DK147245B - Fremgangsmaade og apparat til formindskelse af sidemaksima ved ekkolod - Google Patents

Description

i 147245 o

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til formindskelse af ekkoet fra uden for brændlinien liggende reflektorer, hvilken fremgangsmåde er af den i krav l's indledning angivne art,samt et apparat til udøvelse af fremgangsmåden.

5 Ultralydfeltets tværsnitsflade defineres i denne beskrivelse som ultralydfeltets skæringsflade med et på ultralydfeltets udbredelsesretning vinkelret plan.

Ekkolodsfremgangsmåder, der arbejder med et kon-vergent ultralydfelt med i hovedsagen ringformet tværsnits-10 flade, giver god fokusering af ultralydfeltet over en stor dybde og en god sideværts opløsningsevne (tysk offentliggørelsesskrift nr. 2.249.091). Det har imidlertid vist sig, at der ved anvendelse af en ultralydbølge, der over hele tværsnitsfladen er i fase og har konstant amplitude, optræder 15 forholdsvis store sidemaksima, dvs. at uønskede ekko fra ved siden af brændlinien liggende reflektorer kan have en forholdsvis stor amplitude.

I tysk patentskrift nr. 2.306.247 har det været foreslået til formindskelse af sidemaksima dvs. af ekko fra 20 reflektorer uden for brændlinien at udsende en første impulsformet begrænset ultralydbølge (ultralydimpuls), hvis tværsnitsflade er ringformet, og som er i fase over hele tværsnitsfladen, at modtage ekko fra reflektorer i brændlinien og udenfor brændlinien, og at udsende i det mindste en yderlig-25 ere impulsformet begrænset ultralydbølge med ringformet tværsnitsflade og modtage ekko fra reflektorer i brændlinien og udenfor brændlinien fra denne yderligere impuls, hvorved denne henholdsvis hver yderligere ultralydimpuls ikke er i fase over hele tværsnitsfladen, og/eller ekkoet forsynes med en 30 faseforskydning, der varierer over tværsnitsfladen, at ekko fra tidligere udsendte ultralydimpulser, indtil ekko fra den sidst udsendte ultralydimpuls indtræffer, lagres, at de fra ekkoet opnåede elektriske signaler forsynes med vægtningskoefficienten, og til enhver tid addere ekko med i hoved-35 sagen samme løbetid. De yderligere ultralydimpulser får altså en faseforskydning, og apparatopbuddet til virkeliggørelse af denne fremgangsmåde er betydeligt.

147245

O

2

Ifølge et kendt forslag af den tidligere omtalte art (DE fremlæggelsesskrift nr. 138.863) udsendes der efter hinanden to ultralydimpulser med forskellig amplitudefordeling i azimutretningen, hvis amplituder altså er funktio-5 ner af den i tværsnitsfladen målte vinkel og med ens fase, ekko fra reflektorer i brændlinien og udenfor brændlinien modtages og omformes til elektriske ekkosignaler, ekkosigna--leme vægtes med en amplitudefunktion, der er en funktion af azimutvinklen, og endelig adderes ekko med samme løbetid.

10 Ifølge dette andet kendte forslag amplitudemo- duleres ultralydimpulser, der er udsendt efter hinanden med samme fase i azimutretningen, og de modtagne ekko vægtes med en amplitudefaktor i azimutretningen.

Den sidst nævnte fremgangsmåde er ligeledes vel-15 egnet til kraftigt at reducere ekko fra uden for brændlinien liggende reflektorer eller praktisk talt at eliminiere disse. Apparatopbuddet til virkeliggørelse af denne fremgangsmåde er dog noget mindre end for den førstnævnte fremgangsmåde til undertrykkelse af sidemaksima, men er dog stadig så stort, 20 at det efter de stillede krav ikke altid er rimeligt.

Det er derfor opfindelsens formål at tilvejebringe en fremgangsmåde af den i indledningen nævnte art, samt et apparat til udøvelse af fremgangsmåden, ved hvilken der ligeledes opnås en reduktion af sidemaksimaene, dvs. ekko fra 25 ved siden af brændlinien liggende reflektorer, men som til sin virkeliggørelse kræver et mindre opbud af koblinger end fremgangsmåderne af kendt art og apparaterne til udøvelse af disse fremgangsmåder.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved en fremgangsmå-30 de af den i indledningen nævnte art, der er ejendommelig ved de i krav l's kendetegnende del angivne foranstaltninger, samt ved hjælp af et apparat til udøvelse af fremgangsmåden, hvilket apparat udmærker sig ved den i krav 4's kendetegnende del angivne udformning.

