DE1915956C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von in einer Meßstation, insbesondere an einem Schleppnetz, erfaßbaren Meßwerten in einer Beobachtungsstation an Bord eines Schiffes - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erfassung von in einer Meßstation erfaßten Meßwerten einer Veränderlichen in einer mit der Meßstation durch einen Übertragungskanal verbundenen Beobachtungsstation in Kombination mit der Messung eines auf jeweils einen Bezugspunkt bezogenen Abstandes zweier Punkte aus der Laufzeit von Wellenimpulsen (im folgenden Echo'.otimpulse genannt) über die Abstandsstrecke zwischen diesen beiden Punkten (im folgenden Echolotstrecke genannt), insbesondere zur Erfassung von Meßwerten aw einer Meßstation an einem Schleppnetz in einer Beobachtungsstation an Bord eines Schiffes durch Umwandlung von Meßwerten durch Pulslängenmodulation in Meßwertsignale, deren Dauer dem jeweiligen Augenblickswert der Veränderlichen entspricht.

Aus dem US-Patent 34 44 510 ist es bekannt den Wasserdruck am Schleppnetz in eine für die Übertragung geeignete Größe, z. B. eine zum Wasserdruck proportionale Schwingungsfrequenz, umzuwandeln und zur Beobachtungsstation an Bord des Schiffes zu übertragen, um sie dort nach Umwandlung in einen Spannungswert auf dem Schreibstreifen des Echographen durch einen besonderen Kurvenschreiber aufzuzeichnen. Eine solche Übertragung und Anzeige von Meßwerten ist aufwendig und läßt sich bei vorhandenen Echolotgeräten nicht ohne wesentliche bauliche Änderungen durchführen.

Aus der DT-AS 12 38 816 ist schori ein Verfahren bekannt Echosignale durch Pulslängenmodulation in Meßwertsignale entsprechender Dauer umzuwandeln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs gekennzeichneten Art zu schaffen, die mit geringerem baulichen Aufwand verbunden sind und dabei die Möglichkeit geben, auch mehrere Meßwerte gleichzeitig mit einfachen Mitteln zu erfassen.

Bei der Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der Überlegung aus, daß die in der Meßstation vorhandenen Meßwerte zur Ableitung von künstlichen Echoimpulsen (Kunstechoimpulsen) herangezogen werden müssen, um sie in der gleichen Weise wie die Echoimpulse aus der Echolotung (wiederkehrende Echoiotimpulse) von der Meßstation zur Beobachtungsstation übertragen, verstärken und zur Anzeige bringen zu können.

Erfindungsgemäß läßt jich dieses dadurch erreichen, daß

a) in der Meßstation von. Zeit zu Zeit Augenblickswerte der Veränderlichen in Meßwertsignale umgewandelt werden, deren Beginn (Nullzeitpunkt to) zeitstarr zu einem Bezugszeitpunkt der Laufzeit der Echolotimpulse ist und daß

b) in der Beobachtungsstation aie Signaldauer des von der Meßstation übertragenen Meßwertsignals gemessen und als Maß für den Augenbückswert der Veränderlichen benutzt wird

Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß in der Meßstation auf einen besonderen Taktgeber verzichtet werden kana da der Takt für die Pulslängenmodulation aus dem Takt der Echolotung abgeleitet wird. Vorzugsweise kann dabei auch eine gemeinsame Kurzzeitmeßeinrichtung zur Messung sowohl der Laufzeit des Echolotimpulses als auch der Signaldauer des MeßwertsignaJs verwendet werden, indem das Meßwertsignal auf den Empfangskanal für den wiederkehrenden Echolotimpuls gegeben wird. Der Beginn der Pulslängenmodulation kann dabei je nach Art der verwendeten Vorrichtung zur Echolotung zeitstarr zu dem Anfangszeitpunkt oder dem Endzeitpunkt der Laufzeit der Echolotimpulse sein, so daß entweder der ausgehende oder der wiederkehrende Echolotimpuls den Nullzeitpunkt für die Pulslängenmodulation bestimmt. Bei der Echolotung von ein-^m Schleppnetz aus kann somit je nachdem, ob der Ort des Echolot-Senders und -Empfängers am Schleppnetz oder die Meeresoberfläche oder der Meeresboden als Bezugslinie für die Anzeige der Echolotimpulse benutzt werden, der Zeitpunkt der Abstrahlung des Echolotimpulses oder der Zeitpunkt der Wiederkehr des von der Meeresoberfläche oder von dem Meeresboden reflektierten Echolotimpulses als Bezugszeitpunkt für den Nullzeitpunkt der Pulslängenmodulation dienen.

