aktivisert for å produsere et kort signal M (figur 8), som slutter bryteren 35, slik at det integrerte førte ekkosignal kan lade kondensatoren C2 via motstand R2. On the negative trailing edge of signal G, switch 33 opens to stop the integration process and a monostable multivibrator 41 is activated to produce a short signal M (Figure 8), which closes switch 35, allowing the integrated led echo signal to charge capacitor C2 via resistor R2.
En forsinkelseskrets 40 som er sammensatt av en diode, motstand, kondensator og inverter, produserer et signal N av signal G, for å åpne bryter 39 og deretter slutte den bare etter at bryter 35 er sluttet. A delay circuit 40 composed of a diode, resistor, capacitor and inverter produces a signal N of signal G to open switch 39 and then closes it only after switch 35 is closed.
Elementene R2 og C2 danner en regulerbar sample-holde-krets. Hvis motstanden R2 er innstilt på null ohm, holder kondensatoren C2 ladningen fra det foregående ekko, slik at spenningen gjennom kondensatoren C2 siden kan variere brått, f.eks. falle nesten til null, hvis ekkokomponenten ikke mottas under en syklus av systemet. Ved å øke verdien av motstanden R2, lagrer kondensatoren middelverdien av flere og flere sykler (opp til 85 når motstanden R2 er på 100 kohm). Motstanden blir gjerne innstilt på en mel-lomverdi for lagring av de siste ca. 10-15 sykler. The elements R2 and C2 form an adjustable sample-hold circuit. If the resistor R2 is set to zero ohms, the capacitor C2 holds the charge from the preceding echo, so that the voltage across the capacitor C2 can then vary abruptly, e.g. fall almost to zero, if the echo component is not received during one cycle of the system. By increasing the value of the resistor R2, the capacitor stores the average value of more and more cycles (up to 85 when the resistor R2 is 100 kohm). The resistor is usually set to an intermediate value for storing the last approx. 10-15 bikes.
Den andre bunnekkokrets 56 er lik, idet den omfatter komponenter som svarer til komponentene i krets 55. For-skjellen gjelder ytterligere elementer som er en NELLER port 58, en sperre som omfatter NELLER porter 59 og 60 og en monostabil multivibrator 61 på 25 ms varighet. The second bottom echo circuit 56 is similar, in that it includes components that correspond to the components in circuit 55. The difference concerns further elements which are a NOR gate 58, a latch that includes NOR gates 59 and 60 and a monostable multivibrator 61 of 25 ms duration .
NELLER porten 58 mates med signal G og også med utgangen fra en inverter ifølge figur 8. Den utgang er betegnet som signal 0 på figur 7, og er et pulstog som identifi-serer ekkoer (særlig bunnekkoer) med tilstrekkelig ampli tude. NELLER porten 58 forårsaker at den del av signal 0 som opptrer under det første ekko, blir eliminert, mens den etterfølgende del som opptrer ved det andre ekko og er vist som signal P på figur 9, blir igjen. Signal P vil således opptre ved annet hvert bunnekko med tilstrekkelig amplitude til å trigge kretsen 35 på figur 8. NELLER gate 58 is fed with signal G and also with the output from an inverter according to Figure 8. That output is designated as signal 0 in Figure 7, and is a pulse train that identifies echoes (especially bottom echoes) with sufficient amplitude. The NELLER gate 58 causes the part of signal 0 which appears during the first echo to be eliminated, while the subsequent part which appears at the second echo and is shown as signal P in Figure 9 remains. Signal P will thus appear at every other bottom echo with sufficient amplitude to trigger the circuit 35 in Figure 8.
Signal P stiller sperren 59, 60 som blir tilbakestilt av signal B (transmisjonspulsen - figur 2). Utgangssignalet Q fra sperren tenner multivibratoren 61 til å produsere signal R, som således starter når det andre bunnekko når en gitt amplitude og stanser 25 millisekunder senere. Signal R brukes i stedet for signal G i den andre krets 56, og trekker således ut det andre bunnekko. Signal P sets the latch 59, 60 which is reset by signal B (the transmission pulse - figure 2). The output signal Q from the latch turns on the multivibrator 61 to produce signal R, which thus starts when the second bottom echo reaches a given amplitude and stops 25 milliseconds later. Signal R is used instead of signal G in the second circuit 56, thus extracting the second bottom echo.
De to kretsene 55 og 56 blir ved hjelp av brytere 62 og 63 koblet til en forsterker 64 og en måler 65, hvor måleren er som beskrevet ovenfor i forbindelse med figurene 1, 4 og 6. The two circuits 55 and 56 are connected by means of switches 62 and 63 to an amplifier 64 and a meter 65, where the meter is as described above in connection with figures 1, 4 and 6.
Når bryterne 62 og 63 er i sine øvre stillinger, viser måleren 65 det første behandlende bunnekkosignal. I nedre stilling, blir det andre behandlede bunnekkosignal vist. Når én bryter er oppe og én nede, vises summen av signalene . When the switches 62 and 63 are in their upper positions, the meter 65 displays the first processing bottom echo signal. In the lower position, the second processed bottom echo signal is displayed. When one switch is up and one down, the sum of the signals is displayed.
Det skal bemerkes at det på figur 7 er vist fire sykler, hvor det andre bunnekko i den andre syklus er for lite til å bli fanget inn, og i tredje syklus mangler begge bunnekkoer. Som det fremgår av de andre bølgeformer, drives de forskjellige brytere for å hindre at disse lave eller manglende signaler signifikant reduserer måleravlesningen med henblikk på sample-holde-trekkene. It should be noted that Figure 7 shows four cycles, where the second bottom echo in the second cycle is too small to be captured, and in the third cycle both bottom echoes are missing. As can be seen from the other waveforms, the various switches are operated to prevent these low or missing signals from significantly reducing the meter reading for the sample-hold features.
