NO130133B - - Google Patents

Description

Apparat for ekkolodding.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat for ekko-

lodding, særlig for fiskefortnål, med en sender som gir rettet utstråling av avtastete pulser, en anordning som av hvert mottatt signal som frembringes av et ekko fra en reflekterende gjenstand avleder en identifiseringsspenning som er proporsjonal med den øyeblikkelige frekvens til det mottatte signal.

De kjente anordninger av denne art gir for punktformete og

for linjeformete objekter tilfredsstillende gjengivelser ved lokalisering ved hjelp av ekko, for eksempel ved entydig anvisning på

skjermen til et katodestrålerør. Ved en anvendelig slik anordning skjer gjengivelsen ved opplysning av billedpunktet eller billed-

punktene, tilsvarende de objekter som påvises ved lokaliseringen,

særlig i en sektor som påvises ved hjelp av sendeanordningen,

etter radial avbøyning av katodestrålen i katodestrålerøret ved hjelp av en utgangsspenning til en tidsdiskriminator, som er proporsjonal med objektets avstand. Ved benyttelsen av katodestråle-rør.er denne tidsdiskriminator vanligvis en integrator som er styrt med en konstant spenning eller en annen sagtanngenerator. Ved benyttelsen av skrivende anvisningsapparat for gjengivelse av lo-kaliseringsinformaajonen, de såkalte ekkografer, tjener en med konstant hastighet ført skrivestift på kjent måte som tidsdiskriminator.

Resultatet a^^-Loka lise ringen ifølge denne så vel som ifølge andre kjente fremgangsmåter som skal beskrives nærmere, er imidlertid utilfredsstillende ved en flatemessig eller voluminøs ansamling av enkeltob'jekter, slik de særlig foreligger ved havfiske i form av fiskestimer, idet det også i tilfeller med slike flateraes-sige eller voluminøse ansamlinger av enkeltobjekter fremtrer gjengivelsen av lokaliseringsinformasjonen, for eksempel på skjermen til et katodestrålerør, igjen bare som en linje henholdsvis et punkt, svarende til tyngdepunktet til alle de påviste objekter som ligger tett ved siden av hverandre. Fiskeren er imidlertid meget interessert i, ved hjelp av den lokaliserings informasjon som fremkommer på katodestrålerørets skjerm eller på ekkografens skri-vestrimmel, å kunne bedømme om denne kommer fra enkelte større Ste-ner, fra vrak, store enkeltfisker eller andre enkelte, punktformete reflekterende objekter, eller om det dreier seg om en hel fiskestim som lover en lønnsom fangst og som derfor bør oppsøkes.

Oppfinnelsen har følgelig til oppgave å frembringe en anordning av den nevnte art, som tillater at det av gjengivelser av lokaliserings inf ormas j oner, for eksempel på skjermen til et katode-strålerør, trekkes entydige slutninger med hensyn til om gjengivelsen stammer fra et enkelt punktformet objekt eller en sammenbal-ling av et større antall enkelte objekter. Oppfinnelsen går ut fra følgende iakttakelser og overveielser: En fiskestim består av et stort antall punktformete, reflekterende objekter, hvis stilling i forhold til hverandre stadig forandrer seg. Så lenge varigheten til sendepulsen ved ekkolodding er kort i forhold til løpetidsforskjel-len mellom de enkelte ekko fra enkelte fisker i fiskestimen, oppstår atskilte ekko, som på katodestrålerørets billedskjerm fører til punktformige avbildninger ved gjengivelsen åv informasjonen.

Jo kortere den benyttete sendepuls er, desto bedre er som kjent av-stands opplysningen , det vil si desto bedre fører enkelte objekter uten innbyrdes tidsmessig innvirkning til punktformete avbildninger som er gjengitt atskilt fra hverandre. Meget korte sendepulser krever imidlertid på grunn av sin store båndbredde en betydelig

apparatutrustning for gjennomføring av loddingen,og de har dessuten den ulempe at ekkoene er vanskelig å gjenkjenne og gjengi ved støy. Ved sendepulser med lengre varighet kan det riktignok oppnås et gunstigere forhold mellom nyttesignal og forstyrrelses-signal, men avbildningen vil da overveiende være sammensatt av en tidsmessig overlapping av de enkelte ekko. Den kjente benyttelse av tastete sinuspulser som sendepulser fører i dette tilfelle til forfalskete avbildninger ved gjengivelsen av lokaliserings informasjonen, fordi de mottatte spenninger alle består bare av frekvens-komponenter med den samme grunnfrekvens, nemlig sende frekvensen.

Dette resulterer på kjent måte i den allerede nevnte gjengivelse av fiskestimens tyngdepunkt som et lysende punkt på katode-strålerørets billedskjern, uten at det av gjengivelsen på denne lar seg bestemme hvorvidt det dreier seg om et enkelt reflekterende objekt eller flere objekter i det anviste tyngdepunkt.

Høyverdige anlegg for akustisk lokalisering ved hjelp av ekko inneholder anordninger for kombinert gjengivelse av lokaliseringsinformasjonen i avhengighet ikke bare av avstanden til de reflekterende objekter, men også av disses avstand i sideretning fra ho-vedretningen til sender-/mottaker-karakteristikken. Ved et slikt anlegg, for eksempel som beskrevet i tysk patentskrift nr. 977-599, benyttes det m<p>nokromatiske eller kvasimonokromatiske sendepulser, hvis varighet er tilpasset til avstandsoppløsningen så vel som til forholdet mellom nytte- og støysignal. Informasjonen over avstanden i sideretning blir avledet av faseforskjellen mellom de mottatte spenninger for to mottakere eller to mottakergrupper, men den oppviser imidlertid nesten ingen informasjon over utstrekningen for eksempel til en lokalisert ansamling av enkelte objekter på tvers av sendepulsenes utbredningsretning. De andeler av de mottatte spenninger som stammer" fra de enkelte punktformete reflektorer i form av enkelte fisker, er, likeledes som svingningene til sendepulsene, sinusformige og inneholder som grunnfrekvens sendepulsenes bærefrekvens. En løpetidsdifferens-diskriminator med et-te rkot> let forsinkelsesledd eller etterkoblet integrator med en tidskonstant som er stor i forhold til bære frekvensens periode, som er tilkoblet de mottakere eller mottakergrupper, avgir således en utgangsspenning som tilsvarer den gjennomsnittlige fase-stilling til alle e nkeltre f lektorer, for tverravbøyning av katode-strålerørets elektronstråle, det vil si den gjengitte lokaliserings informasjon tilsvarer stort sett den informasjon som ville stamme fra en enkelt reflektor i stimens tyngdepunkt. Den informasjon at det her i virkeligheten dreier seg om en hel stim, går således tapt. Oppgaven, i motsetning til dette å bringe lokaliserings inf ormas j onen fra enkelte objekter, for eksempel fra hele fiskestimer, skjelnbart gjengitt ved akustisk ekkolokalisering,

