DE1566870A1

DE1566870A1 - Echolotgeraet mit einer fernsehartigen Anzeige

Info

Publication number: DE1566870A1
Application number: DE19671566870
Authority: DE
Inventors: Maass Dipl-Phys Gustav
Original assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Current assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Priority date: 1967-07-14
Filing date: 1967-07-14
Publication date: 1970-04-30
Also published as: DE1566870B2; DE1566870C3

Description

.Echolotgerät mit einer Ternsehartigen anzeige Die Erfindung geht aus von einem Echolotgerät für die Unterwasserschallortung mit einer fernschartigen Anzeige auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre, dei der der kathodenstrahl zeilen ärmig über den Bildschirm geführt wird und der Lotstrahl hiermit synchron und ebenfallls zeilenförmig das umgbende Wasservollumen überstreicht. ein genügendes aufläsungsversmögen zu erreichen, muß ein ssrtigern, bekanntes Echolotgerät mit fernaschartiger Anzeige mit eh hoher Schanlltrögerfrequenz arbeiten, zum beispiel 500 kHz ("Funkschau", Heft 17/7964, seite 458). diese hohe Frequenz mat ave. unter Wasser eine Reihe von erheblichen Nachteilen, die den praktischen Einsatz letztlich in Frage Staellen. So beträgt die maxinal erzeilbare Reichweite nur etwa 100m. Dies hat zur folge, daß der Einsatz für eine vorausgerichtete Horizontallotung nicht zur Kurseinsteuerung eines Fische. einschiffes auf einen Fisschschwarm verwendbar ist) weil das Schiff 80 enge und kurzzeitige Kurskorrekturen nicht durchführen kann. Auch bei der Erforschung des Meerebodens gLflLtjt diese Reichweite bei weitem nicht den Anforderungen; außerdem vermögen so hohe Schallfrequenzen auch nicht in don eeresboden einzudringen, um beispielsweise Schlammablagerungen zu durchdringen und die eingentliche Bodenoberfläche zu erfassen oder UM sogar Sedirnen:schichtungen innerhalb des Bodens zu beobachten.
Die Erfindung Stelle sich deshalfb die Aufgabe, diese Nachteile zu vermeiden, insbesonduere ein A@@@@@@@ igen Eilld weilt - in der Größenordnung von Kolometern - vorausliegender Fischschwärme sowie des Merresbodens und seiner Schicktungen uch jfl großen Wenserteifen zu ermöglichen.
Die erfindungsgemäße Lösung ist gekennseichnet durch die mit der ainen Ablenkkoordinate des katkodenstrahles synchrone Schwenkung eines an sich bekannten fücherförmigen Sende-Lotstrahles (Sengefächer) lediglich in einer Ebene quer zu seiner gröäten Ausdehnung sowie durch die mit der anderen, zur ersten semrechten Ablenk koordinate synchrone Schwenkung eines zam Senaefächer senkrechten, ebenfalls an sica bekannten fächerförmigen Empfangs-lotstrahls (Emfangsfächer) lediglich in einer Ebene uer zu seiner gräßten Ausdehnung und längs der größten Ausaehnung des Sender@@@hers, Hierdurch wird das Fernsehraster nicht mehr wie bisher punkstförmig sondern zeilenförmig erzeugt, wobei die aneinander anschleißenden Sendezeilen von sich damit kreuzenden Empfangszeilen abgetastet werden, so daß ein Fernsehraster außerordentlich hohen Auflösungsvermögens resuleiert, das zudem noch einfach elektronisch steuerbar ist. Demzufolge läßt sich die Schallträgerfrequenz ganz erhabland, bis zu üblichen Frequenzen von 10 bis 30 kHz, senken und trotzdel noch eine fernschartige Anzeige auf dem Schirm dar kathodenstrahlröhre (Monitor) erzielen. Dann lassen sich weit vorausliegende Fischschwärme sogar ihrer Form nach erkennen, so der fangwürdigste unter mehreren herussuchen, sowie auch die dichteste Stelle eines ausgedenten Fischschwarmes ansteurern. Auch Bodnschichtangen können erkannt werden und beispielsweise vor der Kiste der USA abbauwürdige K Kiesverkommen für den Soraßenban amsgenutzt werden.
Es sei noch bemerkt, aaß es zwor bekannt ist (brit. 778.673), mittels wenigstens einer Sendewandlerzeile wenigstens einen feststehenden Sende fächer zu erzeugen una mit wenigstens einer dazu senkrecht stehenden Empfangswandelerzeile den oder die der Kreuzung der Fächer entsprechenden Schnittpunkte. auszuloten. Hierbei. handelt es sich aber nach wie vor uc. eine in üblicher Weise durchgeführte Lotung, die beispielsweise auf eimem Schreiber sukzessive nebeneinander die Lotperioden einzeln aufzeichnet und so lediglich einem Lägsschmitt durch das wasser mit der Konturenlinei des Bodens ergibt (Seite, Zeilen 12 und 13), das sogenannte Echogramm. oll ein größerer Teil des Heeresbodens eriaßt werden (Seite 3, Zeilen 68 bis 73), so sind mehrere (Fig. 2 und 4)

