DE1017054B - Verfahren zur Aufzeichnung von Bodenprofilen und Fischschwaermen mit einem Lotschreiber - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Das auf Schiffen zur Tiefenmessung benutzte Echolot kann auch zur Ausmessung von unter dem Meeresboden liegenden Bodenschichten verwendet werden, insbesondere können mittels des Echographen Profilkurven solcher Schichten aufgeschrieben werden. Die Grenzflächen dieser übereinanderliegenden Schichten, die z. B. aus abgesetztem Schlamm, Ton, Sand, Felsgestein bestehen, reflektieren jeweils einen Teil der auftreffenden Schallwellen, der als Echo zurückläuft und zur Aufzeichnung gelangt, während ein anderer Teil in die tiefere Schicht eindringt und an der nächstfolgenden Grenzfläche ein Echo erzeugt. Dabei ist Voraussetzung, daß die Schallwellen von den zu durchdringenden Schichten nicht übermäßig stark absorbiert werden, da dann die Echos zu geringe Stärke haben, um aufgezeichnet zu werden.

Bei geringer Stärke der auszumessenden Schichten überdecken sich die Echoaufzeichnungen der oberen und unteren Grenze dieser Schicht, die stets eine gewisse Breite haben, da auch die mit einer Neigung zur Senkrechten auf treffenden Schallstrahlen ein Echo erzeugen. Damit gleichwohl die der unteren Grenze entsprechende Echoaufzeichnung sichtbar bleibt, wird das zuerst ankommende Echo von der oberen Grenze mit geringerer Stärke als das später ankommende Echo von der unteren Grenze aufgezeichnet. Nach der Hauptpatentanmeldung werden hierzu die empfangenen Echos einem Verstärker mit zwei parallel geschalteten Zweigen zugeführt, von denen mindestens einer ein nichtlineares Verhalten zeigt, und die den empfangenen Echos in verschiedener Weise entsprechende Spannungen auf einen gemeinsamen Schreibgriffel übertragen. Dabei ist die Verwendung von Lotimpulsen einer bestimmten Frequenz vorausgesetzt.

Während es in vielen Fällen möglich ist, insbesondere bei der Aufzeichnung grundnaher Fischschwärme, die Frequenz der zum Loten benutzten Schallwellen so zu wählen, daß die untere Schichtgrenze ein stärkeres Echo ergibt als die obere und entsprechend verschiedene Aufzeichnungen erhalten werden, können sich in anderen Fällen Schwierigkeiten ergeben.

Insbesondere bei Messung der Dicke weicher Mudschichten kann es erforderlich sein, eine ziemlich hohe Frequenz zu verwenden, um von der oberen Schichtgrenze ein Echo von einer die Aufzeichnung ermöglichenden Stärke zu erhalten. Diese Frequenz wird dann aber beim Durchlaufen der Mudschicht stark geschwächt, so daß insbesondere bei größerer Dicke dieser Schicht das Echo von der unteren Grenze der Schicht zu schwach empfangen wird, zumindest um eine Aufzeichnung erkennbar größerer Stärke auszulösen.

Um Aufzeichnungen der gewünschten Art von beiden Schichtgrenzen zu erhalten, wird daher gleich-Verfahren zur Aufzeichnung

von Bodenprofilen und Fischschwärmen

mit einem Lotschreiber

Zusatz zur Patentanmeldung A 18117VIIId/?4d
(Auslegeschrift 1 013 548)

Anmelder:

Atlas-Werke Aktiengesellschaft,
Bremen, Stephanikirchenweide 1-19

Dr. Hans Kietz, Bremen,
ist als Erfinder genannt worden

zeitig mit hoher und niedriger Frequenz gelotet und ein Empfangsverstärker ähnlicher Art wie der im vorstehenden erwähnte benutzt. Dabei wird zurückgegriffen auf die durch das Hauptpatent gegebene Möglichkeit, zwei Echoarten mit unterschiedlicher Begrenzung der Schreibspannung aufzuzeichnen, so daß sie z. B. als graue und schwarze Aufzeichnungen unterschieden werden können, insbesondere auf die Benutzung zweier parallel auf ein Schreibgerät arbeitender Verstärker mit wählbarer Verstärkung, deren Eingängen im vorliegenden Falle die getrennt empfangenen Echos der beiden Frequenzen zugeführt werden und von denen der eine an der Aussteuerungsgrenze nur Aufzeichnungen geringer Stärke, der andere solche größter Stärke zu erzeugen vermag.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Echolotverfahren zur Aufzeichnung von Bodenschichten zwecks Bestimmung ihrer Tiefenausdehnung oder zur erkennbar verschiedenen Aufzeichnung von grundnahen Fischschwärmen und des Meeresgrundes auf elektrisch empfindlichem Papier durch Echolotung unter Verwendung eines Verstärkers, der die Aufzeichnung zweier Echoarten mit erkennbar verschiedener Stärke ermöglicht, insbesondere einer Verstärkerschallung, die aus zwei regelbaren Verstärkern besteht, deren Eingängen Echoempfangsspannungen zugeführt werden und deren Ausgänge gemeinsam auf eine Schreibeinrichtung arbeiten, wobei ein Verstärker so beschaffen ist, daß die Ausgangsstufe schon bei einer verhältnismäßig kleinen Eingangsspannung nahezu

