DE1226004B - Impulsecholotgeraet - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

GOIs

Deutsche KL: 74 d-6/15

K43238IXd/74d
20. März 1961
29. September 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Impulsecholotgerät zur Feststellung von Fischen mit Regelung des Empfangsverstärkers zur Kompensation der Abnahme der Echointensität mit der Entfernung der reflektierenden Objekte, wobei an den Empfangs-Verstärker eine die Echoimpulse speichernde Aufnahme- und Wiedergabevorrichtung und an den Ausgang des Empfangsverstärkers ein nur das Bodenecho durchlassendes Filter angeschlossen ist, wodurch jeweils eine Steuerschaltung in Tätigkeit gesetzt wird, welche zur zeitweisen Umschaltung der Registriervorrichtung auf Wiedergabe der gespeicherten Echoimpulse und Übermittlung an eine Integrations- bzw. Zählvorrichtung dient.

Bei einem bekannten Impulsecholotgerät wird an einen die Echoimpulse weitergehenden Verstärker mittels eines Schalters nach dem Durchlaß der zu empfangenden Echoimpulse kurzzeitig eine Meßeinrichtung angeschaltet, die lediglich die Störgeräusche registriert und demnach eine Ausgangsspannung liefert, die ein Maß für den Störpegel ist. Unmittelbar vor Beginn der nächsten Lotperiode wird diese Meßeinrichtung über einen weiteren Schalter an den Verstärker derart angeschlossen, daß der Verstärkungsgrad entsprechend dem Störpegel einreguliert wird. Dieses Gerät ist nicht in der Lage, nicht nur die Menge der vorhandenen Fische anzugeben, sondern auch eine Aussage darüber zu machen, wie groß die Menge der Fische ist, deren Fang tatsächlich erwartet werden kann.

Aus theroretischen Erwägungen ergibt sich, daß die Fangwahrscheinlichkeit, welche durch das Verhältnis der Zahl oder des Gewichts der gefangenen Fische zur Zahl der gesehenen Fische, d. h. der durch die Darstellung angezeigten Fische, gegeben wird, eine Funktion des Abstands vom Wandler innerhalb des Tiefenbereichs ist, über den sich die Höhe des Netzes erstreckt.

In Fig. 1 ist ein Sthaubild gegeben, das den Grund zeigt, warum die Zahl der »gesehenen« Fische und die Zahl der gefangenen Fische nicht in einem direkten Verhältnis miteinander stehen. In F i g. 1 ist mit HLNM das Schleppnetz bezeichnet, · wobei HL die Kopflinie des Netzes ist, während die Unterkante NM als mit dem Grund des Gewässers zusammenfallend angenommen ist. T ist der Wandler am Schiff, von dem die Schall- oder Ultraschallwellen ausgestrahlt werden und durch den sie nach der Reflexion empfangen werden, während S der Fußpunkt der Senkrechten durch den Wandler T zum Grund des Gewässers, der als eben angenommen wird, ist. Es sei angenommen, daß der wirksame Teil Impulsecholotgerät

Anmelder:

Kelvin & Hughes Limited,

Kelvin Works, Glasgow, Schottland

(Großbritannien)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Liebau, Patentanwalt,
Göggingen über Augsburg,
Von-Eichendorff-Str. 10

Als Erfinder benannt:

Roy William George Haslett,

Glasgow, Schottland (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 21. März 1960 (9968)

des akustischen Strahls innerhalb eines Kegels enthalten ist, dessen Spitze bei T liegt, wie in F i g. 1 gezeigt. Die Fische F₁, F₂ und F₃ mit den Abständen r_v r₂ und r₃ vom Wandler T sind Beispiele von drei Fällen, die vorkommen können:
1. F₁ ist ein Fisch, der durch das Netz HLNM gefangen wird, sich jedoch außerhalb des Strahls befindet und nicht entdeckt wird.

F₂ ist ein Fisch, der in einem Abstand r₂ entdeckt wird, welcher größer ist als die Tiefe der Kopflinie unterhalb des Wandlers, sich jedoch tatsächlich oberhalb der Kopflinie befindet und daher nicht gefangen wird.