Beneitg

g « : ack

(Fig. 3 und 5) Wandlerzeilen vorzusehen, mit jeweils einem festesteh #den, zugecrdneten Lotfkcher. Zur @@ wertung der einzelnen Loutungen sind die cinzelnen Empfangswanglerzeilen nait jeweils einem gesonderten Schkreiber verbunden (Seite 2, Zeilen 64 und 65). Damit ergebe, sich mehrere getennte Lässc nitte durch das Wasser, derern Bodenkontauren erst ausgemessen und zeichnerisch zus ammengesstzt werden müssen, wenn wan eine Drufsicht aug den Merresboden gewinnen möchte, wie sie eine mit Licht arbeitende, an einem Seil hinabgelassene Fernsehkamera liefern würde, wenn die Meerestiefe hierfür nicht zu tief wäre. Hine fernsehartige Anzeige ist auX diese Weise aisO nicht erreichbar.
Außerdem erfordern die vielen whandlerzeilen gegeüber der Erfindung einen wesentlich gräßeren Aufwand.
Ferner ist es bekannt (US 3.144.631; US 3.296.597), mittels der vorstehend (brit. 778.'673) beschriebenen, feststehenden, gekreuzten Sende- und Empfangs fächer den Meeresboden kartographisch durch die Aufzeichnung von Höhenlinien auf dem Registrierstreifen eines Schreibers auszuloten. Hierbei erfolgt die Erfassung einer größeren Meeresbodenfläche durch Überfahren mit dem feststehenden Sende fächer durch (US 3.296.597, Spalte 2, Zeihen 22 und 23) und den Empfang mittels einer größeren Zahl, vorzugsweise 60, feststehenden Empfangsfächern (US 3.296.597, Spalte 2, Zeilen 40 bis 42). Hiermit ist ein großer apparativer Aufwand verbunden sowie eine umstädliche Auswertung (US 3.296.597, Spalte 3, Zeilen 66 bis 68); es werden die Vorteile einer fernsehartigen Anzeige gemäß der Erfindung bei weitem nicht erreicht.
Ferner ist es bekannt (DBP 911.824), die Form eines Unterwasserobjektes mittels einer großen Anzahl von Lampen anzuzeigen, die in einem Schachbrett-Tableau angeordnet sind, und die einzeln mit den aus korrespondierenden Richtungen unter Wasser mit je einem gesonderten Wandler erpfangenen Echosignalel in ihrer Helligkeit zu steuern sind. Auch später noch wird ein derartiges Glimnlampen-Tableau gegenüber einer Anzeige mit einer Kathodenstrahlröhre für vorteilhafter angesehen (DBP 1.048.198, 1.Absatz).
Nach Meinung des Erfinders besitzt ein derartiges Lampen-Tableau im praktischen Gebrauch nur eine sehr geringe Unterscheidungskraft, die vielleicht für sehr kurze Entfernungen und sehr große Unterwasserobjekte grundverschiedener Art ausreichen mag, aber nicht geeignet erscheint, mehrere Fischschwärme - alao Objekte gleicher art-asuf aher Fang@rdigkeit au unterscheiden.
Zwar nimmt die Feinheit der Anzeige mit der Zahl derlampén zu, aber da deren Größe nach unten hin beschränkt ist, würde erst ein größerer Betrachtungsabstand genügend Aufschlüsse geben.
Einmal steht ~dieser große Betrachtungsabstand auf der Brücke der relativ kleinen Fischr,eifahrzeuge nicht zur Verfügung und zum andern sind dann mehrere hundert, wenn nicht gar mehrere tausend elektrische Anschlüsse bei der Anzeigevorrichtung herzustellen. Abgesehen von Verdrahtungsfehlern ist hiermit ein für Fischereifahrzeuge nicht tragbarer Herstellungsaufwand verbunden.
Hinzu käme die große Anzahl von einzelnen Wandlern, der jeder. für sich eine dem von der einzelnen Lampe eingenommenen Feld entsprechende große Peilschärfe aufweisen muß, die aber nur mit relativ sehr großen Wandlerflächen zu realisieren wäre, so daß -bei niedrigeren Frequenzen eine Ausführung praktisch nicht möglich ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeisp:L'en erläutert; es zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles Fig. 2 und 3 Zeitdiagramme von Ablenkspannungen in zwei Ausführungen Fig. 4 Ergänzung der Fig. 1 für die zweite Ausführung der Fig. 3 Fig. 5 Prinzipschaltung eines Sperrschwiners als Beispiel eines Ablenkgenerators Fig. 6 Ausführungsbeispiel für eine elektronische Schwenkung der Fächer-Richtcharakteristik einer Wandlerzeile Fig. 7 AusfUhrungsb.ipiel eine3 elektronisch steuerbaren Phasenschiebers Fig. umschltbare Ausführung der Fit in der Figur 1 ist mit 1 der Schirm einer Kathodenstrahlröhre bezeichnet, die als Anzeigevorrichtung für die Lotungen dient.
Durch die negative Vorspannungsquelle 2 ist sie an ihrer Helligkeitselektrode gesperrt. Die Kathodenstrahlröhre besitzt horizontale Ablenkplatten 3 sowie vertikale Ablenkplauten 4.
