DE1275919B - Verfahren und Vorrichtung zur unterschiedlichen Echoanzeige von verschiedenen oder vielschichtigen Objekten - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4057¥W PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOIs

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 74 d-6/15

P 12 75 919.2-35 (E 26281)

23. Januar 1964

22. August 1968

Die Erfindung geht aus von Verfahren und Vorrichtungen zur unterschiedlichen Echolotanzeige von verschiedenen oder vielschichtigen Objekten, bei denen das die einzelnen, von einem Sendeimpuls herrührenden Echoimpulse der Objekte oder der Objektschichten umfassende Echosignal nach seiner Demodulation in seinem Spannungsverlauf beeinflußt wird.

Eine schematisierende Beeinflussung durch Umformung mittels Differentiation in die positive Vorderflanke des demodulierten Signals sowie der alleinigen Verwendung der Vorderflanke oder der Vorderflanke zusammen mit dem ursprünglichen Signal ist an sich bekannt. Hierdurch wird also lediglich der große Amplitudensprung zu Beginn des umfassenden Echosignals, der sowieso schon in der Anzeige zu finden ist, übertont und das Signal dadurch schematisiert. Dagegen ist nicht an die im weiteren zeitlichen Verlauf des umfassenden Echosignals liegenden kleinen, in der Anzeige nicht erscheinenden Amplitudenunterschiede gedacht. Sie wären bei dieser Methode auch nicht anzeigbar. Diese bisher nur in dem elektrischen umfassenden Echosignal mit sehr kleinen Amplitudenunterschieden vorhandenen Details interessieren aber gerade.

Jedes einzelne Objekt wie auch Teile eines ausgedehnten Objekts reflektieren nämlich je einen Echoimpuls, die alle von dem einen für alle Objekte und Objektteile gemeinsamen Sendeimpuls herrühren, und diese Echoimpulse setzen sich zu einem umfassenden Echosignal zusammen. Hierbei addieren sich die Amplituden der gleichzeitig eintreffenden Echoimpulse. Leider reflektieren oftmals gerade interessierende Objekte nur mit kleiner Echoimpulsamplitude, so daß bei der Zusammensetzung zum umfassenden Echosignal mit an sich uninteressanten Objekten mit großer reflektierter Echoimpulsamplitude der relative Anteil im zeitlichen Verlauf des umfassenden Echosignals für die interessierenden Objekte sehr klein wird. Dadurch können sie meist wegen des begrenzten Auflösungsvermögens der Anzeigeeinrichtung nicht mehr oder nicht mehr ausreichend detailliert angezeigt werden.

Das gleichzeitige Eintreffen von Echoimpulsen verschiedener Objekte und/oder Objektteile hat seine Ursache in folgendem: Echolotungen erfolgen durch Aussendung von Schall- oder Ultraschallwellen, deren Wellenzug begrenzt ist. Nach den Gesetzen der Wellenausbreitung kann die Ausbreitung eines derartigen Sendeimpulses nur mit einem endlichen öffnungswinkel erfolgen, dessen Größe und eventuell auch Gestalt von der verwendeten Wellenlänge und der Geometrie der Strahl- bzw. Wandlerfläche abhängt.

Verfahren und Vorrichtung zur unterschiedlichen Echoanzeige von verschiedenen oder
vielschichtigen Objekten

Anmelder:

Electroacustic

Gesellschaft mit beschränkter Haftung,

2300 Kiel, Westring 425-429

Als Erfinder benannt:

Dr. Hans Drenkelfort, 2300 Kiel-Elmschenhagen

Ohne große Schwierigkeiten lassen sich Öffnungswinkel von etwa 10° erreichen. Kleinere Öffnungswinkel erfordern wesentlich größeren Aufwand zur Herstellung der Einrichtung wie auch für ihren Betrieb. Die Wellenlänge ist nämlich durch die Reflexionseigenschaften der angeloteten Objekte wie auch Dämpfungseigenschaften des übertragenden Mediums festgelegt, so daß nur durch Vergrößerung der geometrischen Abmessungen eine Verringerung des öffnungswinkels erreicht werden kann, jedoch nicht durch beliebige Frequenzerhöhung der Schallimpulse. Das verursacht größere Gewichte und größeren Aufwand für die Halterung bzw. für Schwenkeinrichtungen. In der Anwendung hat das durch größeren Aufwand erreichte schmale Bündel aber den Nachteil, daß Schlinger- und Stampfbewegungen des Schiffes das angelotete Objekt leicht verlieren lassen, so daß eine automatische, ausgleichende Schwenkeinrichtung für den großen und schweren Wandler vorgesehen werden muß. Infolge der schmalen Bündelung kann nur eine relativ kleine Fläche erfaßt werden, wodurch Lotungen zum Suchen oftmals wiederholt werden müßten. Trotz dieser Nachteile werden derartige Lotanlagen mit engem öffnungswinkel benötigt, wenn man Objekte erkennen will, deren von einem Sendeimpuls erzeugte Echoimpulse sich infolge der Breite des öffnungswinkeis bei Schräglotung oder bei senkrechter Lotung wegen der gekrümmten Ausbreitungsfläche oder wegen schräger Bodenerstreckung, z. B. am Schelf-

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rand, gleichzeitig empfangen werden und sich deshalb können. Es läßt sich erst auf diese Weise der volle überdecken, obwohl sie verschiedenen Objekten oder Informationsinhalt des elektrischen, umfassenden verschiedenen Schichten desselben Objekts ange- Echosignals auch auf dem Registrierpapier wiederhören. Hiergegen können auch nicht Einrichtungen finden.

helfen, die die Amplitude des empfangenen Echosi- 5 Hierdurch können z. B. Fischschwärme dicht über

gnals herabsetzen oder begrenzen, um eine Über- dem Meeresboden auch dann erkannt werden, wenn

steuerung der Anzeigeeinrichtung zu vermeiden. schräg gelotet wird oder sie bei senkrechter Lotung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, über schrägem Boden stehen oder am Rand des

den großen Aufwand, den eine starke Bündelung des Schallkegels liegen. Hierdurch sind die erheblichen Schallkegels verursacht, zu vermeiden oder zumindest io Aufwendungen zur Verringerung des Öffnungswin-

herabzusetzen und trotzdem verschiedene Objekte kels zumindest erheblich herabsetzbar. Außer der

oder Schichten deutlich genug anzuzeigen, so daß sie Verringerung dieses Herstellungsaufwandes wird

in der Anzeige detailliert erkannt werden können, ob- auch noch eine Vereinfachung und Verbesserung der

wohl ihre von einem einzigen Sendeimpuls erzeugten Bedienung dadurch erhalten, daß ein Auswandern