3. Der Fisch F₃ befindet sich in einem Abstand r₃ vom Wandler, der größer ist als die Tiefe des Grundes unter dem Wandler; das schwache Echo von diesem Fischschwarm wird jedoch durch das starke Bodenecho mit dem gleichen Abstand verdeckt.

Ferner müssen folgende Faktoren berücksichtigt werden:

a) die Veränderung in den relativen Breiten des Netzes und des Strahls in Abhängigkeit von der Tiefe des Netzes;

609 668/137

3 4

b) der Umstand, daß die größere Breite des Strahls det ferner eine Verringerung mit zunehmendem Abin größeren Tiefen zum Empfang von mehreren stand infolge der Absorption und der Streuung des Echos von einem einzigen Ziel führt, wenn die- Strahls im Wasser.

ses die Breite des Strahls kreuzt; Zur Vermeidung der sich ergebenden Verände-

c) die Ausbreitung der Energie des Strahls über 5 rangen der Amplitude mit der Entfernung vom Ziel eine teilkugelförmige Wellenfront und ihre Ab- werden die empfangenen Echoimpulse durch einen sorption im Wasser. Empfangsverstärker 12 verstärkt, dessen Verstär-

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Im- kungsgrad durch eine Korrekturschaltung in Form

pulsecholotgerätes, welches auf Grund der Prüfung eines Steuerwellengenerators 13 gesteuert wird. Der

der Menge der Fische, deren Fang erwartet werden io Steuerwellengenerator 13 ist mit dem Impulsgenera-

kann, eine Bewertung des voraussichtlichen Fang- tor 11 verbunden und wird durch jeden Impuls

ergebnisses liefert, statt nur die Menge der vorhan- gleichzeitig mit der Aussendung eines Ultraschall-

denen Fische anzuzeigen. Die Vorteile eines solchen impulses ausgelöst, um ein Verstärkungsregelsignal

Gerätes sind offensichtlich. zu erzeugen, das sich mit der Zeit derart verändert,

Nach der Erfindung wird die Lösung dieser Auf- 15 daß das Verstärkungsmaß des Empfangsverstärkers gäbe dadurch erreicht, daß bei einem Impulsecholot- 12 über zunehmende Werte angepaßt wird und auf gerät der eingangs erwähnten Bauart ein vom Bo- diese Weise Echoinipulse, die von zunehmenden denecho beeinflußter Kippgenerator vorgesehen ist, Entfernungen empfangen werden, in einem solchen welcher einen Bewertungsverstärker steuert, der die Ausmaß verstärkt werden, daß die vorerwähnte Abvon der Registriervorrichtung wiedergegebenen 20 nähme in der Stärke ausgeglichen wird.
Echoimpulse um so mehr verstärkt, je später sie Die Ausgangsspannung aus dem Empfangsverausgespeichert werden. In der nachfolgenden Inte- stärker 12 mit Verstärkungsanpassung stellt daher grationsschaltung werden also die später ausgegebe- die Echoimpulse in einer Form dar, in welcher ihre nen Impulse stärker bewertet, was eine Anpassung relativen Amplituden von der Größe und den Rean die Tatsache entspricht, daß die in nächster Nähe 25 flektionseigenschaften der reflektierenden Flächen des Meeresgrundes befindlichen Schwärme leichter abhängen. Diese Ausgangsspannung wird einer vorgefangen werden als die etwa in größerer Höhe und zugsweise magnetisch arbeitenden Aufnahme- und z.B. in der Nähe der oberen Begrenzungslinie des Wiedergabevorrichtung zugeführt, die eine rotierende Schleppnetzes befindlichen Schwärme. Trommel 14 und einen Aufnahme- und Wiedergabe-Weitere Vorteile der Erfindung werden im folgen- 30 sowie Löschkopf IS bzw. 16 aufweist, deren Arbeitsden an Hand von Ausführungsbeispielen in der weise von einem Steuerkreis 17 gesteuert wird. Wenn Zeichnung näher erläutert. Es zeigt der Steuerkreis 17 für das Schreiben eingestellt ist,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Impulsecholot- wird der Aufnahme- und Wiedergabekopf 15 mit

gerätes nach der Erfindung, einer Schreibvorspannung beliefert und ist dieser mit

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer weiteren Aus- 35 dem Empfangsverstärker 12 verbunden, während

führungsform des Gerätes nach der Erfindung, der Löschkopf 16 mit einer Löschschwingung belie-