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ausgesteuert ist und dabei Aufzeichnungen von nur geringer .Stärke erzeugt, die mit zunehmender Eingangsspannung nur wenig zunimmt, während der zweite Verstärker eine Ausgangsstufe mit zur Erzielung von Aufzeichnungen größtmöglicher Stärke ausreichender Leistung aufweist und seine Verstärkung so gewählt ist, daß er für einen kritischen Wert übersteigende Eingangsspannungen zur Verstärkung der vom ersten Verstärker erzeugten Aufzeichnungen beiträgt, nach Patentanmeldung A 18117 VIIIb /74 d. Erfindungsgemäß werden zwei Frequenzen zur Anlotung der oberen und unteren Schichtgrenze bzw. der Fische und des Meeresgrundes, deren Echos nach ihrer Laufzeit als erstes und zweites Echo bezeichnet sind, gleichzeitig impülsweise abgestrahlt, getrennt empfangen und einzeln über die beiden Zweige des Verstärkers dem gemeinsamen Schreibgriffel zugeführt und ist die eine Frequenz, deren Echos dem ersten Verstärkerzweig zugeführt werden, vorzugsweise so gewählt, daß sie ein möglichst starkes erstes Echo ergibt, während dk andere Frequenz, deren Echos dem zweiten Verstärkerzweig zugeführt werden, so zu wählen ist, daß ihre zweiten Echos stets stärker als ihre ersten Echos sind, so daß bei passender Einstellung der Verstärkung bzw. Wahl des kritischen Wertes zweiten Echos entsprechende Aufzeichnungen von erkennbar größerer Stärke als die der ersten Echos entsprechenden Aufzeichnungen erhalten werden.

Die Erfindung ist besonders geeignet für die Bestimmung der Dicke der ersten an Wasser angrenzenden, aus abgelagertem Schlamm bestehenden Schicht des Meeresbodens. Den lockersten Schlamm dieser Art, als Mud bezeichnet, findet man vor Flußmündungen. Er ist so weich, daß das Gewicht des Handlotes in ihn einsinkt. Versuche haben gezeigt, daß mit Schallwellen einer Frequenz von 80 kHz nur ein Echo von der Oberfläche einer derartigen Schicht erhalten wird, während mit 10 kHz ein starkes Echo von der unterlagerten Schlamm schicht und ein sehr viel schwächeres von der Oberfläche der weichen Mudschicht erhalten wird. Auch etwas festere Ablagerungen zeigen ein ähnliches Verhalten.

Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung werden gleichzeitig zwei Impulse verschiedener Frequenz ausgesandt, getrennt empfangen, in verschiedenen Verstärkern verstärkt und einem gemeinsamen Schreiber zugeführt. Dabei ist der eine Verstärker so eingerichtet, daß er die Eingangsspannung proportional oder bei Überschreitung eines wählbaren kritischen Wertes stärker als proportional verstärkt, so daß bei passender Wahl des kritischen Wertes bzw. Einstellung der Verstärkung die erzeugten Echoaufzeichnungen im wesentlichen tiefschwarz sind, indem nur ein kleiner Bereich der Eingangsspannungen Aufzeichnungen in Grautönen liefert und die darunterliegenden Eingangsspannungen überhaupt nicht zur Aufzeichnung gelangen. Der andere Verstärker hingegen ist so ausgeführt, daß, wie im Hauptpatent beschrieben, die dem Schreibgerät zugeführte Ausgangsspannung nach Erreichen des Ansprechwertes des Papieres langsamer als proportional mit der vom Echo herrührenden Eingangsspannung zunimmt, insbesondere von einem einstellbaren unteren Grenzwert der Eingangsspannung ab im wesentlichen gleichbleibt oder nur wenig ansteigt, derart, daß die den Grenzwert überschreitenden Eingangsspannungen eine erkennbare, aber grau erscheinende Aufzeichnung liefern.

Die beiden Verstärker entsprechen in ihren Eigenschaften den beiden parallel geschalteten Zweigen von Verstärkeranordnungen nach Anspruch 7 oder 12 der Hauptpatentanmeldung, jedoch mit dem Unterschied, daß ihre Eingänge nicht parallel geschaltet sind und sie mit verschiedenen Frequenzen betrieben werden.