Echoimpulse gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig 15 des Objektes durch die Schiffsbewegung nicht mehr

eintreffen. eintritt, ohne daß dafür zusätzliche und aufwendige

Der Erfindung liegt folgende Erkenntnis zugrunde: Selbststeuereinrichtungen notwendig wären. Weiter-Den zeitlichen Verlauf des die einzelnen Echoimpulse hin wird für solche Anwendung wegen der bei der umfassenden, demodulierten Echosignals kann man Erfindung zulässigen geringeren Bündelung der sich in Abschnitte unterteilt denken, die zweckmäßig 20 Schallwandler mit einer einzigen Lotung ein Überetwa die Länge entsprechend der Zeitdauer eines sichtsbild gewonnen, so daß ζ. Β. Korrekturen der Echoimpulses bzw. des gemeinsamen Sendeimpulses Netzstellung erfolgen können, wodurch wiederum das haben. Denkt man sich diese Abschnitte nach Fangergebnis wesentlich beeinflußbar ist. Bei Aus-Fourier in harmonische Frequenzen zerlegt, so lotungen mit besonders scharfer Bündelung kann aus kommt den steileren und/oder mit Ecken behafte- 25 den vorgenannten Gründen dieses Ubersichtsbild nur ten Abschnitten ein größerer Anteil Frequenzen aus mehreren Lotungen gewonnen werden, höherer Ordnung zu als den flacheren und/oder Eine Möglichkeit zur Durchführung dieses Vereckenfreien Abschnitten. Es wurde für die Erfindung fahrens besteht auch darin, daß das Echosignal von festgestellt, daß den interessierenden Echos Ab- zwei Netzwerken mit unterschiedlichen Zeitkonschnitte im zeitlichen Verlauf des demodulierten 30 stanten beeinflußt wird, so daß zwei Demodulations-Echosignals zuzuordnen sind, die Frequenzen höherer spannungen mit unterschiedlichen, die einzelnen Ab-Ordnung aufweisen. schnitte des demodulierten Echosignals verschieden

Erfindungsgemäß wird deshalb so verfahren, daß wiedergebenden Spannungsverläufen entstehen und zunächst das Echosignal im Zuge seiner elektrischen diese mit entgegengesetzter Polarität der Anzeige zuVerstärkung von einem oder mehreren mit frequenz- 35 geführt werden. Die Anordnung zur Durchführung abhängigen Zeitwerten behafteten Netzwerken in des Verfahrens ist so abgestimmt, daß, wenn beispielsseinem positiven, demodulierten Spannungsverlauf weise das Echosignal relativ lang ist und flach verabschnittsweise gegensätzlich beeinflußt wird, wobei laufende Abschnitte besitzt, die z. B. vom Meeresjene Abschnitte, die Frequenzen höherer Ordnung boden herrühren, sich für diese Abschnitte zwei kaum aufweisen, positiv zu beeinflussen sind und von 40 unterschiedliche Demodulationsspannungen und eine reflektierenden Flächen herrührende, Frequenzen nie- daraus resultierende sehr kleine Azeigespannung für derer Ordnung ergebende Abschnitte negativ zu diese Abschnitte mit Frequenzen niederer Ordnung beeinflussen sind, und daß schließlich das so in seinem ergeben.

Spannungsverlauf mehr oder weniger korrigierte Zur Durchführung des erfindungsgemäßen VerEchosignal zur Hervorhebung der Anzeige von 45 fahrens wird als Vorrichtung von einer Echolotan-Fischen über dem Meeresboden oder unter der lage ausgegangen, bei der zwischen einer Demodula-Meeresoberfläche oder von Inhomogenitäten der Ob- tionsstufe und einem Anzeigemittel, wie Kathodenjekte bei der Echolotanlage verwendet wird. strahlröhre oder Schreibgriffel, ein vorzugsweise aus Die Erfindung geht also nicht den bereits eingangs ÄC-Gliedern bestehender Bandpaß oder eine oder beschriebenen Weg der Schematisierung durch Über- 50 mehrere wie ein Bandpaß wirkende Einrichtungen betonung der bereits amplitudenstarken Vorder- angeordnet sind, deren resultierender bandförmiger flanke, sondern hebt die kleinen Amplitudenunter- Durchlaßbereich zwischen der Frequenz des Trägers schiede innerhalb des umfassenden Echosignals an- und der Grundfrequenz des demodulierten Echosizeigbar hervor. Sie gibt diesen Details, deren Ampli- gnals liegt.

tuden mindestens um eine Größenordnung kleiner 55 Hierdurch ergibt sich eine einfache Vorrichtung

sind als die Amplitude des umfassenden Echosignals, zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

z. B. des Bodenechos, einen für die Aufzeichnung Eine weitere Vereinfachung läßt sich erzielen, wenn

ausreichend großen Unterschied gegenüber der Am- ein Bandpaß ganz oder zum Teil mit einem Netzwerk

plitude des umfassenden Echosignals durch eine dop- zur Siebung des Trägers vereinigt ist.

peltwirkende Methode, indem benachbarte Abschnitte 60 In weiterer Ausführung wird dem Netzwerk zur

des demodulierten, umfassenden Echosignals bezug- Siebung des Trägers ein weiteres Netzwerk zugeord-

lich ihrer Amplitude vergrößert bzw. verkleinert net, so daß die Frequenzen höherer Ordnung ent-

werden und damit sozusagen in entgegengesetzter haltenden Abschnitte des demodulierten Echosignals

Richtung »auseinandergezogen« werden. Erst durch bevorzugt werden. Hierdurch werden die an sich be-

diese doppeltwirkende Maßnahme ergeben sich inner- 65 kannten Siebmittel einer demodulierten Stufe der

halb des elektrischen Signals genügend große Ampli- Erfindung nutzbar gemacht.

tudenunterschiede, die von dem kleinen Auflösungs- Im folgenden wird die Erfindung an Beispielen

vermögen des Registrierpapiers aufgelöst werden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch das Wasser zur Veranschaulichung der bei Schräglotung vorliegenden Lotverhältnisse,

Fig. 2 das zu den Lotverhältnissen der Fig. 1 gehörige Echosignal,

F i g. 3 das durch die Erfindung korrigierte Echosignal der F i g. 2,

Fig. 4 einen Querschnitt durch das Wasser zur Veranschaulichung der bei senkrechter Lotung vorliegenden Verhältnisse,

F i g. 5 das zu den Lotverhältnissen der F i g. 4 gehörige Echosignal,

F i g. 6 das durch die Erfindung korrigierte Echosignal der F i g. 5,

F i g. 7 das Echosignal der F i g. 2 auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre,

F i g. 8 das durch die Erfindung korrigierte Echosignal der Fig. 3, ebenfalls auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre,

Fig. 9 eine Anordnung zur Gewinnung eines Oszillogramms gemäß der F i g. 8,

Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit einer Anzeige auf elektrisch empfindlichem Registrierpapier,

Fig. 11 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit zusätzlicher Spannungsverdopplung und Rückwärtsregelung und

Fig. 12 eine zusätzliche Ausbildung der Anordnung nach F i g. 10.

In der F i g. 1 ist ein Schnitt durch das Wasser dargestellt, das vom Schiff! aus mittels Ultraschallwellen 2 ausgelotet werden soll. 3, 4 sind gezeichnete Begrenzungen des Kegels, innerhalb dessen sich die Schallwellen ausbreiten. 5 sei die Meeresoberfläche, 6 der Meeresboden, dem eine Schlammschicht 6', häufig vorhanden, überlagert sein möge. 7, 8, 9 sind Fischschwärme.