F i g. 4 idealisierte Wellenformen, die die Arbeits- fert wird, um die vorher aufgenommene Information

weise der Korrektur-, Verzögerungs- und Bewer- aus der Oberfläche der Trommel 14 zu löschen,

tungsteile des Gerätes nach F i g. 2 darstellen, bevor sie unter dem Kopf 15 hindurchtritt,

F i g. 5 idealisierte Wellenformen, die die Arbeits- 40 Die Ausgangsseite des Empfangsverstärkers 12 ist weise der Korrektur-, Verzögerungs- und Bewer- ferner mit einem Filter 18 verbunden, das als Siebtungsteile der Fig. 3 darstellen, schaltung wirkt, um einen Bezugsauslöseimpuls aus

F i g. 6 idealisierte Wellenformen, die die Arbeits- den empfangenen Echoimpalsen auszusieben. Das

weise des Zählers darstellen, der den Ausführungs- Filter 18 ist so eingestellt, daß es als Bezugsauslöse-

formen nach F i g. 2 und 3 gemeinsam ist. 45 impuls den Echoimpuls mit großer Amplitude vom

Das in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Im- Grund des Gewässers, d.h. den Bodenechoimpuls,

pulsecholotgerät umfaßt eine Geber- und Empfangs- aussiebt. Dieser Bodenechoimpuls wird zur Einleitung

vorrichtung 10 üblicher Art, die einen oder mehrere der Ablesung der verzögerten Echoimpulse verwen-

elektromechanische Wandler zum Aussenden von det, die auf der rotierenden Trommel! 14 aufgezeich-

Schall- oder Ultraschallenergie in das Wasser und 50 net worden sind. Der Bodenechoimpuls aus dem

zum Empfang der durch die Objekte im Wasser, bei- Filter wird dem Steuerkreis 17 zugeführt, um die

spielsweise Fischsehwärme, und durch den Grund Umschaltung vom Aufnahmezustand in den Wieder-

des Gewässers reflektierten Energie. Die Schallwel- gabezustand der Aufnahme- undWiedergabevorrich-

len- oder Ultraschallwellenenergie wird in Form von tung einzuleiten. Im Lesezustand sind die Lösch-

itapulsen unter der Steuerung eines Impulsgenera- 55 schwingung und die Schreibvorspannung, welche Von

tors 11 ausgesendet. Die Energie wird in das Wasser einem gemeinsamen Hochfrequenzgenerator geliefert

in Form eines divergierenden Strahls ausgesendet, werden können, vom Löschkopf 16 bzw. vom Auf-

wobei die Ausbreitung der Energie über eine teil- nähme- und Wiedergabekopf 15 abgeschaltet und

kugelförmige Wellenfront die Energiedichte, welche ■ dient der letztere als Wiedergabekopf, der mit einem

auf die Ziele auftrifft, im umgekehrten Verhältnis 60 Bewertungsverstärker 19 verbunden ist. Die Fisch-

zum Quadrat der Entfernung vom Wandler ver- echoimpulse, die vor dem Bodenechoimpuls ange-

ringert. kommen sind und dem gleichen ausgesendetem Im-

Eine ähnliche Ausbreitung der reflektierten Ener- puls entsprechen und auf der Trommel aufgezeichnet

gie führt zu Echos, die am Empfangswandler von wurden, werden nun in der Reihenfolge ihres Em-

einem kleinen Ziel, beispielsweise einem Fisch, an- 65 treffens abgelesen, d. h., die von den geringsten

kommen, deren Stärke umgekehrt proportional der Tiefen zuerst, worauf das aufgezeichnete Bodenecho

vierten Potenz der Entfernung des Ziels vom Wand- folgt. Die· Drehgeschwindigkeit der Trommel ist so

ler ist. Die Energiedichte bzw. Echointensität erlei- ausgelegt, daß die Echos eines ausgesendeten Im-

pulses aus dem gesamten untersuchten Tiefenbereich bei einer einzigen Drehung der Trommel aufgezeichnet werden.