er derimot ifølge oppfinnelsen løst ved at pulsene er polykromatiske svingninger med et bredt frekvensspekter, og at apparatet omfatter en indikator som angir den lokaliserings informasjon som frembringes av det mottatte signal samt en anordning som reagerer på identifiseringsspenningen slik at den styrer indikatoren og gir diskriminering mellom mottatte signaler som utgår fra enkelte reflekterende gjenstander og signaler som utgår fra en fiskestim.

Det er riktignok kjent fra forskjellige anvendelsesområder

å utstyre lokaliseringsanlegg med monokromatiske sendepulser istedenfor med sendepulser av en blanding av mange frekvenser. Således benyttes det ved det korrelasjonsprinsipp som først er beskrevet i sveitsisk patentskrift nr. 220.877, for entydig av-standsmåling av enkelte objekter til tross for at det foreligger betydelige forstyrrelseskomponenter, en blanding av forskjellige frekvenser, idet det til og med gir et støysignal fortrinn. Videre er det for eksempel kjent fra ekkolodd-teknikken å benytte to forskjellige frekvenser ved akustisk lokalisering ved hjelp av ekko, for eksempel fra tysk patentskrift nr. 1.017.054 for forskjellig avbildning av gjørmegrensen og den faste bunn i vannveier. Andre kjente anlegg benytter anordninger for akustisk lokalisering ved hjelp av ekko, med lineært eller ikke-lineært frekvensmodulerte svingninger, for å oppnå en kontinuerlig gjengivelse av lokaliseringsinformasjonen, som ikke lenger er bundet til en periode som bestemmes a.v utsendelsen av de tastete sendepulser.

Ingen av disse eller andre kjente anordninger, går imidlertid tilbake til den oppgavestilling som ligger til grunn for oppfinnelsen, og heller ikke gir de kjente lærer konkrete henvisninger for løsning av oppgavestillingen å frembringe anordninger for akustisk lokalisering ved hjelp av ekko med gjengivelse av lokaliseringsinformasjonene fra objekter avhengig av deres avstand og eventuelt retning ved samtidig skjelnbarhet mellom enkelte punktformete objekter og flatemessige eller voluminøse ansamlinger av enkelte objekter, etter omdanning av de mottatte spenninger.

Oppgavestillingen som ligger til grunn for oppfinnelsen blir derimot løst ved det forannevnte spesielle valg og kombinering av sendepulsene og omdannelsen av de mottatte spenninger for gjengivelse av lokaliseringsinformasjonene. Denne løsning beror på benyttelsen av det i og for seg kjente forhold, at en punktformet reflektor reflekterer sendesignalet nøyaktig til mottakerbasis' plassering, slik at det i de mottatte spenninger gjenfinnes sendepulsenes opprinnelige gruppering.

Derimot opptrer en opprinnelig tidsmessig gruppering mellom sendepulsene innbyrdes ikke uforstyrret i de mottatte spenninger, når ved mottakelse andelene fra forskjellige, særlig fra reflekterende punktformete objekter med forskjellig avstand, som beveger seg uavhengig av hverandre,altså andeler av de mottatte spenninger med forskjellig løpetid, overlagres.

Læren ifølge oppfinnelsen forlanger tilsvarende mulighet for forkasting av en definert tidsmessig gruppering av svingningene som finnes i den opprinnelige sendepuls. Denne forkastning blir benyttet som kriterium for at det foreligger en ansamling av en-keltstående reflektorer som tilleggsinformasjon ved omdannelsen av de mottatte spenninger for gjengivelse av lokaliseringsinformasjonen. Por dette formål blir ifølge oppfinnelsen en kjennspenning som er proporsjonal med momentanfrekvensen til de mottatte spenninger og som tjener til en modulasjon av organet for omdannelse av de mottatte spenninger, trukket inn. Fra benyttelsen av statis-tiske metoder i radarteknikken er det riktignok kjent, å gi det utsendte signal et bestemt kjennemerke, for eksempel en tidsmessig raster som frembringes ved digital sifrering, det motatte signal blir da ledet over et optimalfilter som bare avgir en utgangsspen-r ning for videre behandling ved signaler som vender uskiplet tilbake. Slike anlegg er imidlertid så omfattende utstyrsmessig, at de riktignok kan benyttes for spesielle formål, mens de for eksempel ikke kan benyttes for kommersielt sjøfiske. Dessuten er også ved slike anlegg en skjelnbar gjengivelse av enkelte punktformete reflekterende objekter i motsetning til en ansamling av punktformete objekter ikke uten videre mulig, da denne oppgavestilling hittil ikke var aktuell ved disse anlegg.