Zur Führung des Elektronenstrahls im Fernsehraster, zeilenförmig über den Schirm 1 ist für die Horizontalablenkung der Sägezahn-Generator 5 vorgesehen, dessen sägezahnförmige Steuerspannung die horizontalen Ablenkplatten 3 beaufschlagt. Für ie Versetzung der so geschriebenen Zeilen in der Vertikalen dient der Sägezåhn-Generator 6, dessen Steuerspannung die vertikalen Ablenkplatten 4 beaufschlagt.
Bei der Erzeugung eines fernsehartigen Zeilenrasters auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre handelt es sich um geläufige Technik, die von Fernsehgeräten oder Fernsetestbild-Generatoren bekannt ist, so daß sich eine detaillierte Darstellung der einzelnen Stufen erübrigt.
Beispielsweise läßt sich als Sägezehn-Generator ein Sperrschwinger verwenden, der im einfachten Falle selbsttätig Schwingt. hierbei sind lediglich die Frequenzen der beiden Sperrschwinger-Oszillatoren unterschiedlich zu wählen, so daß die Vertikalablenkung langsam abläuft, damit ; von der schnelleren Horizontalablenkung genügend Zeilen geschrieben werden. Bei höheren Anforderungen an die Frequenzkonstanz lassen sich aus der Fernsehtechnik bekannte Stabilisierungsmaßnahmen durchführen, beispielsweise der Sperrschwinger durch einen Rechteck-Generator, vorzugsweise einen' Uberst@@@@@@@@ Lnus-Öaslllator trlggern.
Zur weiteren Ausführung der Erfindung werden die Steurerspannungen. der beiden Ablenkgeneratoren 5 und 6 nicht nur für die Ablenkalektrode 3 und 4 der Kathodenstrahlröhre, sondern gleichzeitig für die Betätigung der Ablenkeinheiten 7 und 8 der beiden Wandler zeilen 9 und 10 verwandt. Dies hat den Vorteil, daß die Ablenkungen des Elektronenstrahles und des Lotstrahles immer synchron miteinander laufen, auch wenn die Ablenkfrequenz sich' durch irgendwelche Einflüsse, z. B. Temperatur, etwas verschieben sollte; im Gegensatz hierzu sind beim Fernsehempfänger besondere Synchronisationsmaßnahmen; zwischen den beiden Ablenksteuerspannungen erforderlich.
Die Ablenkeinheiten 7 und 8 für den Elektronenstrahl sind vorzugsweise elektronisch steuerbare Phasenschieber, die die den einzelnen Wandlern der beiden gekreuzten Wandlerzeilen 9 und 10 zugeordneten Spannungen konphas machen. Je nach dem Betragund der Richtung der Phasenverschiébung sind die Ausgangsspannungen der EinzelwanX. für eine andere Lotstrahlrichtung konphas. Letztlich lassen sich auf diese Weise und unter Vermittlung der gemeinsamen Ablenk-Generatoren Kathodenstrahl und Lotstrahl synchron verschwenken.
Das Besondere der Erfindung liegt aber in einer mit dem Zeilenraster des Schirmes 1 synchronen Verschwenkung von zwei fächerförmigen gekreuzten Richtcharakteristiken 11 und 12 der Wandlerzeilen 9 und 10.
Eine Vereinfachung für die Ablenkeinheiten des LotstrAhles ergibt sich dadurch, daß im Gegensatz zum zweidimensional abzulenkenden Kathodenstrahl die beiden fächerförmigen Charakteristiken 11 und 12 nur eindimensional abzulenken sind: der eine Fächer 11 wird lediglich in einer Ebene, von links nach rechts, verschwenkt - hin und her.
Ebenso wird der zweite Fächer 12 nur eindimensional - von oben nach unten - verschwenkt.
Die beiden senkrecht aufeinanderstehenden Verschwenkungen sind 80 weit auszuführen, wie es den Seitenabmesungen der auf dem Schirm 1 der Kathodenstrahlröhre abzubildenden Fläche 19 im Wasser entspricht. Diese Fläche 13 kann beispielsweise eine gegenständliche Fläche sein, einen zu untersuchenden Teil des Meeresbodens darstellen oder auch nur symbolisch zur Veranschaulichung eines durch die Lotungen abzutastenden Raumwinkelbereichs unter Wasser gedacht sein.
Diese fernsehartig abzubildende Fläche 13 wird wie folgt durch die beiden Fächer 11 und 12 abgetastet: unsymmetrischen Von dem Taktgeber 14, beispielsweise einem/astabilen Multivibratcr, wird der Sendeoszillator 15 getriggert. Hierdurch gelangt ein leistungsstarker Ultraschallsendeimpuls über den elektronisch steuerbaren Phasenschieber 8 auf die einzelnen Wandler der Wandlerzeile 10 mit solchen Phasenunterschieden, daX ein beispielsweise am oberen Rand der abzubildenden Fläche 13 liegender Sendefächer 12 resultiert.
Die obere Randlage des Sende fächers 12 zu Beginn des Sendeimpulses wurde ausdrücklich als beispielhaft hervorgehoben, weil sie zwar zur Erfindung gehört, aber zum Funktionieren nicht erforderlich ist.