35 Ifølge en foretrukken udførelsesform for fremgangs måden svarer tværsnitsfladen for den udsendte ultralydimpuls til overfor hinanden liggende cirkelsegmenter med en azimut-

O

3 147246 vinkel på mindre end 180°, især 90° og tværsnitsfladen for den modtagne ultralydimpuls til de resterende over for hinanden liggende cirkelsegmenter. Foretrukne udføreIsesformer af apparatet til udøvelse af fremgangsmåden er angivet i krav 5 5 og 6.

Som ved den kendte, sidstnævnte fremgangsmåde (DK fremlæggelsesskrift nr. 138.863) opnås dæmpningen af ekko fra uden for brændlinien liggende reflektorer ved, at der som funktion af ultralydfeltets azimutvinkel 10 foretages en ampiitudevægtning af den udsendte ultralydimpuls og de modtagne ekko, idet det fremviste signal ikke afledes af ekko fra flere, dvs. mindst to, sendeimpulser men af ekkoet fra én sendeimpuls, hvorved de modtagne ekko forstærkes og ensrettes i én arbejdsgang, og det ensrettede 15 signal fremvises herefter.

Eftersom udsendelsen af én eller flere yderligere impulser samt lagring og addition af ekkosignalerne bortfalder, fører dette til en væsentlig forenkling af de anvendte koblinger i apparatet til udøvelse af fremgangsmåden.

20 Opfindelsen forklares i det følgende nærmere un der henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser én af fire segmenter sammensat ringformet ultralydomsætter, og fig. 2 et blokdiagram for en kobling til udøvel-25 se af fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Den i fig. 1 viste ringformede ultralydomsætter har et ringformet hus 5 med i hovedsagen U-formet tværsnit, hvor tværsnitsfladens symmetriakse hælder imod ringaksen og skærer denne i en bestemt afstand. Den åbne side af det U-30 -formede tværsnit vender imod dette skæringspunkt og dermed imod ringaksen. I huset 5's ringformede fordybning er der anbragt fire lige store segmentformede omsætterelementer 1 til 4, der tilsammen danner en ring. Disse omsættereelementer består af et på en dæmpningsblok 6 af epoxyharpiks/wol-35 fram anbragt piezoelektrisk lag. Som elektrisk tilslutning for omsætterelementet tjener på den ene side et pådampet, med huset 5 forbundet metallisk lag på forsiden, og på den anden

O

4 147246 side ikke viste enkelte gennem boringer i huset og i dæmpningsblokken til bagsiden af det piezoelektriske lag førende ledninger. Til tilpasning af lydimpedansen i vand og til mekanisk beskyttelse af den elektriske svinger tjener et 5 lag af epoxyharpiks.

De to overfor hinanden liggende piezoelektriske svingere 1 og 3 drives som senderomsættere, og de to andre drives som modtageromsættere. De to svingere 1 og 3 udsender således et ultralydfelt, der fokuseres i en brændlinie 10 på ringaksen i en bestemt afstand fra omsætteren. Brændli-niens længde bestemmer den dybde, over hvilken der opnås en god sideværts opløsning. Brændliniens afstand fra omsætteren er i hovedsagen bestemt til den piezoelektriske svingers hældning imod ringaksen. Brændliniens længde bestemmes 15 først og fremmest af den piezoelektriske svingers bredde.

Formen af det af de to svingere udsendte ultralydfelt lader sig karakterisere ved den skæringsflade, det danner med en vilkårlig, f.eks. mellem omsætteren og brændlinien vinkelret på aksen liggende flade, der i det følgende betegnes 20 som ultralydfeltets tværsnitsflade. Denne tværsnitsflade for det udsendte ultralydfelt svarer i det foreliggende tilfælde til to overfor hinanden liggende kvartcirkelringe, hvor diameteren af cirkelringen aftager monotont med afstanden fra omsætteren til brændlinien.