Figur 8 viser en form av bunnalarmkretsen 17 som måler bredden av returekkosignalene. Denne krets finner spesielt, men ikke utelukkende, anvendelse ved ekkolodd, og nedenstående beskrivelse omtaler kretsen i denne forbindelse, dvs. med første og andre bunnekkokomponenter. I dette tilfelle har den andre bunnkomponent spesiell interesse, da dens karakteristikk, dvs. bredde på et bestemt nivå, har vist seg å være særlig følsom for hav-bunnshardhet, sannsynligvis på grunn av den doble refleksjon som er involvert. Figure 8 shows a form of the bottom alarm circuit 17 which measures the width of the return echo signals. This circuit is particularly, but not exclusively, used in sonar, and the description below mentions the circuit in this connection, i.e. with first and second bottom echo components. In this case, the second bottom component is of particular interest, as its characteristic, i.e. width at a particular level, has been shown to be particularly sensitive to sea-bottom hardness, probably due to the double reflection involved.
Forsterkerens 6 utgang formes av Schmitt triggerkretsen 14B (figur 1), med en terskel innstilt av motstand 9, slik at bare ekkokomponenter med en verdi over terskelen går til kretsen ifølge figur 8. Invertere 65 og 66 og NELLER porter 67, 68 og 69 viderebehandler signalet og portkobler det med de tidligere beskrevne signaler B og F for eliminering eller maskering av alle komponenter som opptrer før første og andre ekkokomponeter i hver syklus. For å eliminere fiskesignaler, blir signal F forsinket ved 70. Det transformeres ved 71 og inverteres ved 72. Det resulterende signal 66 er signal 0 fra figur 8. The output of the amplifier 6 is shaped by the Schmitt trigger circuit 14B (Figure 1), with a threshold set by resistor 9, so that only echo components with a value above the threshold go to the circuit according to Figure 8. Inverters 65 and 66 and NELLER gates 67, 68 and 69 further process signal and gates it with the previously described signals B and F to eliminate or mask all components that appear before the first and second echo components in each cycle. To eliminate fish signals, signal F is delayed at 70. It is transformed at 71 and inverted at 72. The resulting signal 66 is signal 0 from Figure 8.
NELLER porten 69 portkobler deretter utgangen fra inverter 66 med signal G fra den monostabile krets 30 eller dens invers, avhengig av bryterens 73 stilling. Signal G har den virkning at det første ekkosignal portkobles ut, eller alt bortsett fra det første ekkosignal portkobles ut, avhengig av bryterens 73 stilling. The NELLER gate 69 then gate-couples the output from the inverter 66 with signal G from the monostable circuit 30 or its inverse, depending on the position of the switch 73. Signal G has the effect that the first port echo signal is switched off, or everything except the first port echo signal is switched off, depending on the position of the switch 73.
Den uttrukne ekkokomponent som er vist ved I på figur 9, stiller sperren 74, som tilbakestilles av signal B ifølge figur 2 ved neste transmisjonspuls. Utgangen fra sperren 74 trigger en monostabil krets 75 som har en varighet av 1 til 50 millisekunder, som velges manuelt ved hjelp av den variable motstand 76. Utgangen fra krets 75 er vist på linje J på figur 5. The extracted echo component shown at I in Figure 9 sets latch 74, which is reset by signal B according to Figure 2 at the next transmission pulse. The output of the latch 74 triggers a monostable circuit 75 having a duration of 1 to 50 milliseconds, which is manually selected by means of the variable resistor 76. The output of the circuit 75 is shown on line J of Figure 5.
Utgangen fra NELLER porten 69 går også til en motstand-kondensator-kombinasjon 77 for forsinkelse av pulsen I, som deretter fortsetter til OG port 78, inverter 79 og NELLER port 80. Linje K viser puls I i heltrukne linjer, som forsinket og når den opptrer ved inngangen av NELLER port 80. Dens bakkant opptrer etter bakkanten av puls J og dette fører til at utgangen L fra NELLER port 80 blir høy. Denne tilstand innebærer at det aktuelle ekko hadde en størrelse over den terskel som ble innstilt av organene 9, 6 og 14b på figur 1, og at det ved denne terskelverdi hadde en bredde som oversteg en verdi som er innstilt av motstand 76. Hvis pulsen hadde vært så smal som antydet av de stiplede streker ved K, ville utgangen fra NELLER port 80 forbli lav. The output of the NOR gate 69 also goes to a resistor-capacitor combination 77 to delay the pulse I, which then continues to AND gate 78, inverter 79 and NOR gate 80. Line K shows pulse I in solid lines, as delayed and when it occurs at the input of NELLER gate 80. Its trailing edge occurs after the trailing edge of pulse J and this causes the output L of NELLER gate 80 to become high. This condition implies that the relevant echo had a size above the threshold set by the organs 9, 6 and 14b in Figure 1, and that at this threshold value it had a width that exceeded a value set by resistance 76. If the pulse had were as narrow as indicated by the dashed lines at K, the output from NELLER port 80 would remain low.
Signal L går til en del-på-to-krets 81, som gir et alarm-signal når kretsen 81 registrerer to pulser L i etter hverandre følgende sykler, bestemt av signal B. Alarmsig-nalet går til en akustisk alarmkrets 82 og kan også sendes til en visuell skjerm, f.eks. av en sample-holde-krets, for å opprettholde alarmen i en gitt tid. Ved integrering av signalet L, kan den visuelle fremviser gi en verdi som bestemmer lengden av puls L. Signal L goes to a split-in-two circuit 81, which gives an alarm signal when the circuit 81 registers two pulses L in successive cycles, determined by signal B. The alarm signal goes to an acoustic alarm circuit 82 and can also sent to a visual display, e.g. of a sample-hold circuit, to maintain the alarm for a given time. By integrating the signal L, the visual display can give a value that determines the length of pulse L.