Erforderlich wäre dann aber eine synchonisierung zwischen Taktgeber 74 und cem Vertikal-Ablenkgenerator 6, die zwar mit den bekannten Mitteln der Fernsehtechnik leicht durchführbar ist, aX sich entbehrt werden kann. Es kann nämlich bei der Erfindung mit jeder beliebigen Zeile, das heißt Lage des Sendefächer6 12 innerhalb der absuleitenden Fläche 13 begonnen werden.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, Sendeimpulslage und die Zeit für ein einmaliges Überstreichen der abzubildenden Fläche 13 mittels des Sende-Fächers miteinander abzustimmen. Sie gehören alle zur Erfindung. Wegen ihrer Einfachheit ist aber die folgende bevorzugt. Die-volle, über die ganze abzubildende Fläche 13 führende Schwenkung des Sendefächers 12 ist gleichzeitig oder in einer kürzeren Zeit durchzuführen als der Sendeimpuls des Sendeoszillators 15 dauert. Diese Abstimmung ist leicht durch Einstiellung der Zeitdauer des Sendeimpulses und/oder der Zeitdauer der ablenkenden Sägezahn-Spannung des Sägezahn-Generators 6 zu erreichen.
Hierdurch sind keine Synchronisationsmaßnahmen zwischen Taktgeber 14 bzw.
Sendegenerator 15 und dem Ablenkgenerator 6 erforderlich. Außerdem läßt sich innerhalb der Nachleuchtdauer des Schirmes 1 der Kathodenstrahlrdhre das vollständige Fernsehbild aufzeichnen. Ferner bringt das fahrende Schiff keine Zeilenversetzung. Auch kann der Sendeimpuls relativ lang gewählt werden, dadurch eine große Energie bein--lten, und trotzdem ergibt sich ein gutes Auflösungsvermögen, weil für den. einzelnen Punkt der Fläche 13 nur ein Bruchteil der Sendeimpulslänge effektiv wirksam ist. Hierbei ist es gleichgülting, ob die Beaufschlagung der abszuildenden Fläche 13 mit dem Sendeimpuls am Rande oder innerhalb der Fläche beginnt. Da der Sende fächer 12 wegen der unmittelbar aneinander anschließenden Säge zähne der Ablenkspannung des Generators 6 fortlaufend über die Fläche 13 geführt wird, wird der zunächst fehlende Teil der Fläche 13 sofort anschließend beaufschlagt, wenn der Sendefächer die andere Kante erreicht hat; er springt dann praktisch ohne Verzögerung in die obere, gezeichnete Lage an der oberen Kante und bestreicht während der restlichen Sendeimpulsdauer den zunächst nicht heaufschlagten Teil der Fläche 13. Als beispielhafte' Schwenkrichtung ist der ein 16 eingezeichnet.
Die von den innerhalb der abzubildenden Fläche 13 gelegenen Gegenständen reflektierten Echos werden mittels des quer, in Richtung des Pfeiles 17 über die Fläche 13 geführten Empfangsfächers 11"abgefragt".
Auch hierbei iat es gleichgültig, wo sich der Empfangsfächer 11 beim Eintreffen eines Echos auf dem Empfangswandler 9 befindet.
Die auf die einzelnen, nicht gezeichneten Wandlern der Wandlerzeile 9 bei einer Ablage der Objekte aus der Mittelsenkrechten zeitlich etwas unterschiedlich auftreffenden Echoimpulsspannungen desselben Gegenstandes werden durch die elektronisch steuerbaren Phasenschieber 7 in Phase gebracht, wenn sie aus der Richtung des Empfangsfächers kommen.
Dann ergibt sich eine maximale Summenamplitude, die in dem Empfangsverstärker 18 weiter verstärkt wird. Das dann für die Aussteuerung ausreichend verstärkte Echosignal tastet die durch die negative Vorspannung der Batterie 2 normalerweise dunkle Kathodenstrahlröhre für dieses Echo hell. Damit erscheint auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre ein entsprechender Leuchtfleck.
Da die Steuerspannung des Säge zahn-Generators 5 sowohl den elektronisch steuerbaren Phasenschieber 7 als auch die horizontalen Ablenkplatten 3 der gathodenstrahlröhre beaufschlagt, liegt der Echo-Leuchtflebk zumindest in der Horizontalen auf dem Schirm 1 lagerichtig; d.h. der Echo-Leuchtfleck weist auf dem Schirm 1 eine dem das Echo erzeugenden Gegenstand entsprechende Lage auf der abzubildenden Fläche 13 auf.
Diese Lage stimmt auch in der vertikalen Komponente überein, weil die vertikale Ablenkung des Kathodenstrahles mit genau derselben Geachwindigkeit abläuft, wis der Sendefächer über die abzubildende Fläche 13 gestriohen war.
Es kann höchstens passieren, daß etnö vertikale Versohtebung des Bildes auf der Kathodenstrahlröhre entsprechend der "Bild-Strich-Verschiebung" bei der Projektion von Filmen entsteht. Mittels eines Bildstrich-Einstellers läßt sich bei den Filmprojekteorn diese Verschiebung ausgleichen, so daß der Bildstrich wieder an den Rand der Projektionsfläche zu liegen kommt. rund dann unsichtbar ist. In gleicher Weise läßt sich auch bei der Erfindung ein im Bildfeld auf dem Schirm 1 liegender "Bildschnitt"an den Schirmrand verschieben.
Am einfachsten ist eine Verschiebung des Bildes Su£ dem Schirm bei der der volle Bildinhalt erhalten bleibt - d.h. was dber-den einen Rand hinausgeschoben wird