Til sammenlikning danner den nye løsning av oppgavestillingen en anordning som kan realiseres med relativt enkle midler, da be-stemmelsen av momentanfrekvensen til de mottatte spenninger såvel som benyttelsen av en kjennspenning som er proporsjonal med denne momentanfrekvens for modulasjon av organet for omdannelse av de mottatte spenninger for å gjengi lokaliseringsinformasjonen, ikke byr på koblingstekniske vanskeligheter. Det skal for dette formål bare benyttes sendepulser av den beskrevne art, det vil si, sendepulser hvis svingninger ved samtidig lav variasjon av deres momentanfrekvens oppviser en stor båndbredde over sendepulsens varighet. Ved den dessuten valgte lange varighet av sendepulsene finnes muligheten for en registrerbar forkasting av den opprinnelige gruppering av svingningene innenfor hver enkelt sendepuls som kriterium for at det foreligger en ansamling av enkelte reflekterende objekter ved samtidig gunstig forhold mellom nytte- og støysignal.

For eksempel kan man modulere svingningene til en sendepuls under varigheten av denne sendepuls lineært over tiden i dens frekvens. De mottatte spenninger som stammer fra enkelte reflekterende objekter ville da likeledes oppvise denne frekvensstigning av svingningene og kjennspenningen som er proporsjonal med momentanfrekvensen ville da få et kontinuerlig stigende forløp. Ble imidlertid sendepulsene reflektert fra en ansamling enkelte, punktformete objekter, så ville momentanfrekvensen til de mottatte spenninger ikke oppvise dette jevnt stigende forløp, men istedet variere sterkt, og likeledes kjennspenningens forløp. På grunn av enkel ut-nyttelse av den modulerende kjennspenning ville en lineær frekvensmodulasjon av sendepulsen være å foretrekke, selv om det samme karakteristiske resultat prinsippielt også kunne oppnås med andre tidsmessige forløp av momentanfrekvensen til sendepulsenes svingninger ..

Ulempen med frekvensmodulasjon er imidlertid, at når den vel-Icons "t cinij

ges motstrider kravene om mest mulig momentanfrekvens og samtidig om stor båndbredde for sendepulsens svingninger, det vil si kravet om mest mulig konstant kjennspenning ved punktformet, enkelt objekt i motsetning til mest mulig sterkt varierende kjennspenning ved en ansamling av objekter, hverandre. Fordelaktig er derfor ifølge oppfinnelsen for den foreliggende oppgavestilling valget av sendepulser med svingninger med ensblivende frekvens, som blir faseomstyrt etter en kode. Mens herunder momentanfrekvensen til de enkelte svingninger, bortsett fra de enkelte øyeblikk med fase-sprang, er konstant, er totalspektret for disse svingninger på grunn av. faseomstyringen meget bredt. En egnet kode for dette formål er den såkalte Barkerkode som opprinnelig er utviklet for an-

dre formål. Også andre koder, som på grunn av sine underlegne egenskaper i forhold til Barkerkoden med hensyn til selvkorrela-sjonsfunksjonen er mindre vanlige og derfor ikke kan sammenfattes under et typisk navn, er anvendbare for det foreliggende formål.. ^—^^ Godtar man en viss variasjon av kjennspenningen mellom to grense-verdier, oppstår det en fordelaktig ytterligere utvidelse av det virksomme spektrum til svingningene til hver enkelt sendepuls ved benyttelsen av en kodet omstyring mellom svingninger med minst to forskjellige frekvenser.

For overhodet å kunne fastslå variasjoner i kjennspenningen

ved forkasting av den opprinnelige gruppering, er det hensiktsmes-

sig å fastslå antallet nullgjennomganger for svingningene \i den mottatte spenning i et iakttakelsestidsrom som er kort sammenliknet med sendepulsenes varighet. Fordelaktig velger man dette iakttakelsestidsrom i størrelsesorden perioden til svingingenes Åidtfre-kvens.

En vanlig mulighet for gjengivelsen av lokaliseringsinforma-

sjon er den optiske gjengivelse på billedskjermen til et katode-strålerør etter omdannelse av de mottatte spenninger ved hjelp av den allerede nevnte tidsproporsjonale avbøyning av den katodestråle som frembringes av de mottatte spenninger. Modulasjonen ved hjelp av kjennspenningen kan foregå ved lyshetsmodulasjon av strålen.

Det er imidlertid, praktisk å foreta en tverravbøyning av strålen

i takt med kjennspenningen, idet det derved ikke oppstår noe definert lyspunkt, men en utslettet flate med noe lavere klarhet. Man

kan også utvide denne modulasjon på den måte, at en svingningsge-nerator, for eksempel en astabil multivibrator, blir styrt avhen-

gig av overskridelsen av en bestemt bølgetetthet i kjennspenningen, idet svingningsgeneratoren ved en jevn avbøyning i tverretning av den katodestråle som frembringes av de mottatte spenninger, altså

ved nærværet av kriteriet for en ansamling av enkelte objekter, frembringer en alltid jevn, uklar flate.

Ved en annen anvendelig anordning for optisk gjengivelse av lokaliseringsinformasjon, ekkografen, oppviser griffelen som middel til omdannelse av informasjonene vanligvis ingen mulighet for av-bøyning på tvers av sin bevegelsesretning. Modulasjonen kan her skje ved hjelp av svertingen. Det finnes imidlertid ifølge oppfinnelsen også mulighet for benyttelsen av midler, som ad elektromag-netisk vei frembringer en vibrerende tverravbøyning av den bevege-

te griffel, slik at det igjen oppstår en flateformet gjengivelse

i tilfelle av en ansamling•av enkelte reflekterende objekter.

Tallrike anlegg for akustisk lokalisering ved hjelp av ekko, særlig for benyttelse ved havfiske, er delvis utelukkende, delvis i tillegg til den optiske gjengivelse forsynt med anordninger for akustisk gjengivelse av lokaliseringsinformasjonene. I dette tilfelle foretar man, eventuelt etter overføring av de mottatte spenninger til et hørbart frekvensområde, ved hjelp av kjennspenningen en modulasjon av ampletyden eller - enda mer effektivt - av frekvensen til den akustiske anvisning.