Figur 8 viser ytterligere et maskeringstrekk som kan anvendes når andre eller tredje eller et senere bunnekko skal behandles på denne eller en annen valgfri måte, f.eks. for forkantanalyse. Dette maskeringstrekk er mat-ing av puls J via nettet R, D og C, forsinkelse av bakkanten av puls J, til OG port 78. Dette trekk maskerer bort alle bunnekkokomponeter etter den ene som blir ana-lysert . Figure 8 shows a further masking feature that can be used when the second or third or a later bottom echo is to be processed in this or another optional way, e.g. for cutting edge analysis. This masking feature is the feeding of pulse J via the network R, D and C, delaying the trailing edge of pulse J, to AND gate 78. This feature masks away all bottom echo components after the one being analyzed.
Analysen av det andre bunnekko på basis av bredde, viser seg nyttig for registrering av bunnforholdenes egenart under vann, idet ekkoet øker i lengde med økende hardhet. En fisker kan eksempelvis lete etter forhold som normalt gjenfinnes ved grensen mellom steinet og sandbunn. Med kretsen ifølge figur 8, viser det seg at det ved passer- ing fra en sandbunn til steinet bunn dannes klare alarm-mønstre som angir nærvær av den ønskede blanding av steinet og sandbunn. Under og etter denne prosess observeres økende avlesning på bunnmåleren. The analysis of the second bottom echo on the basis of width proves useful for recording the characteristics of the bottom conditions under water, as the echo increases in length with increasing hardness. A fisherman can, for example, look for conditions that are normally found at the boundary between the rock and sandy bottom. With the circuit according to Figure 8, it turns out that when passing from a sandy bottom to a rocky bottom, clear alarm patterns are formed that indicate the presence of the desired mixture of rocky and sandy bottom. During and after this process, an increasing reading on the bottom gauge is observed.
På den annen side kan det vise seg at spisser i og ved enden av bakkanten av det andre bunnekko forårsaker en alarm, fordi de involverte tidskonstanter får ekkoet til å virke lenger enn det er. I dette tilfelle kan en bunnalarm som beskrevet i ovennevnte UK-PS, være å foretrekke. Alternativt kan en alarm som vist på figur 5 festes til bunnmåleren ifølge figur 6, for å avgi en bunnalarm basert på en utvalgt måleravlesning. Igjen kan hensikts-messige bunnforhold for fiske identifiseres ved hjelp av en klar alarmserie. On the other hand, spikes in and at the end of the trailing edge of the second bottom echo may turn out to cause an alarm, because the time constants involved make the echo appear longer than it is. In this case, a bottom alarm as described in the above-mentioned UK-PS may be preferable. Alternatively, an alarm as shown in Figure 5 can be attached to the bottom gauge according to Figure 6, to issue a bottom alarm based on a selected gauge reading. Again, suitable bottom conditions for fishing can be identified with the help of a clear alarm series.
Figur 10 viser en modifikasjon, som er en digital fremgangsmåte for å identifisere andre og tredje bunnekkoer, for dannelse av et signal som svarer til signal P på figur 7. Her erstattes således kretsanordningen ifølge Figure 10 shows a modification, which is a digital method for identifying second and third bottom echoes, for forming a signal that corresponds to signal P in Figure 7. Here, the circuit arrangement according to
figur 8, som produserer signal 0 sammen med portene 58-60 på figur 6. Denne modifikasjon benytter seg av den transmisjonspuls som mottas ved inngang 2 på figur 1 og første bunnekkopulssignal F produsert av den monostabile krets 26 som også vist på figur 1. Modifikasjonen omfatter en opp/ned-teller 83, en klokke 84, en komparator 85 og en OG port 86 og en NELLER port 87. figure 8, which produces signal 0 together with gates 58-60 in figure 6. This modification makes use of the transmission pulse received at input 2 in figure 1 and first bottom echo pulse signal F produced by the monostable circuit 26 also shown in figure 1. The modification comprises an up/down counter 83, a clock 84, a comparator 85 and an AND gate 86 and an NOR gate 87.
Telleren er utformet for å telle opp når signal F blir lavt (når TX opptrer), og å telle ned når F blir høyt (når bunnen er nådd).Telleren blir også tilbakestilt av den monostabile krets 3, dvs. hver gang det skjer en transmisjon, i tilfelle det første ekko er gått tapt. Den parallelle utgang fra telleren blir sammenlignet med "null" i komparatoren som sender ut en '1' ved registrering av en 'null<1>. The counter is designed to count up when signal F goes low (when TX occurs), and to count down when F goes high (when the bottom is reached). The counter is also reset by the monostable circuit 3, i.e. every time a transmission, in case the first echo is lost. The parallel output from the counter is compared to "zero" in the comparator which outputs a '1' when registering a 'zero<1>.
Ved sending blir telleren tilbakestilt, slik at komparatoren sender ut en<1>1', men denne blir blokkert av signal F ved porten 86, slik at Q holdes lavt på dette trinn. On transmission, the counter is reset, so that the comparator outputs a<1>1', but this is blocked by signal F at gate 86, so that Q is kept low at this stage.
Telleren inkrementerer inntil F blir høyt, da dekremen-terer telleren for å nå null og forårsaker at inngangene til OG porten 86 blir høye begge to, hvilket resulterer i at Q blir høyt. Dermed starter portkobling for det andre ekko. Hvis F ikke blir høyt (første ekko tapt), vil telleren fortsette å inkrementere inntil neste sending. Når Q blir høyt, stanses tellingen av porten 87. The counter increments until F goes high, then the counter decrements to reach zero and causes the inputs to AND gate 86 to both go high, resulting in Q going high. Thus, port switching starts the second echo. If F does not go high (first echo lost), the counter will continue to increment until the next transmission. When Q goes high, gate 87 stops counting.