tritt

mit

an dem gegenüberliegenden Rand wieder ins Bildfeld - durch eine Phasenverschiebung während derselben Lotperiode und/oder einer Frequenzänderung für die folgenden LotSerioden erreichbar. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist hierzuder Binsteller 19 für den Generator 6 der Vertikal-Ablenkspannung, die also dem Sendefächer 12 zugeordnet ist, vorgesehen; beispielsweise ist ein frequenzbestimmendes Glied, wie Induktivität eines Sperr#chwingers oder Kapazität bzw. Widerstand seiner RC-Kombination einstellbar. Eine Phaseneinstellung ist einfachst dadurch möglich - abgesehen von Verzögerungsgliedern - , daß die Schwingung des Generators kurzzeitig unterbunden wird, so daß er nach dieser der Phasenkorrektion entsprechenden Unterbrechungszeit von Anfang an wieder anschwingt.
Ferner besteht die Möglichkeit, insbesondere bei der Abbildung des Meeresbodens, Synchronisation des Kathodenstrahles durch Triggerung seiner Ablenkung mittels des Meeresbodenechos automatisch zu erzwingen.
Bei der Erfindung ist es aber vorteilhaft, daß diese Triggerung lediglich für die dem Sendefächer zugeordnete Ablenkung des Kathodenstrahles durchgeführt zu werden braucht, weil die Synchronisation für den Empfangsfächer von vornherin da ist. Beispielsweise wird der normalerweise gesperrte Ablenk-Generator 6 einmal bei Aussendung des' Lotimpulses durch den Taktgeber 14 ausgelöst, was durch die gestrichelte Leitung 21 in Fig. 1 veranschaulicht ist; zum anderen löst das von dem Empfangsfächer aufgenommene Echo ebenfalls den Ablenk-,Generator 6, diesmal aber für die Anzeige, aus, was durch die gestrichelte Leitung 20 veranschaulicht ist.
Durch Dimensionierung der frequenzbestimmenden Glieder der Ablenk-Generatoren 5 und 6 läßt sich die Ablenkfrequenz der beiden Lotfächer 11 und 12 in weiten Grenzen wählen. Zweckmäßigerweise erfolgt aber eine Abstimmung dieser einzelnen Schwenkzeiten mit weiteren Zeitgrößen der Anlage.
Zunächst war bereits als Beispiel angegeben, den Sendefächer innerhalb eines einzigen Sendeimpulses über die abzubildende Fläche 13 zu führen. Durch Abstimmung der