Wie erwähnt, entspricht die Zahl oder die Menge der Fische, die von dem Schall- oder Ultraschallstrahl gesehen worden sind, nicht dem wahrscheinlichen Fang. Es kann eine Wahrscheinlichkeitskurve berechnet werden, die anzeigt, daß die FangWahrscheinlichkeit in der Nähe des Grundes rasch zunimmt und gewöhnlich mit der Tiefe von der Köpf- :o Knie des Netzes zunimmt. Um eine Anzeige des wahrscheinlichen Fanges zu erhalten, müssen die empfangenen Echoimpulse nach der Korrektur wegen der Veränderung der Amplitude mit der Tiefe entsprechend der Veränderung der Fangwahrschein-Uchkeit mit der Tiefe innerhalb des Tiefenbereiches geschätzt werden, über den sich die Höhe des Netzes erstreckt.

Für diesen Zweck wird das Verstärkungsmaß des Bewertungsverstärkers 19 mit der Zeit mittels eines Schätzsignals verändert, das von einem Kippgeneratöx20 abgeleitet wird. Der Kippgenerator 20 wird über ein Veränderliches Verzögerungsglied 21 von dem Bodenechobezugsimpuls gekippt, der durch das Filter 18 ausgewählt wird.

In F i g. 4 stellt die Wellenform (0) die durch den Impulsgenerator 11 erzeugten Impulse 22 und die Umhüllende der in das Wasser ausgesendeten Schallwellen- oder Ultraschallwellenenergieimpulse dar. Die Wellenform (b) stellt die Ausgangsspannung des Empfangswandlers der Geber- und Empfangsvor-Ächtung 10 sowie Durchbruchimpulse 23 b von den ausgesendeten Impulsen 22, Fischechoimpulse 24 b toad 2Sb und einem Bodenechoimpuls 26 b dar. Die Durchbruchsimpulse 23 b werden in an sich bekanntear' Weise herausgeschleust oder unterdrückt und rdcltt auf den Empfangsverstärker 12 übertragen.

Diö Wellenform (c) stellt die durch einen Multivibrator od. dgl. in dem Steuerkreis 17 erzeugte Steueiwellenform dar. Die ins Positive gehenden Kauten 27 der SteuerWellenförm werden durch den Bodenechoimpuls 26 gekippt* welcher durch das Filter 18 ausgewählt wird, und leiten die Wiedergabe vom der Trommel 14 ein, die nach einem bestimmten Intervall durch die ins Negative gehenden Kanten 28 der Steuerwellenform beendet wird. Zwischen dsm Auftreten der Kanten 27 und 28 werden die in die Trommel eingeschriebenen Impulse abgelesen, wie in der Wellenform (d) gezeigt, in welcher die Fisfchechoimpulse 24 d und 2Sd und der Bodenechoimpuls 26d den Impulsen 24b, 25b und 26& der Wellenform (b) entsprechen.

Der durch das Filter 18 ausgewählte Bodenechoimpüls wird ferner dem veränderlichen Verzögerungsglied 21 zugeführt, dessen Ausgangsspannung durch die Wellenform (e) in F i g. 4 dargestellt ist. Die Vorderkante 29 ist mit dem Empfang desBodenöÄoitnpulses synchronisiert, während der Zeitpunkt des Auftretens der Hinterkante 30 für einen nachstehend näher beschriebenen Zweck verstellbar ist. Di© Hinterkante 30 kippt den Kippgenerator 20, der ein© zeitveränderliche Ausgangsspannung erzeugt, wtelEh© schematisch durch die· Wellenform (f) dargestellt ist, bei welcher die Ausgangsspannung als mit der Zeit ins Negative zuflehm&nd und einer Kurve 31 folgend dargestellt ist.

Das negative Vorzeichen der Ausgangswelleafotm (jf) ist für die Steuerung eines pnp-Transistorverstärkers geeignet, der als der Bewertungsverstärker verwendet werden kann. Dieser Verstärker wird nur eingeschaltet, wenn die Wellenform (/) ins Negative gerichtet ist. Die Kurve 31, die normalerweise nicht linear sein würde, wird zur Steuerung des VerstärkungSmaßes dieses Verstärkers in seinem eingeschalteten Zustand verwendet. Das sich ergebende zeitveränderliche Verstärkungsmaß dieses Bewertutigsverstärkers 19 ist durch die Wellenform (g) dargestellt und die Ausgangsspannung des Bewertungsverstärkers durch die Wellenform (K), bei welcher die Fischechoimpulse 24 h und 2Sh den Impulsen 24 d und 2Sd der Wellenform (d) entsprechen. Wie ersichtlich, hat sich die Form der Fisehechoimpulse verändert, und es wurden die relativen Amplituden der Impulse 24 und 25 als Folge der Wahrscheinlichkeitsschätzung unter der Wirkung des Bewertungsverstärkers 19 umgekehrt.