I henhold til oppfinnelsen er det følgelig mulig på teknisk enkel pg for•benytteren betjeningsteknisk praktisk måte å utvide kjente lokaliseringsanlegg for fisk ved hjelp av en tilleggsanord-ning ifølge oppfinnelsen, slik at fiskeren av den gjengitte anvisning kan se entydig om det ved et innloddet objekt dreier seg om en enkelt reflektor eller om en ansamling av enkelte objekter altså om en hel fiskestim. De første praktiske forsøk med en slik anordning i forbindelse med en mekanisk dreibar basis har for eksempel ved lokalisering forover av en fiskestim og etterat denne er passert med slepenoten, ved lokalisering akterover, latt erkjenne dens oppdeling i to flateformete på billedskjermen til et katode-strålerør gjengitte halvdeler, såvel som den kompakte not, på grunn av delvis fylling, som klart lyspunkt.

Under henvisning til tegningen blir oppfinnelsen i det føl-gende beskrevet nærmere ved hjelp av utførelseseksempler.

Tig. 1 viser et prinsippskjerna for et anlegg for lokalisering ved hjelp av ekko, hvor en mottakeranordning som er utvidet med anordningen ifølge oppfinnelsen, har midler for ytterligere omdannelse av de mottatte spenninger med det formål, i dette eksempel, å frembringelse en optisk gjengivelse av lokaliseringsinformasjonene på billedskjermen til et katodestrålerør for å angi et kjennetegn for skjelning mellom et punktformet objekt og en hel ansamling av reflekterende objekter. Fig. 2a viser et tidsproporsjonalt-frekvensmodulert.sendesignal, her en firkantsvingning, over tiden. Fig. 2b viser forløpet til dens momentanfrekvens henholdsvis den med momentanfrekvensen proporsjonale kjennspenning, over tiden. Fig. 3a viser et eksempel på den resulterende mottatte spenning. Fig. 3b viser tidsforløpet for den resulterende momentanfrekvens henholdsvis kjennspenningen som er proporsjonal med momentanfrekvensen, ved en refleksjon fra en voluminøs ansamling av enkelte objekter ved en sendepuls ifølge fig. 2a.

Fig. 4a viser en 13-delt Barkerkode.

Fig. 4b viser forløpet til de sinusformete svingninger med ensblivende frekvens, som er faseomstyrt 180° etter Barkerkoden. Fig. 4c viser tidsforløpet til den tilhørende momentanfrekvens. Fig. 4d viser spektret til frekvensen ifølge fig. 4b over frekvensaksen. Fig. 5a viser forløpet av sinusformete svingninger som er omstyrt avvekslende mellom svingninger med to forskjellige frekvenser, i henhold til koden ifølge fig. 4a. Fig. 5b viser et prinsippskjema for frembringelse av forløpet ifølge fig. 5a. Fig. 6 viser et eksempel på utformingen av et skrivende apparat hvis opptegning er modulerbar ved hjelp av kjennspenningen.

Fig. 7 viser et prinsippskjema som eksempel på utførelsen

av en modulasjon av den akustiske gjengivelse av lokaliseringsinformasjonen ved hjelp av kjennspenningen. Fig. 8 viser anvendelsen av anordningen i henhold til oppfinnelsen ved et annlegg for lokalisering ved hjelp av ekko, med en basis som består av to svingere eller to grupper av svingere og med anvisning av lokaliseringsinformasjonen på skjermen til et ka-todestrålerør. Fig. 9 viser den samme basis som ble benyttet i fig. 8, men med etterkoblet polaritets-koinsidenskorrelator og etterfølgende integrator for gjengivelse av lokaliseringsinformasjon, med modulasjonen ifølge oppfinnelsen av gjengivelsen på et katodestråle-rørs billedskjerm.

Det i fig. 1 i prinsippskjema gjengitte lokaliseringsanlegg

1 arbeider med et sendesignal 2 som består av tasfcete sendepulser 3, i dette eksempel med lineærfrekvensmodulerte svingninger 4. En generator 5 som arbeider med en midtfrekvens på for eksempel f = 30 kHz avgir svingninger 4 som blir frekvensmodulert i en etterfølgende modulator 6. En tastkobling 7 som blir styrt av en taktgiver 8 former sendepulsene 3 med bestemt varighet D av det slik modulerte bølgetog 4a av svingningene 4. Samtidig tjener taktgiveren 8 til synkronisering av modulatorens 6 begynnelsesfrekvens.

Over en sende forsterker 9 og en forgrening 10 for sending og mot-taking som er vanlig ved anordninger for akustisk lokalisering ved hjelp av ekko, særlig ved ekkolodding, når sendesignalet 2 frem til en basis 11, som i dette koblingsskjerna er gjengitt med en svinger 12. Dobbeltpilen 13 antyder a"t denne basis 11 kan drei-es. I forbindelse med fig. 8 skal man komme tilbake til muligheten for, istedenfor hele basis 11 fbare å svinge sende-/mottakings-karakteristikken 14 med den karakteristiske åpningsvinkel rJL ved hjelp av elektriske midler.

Det antas at det foran basis 11, for eksempel nøyaktig på karakteristikkens 14 hovedakse, for det første befinner seg et enkelt punktformet objekt 16, og at det dessuten blir innfanget et område av en større ansamling enkelte objekter, i det følgende om-talt som en fiskestim 17. De fysikalske forhold ved akustisk lokalisering ved hjelp av ekko er kjent, se for eksempel D.G-.Tucker, "Sonar in Eisheries", London 1967, kapittel 1 og 2.