enden

zeitbestim2ixx Glieder

des Sendeoszillators und des Ablenk-Generators 6 wird diese Übereinstimmung leicht erreicht.
Zusätzlich läßt sich auch noch die Schwenkzeit für den Empfangsfächer auf einem Bruchteil dieser Zeitdauer abstimmen. Zweckmäßigerwiese ist er so'häufig. innerhalb dieser Zeitdauer zu schwenken, wie die Dicke des Sendefächers in seine Breite paSt. Der Zusammenhang der Zeiten sei anhand der Fig. 2 erläutert.
In Fig. 2 sind die Impulse in mehreren Reihen untereinander gezeichnet, wobei die Abzisse die Zeit t veranschaulicht. In Reihe a ist der vom Taktgeber 14 kommende Öffnungsimpuls 21 für den normalerweise, beispielsweise durch eine negative Vorspannung analog 2 in Fig. 1, gesperrte Sendeoszillator 15 gezeichnet. Dadurch schwingt der Oszillator nur für diese Zeit des Öffnungsimpuses und erseugt einen Sellensug 22 Gleicher Länge. Während seiner Aussendung mittels der Sende-Wandlerzeile wird der Sendefächer durch den

zangen

gleicli3CEi ; « a

Sägezahn 23 des Äben,k-Generators 6 quer über die abaubildende Fläohe 13 geführt. Die Abfra«une der auf diese Weise zeilenförmig nacheinander beschall'ten Fläche 13 wird mit dem quer dazu angeordneten Empfangsfächer 11 durchgeführt Beispielsweise sei der Sendefächer 12 zehnmal länger als breit, dann ist es zweckmäßig, den Empfangsfächer 11 zehnmal schneller schwenken zu lassen, weshalb die Sägezahn-Ablenkspannung 24 des Ablenk-Generators 5 zehnmal kürzer zu wählen ist, als die Sägezahn-Ablenkspannung 23 des Sendefächers.
Vorteile bezüglich der Synchronisation besitzt auch eine zur Lotimpulsdauer wesentlich langsamere Schwenkung des Sendefächers. Es ist dann nur zweckmäßig, den Gesamtlotimpuls für die ganze abzubildende Fläche 13 in Einzelimpulse aufzulösen, die jeweils einzeln für eine Zeile wirksam sind. Das Zeitschema sei anhand der Fig. 3 erläutert.
Gegenüber der Fig. 2 ist in Fig. 3 lediglich die Reihe b' zwischengeschaltet. Der Taktgeberimpuls 21' gibt zunächst einen normalerweise gesperrten astabilen Multivibrator 25 (Fig. 4) frei, der soviel Einzelimpulse 26 liefert wie die Dicke des Sendefächers 12 in die Breite des Empfangsfächers 11 paßt, im Beispiel, entsprechend der Fig. 2, zehnmal.
Diese kürzeren Rechteckimpulse 26 finden Verwendung als offnungsimpulse für den normalerwesie gesperrten Sendeoszillators 15 (Fig. 4,>, der dann die voneinander getrennten und den einzelnen Bildzeilen zuzuordnenden kurzen Wellenzügen 27 mittels der Sendewandlerzeile 10 liefert.
Die in den Reihen d' und er dargestellten Sendefächer-Ablenkspannungen und Empfangstächer-Ablenkapannung 24 entsprechen. der Fig. 2. Es ist also sichergestellt, daß in jeder Zeile 28 (Fig. 1) der abzubildenden Fläche 13 ein Sendeimpuls 27 liegt. Hierbei iet es aber keineswegs notwendige den Sendefächer ruckweise mittels einer Treppenspannung 29 zu schwenken, obwohl diese Ausführung auch zur Erfindung gehört, sondern der Sendefächer wie auch der Kathodenstrahl können trotzdem kontinuierlich mittels der Sägezahnspannung 23' geschwenkt werden. Es erübrigt sich, im einzelnen auf die verwendeten Stufen einzugehen, weil Taktgeber, Triggerung, Sendeoszillator, astabiler Multivibrator, Sägezah-Generator in der Echolottechnik und der Fernsehtechnik allgemein geläufig sind.
Es sei lediglioh anhand eines in Fig. 5 dargestellten operrschwingers teilweise die Funktion des Ablenk-Generators 6 der Fig. 1 wiederholt erläutert.
Die Röhre Rö 1 stellt zusammen mit dem Rückkopplungs-Transformator Tr1 und dem Schwingkeis-Kondesnstor C1 einen sin.-Oszillator dar, der sich aber ihfolge der durch den-Gitterstrom erfolgenden negativen Aufladung des Kondensators C2 selbst sperrt. Die Kondensatorladung fließt über R1, R2 ab, die Sperrig wird aufgehoben und der Vorgang wiederholt sich. Zum Beispiel am Energie-Kondensator C3 für den Anodenstromlmpuls kann die Sägezahnspannung abgenommen werden. Seine Frequenz läßt sich mittels des Potentiometers R1 ändern, so daß R1 als Eins teller 19 (Fig. 1) dienen kann. Soll der Ausgangssägezahn phaaenverschoben werden, so genügt es, kurzzeitig an das Gitter bzw. an den Kondensator C2 eine negative Sperrspannung B1 zu legen, um diesen vollständig aufzuladen und bereits zu diesem Zeitpunkt den Sägezahn von Anfang an neu beginnen zu lassen. Der elektrische oder elektronische Schalter S1 ist also ebenfalls als Einsteller 19 für eine Phasenverschiebung geeignet. Auch triggern läßt sich der Sperrschwinger, z.B. am Gitter, an der Klemme 30, mit einem positiven Im, puls des Taktgebers 14 (Fig. 1, Leitung 21), wenn dieser eine dauernd anliegende Sperrspannung, z.B. von der Batterie B1, zeitweise aufhebt. In ähnlicher Weise lassen sich auch andere Generatoren bezüglich Phase und Frequenz einstimmen und triggern.
In der Fig. 6 ist die elektronisch schwenkende Steuerung einer Wandlerseile beispielhaft gezeigt. Mit 31a-31d ist eine aus vier Wandlern bestehende Wandlerzeile gezeichnet. Mit 32b - 32d sind feste hasenschieber vorgesehen, de den. einzelnen, von den. Wandlern herrührenden Signalen eine solche Verzögerung erteilen, daß die zugehörige fächer förmige Richtcharakteristik in ihrer einen Schwenkendlage steht. Die Werte dieser Phasenschieber sind linear, entsprechend der Zeilengeometrie abgestuft, wobei 32d den größten Wert aufweist, während im unteren Kanal der Wert Null vorgesehen ist. Mit 33b-33d sind elekon trlsch steuergbaire phasenschieber gezeichnet, darén Phasenwerte demjenigen der'festen Phasenschieber 32b -. 32d entgegengerichtet und jeweils bis zum doppelten Wert aussteuerbar sind. Für, einen gleichony artigen Aufbau der elektrischen Phasenschieber ist es zweckmäßig, die gemeinsame, vom Ablenkgenerator 5 oder 6 (Fig. 1) herrührende Ablenkspannung an die Klemme 34 zu legen und über einen Spannungsteiler R5 - R7, der die Ablenkepannung entsprechend der Geometrie der Wandlerzeile teilt, im vorliegenden Fall also linear, den Phasenschiebern zuzuleiten. Die gestrichelten Umrandungen 35 und 36 entsprechen also den Wandlerzeilen 9 oder 10 bzw. den Phasenschiebern 7 noch oder 8. der Fig. 1. Ferner sind/der Verstärker 18 und die Hellsteu:erung der Kathodenstrahlröhre