Der Lotvorgang läuft dann bekanntlich so ab, daß vom Schiff 1 aus ein Sendeimpuls, d. h. ein Wellenzug über eine relativ kurze Zeit, ausgesendet wird. Treffen diese Schallwellen zu einem späteren Zeitpunkt auf Objekte, so wird ein Teil ihrer Energie als Echoimpuls reflektiert und kommt zu einem noch späteren Zeitpunkt wieder beim Schiff an. Aus der bekannten Geschwindigkeit des Schalls im Wasser kann aus der Laufzeit vom Senden bis zum Empfangen des Schallimpulses auf die Entfernung der einzelnen Objekte geschlossen werden, sofern die ihnen zugeordneten Echoimpulse voneinander getrennt angezeigt werden können. Wie nämlich die F i g. 1 erkennen läßt, treffen zur gleichen Zeit Echoimpulse von verschiedenen Objekten und/oder von verschiedenen Schichten bzw. Teilen desselben Objekts ein. Das möge nochmals im einzelnen erläutert und auch an der Fig. 2 gezeigt werden. Die Dicke des als Strich gezeichneten Wellenzuges 2 in F i g. 1 soll zugleich die Länge des gesendeten Wellenzuges veranschaulichen. Obwohl also dieser Wellenzug relativ kurz ist, entsteht durch das zeitliche Nacheinandererreichen der einzelnen Teile eines ausgedehnten Objekts ein langgezogenes, die einzelnen Echoimpulse der verschiedenen Objekte und/oder Objektteile umfassendes Echosignal, wie es die Fig. 2 beispielhaft veranschaulicht. Der zuerst erreichte Fischschwarm 7 erzeugt einen Echoimpuls 10 zum Zeitpunkt t_v der deshalb für sich getrennt erscheint und deshalb auch in der Anzeigeeinrichtung gut erkennbar gemacht werden kann, weil zur gleichen Zeit von dem Sendeimpuls kein weiteres Objekt erreicht wird. Der Echoimpuls 10 wurde überhöht gezeichnet, um seinen Verlauf zu verdeutlichen. Wird jetzt zum Zeitpunkt t₂ die oberste Begrenzung des Bodens erreicht, so wird einmal an der Oberfläche und etwas später auch an tiefer gelegenen Teilen bzw. Schichten des Meeresbodens der Sendeimpuls reflektiert. Hinzu kommen noch die ebenfalls zu späteren Zeitpunkten von dem Wellenzug erreichten seitlichen Punkte des Meeresbodens und die darunterliegenden jo Schichten, so daß sich ein die einzelnen Echoimpulse umfassendes Echosignal von relativ großer Amplitude und langer Ausdehnung ergibt. Zusätzlich fallen aber noch zu den Zeiten i₄ und t₅ Echoimpulse

11, 12 von den beiden Fischschwärmen 8 und 9 ein, die sich zusätzlich den bisher betrachteten Echoimpulsen überlagern. Ihre Amplituden sind aber relativ klein zu den Bodenechoimpulsen, so daß sie mit den bekannten Anzeigegeräten nicht getrennt vom Boden angezeigt werden können, insbesondere nicht, wenn

ao man sie im Zusammenhang mit dem Echoimpuls 10 sehen möchte. In der F i g. 2 sind diese aufgesetzten Fischechoimpulse stark überhöht gezeichnet, so daß in Wirklichkeit die Verhältnisse wesentlich ungünstiger liegen.

as Zu einer deutlicheren Anzeige der Fischechos 10, 11 und 12 denkt man sich für die Erfindung umgekehrt die Berandung des umfassenden Echosignals, d. h. also das demodulierte Echosignal, in einzelne Abschnitte unterteilt. Sie sind wegen der besseren Übersicht nicht eingezeichnet. Für die Länge dieser Abschnitte besteht durchaus ein gewisser Spielraum. Der Einfachheit halber kann man sie sich etwa in der Länge der einzelnen Echoimpulse, z. B. 10, 11 oder

12, denken. Die an sich bekannte Methode der Fourier-Zerlegung eines Kurvenzuges in eine harmonische Grundfrequenz und ganzzahlige Vielfache davon, den harmonischen Oberschwingungen bzw. sogenannte Frequenzen höherer Ordnung, in gedachter Weise auf diese einzelnen Abschnitte angewandt, macht deutlich, daß die die interessierenden Echoimpulse 10, 11, 12 enthaltenden Abschnitte wegen ihres steileren und/oder mit einer Umkehr verbunden zeitlichen Verlaufs einen größeren Anteil an Frequenzen höherer Ordnung enthalten als die dem Boden zuzuordnenden Abschnitte des Echosignals. Diese zunächst nur gedachte spektrale Zerlegung wird bei der Durchführung der Erfindung mit den an späterer Stelle beispielhaft beschriebenen elektrischen Mitteln mehr oder weniger stark ausgeführt und zu einer Korrektion des zeitlichen Verlaufs des Echosignals ausgenutzt. Beispielsweise korrigiert sich dadurch das Echosignal der Fig. 2 so, daß die interessierenden Echoimpulse 10,11,12 stark hervorgehoben werden, etwa wie es die Fig. 3 veranschaulicht. Sogar die jetzt bei t₃ erreichte Oberfläche des festeren Meeresbodens 6 hebt sich durch den Buckel 13 aus dem Echosignal heraus, so daß sogar die Tiefe der Schlammschicht 6' bei Schräglotung erkannt werden kann.

In Fig. 4 sind die Verhältnisse veranschaulicht, wie sie bei senkrechter Lotung vorliegen. Die Verhältnisse der Fig. 1 werden hieraus erhalten, wenn durch Schwenken des Wandlers schräg gelotet wird oder wenn der Meeresboden nicht horizontal, sondern schräg verläuft, z. B. am Schelfrand. Der von einem Sendeimpuls herrührende Schallwellenzug 2 deutet durch seine gezeichnete Dicke herum die kurze Länge des Sendeimpulses an und besitzt kugelige Gestalt.

Hierdurch werden auch bei senkrechter Lotung die einzelnen Punkte des Meeresbodens auch bei einem senkrecht zur Mittelachse 14 orientierten Meeresboden nicht zur gleichen Zeit erreicht. Hinzu kommen noch Schichten 6' des Meeresbodens und Fischschwärme IS, 16, 17, so daß sich wiederum ein langgezogenes, die einzelnen Echoimpulse umfassendes Echosignal, etwa entsprechend der Fig. 5, ergibt. Der zum Fischschwarm 16 gehörige Echoimpuls 18

zielbar ist. Das ist besonders wichtig beim Einsatz auf der Brücke des Schiffes, wo auch bei Tageslicht gearbeitet werden muß.