25 Til frembringelse af et elektrisk signal til ud styring af omsætterelementerne tjener en generator 8, der kan indeholde en kobling til en sidestyring eller kan være forbundet med en sådan kobling. Generatoren 8 er forbundet med en forstærker 9, og forstærkeren 91 s udgang er forbun-30 det med omsætterelementerne 1 og 3.

Omsætterelementerne 2 og 4, der tjener til modtagning af ultralydekko, er forbundet til indgangen til en forstærker 10, der på udgangssiden over en ensretterkobling 11 er sluttet til en katodestråleoscillograf 12.

35 I drift frembringer generatoren 8 et impulsformet begrænset signal, der over forstærkeren 9 føres til de to omsættersegmenter 1 og 3 og sætter disse i svingninger. De 5 147245 o to omsætterelementer 1 og 3 udsender et ultralydfelt, hvis tværsnitsflade svarer til to overfor hinanden liggende kvart-cirkelringe. De fra reflektorer i brændlinien og uden for denne kommende ekko modtages ved hjælp af omsætterelementer-5 ne 2 og 4, og omformes i disse til elektriske ekkosignaler. Ekkosignalerne føres til forstærkeren 10, hvis udgangssignal efter ensretning gøres synligt på katodestråleoscillo-grafen.

Opdelingen af det ringformede ultralydomsætter-10 system i fire i hovedsagen lige store segmenter udgør en foretrukken udførelsesform. Det er naturligvis muligt at tilvejebringe en anden opdeling, med f.eks. kun ét element eller flere end to elementer til hver især af sende- og modtageromsætteren, hvor der kunne tænkes forskellige størrelser 15 af sende- og modtageromsætteren, idet f.eks. sendeomsætteren, hvor der er tale om et omsættersystem med fire dele, er større end en kvartcirkelring, og modtageromsætteren tilsvarende mindre, eller omvendt.

I stedet for katodestråleoscillografen i den be-20 skrevne udførelsesform kan der også være tilvejebragt optegnelses- og/eller lagerorganer.

I stedet for det cirkelringformede omsættersystem kan det for fremgangsmåden ifølge opfindelsen nødvendige ultralydfelt principielt også frembringes ved passende ud-25 styring af matrixformet anbragte omsætterelementer.

Claims (4)

147245 O Patentkrav.

1. Fremgangsmåde til formindskelse af ekko fra udenfor brandlinien liggende reflektorer ved en ekkolods-fremgangsmåde med et i en brandlinie fokuserende ultralyd-5 felt, hvorved der udsendes en impulsformet ultralydbølge, hvis tværsnitsflade svarer til ét eller flere cirkelring-segmenter med tilsammen en azimutvinkel på mindre end 360°, og der opfanges ekko fra rumområdet, der svarer til i det mindste en del af de andre ringsegmenter, der komplemente-10 rer ringsegmenterne af tværsnitsfladen for den udsendte ultralydimpuls til den fulde cirkelring, kendetegnet ved, at ekkosignaler, der svarer til de modtagne ekkobølger, forstærkes og ensrettes i én arbejdsgang, og det ensrettede signal vises.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg net ved, at der udsendes en ultralydimpuls, hvis tværsnitsflade svarer til to overfor hinanden liggende ringsegmenter med en azimutvinkel på mindre end 180°, og at der modtages ultralydimpulser, hvis tværsnitsflade svarer til de reste-20 rende overfor hinanden liggende ringsegmenter.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at der udsendes en ultralydimpuls, hvis tværsnitsflade svarer til overfor hinanden liggende kvartcir-kelringe, og at der modtages ultralydimpulser, hvis tvær- 25 snitsflade svarer til de resterende kvartcirkelringe.

4. Apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1 med en ringformet i en brændlinie fokuserende ultra-lydomsætteropstilling, en sendekobling til dennes udstyring og en modtagekobling til modtagelse af de fra omsætterop- 30 stillingen udsendte ekkosignaler, idet omsætteropstillingen i det mindste indeholder to i form af et cirkelringsegment udformet sende- henholdsvis modtageomsættere, hvis udstrålings- henholdsvis modtageflader hælder imod ringaksen, kendetegnet ved, at sende- og modtageomsætterne 35 er anbragt skiftevis ved siden af hinanden i den ringformede omsætteropstilling, og at modtagekoblingen indbefatter en forstærker (10) til forstærkning af ekkosignalet og en med