Bei der Messung einer Bodenschicht wird man die tiefere Frequenz wegen ihrer besseren Durchdringungsfähigkeit für die Echoerzeugung an der unteren Grenze heranziehen. Durch Wahl der Frequenz, für das gewählte Beispiel etwa zwischen 8 bis 18 kHz, wird sich auch gewöhnlich erreichen lassen, daß das Echo von der unteren Grenze stärker ausfällt als von der oberen und bei Verwendung eines Verstärkers der zuerst beschriebenen Art tiefschwarz geschrieben wird, während das Echo von der oberen Grenze überhaupt nicht oder nur schwach grau geschrieben wird.

Die zur Messung der oberen Grenze der Schicht bestimmte Frequenz kann jetzt, da sie die Schicht nicht zu durchdringen braucht, ziemlich hoch, z. B. 80 kHz, gewählt werden. Diese hohe Frequenz hat den Vorteil, von der oberen Schichtgrenze gut reflektiert zu werden und darüber hinaus sogar die von aufgewirbeltem Schlamm erzeugten Trübungen des Wassers anzuzeigen. Diese Frequenz wird über den zweiten, eine grau erscheinende Aufzeichnung liefernden Verstärker ebenfalls dem Schreiber zugeführt. Wird für diese Frequenz, z.B. bei geringer Schichtdicke, auch ein Echo von der unteren Grenzfläche erhalten, das zur Aufzeichnung gelangt, so wird die Klarheit der Aufzeichnung dadurch nicht beeinträchtigt, da dieses zweite Echo wegen der Begrenzung der Ausgangsspannung nur grau geschrieben werden kann und die höhere Ausgangsspannung der tieferen Frequenz, die eine tiefschwarze Aufzeichnung erzeugt, überwiegt.

Auch dieses Verfahren kann bei der Aufzeichnung von Fischschwärmen Anwendung finden, indem für die Anlotung des Meeresbodens und der Fische zwei verschiedene Frequenzen vorgesehen werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch

   Echolotverfahren zur Aufzeichnung von Bodenschichten zwecks Bestimmung ihrer Tiefenausdehnung oder zur erkennbar verschiedenen Aufzeichnung von grundnahen Fischschwärmen und des Meeresgrundes auf elektrisch empfindlichem Papier durch Echolotung unter Verwendung eines Verstärkers, der die Aufzeichnung zweier Echoarten mit erkennbar verschiedener Stärke ermöglicht, insbesondere einer Verstärkerschallung, die aus zwei regelbaren Verstärkern besteht, deren Eingängen Echoempfangsspannungen zugeführt werden und deren Ausgänge gemeinsam auf eine ■:■ Schreibeinrichtung arbeiten, wobei ein Verstärker so beschaffen ist, daß die Ausgangsstufe schon bei einer verhältnismäßig kleinen Eingangsspannung nahezu ausgesteuert ist und dabei Aufzeichnungen von nur geringer Stärke erzeugt, die mit zunehmender Eingangsspannung nur wenig zunimmt, wall-

   rend der zweite Verstärker eine Ausgangsstufe mit zur Erzielung von Aufzeichnungen größtmöglicher Stärke ausreichender Leistung aufweist und seine Verstärkung so gewählt ist, daß er nur für einen kritischen Wert übersteigende Eingangsspannungen zur Verstärkung der vom ersten Verstärker er- _:< zeugten Aufzeichnungen beiträgt, nach Patentanmeldung A18117 VIIIb/74 d, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Frequenzen zur Anlotung der oberen und unteren Schichtgrenze bzw. der Fische ; und des Meeresgrundes, deren Echos nach ihrer Laufzeit als erstes und zweites Echo bezeichnet ; sind, gleichzeitig impulsweise abgestrahlt, getrennt ;■

   empfangen und einzeln über die beiden Zweige des Verstärkers dem gemeinsamen Schreibgriffel zugeführt werden, wobei die eine Frequenz, deren Echos dem ersten Verstärkerzweig zugeführt werden, vorzugsweise so gewählt ist, daß sie ein möglichst starkes erstes Echo ergibt, während die andere Frequenz, deren Echos dem zweiten Verstärker-

   zweig zugeführt werden, so gewählt ist, daß ihre zweiten Echos stets stärker als ihre ersten Echos sind, so daß bei passender Einstellung der Verstärkung bzw. Wahl des kritischen Wertes zweiten Echos entsprechende Aufzeichnungen von erkennbar größerer Stärke als die der ersten Echos entsprechenden Aufzeichnungen erhalten werden.