In weiterer Vervollkommnung wird das die einzelnen Echosignale umfassende Echosignal zunächst demoduliert, sodann von frequenzabhängigen Korrektionsmitteln beeinflußt und schließlich mit der Kathodenstrahlröhre verbunden, so daß zwei demodulierte und durch den Bandpaß korrigierte Echosi-

6 erreicht. Diese Vorteile werden mit der gewohnten Anzeige auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre gemäß der F i g. 7 vereinigt. Darüber hinaus wird aber gegenüber F i g. 7 nur die Umhüllende der Echospannungen aufgezeichnet; die Geschwin

der Fig. 5 läßt sich noch anzeigen, praktisch aber io gnale spiegelbildlich aneinander anschließend auf

nicht die Echoimpulse 19, 20 der Fischschwärme 15, dem Schirm erscheinen. Bei senkrechtem Zeitverlauf

17. In verstärktem Maße trifft dies zu, wenn man von oben nach unten ergibt sich die F i g. 8.

alle drei Echoimpulse gleichzeitig sehen möchte. So Es sind damit zunächst einmal die Vorteile des

kommt es, daß ein Fischschwarm 17 am Rand3 des korrigierten Spannungsverlaufs gemäß den Fig. 3 Lotkegels übersehen wird, obwohl es sehr unwahr- 15 und
scheinlich ist, daß gerade der gut sichbare Fischschwarm 16 zugleich auch der fangwürdigste ist.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird der zeitliche Verlauf des Echosignals der Fig. 5 etwa

nach Art der F i g. 6 korrigiert. Es erscheinen jetzt 20 digkeit des bzw. der beiden Leuchtflecke ist geringer

die Fischechos 18, 19, 20 deutlich abgehoben, und als bei Aufzeichnung des Echosignals ohne Demodu-

auch die Bodenschichtung kann als Echo 21 in Er- lation. Infolge dieser geringeren Geschwindigkeit

scheinung treten. wird die Helligkeit des Oszillogramms durch die ge-

Die mangelhafte Anzeigemöglichkeit der Echos steigerte Flächenhelligkeit physiologisch erhöht, gemäß den F i g. 2 und 5 veranschaulicht die F i g. 7. 25 Außerdem sind durch die Demodulation und Glättung Sie zeigt einen Schirm 22 einer Kathodenstrahlröhre. die Schwankungen im zeitlichen Verlauf des Echo-Die Zeitablenkung verläuft von oben nach unten und signals geringer, die Aufzeichnung erscheint »ruhiist so eingestellt, daß erst in dem interessierenden ger«. Durch die einfachere Kurvenform wird die Zeitabschnitt, in dem Echos zu erwarten sind, die Merkfähigkeit erhöht, da eine einfachere Figur besser Echos durch waagerechte Auslenkung angezeigt wer- 3° in Erinnerung bleibt als eine kompliziertere. Diese den. Die einzelnen Schwingungsperioden des nicht Vorteile, nämlich größere Helligkeit und bessere demodulierten Echosignals werden einzeln angezeigt, Merkfähigkeit, sind besonders für die Kathodenstrahlso daß sie eine Fläche aufleuchten lassen, deren Rand- anzeige beim Loten größerer Tiefen oder in überwieverlauf die angeloteten Objekte anzeigen soll. gend horizontaler Richtung von großer Bedeutung, da

Die in den Fig. 2 und 5 überhöht gezeichneten 35 hier die Lotfolge relativ gering und Beobachtung Echos 10 und 18 bekommen nur dann eine erkenn- auch aus größerer Entfernung und auch auf der meist bare Größe, wenn die Verstärkung des Lotverstär- relativ hellen Brücke des Schiffes erwünscht ist. kers ausreichend weit aufgedreht wird. Bei dieser not- Im folgenden soll auf Anordnungen zur Durchwendig hohen Verstärkung verschwinden die Ränder führung der erfindungsgemäßen Verfahren bzw. zur der vom Boden herrührenden Echoimpulse 23 über 40 Korrektion des zeitlichen Verlaufs des Echosignals den Schirm 22 hinaus. Hierdurch können die in den eingegangen werden. Zunächst wird daran erinnert, F i g. 2 und 5 ebenfalls überhöht gezeichneten Fisch- daß in den F i g. 3 und 6 das Echosignal bereits demoechos 11 und 12 bzw. 20 nicht mehr erkannt werden. duliert ist, was man an der nur gezeichneten Rand-Wird die Verstärkung so eingestellt, daß der Rand kurve erkennt. Außerdem wurde an den F i g. 2 und 5 der Bodenechoimpulse noch innerhalb des Schirmes 45 deutlich, daß sich der Randverlauf des dortigen nicht 22 bleibt, so würden sich die vorgenannten Echoim- demodulierten Echosignals in Abschnitte unterteilen pulse 11, 12 und 20 trotzdem nicht deutlich aus den
Bodenechoimpulsen herausheben.

Die Verbesserung, die sich durch die Erfindung

läßt, die sich gemäß einer Fourier-Analyse aus Frequenzen zusammensetzen, deren Hauptanteile in verschiedenen Ordnungen liegen. Die Hüllkurve h

erzielen läßt, soll die F i g. 8 veranschaulichen. Mög- 50 repräsentiert zumindest im Vergleich zu den anderen lieh wäre an sich die unmittelbare Anzeige des durch Teilen relativ niedrige Frequenzen, aus denen die

Echos 11, 12 und im weiteren Sinn auch 10 auf relativ kurzen Strecken und mit steileren Ansteigen herausragen, wodurch der höhere Frequenzanteil dieser

das erfindungsgemäße Verfahren korrigierten Spannungsverlaufs der Echosignale der F i g. 3 und 6. Beispielsweise wird hierzu der korrigierte Spannungsverlauf an die waagerechten Platten einer Kathoden- 55 Abschnitte sinnfällig wird. Auch im Verlauf der strahlröhre gegeben. Auf dem Schirm 22 wird nur die Oberfläche des härteren Meeresbodens 6 gegenüber

der Schlammschicht 6' ist ein starker Anstieg des zugeordneten Abschnitts des Echosignals und damit ein steilerer Verlauf des einhüllenden Kurvenzugs fest-

linke oder rechte Hälfte des Oszillogramms der
F i g. 8 sichtbar. Da durch die Korrektion die interessierenden Echos 10, 11, 12 bzw. 18, 19, 20 mit
Amplituden vergleichbarer Größe erscheinen, können 60 stellbar.

sie auf dem Schirm 22 gemeinsam sichtbar gemacht Diese Abschnitte des Echosignals mit Frequenzen

werden. Außerdem heben sie sich auch von den Abschnitten des Echosignals gut ab, die dem Boden zu

höherer Ordnung werden bei der Erfindung bevorzugt, und/oder die Abschnitte mit Frequenzen niederer Ordnung werden verringert bzw. durch eine fleck der Kathodenstrahlröhre nur die Hüllkurve und 65 oder mehrere Kompensationsspannungen mehr oder diese mit wesentlich langsamerer Geschwindigkeit als weniger reduziert. In den nachfolgenden F i g. 9 bis

geordnet sind. Darüber hinaus schreibt der Leucht-

die üblicherweise geschriebenen einzelnen Schallamplituden, so daß ein wesentlich helleres Bild er-

12 werden Ausführungsbeispiele der dazu geeigneten Anordnung gezeigt.