Da andre ekko er noe mer enn det dobbelte av dybden av første ekko (dette skyldes dybden av transduktoren på skroget), vil portkobling for det andre ekko begynne noe før dette ankommer, selv om den maksimale feil på en klokkepuls finner sted når intervallet fra sending til bunnpuls måles. Den maksimale feil i dybde er utformet til ikke å utgjøre mer enn en halv meter. Dermed vil et fartøy med dypgående på mer enn en halv meter, begynne å behandle det andre ekko noe før det ankommer. Since the second echo is somewhat more than twice the depth of the first echo (this is due to the depth of the transducer on the hull), gate coupling for the second echo will begin somewhat before this arrives, although the maximum error on a clock pulse occurs when the interval from transmission until the bottom pulse is measured. The maximum error in depth is designed not to amount to more than half a meter. Thus, a vessel with a draft of more than half a meter will begin to process the other echo somewhat before it arrives.
Tellerens "LSB" bør ikke representere mer enn en halv meter vann; dette bestemmer den laveste klokkefrekvens, som fortrinnsvis er større enn eller lik 1,5 kHz. Maksimal operasjonsdybde kan beregnes fra klokkefrekvensen og antall biter i telleren. Maksimal operasjonsdybde for telleren bør fortrinnsvis være lik eller større enn den som svarer til perioden av den lengste pulsrepetisjonsperiode, f.eks. vil det ved en lengste periode på 3 sek-under være en maksimaldybde på 2250 m. I dette eksempel vil det kreves 12 biter for telleren. For å trekke ut den tredje bunnekkokomponent, kan kretsen ifølge figur 10 modifiseres for å operere sin omtalte tellesekvens igjen for å bestemme den forventede ankomsttid av det tredje bunnekko. Den maksimaltelling som er nådd vil lagres, og enten vil telleren tilbakestilles for å telle tilbake ned fra den verdien, eller den vil være utformet for å telle opp til denne verdi. The meter's "LSB" should not represent more than half a meter of water; this determines the lowest clock frequency, which is preferably greater than or equal to 1.5 kHz. The maximum depth of operation can be calculated from the clock frequency and the number of bits in the counter. The maximum operating depth for the counter should preferably be equal to or greater than that corresponding to the period of the longest pulse repetition period, e.g. for a longest period of 3 sec-under, there will be a maximum depth of 2250 m. In this example, 12 bits will be required for the counter. In order to extract the third bottom echo component, the circuit according to Figure 10 can be modified to operate its mentioned counting sequence again to determine the expected arrival time of the third bottom echo. The maximum count reached will be stored, and either the counter will be reset to count back down from that value, or it will be designed to count up to that value.
Signal Q kan benyttes på to måter. For det første kan det erstatte den kretsanordning som allerede er beskrevet for dannelse av Q. For det annet kan det danne basis for en alternativ bunnmålekrets som vist på figur 11. En monostabil krets 88 omdanner signal Q til et portkoblingssignal med tilstrekkelig lengde til å inkludere det andre ekko, men ekskluderer senere ekkoer og omgivelsesstøy som ville bli inkludert hvis selve signalet Q ble brukt. En kondensator 89 over måleren kan bare lade opp mens den monostabile krets 88 er aktiv. Måleren vil således vise den integrerte verdi av mottatte ekkoer. Således vil kondensatoren 89 sammen med motstanden i kretsen tilveie-bringe en forholdsvis stor tidskonstant, sammenlignet med lengden av tidsluken hvor integrasjonen skal skje. En anordning som eksempelvis er hensiktsmessig for hummer-fiskere på grunt vann, kan baseres på kretsen ifølge figur 11. I dette tilfelle er det tilstrekkelig å integrere alle bunnkoder, inklusive det tredje og fjerde osv., idet disse ekkoer kan oppfattes under forholdene ved grunt vann. I dette tilfelle kan signal F mates for å passere forbi krets 88 (som antydet med de stiplede linjer) . Selve signalet Q kan ikke desto mindre være nyttig ved en slik anvendelse, da det vil sende det andre, tredje osv. ekko, som alle er spesielt informative om bunn-forholdene som følge av deres mottakelse etter multiple refleksjoner. Et alternativt portkoblingssignal for tredje og senere ekkoer alene, kunne også tenkes som en mu-lighet. En enkel krets som er spesielt utformet for en slik anvendelse, kan omfatte kretsen ifølge figur 12 med kretsanordningene for generering av de nødvendige tids-styringssignalene, sammen med en dybdemålekrets, hvor de to mater en digital viser som erstatter den analoge måler ifølge figur 11. Signal Q can be used in two ways. First, it can replace the circuitry already described for forming Q. Second, it can form the basis of an alternative bottom measurement circuit as shown in Figure 11. A monostable circuit 88 converts signal Q into a gate coupling signal of sufficient length to include the second echo, but excludes later echoes and ambient noise that would be included if the signal Q itself were used. A capacitor 89 above the meter can only charge while the monostable circuit 88 is active. The meter will thus show the integrated value of received echoes. Thus, the capacitor 89 together with the resistance in the circuit will provide a relatively large time constant, compared to the length of the time slot where the integration is to take place. A device which, for example, is appropriate for lobster fishermen in shallow water, can be based on the circuit according to Figure 11. In this case, it is sufficient to integrate all bottom codes, including the third and fourth, etc., as these echoes can be perceived under the conditions of shallow water. In this case, signal F can be fed to pass by circuit 88 (as indicated by the dashed lines). The signal Q itself may nevertheless be useful in such an application, as it will transmit the second, third, etc. echoes, all of which are particularly informative about the bottom conditions as a result of their reception after multiple reflections. An alternative port switching signal for third and later echoes alone could also be thought of as a possibility. A simple circuit that is specially designed for such an application can include the circuit according to figure 12 with the circuit devices for generating the necessary timing control signals, together with a depth measuring circuit, where the two feed a digital indicator that replaces the analog meter according to figure 11.