xDrixeingezeichnet.
Es möge noch einer der elektronischen Phasenschieber 33b - 33d in Fig. 7 beispielhaft dargestellt werden. Er stellt eine Brückenschaltung dar und weist deshalb eine von der Phasensteuerung unabhängige Aus gangsamplitude auf, weil nämlich im nicht dargestellten Zeigerdiagramm, die sich addierenden Zeiger (Vektoren0 der Spannung auf einem halbkreis laufen.
Pür die Empfangsspannung an der Klemme 37 ist zunächst ein Spannungsteiler aus den gleichgroßen Widerständen R8, R9 vorgeseheh. Ein zweiter, folgender Spannungsteiler besteht aus einem Kondensator C4 und der Smitter-Kollektor-Strecke eines Transistors T1. Zur Eingrenzung seines Aussteuerungsbereiches bzw. desjenigen des Phasenschiebers dienen der Serienwiderstand R10 und der Parallelweidersand R11. Die nichtgeerdete Ausgangsspannung wird den beiden Spannungsteilern aus der Mitte entnommen, wodurch sich eine Brückenschaltung ergibt und einem Übertrager Tr2 zugeführt, um die Spannung im weiteren Verlauf des Verstärkers wieder erden zu können. An der Basis bzw. der Klemme 38 wird der Phasenschieber von der jeweiligen Fernsehbild-Ablenkspannung gesteuert.
In der folgenden Fig. 6 wird eine weitere Ausführungsform zur.phasenrichtigen Anzeige der vom Sendefächer, der genauso schnell schwenkt wie die zugeordnete Kathodenstrahlablenkun, herrührenden Echos beschrieben. Es wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß die Anzeigephase für den Empfangsfächer richtig ist. Wird deshalb für wenigstens eine Lotperiode eine Umschaltung der Funktion (Senden, Empfangen) der beiden Lotfächer 11, 12 (Fig. 1) vorgenommen, so ist für die nach dieser Umschaltung vorgenommene Lotung die andere Anzeigekomponente phasenrichtig. Decken sich dann die beiden, jeder Schaltstellung zugeordneten Bilder (Koinzidenz), so liegt bereits eine in.beiden Komponenten phasenrichtige Anzeige vor. Ist diese Deckung nicht vorhanden, so läßt sie sich leicht durch phasenkorrigerende Mittel für die Kathodenstrahlablenkung 5 und/oder 6 durchfuhhen, etwa wie sie beispielhaft im Zusammenhang mit dem Einsteller 19 (Fig. 1) bereits beschrieben wurde.
Für eine bequemere Beobachtung beider Bilder wird der Schirm genügend Nachleucktdauer besitzen. Weiter ist es bekannt, für große Lotentfernungen eine Magnetaufzeichnung zwischen Empfangsverstärker und Kathodenstrahlröhre zu schalten, deren magnetische Aufzeibhnung der Echos während der Lotperiode mehrfach abgefragt wird. Es ist dann zweckmäßig, die Abfragung auch noch in die nächste, die Lotperiode mit umgeschalteter Fächerfunktion zu erstrecken. Eine weitere Möglichkeit besteht in einer einstellbaren Marke vor'oder auf dem Schirm 1. der Kathodenstrahlröhre, um die Lage eines typischen Objekts festzuhalten, womit in der nächsten, der umgeschalteten Lotperiode, die dann erkennbare Anzeige desselben Objektes zur Koinzidenz mit der Marke zu bringen ist.
Zur Durchführung dieses Verfahrens eignet sich bereits ein einfacher Umschalter, der die Ausgänge der beiden Wandlerzeilen 9 und 10 wahlweise vertauschbar an den Empfangsverstärker 18 bzw. den Sendeoszillator 15 legt. In Fig. 8 ist hierfür eine-Handhabe Sa vorgesehen, die die beiden Umschaltkontakte -f1 und f2 von Hand zu betätigen gestattet.
Hierbei genügt es, bei der jeweiligen Kontrolle einmal umsuschalten und dann'über längere Zeit mit der umgeschalteten Fächerfunktion weiter zu loten. Lediglich sind in der auf die Umschaltung folgenden Lotperiode der beiden Bilder auf Koinzidenz zu stellen.
Der Umschaltvorgang läßt sich für eine fortlaufende Kontrolle auch automatisieren. Am einfachsten ist die Ausführung, wenn fiir jede folgende Lotperiode die Fächerfunktion vertauscht ist.
Im Beispiel der Fig. 8 sind für eine Automatisierung die Umsohaltkontakte f1 und 4 als Relais-Kontakte eines Relais F vorgesehen. Wegen seiner gegenüber elektronischen Schaltungen größeren Anspreohträgheit ist es zweckmäßig, den Taktgeber 14 der Fig. 1 in zwei Taktgeber 14 a und 14 b aufzuteilen. 14 a ist ein astabiler Multivibrator, der den jede Lotperiode einleitenden Taktimpuls 40 liefert. Mit seiner Impulsrückflanke wird der momostabile MuAluibrator 14b getriggert, unter Zwischenschaltung eines DifferenziergliedeÇ, der erst. den den Senden oszillator 15 öffnenden Taktimpuls 41 liefert. Dafür steht ein vor der Lotimpulsaussendung liegender Umschaltimpuls 40 für das Umschalt-Relais F zur Verfügung.
Statt mechanischer Relais können auch chaltröhren und dergl. benutzt werden. Es handelt sich hiefluin die Anwendung bekannter Sohalttechnik.
Zur Demonstration sei jedoch eine Ausführung in Fig. 8 detaillierter gezeichnet.
Gelangt der Impuls 40 an das Relais F, so werden seine Kontakte f1 und f2 umgelegt und sein Hallkentakt f3 geschlossen, sowie der Einschaltkontakt f4 für deas zusätzliche, der Rüchs cahlitung dienende Relais G geschlossen. Dieses zweite Relais G ist von einer gegenüber dem Relais F schneller ansprechenden Type und besitzt keinen Selbsthaltekontakt.
Kommt jetzt für die folgende Lotperiode wieder der Impuls 40 - jetzt ist aber im Gegensatz zu vorher Relais F angezogen-, dann spricht Relais G schneller an als Relais F, öffnet seinen F vorgeschalteten Kontakt g, so daß der Schaltimpuls 40 das Relais F nicht mehr betätigen kann. Mit der Öffnung von Kontakt g entfällt aber gleichzeitig die Selbsthalt/ung von Relais F und dessen Umschaltkontakte f1 und f2 springen in die alte Stellun zurück. Damit sind die Wandlerzeilen 9, 10 wieder umgeschaltet auf Empfangsyerstärker' 18 bzw. Sendeoszillator 15. Da ferner mit der Lösung der Selbsthalt/und von Relais F gleichzeitg auch der Relais G vorgeschaltete Kontakt f geöffnet wird, vermag bei dem für die dann folgende Lotperiode gelieferten Impuls 40 das Relais G nicht anzusprechen, obwohl es schneller ist als Relais F, sondern Relais F wird geschlossen. Der Kondensator C5 trennt Relais G von der Batterie B2 und verhindert so seine halt/und zusammen mit der Selbsthalt/und von Relais F.
Es sei noch hervorgehobenl daß die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist; insbesondere, nicht auf die in Figb 1 gegebene Ausführung, bei der die abzubildende Fläche 13 innerhalb einer Lotperiode vollständig mit Schall beaufschlagt wird.
Demgegenüber gehört auch die Beschallung nur einer Teilfläche während' einer Lotperiode zur Erfindung. Insbesondere ist es möglich, zunächst nur eine Zeile 28 mit Schall zu beaufschlagen, diese Zeile mit dem Empfangs fächer 11 durch dessen Schwenken über die ganze Zeile abzufragen, für die nächste Lotperiode den Sendefächer 12 um eine Zeilenhöhe weiter zu schwenken, wieder nur dies eine peile mit dem Empfangsfächer abzuschwenken, in der folgenden Lotperiode die nächste Zeile usf.
Die Unterteilung kann bei der Erfindung npch weiter getrieben werden, insbesondere kann während einer Lotperiode die eine Zeile 28 beschallt werden, aber nur die Kreuzungsfläche 42 der beiden Fächer abgefragt werden; für die nächste Lotung mit unterändertem. Sendefächer nach erneuter Aussendung eines Sendeimpulses wird der Empfangsfächer 11 um seine Dicke elektronisch weitergeschwenkt usf., bis die ganze Zeile 28 auf diese Weise sukzessiv abgefragt ist. Sodann-werden- die, Lotungen mit einem um seine Dicke geschwenkten Sende fächer 12 in der neuen Zeile Punkt für Punkt in gleicher Weise fortgesetzt.
Vorteilhafter und deshal-b bevorzugt ist aber eine-Ausführungsform entsprechend Fig. 1, bei der also die Schwenkung des Sendefächers 12 Eo gewählt ist, daß die ganze abzubildende Fläche 13 innerhalb einer Lotperiode vollständig mit Schall beaufschlagt wird. Ferner ist die abfragende Schwenkung des Empfangsfächers 51 innerhalb derselben Lotperiode mehrfach durchzuführen, eo daß die abzubildende Fläche 13 noch innerhalb derselben Lotperiode vollständig abgefragt und fernsehartig angezeigt wird. kiese Bevorzugung schließt ein, daß für größere Lotentfernungen die Lotperioden ineinander verschachtelt werden, d.h. der Lotimpuls für die nächste Lotperiode bereits ausgesandt wird, bevor die erste Lotperiode beendet ist.
Mittel zur nachträglichen Trennung der Lotperioden sind, an sich genügend bekannt und bestehen beispielsweise in unterschiedlichen, mit den Lotperioden abwechselnden Trägerfrequenzen.