Das Verstärkungsmaß des Verstärkers 19 folgt einer Kurve 32 [Wellenform (g) in Fig. 4] und nimmt von Null auf ein Maximum vom Zeitpunkt seiner Einleitung durch die Hinterkante 30 der Ausgangsspannung aus dem veränderlichen Verzögerungsglied 21 zum Zeitpunkt seiner Beendigung durch das Ende der Kippwellenform (/) aus dem Kippgenerator zu. Die Beendigung ist so vorgesehen, daß sie erfolgt, unmittelbar bevor der Bodenechoimpuls 26 d von der Trommel 14 abgelesen wird, so daß der Verstärker 19 diesen Bodenechoimpuls nicht auf den Zähler überträgt, da nur Fischechos gezählt werden sollen. Der Zeitpunkt des Beginns der Kurve 32 kann durch die Veränderung des Zeitpunktes des Auftretens der Hinterkante 30 der Ausgangsspannung aus dem Verzögerungsglied 21 verändert werden, Uta den Bereich der Tiefen, über welchen die Fische gezählt werden, zu verändern.

Die Ausgangsspannung des Bewertungsverstärkers 19, welche die korrigierten und geschätzten Echoirsputse darstellt, wird einer Anzeigevorrichtung 33 zugeführt, welche die Echoimpulse integriert Und den integrierten Wert auf einem Zähler darstellt, so daß dieser eine Schätzung des wahrscheinlichen Fangs zeigt. Die Anzeigevorrichtung 33 umfaßt eine Treiberstufe 34, welche die ankommenden Impulse gleichrichtet und die gleichgerichteten· Impulse an eine Widerstands-Kapazität-Integrationsschaltung 35 weiterleitet, die einen durch einen Widerstand 37 ladbaren Kondensator 36 aufweist. Der Kondensator 36 kann durch eine Entladungsvorrichtung 38 entladen werden, die unter der Steuerung einer Sehmidtschen Kippschaltung 39 arbeitet. Die Schmidt-Schaltung 39 ist mit dem Kondensator 36 über eine Kathodenverstärkerstufe 40 verbunden, und wenn die Spannung am Kondensator das Kippniveau der Schmidt-Schaltung erreicht, wird der Kondensator entladen. Die Entladung des Kondensators 36 ist so ausgelegt, daß sie mittels eines i?C-Gliedes 41 mit einer kurzen Zeitkonstante und eines Sperrschwingers 42 einen Impuls erzeugt, der durch einen Zähler 43 vom Dekadron-Typ aufgezeichnet wird. Dieser Zähler umfaßt mehrere Dekaden mit zwischenliegenden Triggerstufen und hat eine Zählkapazität, die ausreicht, das Zählen während eines· Zeitraumes von mehreren Stunden zu ermöglichen.

Die Arbeitsweise der Anzeigevorrichtung 33 ist durch die Wellenformen· in Fig. 6 dargestellt. Die Wellenform (α) stellt in vergrößertem Maßstab· die Ausgaögsspannung aus demBewertungsverstärkei^r19

dar, die in Wellenform (h) in F i g. 4 gezeigt ist, und umfaßt Fischechoimpulse 24 a und 25 a. Die gleichgerichtete Ausgangsspannung aus der Treiberstufe 34 ist in Wellenform (b) gezeigt und besteht aus Stromimpulsen 44 und 45. Die Störungsunterdrückung kann mittels der Treiberstufe 34 durch das Beschneiden des Mittelsteils des Impulses zwischen den Werten +x und —x bewirkt werden, was eine gleichgerichtete Wellenform mit einer Basishöhe ergibt, die geringfügig positiv ist, wie durch die Wellenform (b) in Fig. 6 gezeigt.