Oppmerksomheten henledes nå på fiskealarmen 15 ifølge figur 1, som er vist mer detaljert på figur 12. Denne krets benytter også tidslukeanalyse. Analogisignalet 14A passerer gjennom den variable forsterker 8,5 og Schmitt triggerkretsen 14A ifølge figur 1, for å digitalisere det, dvs. omforme hver ekkokomponent i signal A til en puls når vedkommende ekkokomponent overstiger en terskel som er innstilt av motstanden 8. Sendekomponenten elimi-neres av signal B som mates til NELLER port 16 på figur 1 . NELLER portene 90 og 91 bestemmer en tidsluke ved hjelp av signalene F og H. Denne tidsluke begynner ved et tidspunkt som er bestemt av visersignalet H (fra den monostabile krets 30 på figur 1), og ender ved et tidspunkt som er bestemt av bunnpulssignalet F. Denne tidsluke er derfor synkronisert av første bunnekkopuls, og dens bredde er bestemt av den variable motstand 31 (figur 1). Attention is now drawn to the fish alarm 15 according to figure 1, which is shown in more detail in figure 12. This circuit also uses time slot analysis. The analog signal 14A passes through the variable amplifier 8.5 and the Schmitt trigger circuit 14A according to Figure 1, in order to digitize it, i.e. transform each echo component in signal A into a pulse when the relevant echo component exceeds a threshold set by the resistor 8. The transmitting component elimi- nered by signal B which is fed to NELLER port 16 in Figure 1. NOR gates 90 and 91 determine a time slot using the signals F and H. This time slot begins at a time determined by the pointer signal H (from the monostable circuit 30 in Figure 1), and ends at a time determined by the bottom pulse signal F This time slot is therefore synchronized by the first bottom echo pulse, and its width is determined by the variable resistor 31 (figure 1).
Da denne kretsens terskel er forholdsvis lav, vil første bunnpuls som trer ut av NELLER port 16, tendere til alltid å være i vedkommende tidsluke og dermed utgjøre en alvorlig påvirkning på registreringen av fisk. As this circuit's threshold is relatively low, the first bottom pulse that emerges from NELLER port 16 will tend to always be in the relevant time slot and thus have a serious impact on the registration of fish.
Følgelig omfatter kretsen ifølge figur 12 forsinkelsesor-ganer som dannes av motstandene R3 til R5, kondensatorene C3 til C5 og Schmitt triggerkretser 92 til 94. Motstandene R4 og R5 er føyet sammen for å variere forsinkelsen. Når R4, R5 er innstilt for minimal forsinkelse, vil førs-te bunnpuls produsere en utgang ved NELLER port 91. Forsinkelsen kan deretter reduseres av operatøren, inntil utgangen er null, hvorpå det er kjent at tidsluken ender ved eller like ovenfor havbunnen. Ved at motstandene R4, R5 forsinker ekkoene, vil de således effektivt bevege tidsluken oppover i rommet, inntil dens bakkant er ved forkanten av bunnekkoet. Forsinkelsesorganene virker også som filter for det digitaliserte ekkosignal for å redusere effekten av støyspisser i signalet. Accordingly, the circuit of Figure 12 comprises delay means formed by resistors R3 to R5, capacitors C3 to C5 and Schmitt trigger circuits 92 to 94. Resistors R4 and R5 are joined together to vary the delay. When R4, R5 are set for minimal delay, the first bottom pulse will produce an output at NELLER port 91. The delay can then be reduced by the operator, until the output is zero, whereupon it is known that the time slot ends at or just above the seabed. As the resistors R4, R5 delay the echoes, they will thus effectively move the time slot upwards in space, until its trailing edge is at the leading edge of the bottom echo. The delay devices also act as a filter for the digitized echo signal to reduce the effect of noise peaks in the signal.
Denne krets supplerer fiskemålekretsen 19 og bunnmålekretsen 20. Fiskemålekretsen 19 kan også styres av en tidsport som ender ved forkanten av bunnpulsen, og måleravlesningen (som representerer integralen av ekkoene i porten) vil dermed økes, bl.a. av fisk nær bunnen. Alarm-kretsen ifølge figur 12 er særlig nyttig idet skippere ikke så lett kan holde øye med målerne kontinuerlig, men kan reagere når det høres en akustisk alarm. Forsøk på havet har vist at en rekkefølge på fem eller seks alarmer eller endog mer tyder på en stor konsentrasjon av fisk svært nær bunnen, og denne konsentrasjon av fisk vil ikke være innlysende på de fleste sofistikerte ekkolodd med ekspandert skala eller fargebilde. This circuit supplements the fish measuring circuit 19 and the bottom measuring circuit 20. The fish measuring circuit 19 can also be controlled by a time gate that ends at the leading edge of the bottom pulse, and the meter reading (which represents the integral of the echoes in the gate) will thus be increased, i.a. of fish near the bottom. The alarm circuit according to Figure 12 is particularly useful as skippers cannot easily keep an eye on the gauges continuously, but can react when an acoustic alarm sounds. Tests at sea have shown that a sequence of five or six alarms or even more indicates a large concentration of fish very close to the bottom, and this concentration of fish will not be obvious on most sophisticated echo sounders with an expanded scale or color image.