Behandlingen av de gjenvendende ekko, nemlig omdannelsen av de mottatte spenninger for å kunne gjengi lokaliseringsinformasjonen, er i første omgang likeledes kjent teknikk og blir således i fig. 1 og i den etterfølgende beskrivelse bare gjengitt i prinsip-pet. Et monostabilt kipptrinn 18, som ved begynnelsen av hver sendepuls 3 blir satt i sin labile koblingstilstand av taktgiveren 8, styrer over en integrator 19 elektronstrålen til et katodestråle-rør 20 og bevirker således en avstandsproporsjonal avbøyning av lyspunktet 30 ut fra billedskjermens 22 nullmarkering 21. På denne billedskjerm 22 fremtrer det riktignok en anvisning i form av et lyspunkt 30 når en Wehneltsylinder 23 til katodestrålerøret 20

på grunn av innkommende ekko blir påvirket av den mottatte spenning ug, som regel over en mottakingsforsterker 24. I det valgte prinsippeksempel blir integratoren 19 styrt tilbake igjen og dermed elektronstrålen til katodestrålerøret 20 ført tilbake til null-markeringen 21 når det monostabile kipptrinn 18 kipper tilbake til sin stabile koblingstilstand. Dette skal skje i løpet av tidsrom-met mellom to etter hverandre følgende sendepulser 3, hvorfor det mellom taktgiveren 8 og en styre inngang til det monostabile kipptrinn 18 er anordnet en styreledning 25, over hvilken også den transiente tidskonstant blir tilsvarende forandret for varigheten av den labile koblingstilstand til det monostabile kipptrinn 18 ved omkoblingen av taktgiveren 8 på en annen følgefrekvens av sende pulsen 3.

Mottakeranordningen for akustisk lokalisering ved hjelp av ekko er utstyrt med midler for omdannelse av de mottatte spenninger ug for å kunne gjengi lokaliserings informasjonene med mulighet for en skjelning av enkelte punktformete objekter 16 i anvisningen av fiskestimen 17 på billedskjermen 22 til katodestråle-røret 20. For dette formål blir momentanfrekvensen f til de mottatte spenninger ug bestemt, idet for eksempel antallet nullgjennomganger for svingningene av de mottatte spenninger ug blir talt under et iakttakelsestidsrom & T og ved hjelp av en digital-analog-omdanner 26 omdannet til en proporsjonal kjennspenning u^.. Som mål for iakttakelsestidsrommet J\ T kan pulsbredden til en astabil multivibrator 27 benyttes, som er forbundet med en portinngang til digital-analogomdanneren 26. En slik omdanner 26 kan i en enkel utførelsesform på i og for seg kjent måte bestå av en integrator som under iakttakelsestidsrommet T blir opplagt trinnvis med inngangspulser. Disse inngangspulser blir i det viste utførelses-eksempel avgitt av en Sehmitt-Trigger 23 som er innstilt på om-trent null volt, og de oppstår derfor hver gang når svingningene i de mottatte spenninger ug skifter fra negativt til positivt ved spenningenes svingninger. Iakttakelsestidsrommet ./) T blir valgt i størrelsesorden til den inverse verdi til den karakteristiske midtfrekvens f til det modulerte bøleetog 4a til svingningene 4 i sendepulsen 3. Kjennspenningen u^. tjener eventuelt etter tilpassing over en forsterker 29 til en avbøyning av elektronstrålen i kato-destrålerøret 20 på tvers.av den avstandsproporsjonale avbøyning.

Det enkelte punktformete objekt 16 ville ved vanlige, kjente anlegg ved gjengivelse av lokaliseringsinformasjonen på katodestrå-lerørets 20 billedskjern 22 føre til et lyspunkt 30. Da sendepulsene 3 i det valgte eksempel imidlertid inneholder et lineærmodu-lært bølgetog 4a, hvis tidsmessige gruppering ved refleksjon fra det punktformete objekt 16 ikke blir vesentlig forandret, er kjennspenningen u-tø. nå ikke konstant, men forandrer seg under varigheten D av hver sendepuls 3 proporsjonalt med forløpet av momentanfrekvensen f. Antar man at en momentanfrekvens f under midtfrekvensen f m-fører ti^ en sideveis avbøyning av katodestrålen mot venstre på billedskjermen 22, så er den anvisning på denne skjerm 22 til ka-todestrålerøret 20 som resulterer av den mottatte spenning u en skråttløpende strek 31 som tilsvarer den forstørrete gjengivelse i fig. 1. Ved bare lav tidsmessig forandring av momentanfrekvensen f under varigheten D av sendepulsene 3 er også variasjonen i kjennspenningen u^. lav, slik at det på grunn av lagrings- og overstrå-lingseffekten til billedskjermen 22 til et katodestrålerør 20 i praksis likevel oppstår inntrykket av et lyspunkt 30 for betrak-teren.

Når det nå imidlertid overlasres i de mottatte sp c enning~ er ue reflekterte andeler fra en statistisk ansamling av enkelte punktformete objekter, slik den er representert ved fiskestimen 17, så er den opprinnelige tidsmessige gruppering av svingningene 4 ikke lenger til stede i de mottatte spenninger u , men ved overlagringen og som en følge av innflytelsene av forskjellige avstander til de enkelte fisker fra basis 11, helt bortsett fra dopplereffekten til de enkelte reflekterende objekter som beveger seg, oppstår en sterk ...■opphevelse av den opprinnelige tidsmessige rekkefølge til nullgjen-nomgangene til det modulerte bølgetog 4a i de mottatte spenninger ug og dermed en sterk tidsmessig variasjon av kjennspenningen u^.. Følgelig blir ikke elektronstrålen nå avbøyd jevnt i tverretning tilsvarende den skråttløpende strek 31, men tverravbøyningen varierer sterkt under gjennomløpet av sendepulsen 3 gjennom den påviste sektor av fiskestimen 17. På grunn av den sterke variasjon i elektronstrålen opptrer nå en flatemessig opplysning 32 av billedskjermen 22, som kan skjelnes tydelig fra det tidligere beskrevne lyspunkt 30, anvisningen fra et reflekterende enkelt objekt 16.

På grunn av den hurtige avbøyning i sideretning av elektronstrålen er denne flatemessige opplysning 32 vanligvis ikke så lyssterk som lyspunktet 30. Denne lyshetsforskjell kan med enkle midler utlik-nes eller eventuelt også overkompenseres, idet kjennspenningen ufe blir tilført en andre inngang til mottakingsforsterkeren 24 for ytterligere styring av Wehnelt-sylinderen 23. For å oppnå en særlig kraftig tverravbøyning av elektronstrålen er det hensiktsmes-sig å koble et differensieringstrinn 33 foran forsterkeren 29, slik at denne blir desto kraftigere styrt jo sterkere opphevelsen av den opprinnelige gruppering av det modulerte bølgetog 4a, det vil si jo sterkere den tidsmessige variasjon av kjennspenningen ufe faller ut.