Zur Ausübung des neuen Verfahrens ist zur Erzeugung eines Meßwertsingais von einer dem Augenblickswert der Veränderlichen entsprechenden Signaldauer in der Meßstation ein mit dem Ausgang des Meßwertgebers verbundener Pulslängenmodulator und ein den Beginn einer Pulslängenmodutation steuernder sekundärer Taktgeber vorzusehen, der an Mittel zur zeitstarren Auslösung in Abhängigkeit von einem Bezugszeitpunkt der Laufzeit der mit einer Meßfolgefrequenz f ausgesandten Echolotimpulse angeschlossen ist. In der Beobachtungsstation muß eine Kurzzeitmeßeinrichtung für die Signaldauer des von der Meßstation übertragenen Meßwertsignals vorhanden sein.

Für die Übertragung der Meßwerte ist es vorteilhaft, einen mit dem Pulslängenmodulator verbundenen Kunstechogeber vorzusehen, der am Ende der Signaldauer einen den Übertragungseigenschaften des Übertragungskanals angepaßten Kunstechoimpuls abgibt.

Ein solcher Kunstechogeber kann aus einer mit dem Ausgang des Pulslängenmodulators verbundenen monostabilen Kippstufe und einem nachgeschalteten Oszillator bestehen, dessen Frequenz vorzugsweise der Trägerfrequenz der Echolotimpulse entspricht. Man kann dann auf ein besonderes Anzeigegerät für die übertragenen Meßwerte verzichten und für die Anzeige eine gemeinsame, vorzugsweise schreibende Kurzzeitmeßeinrichtung mit der Meßfolgefrequenz f für die Messung und Anzeige sowohl der Laufzeit der

EchoiotimpuKe als auch der Signaldauer der Meßwertsignale vorsehen.

In der Meßstation kann eine durch Schaltimpulse von der Beobachtungsstation zu betätigende Umschalteinrichtung für den Pulslängenmodulationsfaktor vorgesehen sein, um die aus dem jeweiligen Meßwert abgeleitete Signaldauer dem Skalenbereich der Kurzzeitmeßeinrichtung anpassen zu können. Ist die Vorrichtung zur Kurzzeitmessung wie üblich mit einem Meßbereichwähler versehen, so kann man, um den Maßstab für die Anzeige des Meßwertes unabhängig vom Meßbereich für die. Kurzzeitmessung zu machen, die Vorrichtung so ausbilden, daß der Meßbereichwähier mit einem Geber für die Schaltimpulse gekoppelt ist. Hierzu kann insbesondere in der Meßstation eine die Meßfolgefrequenz messende Zähl- und Torschaltung vorgesehen sein, durch welche der Pulslängenmodulaüonsfaktor umgekehrt proportional zur Meßfolgefrequenz umschaltbar ist.

Vorteilhaft wird der sekundäre Taktgeber tür den Pulslängenmodulaior so ausgebildet, daß dessen Frequenz in einem einstellbaren Verhältnis zu der Meßfolgefrequenz steht. Dadurch werden Vorteile in mehrfacher Hinsicht erzielt; insbesondere läßt sich dadurch eine von der Abstandsanzeige der Echoloteinrichtung unterscheidba'e Meßwertanzeige erzielen, indem bei schreibenden Kurzzeitmeßeinrichtungen die Anzeige der Schaltimpulse kontinuierlich nebeneinander erfolgt, während die Kunstechoimpulse lückend aufgezeichnet werden. Ferner erhält man dadurch die Möglichkeit, von der schnellen Echolotfolge abzuweichen und von einer mehrfach langsameren Meßfolge iür die Meßwertübertragung Gebrauch zu machen.

1st die Meßstation mit einer eigenen Stromquelle ir. Form einer Batterie versehen, so ist diese durch Steuerimpulse von der Beobachtungsstation aus an- und abschaltbar, um eine unnötige Belastung der Batterie in den Meßpausen zu vermeiden. Eine automatische An- und Abschaltung der Batterie wird erfindungsgemäß in der Weise erzielt, daß in der Meßstation eine mit einem Zeitkreis kombinierte, die Batterie an- und abschaltende Schalteinrichtung vorgesehen ist, so daß bei auftretenden Echolotimpulsen angeschaltet und bei deren Ausbleiben abgeschaltet ist Zum An- und Abschalten der Batterie kann zusätzlich in der Meßstation ein nach Überschreiten eines vorgegebenen Mindestdruckes einschaltender Wasserdrucksrhalter vorgesehen sein.