Claims

Patentansprüch 1. Echolotgerät für die Unterwasserschallortung mit einer fernsehartigen Anzeige auf dem Schirm einer Kathodenstralröhre, bei der der Kathodenstrahl zeilenförmig über den Bildschirm geführt wird und der Lotstrahl hiermit synchron und ebenfalls zeilenförmig im Wasser geschwenkt wird, g e k e n n z e i c -h -n e t d u r c h die mit der einen Ablenkkoordinate des Kathodenstrahles synchrone Schwenkung eines an sich bekannten fächerförmigen Sende-Lotstrahles (Sendefächer) lediglich in einer Ebene quer zu seiner größten Ausdehnung sowie durch die mit der anderen, zur ersten senkrechten Ablenkkoordinate synchrone Schwenkung eines zum Sendefächer senkrechten, ebenfalls an sich bekannten fächerförmigen Empfangs-Lotstrahles (Empfangsfächer) lediglich in einer Ebene quer zu seiner größten Ausdehnung und längs der größten Ausdehnung des Sendefächers.
2. Echolotgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die die ganze abzubildende Fläche (13) innerhalb einer Lotperiode vollständig mit Schall zu beaufschlagende Schwenkung des Sendefächers (12) sowie die innerhalb derselben Lotperiode mehrfach durchzuführende, die Echos ebenfalls der ganzen abzubildenden Fläche (13) abkragende Schwenkung des Empfangsfächers (11).
3. Echolotgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Schwenkung des Sendefächers über die volle Längserstreckung des Empfangsfäohers sowie die dazu senkrechte Schwenkung des Empfangsfächers über die volle Längserstreckung des ndefächers.
4. Echolotgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die volle Schwenkung des Sendefächers gleichzeitig oder.kürzer als die Zeitdauer des Sendeimpulses.
5. Echolotgerät nach Anspruch 1 oder 2, ge : ennzeichnet durch die gemeinsame Verwendung des einen Ablenkgenerators (5) sowohl zur Ablenkung des Kathodenstrahls in der einen Koordinate (3) als auch des einen Fächers (11) sowie durch die gemeinsame Verwendung des anderen Ablenkgenerators (6) sowohl zur Ablenkung des Kathodenstrahls in der anderen Koordinate (4) ala auch des anderen Fächers (12).
6. Echolotgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeiohest durch die Einstellbarkeit (19) der Phase der dem Sendefächer (12) zugeordneten synchronen Ablenkung (6, 4) der Kathodenstrahlröhre.
7. Echolotgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Einstellbarkeit (19) der Frequenz der dem Sendefächer (12) zugeordneten synchronen Ablenkung (6, 4) der Kathodenstrahlröhre.
8. Echolotgerät nach Anspruch 6, gekennzeichnet duroh die kurzzeitige Unterbrechung der fortlaufenden Sohwindungen des dem Sandefächer (12) zugeordneten Ablenkgenera ors (6),für eine +. Phanenkorrektion zugeordneten Zeit.
9. Echolotgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Auslösung (20) der dem Senefächer (12) zugeoF leiten synchronen Albenkung (6) der Kathodenstrahlröhre von dem vom Empfangsfächer (11). aufgenommenen Echo.
10. Echolotgerät nach den Ansprüchen 5 und 9, gekennzeichnet durch die gemeinsame Verwendung eines Taktgebers (14) sowohl zur Auslösung des Lotimpulses Xzur Auslösung det als auch) Xs rS.. enkung

(6, 8) des Sendefächers (12).
11. Echolotgerät nach Anspruch 1, 2 oder 10, gekennzeichnet durch die fortlaufende Schwenkung des Empfangsfächers (11) während der ganzen Lotperiode.
2. Echolotgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine so häufige Schwenkung des Empfangsfächers (11) wenigstens innerhalb der Zeitdauer für die Schwenkung des Sent.cfächers, wie die Dicke des Sendefächers (12) in seine Breite paßt.
13. Verfahren zur Echolotung mit Hilfe des Echolovgeräts nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Umschaltung (S2) der Funktion (Senden, Emp£angen) der beiden Lotfächer (11, 12) für wenigstens eine Lotperiode, so daß mit dem bisherigen Empfangsfächer (11) gesendet und mit-dem bisherigen Sendefächer (12) empfangen wird, sowie der Phasenkorrektion (19) wenigstens einer Ëathodenstrahlablenkung (5, 6) bis zur Koinzidenz der beiden, jeder Scheltstellung zugeordneten Bilder auf dem Schirm (1) der Kathodenßtrahlröhre.
14. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch, die mit jeder Lotperiode fortlaufenden selbsttätige Umschaltung (14a, F, », G) der $lotfkcher- Funktonen (Senden, Empfangen), so daß für jode folgende Lotperiode die Lotfächer-Funktionen vertauscht sind.