I figurene 2a og 2b er sammenhengene mellom det modulerte bølgetog 4a, her en firkantsvingning, i løpet av en sendepuls 3 med varighet D, og momentanfrekvensen f oversiktlig gjengitt etter hverandre. Kjennspenningen u^. som er proporsjonal med momentanfrekvensen f forløper ved midtfrekvensen f mgjennom null og antar ved høyere frekvens av det modulerte bølgetog 4a positive verdier.

Mens det i fig. 2a svingningene i den mottatte spenning uQ

på grunn av et punktformet, reflekterende objekt har det samme tidsforløp, som det modulerte bølgetog 4a i sendepulsen 3, er i fig. 3a og fig. 3b forholdene ved like sendepulser 3 men ved refleksjon fra fiskestimen 17 gjengitt. Den opprinnelige tidsmessige gruppering av svingningene 4 i den mottatte spenning ug er nå sterkt forstyrret og den tidsmessige rekkefølge til de forskjellige momentanfrekvenser f sterkt opphevet, tilsvarende sterkt varierer forløpet til kjennspenningen u^, hvilket fører til den beskrevne uregelmessige tverravbøyning av elektronstrålen og dermed til den flatemessige opplysning 32 på katodestrålerørets20 billedskjerm 22 i fig. 1.

Av den foranstående beskrivelse av frembringelsen av den flatemessige opplysning 32 i motsetning til lyspunktet 30 på billedskjermen 22 i fig. 1, fremgår det, at det for en sterk skjelning mellom disse to anvisninger må velges et sendesignal 2 som ved mest mulig konstant momentanfrekvens f likevel har et bredt sving-ningsspektrum innenfor en sendepuls 3. Et slikt signal lar seg enda bedre enn ved den lineære frekvensmodulasjon som er vist i fig. 2a, frembringe ved, at en konstant frekvens f-^, som i fig. 4 er antatt å være en sinussvingning, på i og for seg kjent måte blir faseomstyrt etter en passende kode. Por å demonstrere dette, er det i fig. 4a valgt en 13-delt Barkerkode for 180°-faseomstyring. Eig 4c viser det stort sett konstante forløp til momentanfrekvensen f, idet forskjellene mellom to nullgjennomganger med samme polaritet er konstant med unntak av tidspunktene hvorved det finner sted en faseomstyring. En refleksjon av en slik sendepuls fra et enkelt punktformet objekt 16 fører derfor til "et bare meget lite forvrengt lyspunkt 30. Da det virkelig resulterende spektrum til et således modulert bølgetog 4b ifølge fig. 4b, tilsvarende den skisserte gjengivelse i fig. 4d, imidlertid er meget bredt i forhold til frekvensen f til enkeltsvingningen, fører refleksjo-nen av en slik sendepuls fra en fiskestim 17 til en meget sterk oppnevning av den frekvensmessige gruppering over tiden og dermed til en tydelig flatemessig opplysning 32 på katodestrålerørets 20 billedskjerm 22.

En ytterligere mulighet til å frembringe et gunstig sendesignal 2 i henhold til den foreliggende oppgavestilling, består i omstyringen mellom for eksempel to konstante frekvenser fp og f^ etter en kode, for eksempel som vist i fig. 4a, det resulterende-bølgetog 4c i en sendepuls med varighet D lar seg for eksempel frembringe ved hjelp av det prinsippskjema som er vist i fig. 5b. Her blir det ved hjelp av en omkobler 51 omstyrt mellom to gene-ratorer 5a og 5b for de konstante frekvenser f ? og f^ og det derved frembragte, modulerte bølgetog 4c tilført direkte til tastkob-1ingen 7 (sammenlikn fig. l). Omstyringen av omkobleren 51 skjer ved hjelp av en kodegenerator 52 som på kjent måte frembringer for eksempel Barkerkoden ifølge fig. 4a ved hjelp av et tilbakekoblet skyveregister. En slik omstyring av svingningene mellom forskjellige frekvenser må naturligvis ikke være begrenset til to konstante frekvenser f^ og f^.

Hittil ble bare gjengivelsen av lokaliseringsinformasjonen betraktet på katodestrålerørets 20 billedskjerm 22. Læren ifølge oppfinnelsen er imidlertid fordelaktig anvendbar også for lokaliseringsanlegg som er utrustet med en ekkograf 34 (fig. 6), da muligheten for skjelning mellom ekko fra enkelte punktformete objekter 16 og slike som stammer for eksempel fra en fiskestim 17, også ved slike skrivende anvisningsapparater utgjør en ønskelig infor-mas jonsforhøyning. Riktignok er utnyttelsen av kjennspenningen ufe i dette tilfelle ikke så enkel, som ved katodestrålerøret 20, siden griffelen 35 til en ekkograf 34, som vanligvis blir ført rettlinjet med konstant hastighet over registreringspapiret 36, for i tilfelle av at det opptrer en mottatt spenning ug skal kunne skrive en markering, nå må forsynes med en ytterligere elektro-mekanisk anordning for tverravbøyning under bevegelsen i lengderet-ning. Henne blir da virksom i tilfelle av en varierende kjennspenning ufe. Len andre mulighet å bringe de ytterligere informasjoner over arten av det reflekterende objekt til uttrykk i skriftens svertningsgrad (anvisning 40) på registreringspapiret 36, ved påvirkning av griffelens 35 skrivespenning ved hjelp av kjennspenningen u^. er nemlig like anvendbar, da svertningsgraden ved ekkogrammet på grunn av den mangfoldige informasjon som blir gjengitt i ekkogrammet, i alle tilfelle allerede varierer sterkt. I fig. 6 er det derfor som eksempel valgt en løsning av. griffelens løsning 35 elektromagnetiske tverrforskyvning, som glir forbi på- et glideorgan 37. Dette glideorgan. 37 er nå koblet mekanisk til en elektromagnet 38 som over en vektarm 39 lar griffelen 35 vibrere på tvers av bevegelsesretningen hver gang når en varierende kjennspenning u^. over en effektforsterker 29a magnetiserer denne elektromagnet 38. I tilfellene av det i fig. 1 viste enkelte, punktformete objekt 16 og fiskestimen 17 fører denne anordning da til den anvisning 40 som er skissert i fig. 6. For å gi en oversiktlig gjengivelse i fig. 6 er denne anvisning 40 tegnet ut fra griffelens 35 momentane bane. Det skal ikke ber gås nærmere inn på, at enkelte elementer fra fig. 1, for eksempel integratoren 19 og taktgiveren 8 kan falle bort, når det istedetfor katodestrålerøret 20 blir benyttet en ekkograf 34, siden sendesignalet 2 da på kjent måte blir styrt ved hjelp av kontaktgivningen til den jevnt drevne griffel 35 over en griffelkontakt 41.