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Die F i g. 9 veranschaulicht eine Anordnung zur nicht auf Erde, sondern auf die Kompensationsspan-Durchführung des Verfahrens mit einer Anzeige auf nung bezogen ist.

einer Kathodenstrahlröhre. 22 ist wieder der Schirm Zur beispielhaften Durchführung dieses Verfahrens der für dieses Ausführungsbeispiel benutzten Zwei- ist einem Netzwerk 34 zur Siebung des Trägers, das strahlröhre 24. Möglich sind auch weitere, an sich 5 einem für die Demodulation des Echosignals vorgebekannte Einrichtungen zur gleichzeitigen Anzeige sehenen Ventilglied nachgeordnet ist, ein weiteres von zwei Vorgängen, wie elektronische Schalter, bei Netzwerk 35 parallelgeordnet, das eine Kompensadenen zwar die beiden Oszillogramme nacheinander tionsspannung für die Abschnitte des demodulierten geschrieben werden, aber durch die Nachleuchtdauer Echosignals liefert, die überwiegend Frequenzen niegleichzeitig sichtbar sind. 25, 26 ist das Plattenpaar io derer Ordnung enthalten.

des einen Systems zur horizontalen Ablenkung und In weiterer Ausgestaltung besteht das parallelge-27, 28 das entsprechende Plattenpaar des anderen ordnete weitere Netzwerk 35 aus einem Widerstand Systems. 29, 30 ist das Plattenpaar des ersten 38 und Kondensator 39, die beide parallelgeschaltet Systems zur senkrechten Ablenkung und 31, 32 sind und deren Zeitkonstante größer ist als die des das entsprechende Plattenpaar des anderen 15 Netzwerkes 34 zur Siebung des Trägers.
Systems. Die beiden Ablenksysteme sind in der In weiterer Ausbildung sind die waagerechten Ab-Fig. 9 übereinander angeordnet gezeichnet. Es lenkplatten 25 bis 28 einer Zweistrahl-Kathodenist selbstverständlich auch möglich, sie neben- Strahlrohre 24 wechselseitig mit den beiden aus den einander in der Horizontalen anzuordnen, nur beiden Netzwerken 34, 35 gewonnenen Spannungen erhält man bei der gezeichneten Anordnung eine 20 verbunden, und die senkrechten Ablenkplatten 30, einfachere Steuerung. 32 liegen an einer Sägezahnspannung.

In der F i g. 9 dient die Kathodenstrahlröhre 24 Die Wirkungsweise ist folgende: Das in der Diode nicht nur der Anzeige, sondern zugleich der Beein- 33 demodulierte Echosignal wird in dem als Inteflussung des Echosignals durch die Kompensations- grator wirkenden Netzwerk 34 von seinem Träger bespannung. Hierzu werden die horizontalen Ablenk- 25 freit, und an dem Ausgang 40 des Netzwerkes erplatten herangezogen, indem das positive demodu- scheint die Hüllkurve des Echosignals. Dieser Spanlierte Echosignal auf die eine Platte (25 bzw. 28) und nungsverlauf liegt an den wechselseitigen Platten 25 die positive Kompensationsspannung auf die andere und 28 der beiden Plattenpaare zur Amplitudenan-Platte (26 bzw. 27) gegeben wird. zeige. In dem Netzwerk 35 entsteht eine Kompensa-Gebräuchlicherweise werden Anzeigeeinrichtungen 30 tionsspannung für die Bodenanteile des Echosignals, mit dem einen ihrer beiden Eingangspole geerdet, die an den beiden anderen wechselseitigen Platten 26 während die anzuzeigende Spannung an den anderen und 27 der beiden Ablenksysteme zur Amplituden-Eingangspol gelegt wird. In den Fig. 11 und 12 wird anzeige erscheint.

das erfindungsgemäß korrigierte Echosignal eben- An den Plattenpaaren 25, 26 und 27, 28 wird nur falls in dieser gebräuchlichen Weise auf die Anzeige- 35 die Differenz der beiden Spannungsverläufe der einrichtung gegeben. Demgegenüber erfolgt in dem Punkte 40 und 37 wirksam. Durch die Sägezahnin der F i g. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel die Kor- spannung an den Platten 30 und 32 werden die beiden rektion des Echosignals in der Anzeigeeinrichtung Leuchtflecke auf dem Schirm 22 auf dem senkrechten selbst. Der zweite Eingangspol der Anzeigeeinrich- Durchmesser von oben nach unten bewegt. Diese tung wird nämlich nicht geerdet, sondern von einer 40 Bewegung, also der Sägezahn, wird etwa gleichzeitig zweiten Spannung, der Korrektionsspannung, beauf- mit dem Sendeimpuls gestartet oder zu einem späteren schlagt. Die Folge hiervon ist, daß nur die Differenz einstellbaren Zeitpunkt, so daß nur die interessierende zwischen beiden Spannungen, also ein korrigiertes Umgebung des Echosignals sichtbar wird. Diese verEchosignal angezeigt wird. zögerte Triggerung des Sägezahns kann beispielsweise Die Echosignalspannung wird in bekannter Weise 45 in festem Abstand vom Sender-Start durch einen zuvor demoduliert. Hierzu ist das Ventilglied 33 vor- Multivibrator geschehen. Der Sägezahn allein würde gesehen und ihm ein Netzwerk 34 nachgeordnet, so beide Leuchtflecke auf dem senkrechten Durchmesser daß die demodulierte Echosignalspannung an dem des Schirmes 22 von oben nach unten bewegen. Ausgangspol 40 des Netzwerkes 34 gegen Erde er- Durch die Plattenpaare 25, 26 und 27, 28 werden scheint. Sie wird an den Eingangspol 40 α der An- 50 aber beide Leuchtflecke seitlich ausgelenkt, so daß Zeigeeinrichtung gelegt. beispielsweise das Bild der F i g. 8 entsteht. Es möge Die Kompensationsspannung wird aus der Echo- der Moment betrachtet werden, an dem an den signalspannung abgeleitet. In dem Ausführungsbei- Platten ein auf dem Bodenecho aufsitzendes Fischspiel der F i g. 9 wird ein Teil der Echosignalspannung echo liegt. Für diesen Abschnitt des Echosignals enthinter dem Ventilglied 33 abgezweigt und einem 55 steht am Netzwerk 35 nicht schnell genug eine Gegen-Netzwerk 35 zugeführt, so daß an dessen Ausgangs- spannung, so daß zwar der eine Leuchtfleck mittels pol 37 die Kompensationsspannung gegen Erde er- der Platte 25 nach links und der andere Leuchtfleck scheint. Sie wird an den zweiten Eingangspol 36 der mittels der Platte 28 nach rechts aus dem senkrechten Anzeigeeinrichtung gelegt. Durch den Widerstand Durchmesser abgelenkt werden, aber nicht mittels der 38 α kann der von der Echosignalspannung abge- 60 Platte 26 bzw. 27 die Ablenkung auch nicht zum Teil zweigte Anteil eingestellt werden. rückgängig gemacht wird. Betrachtet man einen Ab-Zur Ausführung der Korrektion der Echosignal- schnitt des Echosignals, der dem Bodenecho zugespannung in dem erfindungsgemäßen Sinn werden ordnet ist, so läßt das Netzwerk 35 eine Spannung die beiden auf Erde bezogenen Spannungen, die de- durch, die der durch das Netzwerk 34 gelangten modulierte Echosignalspannung und die Kompensa- 65 Spannung entgegenwirkt. Sie gelangt nämlich auf die tionsspannung, an je einen der beiden Eingangspole Platten 26, 27 und wirkt der vorher beschriebenen der Anzeigeeinrichtung gelegt, so daß die demodu- Auslenkung durch die Platten 25 und 28 und der lierte Echosignalspannung in der Anzeigeeinrichtung Spannung des Punktes 40 entgegen, so daß auf dem