De forskjellige teoretiske og praktiske hensyn når det gjelder registrering av fisk nær havbunnen, vil nå bli omtalt. Et trekk å ta hensyn til er vist på figur 13, som representerer havbunnen 97 og den delvis sfæriske bølge-front av forkanten og bakkanten av den sendte ultralyd-puls. Som følge av strålespredningen, returnerer signaler over et forholdsvis bredt område, slik at fisk A nær havbunnen, men ikke direkte under transduktoren, produserer et ekko som mottas ved et slikt tidspunkt at det virker som B. Hvis fisken er tilstrekkelig høyt over havbunnen, vil ekkoet av den EF opptre som på figur 14, adskilt fra bunnekkoet E1. Men ved den situasjon som er vist på figur 13, opptrer fisk A på forkanten og dermed har EF en høyere amplitude. Disse signaler er vist på et oscilloskop og avbilder halve den udetekterte bølgeform som vist ved utgangen (kollektor) av en inn-transistor for forsterkeren 8. Den totale lengde av ekkoet E1 er gjerne 8-10 ms og det viser en karakteristisk pukkel ved spissen. The various theoretical and practical considerations regarding the registration of fish near the seabed will now be discussed. A feature to take into account is shown in Figure 13, which represents the seabed 97 and the partially spherical wavefront of the leading edge and trailing edge of the transmitted ultrasound pulse. As a result of the beam spread, signals return over a relatively wide area, so that fish A near the seabed, but not directly below the transducer, produces an echo that is received at such a time that it appears as B. If the fish is sufficiently high above the seabed, the echo of the EF appears as in figure 14, separated from the bottom echo E1. But in the situation shown in figure 13, fish A appears on the leading edge and thus EF has a higher amplitude. These signals are shown on an oscilloscope and depict half the undetected waveform as shown at the output (collector) of an input transistor for the amplifier 8. The total length of the echo E1 is usually 8-10 ms and it shows a characteristic hump at the tip.
Til tross for det forhold at det eksisterer slike fiskeekkoer, er registrering av fisk nær bunnen et av de år-visse praktiske problemer fiskeren står ovenfor. Konven- sjonelle ekkolodd viser et bilde av dybde i forhold til seilt avstand, og nærværet av fisk i midtre rannområder blir avslørt som ekkoer. Det er imidlertid problemer når fisken befinner seg nær bunnen. Hvis utstyret er følsomt nok, vil slik fisk forårsake ekkoer, men det er identifi-kasjonen av slike ekkoer som skaper problemer. Despite the fact that such fish echoes exist, recording fish near the bottom is one of the year-certain practical problems the fisherman faces. Conventional echo sounders show an image of depth in relation to the distance sailed, and the presence of fish in middle flow areas is revealed as echoes. However, there are problems when the fish are near the bottom. If the equipment is sensitive enough, such fish will cause echoes, but it is the identification of such echoes that causes problems.
R.B. Mitson (Fischeries Sonar, 1983, avsnitt 5.1.2) sier at det er helt umulig å skille fiskeekkoer fra havbunnek-koer hvis de er mindre enn en halv pulslengde ovenfor bunnen ved normal innfallsvinkel. Men som figurene 14 og 15 viser, vil en fisk nær havbunnen influere returekkoet og bør i prinsippet være registrerbar. Det som kan være usikkert, er om dette ekko EF er en fisk eller ganske enkelt en liten kul i bunnkonturen. I et tilfelle som 14 vil det normalt ses klart vann mellom EF og E1 som kan løse tvetydigheten. Mitsons analyse antar videre at et fiskeekko i form og varighet er en etterligning av "fir-kantbølge"-senderpulsen, men vi har grunn til å tro at det har Gauss-form og kan ha kortere lengde. Det ville få den effekt å redusere virkningen av halve lengde-kriteri-et, uten nødvendigvis å trekke inn fisk/bunn-tvetydigheten. R. B. Mitson (Fischeries Sonar, 1983, section 5.1.2) says that it is completely impossible to distinguish fish echoes from sea bottom echoes if they are less than half a pulse length above the bottom at normal angle of incidence. But as figures 14 and 15 show, a fish close to the seabed will influence the return echo and should in principle be detectable. What may be uncertain is whether this echo EF is a fish or simply a small lump in the bottom contour. In a case like 14, clear water will normally be seen between EF and E1 which can resolve the ambiguity. Mitson's analysis further assumes that a fish echo in shape and duration is an imitation of the "square wave" transmitter pulse, but we have reason to believe that it is Gaussian in shape and may be shorter in length. It would have the effect of reducing the impact of the half-length criterion, without necessarily drawing in the fish/bottom ambiguity.