De beskrevne eksempler var henvist til skjelningen mellom et enkelt reflekterende objekt 16 og en voluminøs ansamling av en-keltob jekter , fiskestimen 17. Tilsvarende tillater anordningen ifølge oppfinnelsen imidlertid også en skjelning mellom linjeformete og flateformete reflekterende objekter ved slik lokalisering, som med kjente lokaliseringsanlegg ville bli gjengitt enhetlig som en strek på en billedskjerm.

Også en utelukkende eller ekstra akustisk gjengivelse av loka-liser ingsinf ormas j onen blir ofte benyttet. De utgjør for eksempel en betydelig hjelp for fiskeren, siden han får signalisert de for-andrete lokaliseringsforhold også når han ikke nettopp befinner seg på broen eller betrakter det skrivende apparat. Prinsippskje-maet for et slikt anlegg er vist i fig. 7, hvor de mottatte spenninger u som kommer fra forgreningen 10 eventuelt over en forfor-sterker 42 blir tilført et blandetrinn 43. En blandesignalgenera-tor 44 avgir den frekvens som er nødvendig for å komme over i det hørbare område. Til utgangen av blandetrinnet 43 er det, eventuelt over en sluttforst-erker 45, tilkoblet en høretelefon eller en høyt-taler 46. Kjennspenningen u^. blir i dette eksempel benyttet såvel til amplitydemodulasjon ved påvirkning av sluttforsterkerens 45 forsterkning som til frekvensmodulasjonen ved forstemming av blan-designalgeneratoren 44. Ved konstant kjennspenning u, , det vil si ved mottatte spenninger ug som stammer fra et enkelt punktformet objekt 16, er frekvensen og lydstyrken til den akustisk gjengitte lokaliseringgsinformasjon i høyttaleren 46 tilnærmet konstant, mens den ved sterkt varierende kjennspenning u^., det vil si ved mottatte spenninger u e som stammer fra en fiskestim 17, frekvens og lydstyrke i høyttaleren 46 varierer hørbart. Således er det ved hjelp av det akustiske inntrykk allerede mulig å skjelne om en gjengitt lokaliseringsinformasjon stammer fra et enkelt objekt 16 som er uinteressant for fiskeren eller om lokaliseringsanlegget

1 nettopp har påvist en fiskestim 17.

De i figurene 8 og 9 viste lokaliseringsanlegg la og lb med

en oppdeling av basis 11 i to grupper svingere 12a, 12b er likeledes kjent fra før. Deres fordel sammenliknet med det lokaliseringsanlegg 1 som er vist i fig. 1, ligger i den mulighet at sende-/mot-takerkarakteristikken 14 kan svinges ved hjelp av elektroniske midler, henholdsvis at det vinkelmessige avvik til et reflekterende objekt fra hovedaksen 15 til denne karakteristikk 14 kan måles.

For dette formål blir de to grupper av svingere 12a og 12b som er anordnet med en akustisk tyngdepunktsavstand d fra hverandre, styrt over et forsinkelsesnettverk 47, som på sin side kan styres ved hjelp av en fasestiller 48 for valg av retningen til hovedaksen 15 fra normalen 49 på basis 11.

Som beskrevet i tysk patentskrift nr. 977.599 blir fasevinke-len ( j mellom de mottatte spenninger ug ]_ °S ue£ mål"t °S multi-plisert med momentanverdien til spenningen for avstandsavbøyning av integratoren 19. Denne produktspenning u ptjener nå til avbøy-ning av elektronstrålen på tvers av den avstandsproporsjonale av-bøyning.

Ifølge oppfinnelsen blir denne produktspenning u sr overlagret den kjennspenning u^. som eventuelt er forsterket i forsterkeren 29, slik at det i tilfelle av en varierende kjennspenning u^. som følge av en lokaliseringsinformasjon som stanner fra en fiskesverm 17, igjen opptrer en flatemessig opplysning 32 på katodestrålerø-rets 20 billedskjerm 22 ved hjelp av hurtige tverravbøyninger.

Overføringen av retningen ytil hovedaksen 15, tilsvarende innstillingen av fasestilleren 48, på retningen til elektronstrå-lens avbøyning i katodestrålerøret 20 trenger ikke gjennomføres i denne sammenheng, da det for dette formål er kjent tallrike koblin-ger, for eksempel fra radarteknikken. Også tyske patentskrifter nr. 1.162.727 og 1.072.161 behandler denne oppgave.