Schirm 22 nur eine Auslenkung aus dem senkrechten Durchmesser zur Wirkung kommt, die der Differenz der beiden Spannungen 37 und 40 entspricht. Dadurch werden die Anteile, die den Bodenechos zugeordnet sind, wesentlich geschwächt oder unterdrückt. Damit tritt die durch die Erfindung beabsichtigte Wirkung einer Hervorhebung von Fischschwärmen über dem Meeresboden ein.

Die gleichen Verhältnisse liegen auch bei Fischschwärmen vor, die sich dicht unter der Wasseroberfläche 5 befinden, so daß auch hier die Erfindung eine bessere Erkennbarkeit der Fischschwärme ermöglicht.

Die weiteren Teile einer Echolotanlage sind nicht gezeichnet, da sie in bekannter Weise ausgebildet sind, z. B. wird das Echosignal in einem Wandler empfangen, der zugleich auch zum Senden dient; sodann wird es selektiv verstärkt, bis das Echosignal Schreibspitze die Kathodenstrahlröhre 48 mit Erde verbunden ist. Zur Einstellung des Grundkathodenstroms dient eine einstellbare negative Vorspannung 61 zwischen Gitter und Kathode der Röhre 48.

In dem Netzwerk 35 bestimmen der Widerstand 55, der Kondensator 62 und der Vorwiderstand 63 die Zeitkonstante. Hierbei wird sie in erwünschter Weise durch den Vorwiderstand 63 erhöht. Außerdem dient der Vorwiderstand 63 zur Einstellung der Spannungseinstellung. Die gesamte Zeitkonstante dieses Netzwerkes 35 ist so gewählt, daß die Spannung am Knotenpunkt 57 nur langsam den Änderungen des demodulierten Echosignals folgt, so daß im wesentlichen die den Bodenechos zugeordneten Abschnitte durchkommen.

Im Netzwerk 34, das ebenfalls als Integrator wirkt, wird die Zeitkonstante durch den Widerstand 54 und einen gerade eingeschalteten Kondensator der Kondensatoren 64 bestimmt. Diese Zeitkonstante ist so

über den Trennkondensator 41 auf die Dioden 33 a
und 33 b gelangt und dem erfindungsgemäßen Ver- 20 dimensioniert, daß sie kleiner ist als die des Netzfahren unterworfen wird. Die dazu erforderlichen werkes 35; außerdem ist sie durch die Wahl eines Netzwerke sind in der F i g. 9 zusammenhängend und anderen Kondensators einstellbar. Die positive Richtan eine Kathodenstrahlröhre anschließend gezeigt. Es spannung, die dieses Netzwerk 34 passiert, folgt dem ist aber auch möglich, andere Anordnungen zu demodulierten Echosignal mehr oder weniger trägtreffen, beispielsweise zwischen der Kathodenstrahl- 25 heitslos, auf alle Fälle weniger verzögert als die negaröhre und mindestens einem Netzwerk eine oder tive Richtspannung, die das andere Netzwerk 35 mehrere Röhren oder Transistoren anzuordnen; auch passiert.

können zur Anzeige andere bekannte Einrichtungen, Zwischen Kathode und Gitter der Endröhre 46 ist z. B. Schreibvorrichtungen, verwendet werden. Das die Summe beider Richtspannungen bzw. die Diffesoll in dem Ausführungsbeispiel der nächsten Figur 30 renz ihrer Absolutwerte wirksam. Außerdem ist noch veranschaulicht werden. die feste Vorspannung 61 in Reihe geschaltet. Bei In F i g. 10 ist 42 eine Schreibeinrichtung für elek- konstanter Eingangsspannung am Trafo 50, 51 hängt

irisch empfindliches Papier 43. Dieses besteht bekanntlich aus einer leitenden geschwärzten Schicht 44, die mit einer undurchsichtigen Deckschicht 45 abgedeckt ist. Die Schreibspitze 46 wird im Takt der Lotfolge über das Papier geführt und macht so Aufzeichnungen an einer der Entfernung entsprechenden Stelle. Liegt nämlich an der Schreibspitze 46 eine die resultierende Spannung (zwischen Gitter und Kathode) nur von der von Hand einstellbaren Vorspannung 61 ab. Bei einer Zunahme der Eingangsspannung, beispielsweise durch ein Fischecho, wächst die obere, positive Richtspannung schneller als die untere, negative an, und die resultierende Momentanspannung ist positiv, und damit entsteht am Aus

ausreichende Spannung, so fließt über den Gegen- 40 gang der Endröhre eine positive Spannung, die eine kontakt 47 ein Strom, und die Schreibspitze brennt starke Papierschwärzung bewirkt,
die Deckschicht 45 an dieser Stelle durch, so daß der Je nach Wahl des Kondensators 64 werden mehr

dunkle Papieruntergrund sichtbar wird. Der Schreib- oder weniger Feinheiten des Echosignals aufgezeichstrom wird von einer Endröhre 48 geliefert, die so net. Dadurch ist eine optimale Anpassung an die jegeschaltet sein kann, daß sie einerseits einen kleinen 45 weiligen Lotverhältnisse möglich. Mit Angleichung dynamischen Ausgangswiderstand hat, zum anderen der beiden Zeitkonstanten wird die resultierende Difaber durch den nicht abgeblockten Kathodenwider- ferenzspannung kleiner, gleichzeitig aber die Auflöstand 49 eine zu starke Verbrennung verhindert. sung vergrößert. Die Absolutgröße der positiven Die Differenzbildung der beiden demodulierten oberen Richtspannung bestimmt schließlich die und durch die beiden als Integratoren wirkende Netz- 50 maximale Auflösung.

werke 34 und 35 beeinflußten und entgegengesetzt Wird der Kondensator 64 vollständig ausgeschaltet

(64'), so arbeitet die Anordnung mit einer automatischen Verschiebung des Arbeitspunktes der Endröhre 48 durch die dem Boden zugeordneten Abschnitte des demodulierten Echosignals. Hierdurch können dann Übersteuerungseffekte vermieden werden. Diese Arbeitsweise ist ohne zusätzliche Mittel wählbar. Es ist demnach sehr wichtig, daß wenigstens eine Zeitkonstante von Null bis zu einem maximalen Wert einstellbar ist. Ebenfalls ist es von Bedeutung,

gepolten Echosignale erfolgt hierbei über einen Transformator 50, 51. Das verstärkte Echosignal wird der Primärseite 50 des Transformators zugeführt. Die beiden Dioden 52, 53 richten die Signalspannung gleich. Über dem Widerstand 54 entsteht eine positive Gleichspannung (gemessen gegen die Mittelanzapfung der Sekundärseite) und über dem Widerstand 55 eine negative. Der Knotenpunkt 56 ist mit dem Gitter der Röhre 48 der Gleichstromendstufe verbunden und der andere Knotenpunkt 57 über die i?C-Kombination 58, 59 mit der Kathode der Röhre 48. Der eventuell einstellbare Kathodenwiderstand 49 begrenzt den maximalen Strom der Röhre und bewirkt eine Abflachung der Grauabstufung der Papierregistrierung. Der Widerstand 60 ist dem Widerstand zwischen Schreibspitze 46 und Registrierpapier parallel geschaltet; er sorgt dafür, daß bei abgehobener daß wenigstens ein Netzwerk zu- und abschaltbar ist. Eine Ausführung hierzu wird in der nachfolgenden Fig. 11 gezeigt.