Die Wellenform (c) zeigt das Laden und Entladen des Kondensators 36 als Ausgangsspannung aus der Kathodenverstärkerstufe 40. Es sind zwei Fälle gezeigt, wobei der links dargestellte Fall der Verwendung eines Kondensators 36 von geringer Kapazität oder einem niedrigen Kippniveau entspricht und der auf der rechten Seite ■ dargestellte der Verwendung eines Kondensators von großer Kapazität und einem verhältnismäßig hohen Kippniveau. Im ersten Fall reicht der kleine Impuls 44 aus, den Kondensator 36 auf das Kippniveau der Schmidt-Schaltung 39 zu laden. Der Ladevorgang folgt der Kurve 47, und wenn das Kippniveau 46 erreicht ist, wird der Kondensator rasch entladen und fällt die Spannung rasch längs der Kurve 48 ab. Die Spannung steigt dann wieder auf eine Höhe 49 an, die aufrechterhalten wird, bis der Impuls 45 eintrifft. Der starke Impuls reicht aus, den Kondensator mehrere Male zu laden, wobei jedesmal, wenn das Kippniveau 46 erreicht wird, der Kondensator entlädt, wie bei 50 gezeigt. Die restliche Ladung 51 am Kondensator 36 wird gehalten, bis ein nachfolgender Stromimpuls eintrifft, der einem anderen Fischecho entspricht. Im zweiten Fall reicht der Stromimpuls 44 nicht aus, den Kondensator 36 auf das Kippniveau 46 aufzuladen, und erhöht lediglich die Spannung auf die Höhe 52. Der Impuls 45 erhöht die Spannung auf das Kippniveau und bewirkt die Entladung 53 und erhöht dann die Spannung auf die Höhe 54.

Die Wellenform (α*) in F i g. 6 zeigt die Ausgangsspannung der Schmidtschen Kippschaltung 39 mit Impulsen 55, die jedesmal auftreten, wenn die Spannung am Kondensator 36 das Kippniveau 46 erreicht. Die Wellenform (e) stellt ins Negative gehende kurze Zacken oder Spannungsspitzen 56 als Ausgang des ÄC-Gliedes 41 dar, die sich aus den Entladungen des Kondensators 36 ergeben. Die Spannungsspitzen 56 werden dem Sperrschwinger 42 zugeführt, so daß dieser kurze Impulse 57 [Wellenform (/)] für den Betrieb des Zählers 43 erzeugt.

Das in F i g. 3 gezeigte Gerät stellt eine Abände-' rungsform des Gerätes nach F i g. 2 dar. Es weist viele Teile des Geräts nach Fig. 2 einschließlich der gesamten Anzeigevorrichtung 33 auf. Diese Teile sind mit den gleichen Bezugsziffern wie in F i g. 2 versehen und werden nicht beschrieben, soweit sie nicht für das Verständnis der in F i g. 3 gezeigten Abänderungsform erforderlich sind.

Das Filter 18 ist nicht mit dem veränderlichen Verzögerungsglied 21 verbunden, sondern steuert einen Vorspannungsimpulsgenerator 58, der Vorspannungsimpulse 59 erzeugt, welche durch die Wellenform (α) in Fig. 5 gezeigt sind. Die Hinterkanten 60 der Vorspannungsimpulse 59 treten auf, wenn ein Bodenechoimpuls vom Filter 18 empfangen wird, während die Vorderkanten 61 eine bestimmte Zeit nach der vorausgehenden Hinterkante 60 auftreten.

Diese Zeit wird etwas kürzer gehalten als das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden ausgesendeten Impulsen, so daß das Anlegen einer Vorspannung vor dem Empfang des nächsten Bodenechoimpulses geschieht.

Bei diesem Gerät werden die auf die rotierende Trommel 14 aufgenommenen Signale mehrere Male vor dem Empfang des nächsten Satzes von aufzuzeichnenden Impulsen, die dem nächsten auszusendednden Impuls entsprechen, abgelesen. Die abgelesenen Impulse sind als Wellenform (b) in F i g. 5 gezeigt und umfassen Fischechoimpulse 656 und 66 b und den Bodenechoimpuls 67 b, die alle wiederholt auftreten, wenn die rotierende Trommel 14 eine Reihe von Umdrehungen beendet. Ein Zeitgatter 62 wird durch den Vorspannungsimpuls 59 vorgespannt, wodurch eine ins Positive gehende Kante 63 in der Ausgangswellenform (c) [F i g. 5] der Gatter- oder Torschaltung 62 erzeugt wird. Die von der Trommel 14 abgelesenen Impulse werden der Gatter- oder Torschaltung 62 zugeführt, die eine amplitudengesteuerte Wählschaltung umfaßt, welche dazu dient, den Bodenechoimpuls aus dem ersten Zyklus von von der Trommel wiedergegebenen Echoimpulsen auszuwählen, und die ins Negative gehende Kante 64 der Ausgangswellenform (c) tritt auf, wenn der erste wiedergegebene Bodenechoimpuls 67 & empfangen wird.