I utførelseseksemplene ifølge figurene 1 og 8 ble det for fast-slåing av momentanfrekvensen f benyttet kombinasjonen av Schmitt-Trigger 28 med et digital-analog-omdanner 26, men det kan også innenfor oppfinnelsens ramme for denne oppgave naturligvis også benyttes kommersielle frekvensmålere som virker etter et annet prin-sipp, og som avgir en spenning. Mens anordningen ifølge oppfinnelsen i lokaliseringsanlegget la i fig. 8 fremdeles stemmer overens med anlegget i fig. 1, er det ved den utførelsesform som er skissert i fig. 9 valgt en annen utforming av anordningen ifølge oppfinnelsen.

lokaliseringsanlegget 1b består i fig. 9 hovedsakelig av en fase-koinsidenskorrelator 53 med et etterkoblet integras jonsledd 54 som integrerer over iakttakelsestidsrommet j\ T. Fase-koinse-denskorrelatoren 53 virker som fasediskriminator mellom de to mottatte spenninger ug 1°= ue2°s er "kil^o^let 3e to grupper av svingere 12a og 12b til basis 11 på den ene side direkte og på den andre side over en 90°-faseskyver 55 som virker over en stor båndbredde. Arbeidsmåten til denne fase-koinsedenskorrelator 53, som er kjent fra kommunikasjonstekniske utnyttelser av korrelasjonstek-nikken, er identisk med virkemåten til en logisk multiplikator etter lovene for den boolske algebra.. Som inngangsstørrelser virker de momentane polariteter til de to mottatte spenninger ug ^ og ug Middelverdien til utgangsspenningen u til denne anordning er proporsjonal med retningen X til det akustiske tyngdepunkt til den påviste sektor av fiskestimen 17 henholdsvis avviket (retningen V)

til et enkelt påvist objekt 16, men momentanverdien til amplityden til denne utgangsspenning u varierer opp og ned på grunn av dimen-sjoneringen av integrasjonsleddet 54 ved nærværet av en lokalise-ringsinf ormas jon som stammer fra fiskestimen 17 på grunn av tids-forsinkelsen mellom inngangen av ekkoene til de to grupper svingere 12a og 12b, slik at det igjen oppstår den uklare, flatemessige opplysning 32 som anvisning på billedskjermen 2°, til katodestrålerø-ret 20.

Ved dreining av basis 11 eller ved elektronisk dreining av karakteristikken 14 ved hjelp av fasestilleren 48 eller - i andre utførelsesformer av slike lokaliseringsanlegg ved variering av midtfrekvensen f til svingningene 4 og ved iakttakelse av den an-

ta => => =>

viste lokaliseringsinformåsjon på billedskjermen 22 kan fiskeren da lett bestemme omfanget av fiskestimen 17, uten å bli forstyrret av enkelte, likeledes påviste, reflekterende objekter 16, siden disse altså fremstår som begrensete lyspunkter 30.

Claims (11)

1. Apparat for ekkolodding, særlig for fiskeriformål, med en sender som gir rettet utstråling av avtastete pulser, en anordning som av hvert mottatt signal som frembringes av et ekko fra en reflekterende gjenstand avleder en identifiseringsspenning som er proporsjonal med den øyeblikkelige frekvens til det mot-

tatte signal, karakterisert ved at pulsene er polykromatiske svingninger med et bredt frekvensspekter, og at apparatet omfatter en indikator som angir den lokaliseringsinformasjon som frembringes av det mottatte signal samt en anordning som reagerer på identifiseringsspenningen slik at den styrer indikatoren og gir diskriminering mellom mottatte signaler som utgår fra enkelte reflekterende gjenstander og signaler som utgår fra en fiskestim.

2. Apparat i samsvar med krav 1, karakterisert ved at de overførte pulser består av frekvensmodulerte svingninger.

3. Apparat i samsvar med krav 1, karakterisert ved at de overførte pulser består av svingninger (4) med konstant frekvens (f), som er blitt fasesnudd med intervaller i overensstemmelse med en kode.

4. Apparat i samsvar med krav 1, karakterisert ved at de overførte pulser består av svingninger som veksler mellom minst to frekvenser (f2, f^) i overensstemmelse med en kode.

5. Apparat i samsvar med et av-kravene 1 til 4, karakterisert ved at anordningen for utledning av identifiseringsspenningen består av et organ for telling av antall nullgjennomganger for svingningene til den mottatte spenning i løpet av en observasjonsperiode hvis varighet er en brøkdel av varigheten til de overførte pulser.

6. Apparat i samsvar med krav 5, karakterisert ved at observasjonsperioden er i størrelsesorden det resi-proke av sentralfrekvensen til de overførte svingninger.

7. Apparat i samsvar med et av kravene 1 til 6, karakterisert ved at indikatoren er et katodestrålerør hvor elektronstrålen styrkes ved inngangen av mottatte spenninger og hvor diskrimineringen mellom de mottatte signaler bevirkes ved modulasjon av avbøyningen av elektronstrålen i en retning på tvers av avstandsavbøyningen.

8. Apparat i samsvar med et av kravene 1 til 6, karakterisert ved at indikatoren er en ekkograf med et registreringsorgan som avbøyes under styring av identifiseringsspenningen i en retning som står vinkelrett på den bevegelse som representerer avstanden.

9. Apparat i samsvar med et av kravene 1 til 6, karakterisert ved at indikatoren gir akustisk gjengivelse av lokaliserings informasjonen og de mottatte signaler blir modulert i amplityde og/eller frekvens av identifiseringsspenningen.

10. Apparat i samsvar med krav 1 , karakterisert ved at det omfatter to grupper av sendende og mottakende omformere (transdusere), en fasemåler som er koblet til omformerne og som er innstilt tilnærmet på sentralfrekvensen til de utsendte svingninger som danner en faseproporsjonal spenning som gir en første avbøyning av strålen til et katodestrålerør, som blir gjort lys av- de mottatte spenninger ved inngangen av et mottatt signal, en anordning for å påtrykke rørets avbøyningssystem i en retning som går på tvers av den første avbøyning,en avstands-avbøyningsspenning som er proporsjonal med avstanden og som utløses periodisk ved utstråling av de sendte pulser, samt midler for å modulere spenningen som virker på tvers av avstands-avbøyningsspenningen under styring av identifiseringsspenningen.

11. Apparat i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det omfatter to grupper sendende og mottakende omformere (transdusere), en fasekoinsidenskorrelator som virker som en fasediskriminator og e.t etterfølgende integrasjonsnett-verk, idet fasekoinsidenskorrelatoren blir direkte koblet til en gruppe av omformere og blir koblet til den andre gruppe over en 90-grader faseveksler.