Zunächst ist in wenigstens einem der Netzwerke 34, 35 eine Spannungsverdoppleranordnung 70, 71 vorgesehen (Fig. 11). Hierdurch wird eine bessere Ausnutzung des demodulierten Echosignals erreicht wie auch die Möglichkeit erhalten, für einen bestimm-

ten Wert der Differenzspannung den Unterschied der beiden Zeitkonstanten kleiner zu machen, wodurch die Auflösung steigt.

In weiterer Ausbildung wird aus dem demodulierten Echosignal zusätzlich eine Regelspannung für einen Echoverstärker abgeleitet, die im wesentlichen auf die Amplitude des Echosignals anspricht. Hierdurch können beispielsweise Schwankungen des Echosignals ausgeglichen werden, die von Schlingerund Stampfbewegungen des Schiffes herrühren.

Weiterhin ist es möglich, aber nicht gezeichnet, zusätzlich die Abhängigkeit der Amplitude des Echos von der Entfernung in an sich bekannter Weise durch eine zeitabhängige Verstärkungsregelung auszugleichen. Es ist bekannt, hierfür Schaltungen mit Regelröhren zu verwenden, bei denen durch einen negativen, zeitlich abklingenden Impuls die Verstärkung erst mit zunehmender Zeit, also zunehmender Entfernung des Objekts, zunimmt und nach einer einstellbaren Zeit den maximalen Wert erreicht.

Das in einem nicht gezeichneten Wandler empfangene Echosignal wird zunächst in einem Lotverstärker verstärkt, von dem in Fig. 11 eine Röhre65 gezeichnet und eine weitere Röhre 66 angedeutet ist. Im Eingang und in den Anodenleitungen der Röhren sind Resonanzkreise angeordnet, von denen nur einer, 67, gezeichnet ist. Das verstärkte Echosignal gelangt über den Schalter S₁ entweder in Stellung α über das Netzwerk und in Stellung b unter Ausschaltung dieses Netzwerkes auf das Gitter einer Endröhre 48. Durch den Schalter S₂ wird in der Stellung b die Schreibspitze 46 an den Kathodenausgang der Endröhre 48 angeschlossen und in Stellung α die Endröhre umgangen.

In der Stellung α des Schalters S₁ gelangen die verstärkten Echospannungen des Echosignals über die beiden Koppelkondensatoren 68 und 69 zu je einei Gleichrichteranordnung 70 und 71. Diese enthält Dioden 72 bis 75, die paarweise (72, 73 und 74, 75) als Spannungsverdoppler wirksam sind. So entsteht über dem Widerstand 54 wiederum eine positive Richtspannung und über dem Widerstand 55 eine negative Richtspannung, die—wie bereits in Fig. 10 beschrieben — zusammen mit den Kondensatoren 64 und 62 zeitkonstantenabhängig sind und zu einer Differenzspannung resultieren, die das Gitter der Röhre 48 in dem erfindungsgemäßen Sinn steuern. Durch die Dioden 73 und 75 wird aber jetzt der doppelte Wert erreicht. Da die Auflösung mit einer Angleichung der Zeitkonstanten der beiden Netzwerke 34, 35 zunimmt, aber dafür die resultierende Netzspannung abnimmt, und da andererseits für die Aussteuerung der Anzeigeeinrichtung ein gewisser minimaler Spannungswert am Gitter der Endröhre 48 liegen muß, kann durch diese Maßnahme der Spannungsverdopplung im Zusammenhang mit den Netzwerken 34, 35 der Unterschied der Zeitkonstante kleiner gemacht werden, als dies ohne Spannungsverdopplung möglich wäre. Damit steigt die Auflösung, und trotzdem kann die Anzeigeeinrichtung ausgesteuert werden.

Es kann auch zweckmäßig sein, nur bei einem der beiden Netzwerke 34, 35 eine Spannungsverdopplung vorzunehmen, um so das Netzwerk stärker zur Wirkung kommen zu lassen. Zur Durchführung ist ein Schalter für wenigstens eine der die Spannungsverdopplung bewirkenden Diode vorzusehen. Gezeichnet ist der Fall für das Netzwerk 34. Durch den Schalter S₃ ist in der Stellung b die Diode 73 ausschaltbar. Dadurch findet für dieses Netzwerk keine Spannungsverdopplung statt. Die Folge ist, daß die Kompensationsspannung des Netzwerkes 35 einen größeren Einfluß gewinnt. Das ist vor allem dann zweckmäßig, wenn die beiden Netzwerke 34,35 für eine gerinfügige Kompensation dimensioniert sind. Durch den Schalter S₃ ist sodann eine grobe Umschaltung auf stärkere Kompensation möglich, die noch weiter durch die Wahl des Kondensators 64 unterstützt werden kann.

Eine weitere Möglichkeit zur Anpassung an die verschiedenen Lotverhältnisse ist durch das Potentiometer 76 gegeben. Hierdurch kann der Anteil eingestellt werden, den jedes Netzwerk von dem Echosignal bekommt, und dadurch auch sein Anteil an der resultierenden Spannung.

Mit dem Potentiometer 61 wird außerdem der resultierenden Spannung eine zusätzliche, einstellbare, aber vom Echosignal unabhängige Vorspannung zugefügt. Der Anodenstrom der Endröhre 48 hängt damit von den beiden entgegengesetzten Gleichspannungen ab, die an den Widerständen 54 und 55 entstehen, und von der festen Vorspannung über dem Widerstand 58. Mit dem Potentiometer 61 wird die feste Vorspannung (negativ) so eingestellt, daß an der Kathode der Endröhre 48 über dem Widerstand 77 eine Spannung von etwa 40 Volt durch den Anodenstrom entsteht (positiv gegenüber Erde). Bei dieser Spannung wird das für den Echolotschreiber benutzte Papier noch nicht geschwärzt. Mit zunehmender Amplitude des demodulierten Echosignals wächst die resultierende Spannung über den Widerständen 54 und 55. Dadurch wird das Potential des Steuergitters der Endröhre 48 in positiver Richtung verschoben, wodurch der Anodenstrom so anwächst, daß an dem Widerstand 77 eine größere Spannung als 40VoIt entsteht. Dadurch wird der untere Schwellwert für die Papierschwärzung überschritten, und die Aufzeichnung erfolgt in an sich bekannter Weise durch mehr oder weniger starke Schwärzung des Papiers durch die im Takt der Lotfolge über das Papier geführte Schreibspitze 46.