Die ins Negative gehende Kante 64 der Wellenform (c) löst das veränderliche Verzögerungsglied 21 aus, das, wie vor, eine Ausgangswellenform (d) [F i g. 5] erzeugt, die der Wellenform (e) in F i g. 4 entspricht. Die Wellenformen (e), (/) und (g) in F i g. 5 entsprechen genau den Wellenformen (f), (g) und Qi) in F i g. 4 und tragen die gleichen Bezugsziffern. Die korrigierten und geschätzten Fischechoimpulse 24 h und 25 h ergeben sich nun aus dem zweiten Ablesezyklus der auf der rotierenden Trommel aufgenommenen Echoimpulse. Die nachfolgenden Ablesezyklen, welche einer Darstellungsvorrichtung mit einer Kathodenstrahlröhre zugeführt werden, um eine stetige Darstellung aufrechtzuerhalten, brauchen nicht gezählt zu werden und werden infolge der Rückführung der Verstärkung des Bewertungsverstärkers auf Null am Ende des Kippens 31 des Kippgenerators 20 ausgeschlossen. Es können keine weiteren Impulse zur Anzeigevorrichtung 33 weitergeleitet werden, bis an die Zeittorschaltung 62 wieder eine Vorspannung durch die Vorwärtskante 61 des nächsten Vorspannungsimpulses 59 gelegt wird, so daß sie dadurch in einen Zustand gebracht wird, in welchem sie auf einen weiteren wiedergegebenen Bodenechoimpuls anspricht und wieder die Anpassungsverstärkung des Bewertungsverstärkers einleitet.

Der Steuerwellenformgenerator 13 und der Kippgenerator 20 können in ähnlicher Weise ausgebildet sein, um die gewünschten Wellenformen auf Grund von Auslöseimpulsen zu erzeugen. Ein Miller-Sägezahngenerator ist so ausgelegt, daß er durch den Auslöseimpuls ausgelöst wird, und die Ausgangsspannung des Sägezahngenerators wird mit verschiedenen Amplituden mehreren Verzerrungsschaltungen zugeführt. Die Ausgangsspannungen der verschiedenen Verzerrungsschaltungen werden zusammenaddiert, um die erforderliche Wellenform aufzubauen. Jede Verzerrungsschaltung kann, beispielsweise mit Hilfe von Dioden, so geschaltet werden,

daß sie nur bei einer bestimmten Spannungshöhe in Tätigkeit tritt und ihre Komponente der Ausgangsspannung nur oberhalb einer bestimmten Spannungshöhe zuaddiert wird.

Bei einer weiteren in der Zeichnung nicht gezeigten Ausführungsform der Erfindung wird das Schätzsignal aus der Kippgeneratorschaltung 20 nicht unmittelbar dem Bewertungsverstärker 19 zugeführt. Die wiedergegebenen Impulse werden durch einen Verstärker mit einem festen Verstärkungsmaß verstärkt und über eine Zeittorschaltung sowie eine Amplitudentorschaltung zu einem Zähler weitergeleitet. Die Zeittorschaltung wird durch einen Impulsgenerator gesteuert, der durch die Ausgangsspannung der Amplitudentorschaltung 18 ausgelöst wird, oder im Fall einer wiederholten Wiedergabe durch den ersten wiedergegebenen Bodenechoimpuls und wird für eine Periode geöffnet, welche der Auswahl der wiedergegebenen Fischechoimpulse aus dem gewünschten Tiefenbereich angemessen ist. Die Amplitudentorschaltung wählt nur diejenigen Fischechoimpulse aus, deren Amplitude größer ist als ein eingestellter Grenzwert und leitet sie zum Zähler weiter. Der Zähler erzeugt ein Ausgangsspannungssignal, das dem Verhältnis proportional ist, mit welchem er die Fischechoimpulse empfängt, und das Ausgangsspannungssignal wird zu einer Vervielfacherschaltung weitergeleitet, welche die Wahrscheinlichkeitsschätzung durch Vervielfachung des Spannungssignals aus dem Zähler mit dem Schätzsignal aus dem Sägezahngenerator zuführt. Das Schätzsignal muß natürlich in diesem Fall eine Wellenform haben, die von derjenigen abweicht, welche zur Steuerung des Verstärkungsmaßes des Bewertungsverstärkers verwendet wurde. Das Schätzsignal wird nachfolgend integriert und einem Zähler oder einer anderen Darstellungsvorrichtung zugeführt.