En fremgangsmåte for å måle fiskeekkoene på, er med fiskemålekretsen 19 for integrering av signalet i en tidsport sperret til bunnen, og som viser resultatet på en måler med middels responstid. En slik målekrets for fisk kan i realiteten være lik figur 11, men med passende portkoblingssignaler matet til den. Porten trigges forbi en bunnpuls (f.eks. av signal H) for åpning av den og lukkes av neste bunnpuls, slik at porttersklene blir innstilt ovenfor fiskeekkonivåene. Måleravlesningen vil stige i nærvær av fisk nær bunnen. Men dette kan ikke i seg selv sondre fisk fra bunnhardhetsvariasjoner som påvirker bunnpulsens forkant. Ved bruk av bunnmålekretsen 20 også for å overvåke hardhet, kan denne sondring dog gjøres i de fleste situasjoner. Det akustiske alarmsystem ifølge figur 12 har vist seg enda mer følsomt overfor fiskeregistrering og supplerer dermed målingen. Ethvert signal som overstiger fisketerskelen og opptrer innenfor porten, vil utløse den akustiske alarm. Porten åpnes i en passende og variabel avstand fra bunnen ved trigging forbi foregående bunnpuls, og porten åpnes når bunnekkoet når en passende terskel. For å unngå falsk alarm, blir porten beveget av R3, R5 for å lukke noen få mikrosekunder til få millisekunder før bunnekkoet når sin terskel (bestemt av signalF), slik at porten faktisk blir stengt like før bunnekkoet når terskelen for fisk. Bemerk at forkanten som brukes for å danne porten, er blitt glattet av kondensatoren 13. Signalet som behandles av kretsen ifølge figur 12, kan også glattes noe for reduksjon av støy, som vist ved kondensator 11, men denne virkning kan gjøres meget liten sammenlignet med virkningen av kondensatoren 13, Kondensatoren 11 kan endog fjernes. One method for measuring the fish echoes is with the fish measuring circuit 19 for integrating the signal in a time gate blocked to the bottom, and which shows the result on a meter with a medium response time. Such a fish measuring circuit may in effect be similar to Figure 11, but with suitable gate switching signals fed to it. The gate is triggered past a bottom pulse (e.g. by signal H) to open it and is closed by the next bottom pulse, so that the gate thresholds are set above the fish echo levels. The gauge reading will rise in the presence of fish near the bottom. But this cannot in itself distinguish fish from bottom hardness variations that affect the leading edge of the bottom pulse. When using the bottom measuring circuit 20 also to monitor hardness, this distinction can however be made in most situations. The acoustic alarm system according to figure 12 has proven to be even more sensitive to fish registration and thus supplements the measurement. Any signal that exceeds the fish threshold and occurs within the gate will trigger the acoustic alarm. The gate is opened at a suitable and variable distance from the bottom by triggering past the preceding bottom pulse, and the gate is opened when the bottom echo reaches a suitable threshold. To avoid false alarm, the gate is moved by R3, R5 to close a few microseconds to a few milliseconds before the bottom echo reaches its threshold (determined by signalF), so that the gate actually closes just before the bottom echo reaches the fish threshold. Note that the leading edge used to form the gate has been smoothed by capacitor 13. The signal processed by the circuit of Figure 12 can also be smoothed somewhat to reduce noise, as shown by capacitor 11, but this effect can be made very small compared to the effect of the capacitor 13, the capacitor 11 can even be removed.
Det vil nå ses at fisk nær bunnen øker amplituden av forkanten (figur 15) og dermed bryter gjennom terskelen. Med andre ord vil et fiskeekko som i seg selv ville være for lite til å trigge alarmen, likevel trigge alarmen hvis det summeres til forkanten av bunnekkoet (forutsatt at faseforholdet er slikt at det skjer en additiv effekt) . Jo høyere opp forkanten av fiskekkoet opptrer, desto mer følsom er alarmen. Ved laboratoriesimulering produserte 'fisk' som bare var 75 mm fra havbunnen en alarm. God operasjon kan i praksis avhenge av værforhold-ene, men selv med falske alarmer kan det være mulig for det menneskelige øre å sondre mønsteret i slike alarmer fra alarm for fisk. It will now be seen that fish near the bottom increase the amplitude of the leading edge (figure 15) and thus break through the threshold. In other words, a fish echo which in itself would be too small to trigger the alarm will nevertheless trigger the alarm if it is summed to the leading edge of the bottom echo (provided that the phase relationship is such that an additive effect occurs). The higher up the leading edge of the fish echo appears, the more sensitive the alarm is. In laboratory simulations, 'fish' only 75 mm from the seabed produced an alarm. Good operation may in practice depend on the weather conditions, but even with false alarms it may be possible for the human ear to distinguish the pattern in such alarms from a fish alarm.
En annen teori vedrørende de gunstige resultater ved denne fremgangsmåte for registrering av fisk, er på figur 16. Under observasjoner av faktiske loddinger som er gjort til havs med fiskeekkoer nær bunnen, kan det ses klart og tydelig at alarm blir generert når det er fisk nær bunnen, men i realiteten ikke på bunnen. Noen alarmer blir imidlertid generert uten åpenbart nærvær av noe ekko i det hele tatt. I slike alarmøyeblikk ble det observert at den karakteristiske "pukkel" av bunnekkoet blir avrun-det ved Z. Dette forårsaker at bunnpulsen som genereres ved utgangen av Schmitt 14c, springer tilbake, dvs. forsinkes, med kanskje 100-200 mikrosekunder. Igjen er virkningen at en 'fiske'-puls frigis gjennom systemet ved NELLER porten 90 ifølge figur 12. (Det er selvsagt egent-lig et bunnsignal i fiskekretsen som forårsaker dette.) Another theory regarding the favorable results of this method for registering fish is on figure 16. During observations of actual soundings made at sea with fish echoes near the bottom, it can be clearly seen that an alarm is generated when there are fish near the bottom, but in reality not on the bottom. However, some alarms are generated without the obvious presence of any echo at all. At such alarm moments, it was observed that the characteristic "hump" of the bottom echo is rounded off at Z. This causes the bottom pulse generated at the output of Schmitt 14c to spring back, ie be delayed, by perhaps 100-200 microseconds. Again, the effect is that a 'fishing' pulse is released through the system at the NELLER gate 90 according to figure 12. (It is of course actually a bottom signal in the fishing circuit that causes this.)
Teorien bak dette fenomen er at en fiskestim med tilstrekkelig tetthet/volum som ligger på havbunnen, dypt innenfor "dødsonen" på grunn av overlappingen av ekkoene med hovedbunnekkoet, forårsaker en forvrengning av forkanten av hovedekkopulsen fra havbunnen. Det kan være en effekt av Fresnel-type, hvor fiskeekkoet EF ikke er i fase med bunnekkoet. Denne forvrengning ville være yt-terst vanskelig å se, selv på et oscilloskop, men registreres forholdsvis lett ved bruk av teknikkene ifølge foreliggende oppfinnelse. The theory behind this phenomenon is that a school of fish of sufficient density/volume lying on the seabed, deep within the "dead zone" due to the overlap of the echoes with the main bottom echo, causes a distortion of the leading edge of the main echo pulse from the seabed. It could be a Fresnel-type effect, where the fish echo EF is not in phase with the bottom echo. This distortion would be extremely difficult to see, even on an oscilloscope, but is recorded relatively easily using the techniques according to the present invention.