Durch das Potentiometer 76 wird—wie bereits gesagt — der Anteil der über dem Widerstand 55 entstehenden Kompensationsspannung eingestellt. Steht der Schleifer fast am oberen Ende, so entsteht nur eine sehr kleine Kompensationsspannung, so daß die am Papier liegende Schreibspannung nahezu eine linear proportionale Funktion des demodulierten Echosignals ist. Wird der Schleifer von oben nach unten bewegt, so entsteht eine negative Kompensationsspannung, die die positive Richtspannung über dem Widerstand 54 infolge der Serienschaltung entsprechend reduziert. Die Schreibspannung ist nunmehr nicht mehr linear proportional mit dem demodulierten Echosignal, sondern eine Funktion der Differenzspannung beider Richtspannungen, die an den integrierenden Netzwerken 34 und 35 entstehen. Durch entsprechende Einstellung des Teilungsverhältnisses der Widerstände 54, 55 und 76 ist es zu erreichen, daß nur noch die Frequenzen höherer Ordnung enthaltenden Abschnitte des demodulierten Echosignals zur Anzeige gelangen.

In der F i g. 11 wird zusätzlich zur Kompensationsspannung des Netzwerkes 35 eine Regelspannung für den Lotverstärker mittels des Netzwerkes 78 aus dem Echosignal abgeleitet. In diesem Netzwerk wird die

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dem Echosignal entnommene Teilspannung gleichgerichtet und geglättet. Die hierzu verwendete Zeitkonstante des Integriergliedes 79, 80 ist so groß gewählt sowie ein weiteres Glattungsglied nachfolgend angeordnet, das so dimensioniert ist, daß das gesamte Echosignal, etwa entsprechend den F i g. 2 und 5, integriert wird. Diese für die Dauer eines Echosignals angenähert konstante Richtspannung wird einer Grundvorspannung 82 für das Gitter der als Regelröhre ausgebildeten Verstärkerröhre 65 überlagert. Beide Vorspannungen sind einstellbar, die Grundvorspannungen 82 z. B. durch das Potentiometer 83 und die negative Richtspannung durch das Potentiometer 80. Befindet sich beispielsweise der Schleifer des Potentiometers 80 in der linken Stellung, so ist keine Rückwärtsregelung mehr wirksam, sondern nur noch die feste Vorspannung 82.

Die Wirkung der Regelung kann in bekannter Weise dadurch verstärkt werden, daß sie auf weitere Stufen des Lotverstärkers wirkt. Von diesen Stufen ist mit der Verstärkerröhre 66 eine weitere angedeutet, die in gleicher, nicht gezeichneter Weise wie die Verstärkerröhre 65 geregelt wird.

Die Netzwerke zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens können vielfältig aufgebaut und angeordnet sein. Insbesondere können sie aus mehreren Hoch- und Tiefpässen aufgebaut sein, die miteinander zusammenhängen oder auch durch andere Teile getrennt sein können. In der Fig. 12 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, in dem anschließend an die beiden Netzwerke 34, 35 der F i g. 9 bis 11 ein weiteres Netzwerk 84, ein Hochpaß, gezeichnet ist. Es ist dem Netzwerk 34 zur Siebung des Trägers ein Hochpaß 84 nachgeordnet, der die Frequenzen niederer Ordnung enthaltenden Abschnitte des demodulierten Echosignals mehr oder weniger behindert. Hierdurch wird die Funktion der Netzwerke 34 und 35 unterstützt, und die erfindungsgemäße Wirkung tritt verstärkt in Erscheinung.

Das Verfahren nach der Erfindung ist nicht nur in Verbindung mit Schallwandlern mit relativ breitei Richtcharakteristik, sondern auch zusätzlich zu einer schärferen Bündelung vorteilhaft anwendbar. Hier wird das durch die schärfere Bündelung bereits gesteigerte Auflösungsvermögen noch verbessert.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur unterschiedlichen Echolotanzeige von verschiedenen oder vielschichtigen Objekten, bei dem das die einzelnen, von einem Sendeimpuls herrührenden Echoimpulse der Objekte oder der Objektschichten umfassende Echosignale nach seiner Demodulation in seinem Spannungsverlauf beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das Echosignal im Zuge seiner elektrischen Verstärkung von einem oder mehreren mit frequenzabhängigen Zeitwerten behafteten Netzwerken in seinem positiven, demodulierten Spannungsverlauf abschnittsweise gegensätzlich beeinflußt wird, wobei jene Abschnitte, die Frequenzen höherer Ordnung aufweisen, positiv zu beeinflussen sind und von reflektierenden Flächen herrührende, Frequenzen niederer Ordnung ergebende Abschnitte negativ zu beeinflussen sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Echosignal von zwei Netzwerken mit unterschiedlichen Zeitkonstanten beeinflußt wird, so daß zwei Demodulationsspannungen mit unterschiedlichen, die einzelnen Abschnitte des demodulierten Echosignals verschieden wiedergebenden Spannungsverläufen entstehen und diese mit entgegengesetzter Polarität der Anzeige zugeführt werden.

3. Echolotanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Demodulationsstufe und einem Anzeigemittel, wie Kathodenstrahlröhre oder Schreibgriffel, ein vorzugsweise aus RC-Gliedern bestehender Bandpaß oder eine oder mehrere wie ein Bandpaß wirkende Einrichtungen angeordnet sind, deren resultierender bandförmiger Durchlaßbereiche zwischen der Frequenz des Trägers und der Grundfrequenz des demodulierten Echosignals liegt.

4. Echolotanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandpaß ganz oder zum Teil mit einem Netzwerk (34) zur Siebung des Trägers vereinigt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine korrigierte Demodulationsspannung an einen nicht mehr zu erdenden Massepol einer Anzeigeeinrichtung gelegt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und für Echolotanlagen mit Kathodenstrahlröhre nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei demodulierte und korrigierte Echosignale spiegelbildlich aneinander anschließend auf dem Schirm zur Anzeige gebracht werden (F i g. 8).

7. Echolotanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die waagerechten Ablenkplatten (25 bis 28) einer Zweistrahl-Kathodenstrahlröhre (24) wechselseitig mit den beiden Spannungen (37,40) verbunden sind und die senkrechten Ablenkplatten (30, 32) an einer Sägezahnspannung liegen.

8. Echolotanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einem der Netzwerke eine Spannungsverdoppleranordnung (70,71) vorgesehen ist.

9. Echolotanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Spannungsverdoppleranordnung ein- und ausschaltbar (S₃) ist.

10. Echolotanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Netzwerk zu- und abschaltbar ist.

11. Echolotanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Zeitkonstante von Null bis zu einem maximalen Wert einstellbar ist.

12. Echolotanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der einem Netzwerk zugeführte Anteil des Echosignals einstellbar (76) ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1103 819.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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