Bei allen diesen Ausführungsformen kann eine weitere Modifikation der empfangenen Impulse durchgeführt werden, um Veränderungen in der Zahl der Echos oder der Unterwasserschallimpulse, die von einem gegebenen Ziel empfangen werden, auszugleichen. Die Zahl der Unterwasserschallimpulse hängt von der Geschwindigkeit des Schiffes, der Winkelbreite des Echolotungsstrahls in der Schiffslängsrichtung und von der Entfernung des Zieles ab, und es können Steuerspannungen, welche diese Faktoren darstellen, angelegt werden, um die Amplitude der empfangenen Echosignale in der erforderlichen Weise zu modifizieren. Dies geschieht zweckmäßig so durch die Modifikation der Wellenform der dem Empfangsverstärker zugeführten Korrektursteuerwellenform. Die Modifikation dieser Wellenform kann auch unter Berücksichtigung der relativen Breite des Strahls und des Netzes quer zur Schiffsbewegung durchgeführt werden, welche sich mit der Tiefe des Netzes verändert.

Obwohl bei den vorangehend beschriebenen Ausfiihrungsformen eine magnetisch arbeitende Aufnahme- und Wiedergabevorrichtung als Verzögerungsvorrichtung verwendet worden ist, kann diese durch eine elektrische Verzögerungsleitung ersetzt werden.

Wenn sehr niedrige Ultraschallfrequenzen verwendet werden, ist die Fischechoamplitude proportional dem Volumen des Fischschwarms. Wenn die Länge des Echoimpulses durch die feste Länge des ausgesendeten Impulses bestimmt werden soll, führt dies zu einem integrierten Bereich proportional dem Gewicht der wahrscheinlich gefangenen Fische. Bei höheren Frequenzen kann ein ähnliches Ergebnis dadurch erzielt werden, daß die Echosignalspannungen vor dem Zählen eine Rechteckwellenform erhalten.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Impulsecholotgerät zur Feststellung von Fischen mit Regelung des Empfangsverstärkers zur Kompensation der Abnahme der Echointensität mit der Entfernung der reflektierenden Objekte, wobei an den Empfangsverstärker eine die Echoimpulse speichernde Aufnahme- und Wiedergabevorrichtung und an den Ausgang des Empfangsverstärkers ein nur das Bodenecho durchlassendes Filter angeschlossen ist, wodurch jeweils eine Steuerschaltung in Tätigkeit gesetzt wird, welche zur zeitweisen Umschaltung der Registriervorrichtung auf Wiedergabe der gespeicherten Echoimpulse und Übermittlung an eine Integrations- bzw. Zählvorrichtung dient, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Bodenecho beeinflußter Kippgenerator (20) vorgesehen ist, welcher einen Bewertungsverstärker (19) steuert, der die von der Registriervorrichtung wiedergegebenen Echoimpulse um so mehr verstärkt, je später sie ausgespeichert werden.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an das Filter (18), welches das Bodenecho durchläßt, ein dieses in veränderlichem Zeitabstand an den Kippgenerator (20) weiterleitendes Verzögerungsglied (21) angeschlossen ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise magnetisch arbeitende Aufnahme- und Wiedergabevorrichtung eine von einem Steuerkreis (17) beeinflußte rotierende Trommel (14) und einen Aufnahme- und Wiedergabe- sowie Löschkopf (15 bzw. 16) besitzt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1019 939.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

609 668/137 9.66 © Bundesdruckerei Berlin