De utførelseseksempler som er omtalt ovenfor, benytter logiske komponenter som er fastkoblet for oppnåelse av de ønskede funksjoner med brytere hvor det er nødvendig å endre operasjonsmåten. Alternative kretsanordninger kan brukes for å oppnå samme eller lignende virkninger. Mik-roprosessorkretser pluss programvare kan også brukes for implementering av i det minste noen av de beskrevne funksjoner. Eksempelvis kan bølgeformer digitaliseres, lagres i lagerenheter og analyseres av programvare, eksempelvis for å lokalisere og identifisere de forskjellige ekkoer, særlig bunnekkokomponentene og dere forkanter. Når det her er referert til tidsluker, kan dette i enkelte tilfeller, især når det gjelder forkantene av bunnekkokomponenter, betraktes som innbefattende lageradresseområder. Slike områder svarer til tidsluker og kan identifiseres ved analysering av verdien og verdiendringen av lager-steder, snarer enn ved sann tid behandling i forhold til bunnpulser og sendte pulser. The embodiment examples discussed above use logic components that are fixed to achieve the desired functions with switches where it is necessary to change the mode of operation. Alternative circuitry can be used to achieve the same or similar effects. Microprocessor circuits plus software may also be used to implement at least some of the described functions. For example, waveforms can be digitized, stored in storage units and analyzed by software, for example to locate and identify the various echoes, especially the bottom echo components and leading edges. When time slots are referred to here, this can in some cases, especially when it comes to the leading edges of bottom echo components, be considered as including storage address areas. Such areas correspond to time slots and can be identified by analyzing the value and the change in value of storage locations, sooner than with real-time processing in relation to bottom pulses and sent pulses.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO903831A NO180763C (en) | 1984-03-22 | 1990-09-03 | Circuit for use in processing reflected signals |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB848407512A GB8407512D0 (en) | 1984-03-22 | 1984-03-22 | Processing of reflected signals |
NO851118A NO166347C (en) | 1984-03-22 | 1985-03-20 | PROCEDURE AND APPARATUS FOR TREATMENT OF REFLECTED SIGNALS. |
NO903831A NO180763C (en) | 1984-03-22 | 1990-09-03 | Circuit for use in processing reflected signals |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO903831L NO903831L (en) | 1985-09-23 |
NO903831D0 NO903831D0 (en) | 1990-09-03 |
NO180763B true NO180763B (en) | 1997-03-03 |
NO180763C NO180763C (en) | 1997-06-11 |
Family
ID=27262305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO903831A NO180763C (en) | 1984-03-22 | 1990-09-03 | Circuit for use in processing reflected signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
NO (1) | NO180763C (en) |
-
1990
- 1990-09-03 NO NO903831A patent/NO180763C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO903831D0 (en) | 1990-09-03 |
NO903831L (en) | 1985-09-23 |
NO180763C (en) | 1997-06-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO166347B (en) | PROCEDURE AND APPARATUS FOR TREATMENT OF REFLECTED SIGNALS. | |
Ona | Methodology for target strength measurements (With special reference to in situ techniques for fish and mikro-nekton) | |
Soria et al. | Analysis of vessel influence on spatial behaviour of fish schools using a multi-beam sonar and consequences for biomass estimates by echo-sounder | |
Parnum et al. | High-frequency multibeam echo-sounder measurements of seafloor backscatter in shallow water: Part 1–Data acquisition and processing | |
De Robertis et al. | In situ target strength measurements of the scyphomedusa Chrysaora melanaster | |
JP2011226878A (en) | Ultrasonic detection apparatus, fish detection apparatus, ultrasonic detection method, and fish detection method | |
EP3086137B1 (en) | Underwater detection apparatus | |
Kubilius et al. | Remote sizing of fish-like targets using broadband acoustics | |
Misund et al. | Schooling behaviour of sardine Sardinops sagax in False bay, South Africa | |
JP5775352B2 (en) | Target length measuring device, target length measuring method, and target length measuring program | |
Stanley et al. | Effect of scuba divers on fish density and target strength estimates from stationary dual‐beam hydroacoustics | |
Jones et al. | Statistical combination of multifrequency sounder-detected bottom lines reduces bottom integrations | |
Barr | A design study of an acoustic system suitable for differentiating between orange roughy and other New Zealand deep-water species | |
JP2553480B2 (en) | Single fish discrimination circuit for fish finder | |
NO180763B (en) | Circuit for use in processing reflected signals | |
Tao et al. | Species identification of Chinese sturgeon using acoustic descriptors and ascertaining their spatial distribution in the spawning ground of Gezhouba Dam | |
US4648081A (en) | Circuit for automatic seabed discrimination | |
Burns et al. | An ultrasonic signal processor for use in underwater acoustics | |
Trevorrow | An evaluation of a steerable sidescan sonar for surveys of near-surface fish | |
Korneliussen et al. | Recommendations for the collection of multifrequency acoustic data | |
Preston et al. | Bottom classification in very shallow water by high-speed data acquisition | |
Gerlotto et al. | Experiences with multibeam sonar in shallow tropical waters | |
CN107037420A (en) | Underwater detection device | |
Haslett | The quantitative evaluation of echo-sounder signals from fish | |
Manik et al. | Computation of single beam echo sounder signal for underwater objects detection and quantification |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |
Free format text: LAPSED IN SEPTEMBER 2002 |