Die Erfindung !äßi sich auch zur gleichzeitigen oder wahlweisen Erfassung mehrerer Meßwerte verwenden. In diesem Fall werden mehrere Meßwertgeber in einer oder mehreren Meßstationen vorgesehen, die an die Mittel zur zeitstarren Auslösung in Abhängigkeit von einem 3ezugszeitpunkt der Echolotimpulse angeschlossen sind Dabei werden die Meßwertsignale der verschiedenen Meßwertgeber mit unterschiedlichen Kennungen versehen, um sie in der Beobachtungsstation voneinander trennen zu können. In diesem Fall kann es vorteilhaft sein, nicht alle Meßwerte in der Kurzzeitmeßeinrichtung für die Laufzeitmessung der Echolotimpulse anzuzeigen, sondern für einige Meßwerte eine getrennte Kurzzeitmeßeinrichtung, insbesondere mit einer Digitalanzeige, vorzusehen.

Besondere Bedeutung hat die Erfindung zur Erfas sung der Temperaturverteihmg im Wasser beim Fischfang, um das Schleppnetz auf Bereiche mit von den Fischen bevorzugter Temperatur einzustellen und in diesen Bereichen halten zu können. Hierzu kann erfindungsgemäß eine Meßstation an einer Temperaturmeßstelle oben und eine zweite Meßstation an einer Temperaturmeßstelle unten am Schleppnetz angebracht werden.

Die Übertragung mehrerer Meßwerte kann auch in der Weise erfolgen, daß mehrere Meßwertgeber mittels eines zwischengeschalteten Schaltwerkes abfragbar sind. Besondere schaltungstechnische Vorteile ergeben sich, wenn das Schaltwerk als Schieberegister ausgebildet ist.

ίο Sind am Schleppnetz mehrere Echolot-Sender und -Empfänger so angebracht, daß zwischen mehreren Lotrichtungen umgeschaltet werden kann, so kann erfindungsgemäß mit dem Umschalten auf verschiedene Loirichtungen der Echolotimpulse auch ein Umschalten auf verschiedene, diesen Lotrichtungen zugeordnete Meßwertgeber gekoppelt sein. Hierbei kann ein Programmschaltwerk zum Umschalten auf verschiedene Lotrichtungen und zum Abfragen mehrerer Meßwertgeber vorgesehen werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen in schematischen Darstellungen veranschaulicht. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung im Einsatz zum Fischfang. Fig. 2 das Schaltbild einer Vorrichtung gemäß Fi₆.1.

F i g. 3 eine Ausführungsform einer Meßstation, Fig.4 Spainungs-Zeitdiagramme zur Veranschaulichung der Wi.kungsweise der Schaltung nach F i g. 2,

Fig.5 ein Echogramm mit Aufzeichnung zweier Temperaturkurven für eine abgewandelte Ausführungsform einer Echoloteinrichtung mit zwei Meßstationen,

Fig.6 ein Echogramm einer anderen Ausführungsform einer Echoloteinrichtung mit nur einer Temperaturkurve und

Fig.7 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einer Meßstation 1, die an einem Schleppnetz a angebracht ist, einer Beobachtungsstation 2, die sich an _4r Bord eines Schiffes b befindet, und einem Übertragungskanal 3 zwischen Meßstation 1 und Beobachtungsstation 2. Der Übertragungskanal 3 ist im dargestellten Beispiel als Kabel ausgebildet; er kann aber auch in bekannter Weise aus einer Übertragungseinrichtung bestehen, die ganz oder teilweise drahtlos arbeitet, beispielsweise einer Schallübertragungsstrecke mit elektroakustischen Schallwandlern in der Meßstation und Beobachtungsstation (deutsche Patentschrift 12 55 004). Die Einrichtungen beider Stationen haben dann, abweichend von der im folgenden beschriebenen Atisführungsform, Umgestaltungen zu erfahren, wie sie aus den bekannten Vorrichtungen dieser Art mit drahtlosem Übertragungskanal bekannt sind.

Die Erfindung wird im folgenden am Beispiel einer Temperaturmessung beschrieben. Die Meßstation 1 ist am Kopftau des Schleppnetzes a in der Nähe des Echolot-Senders und -Empfängers angebracht Erfah rungsgemäß hält sich ein Fischschwarm F bevorzugt in einem in der Fachwelt als Temperaturblase B to bezeichneten Bereich von im wesentlichen gleich hoher Temperatur, beispielsweise der Temperatur von 5°C auf. Beim Fischfang ist es daher wichtig, das Schleppnetz a in die Temperaturblase B, an deren Grenzen der Temperaturgradient gewöhnlich einen sprunghaften Verlauf auh/eist zu lenken und in dieser Temperaturblase B zu halten, wie es durch die gestrichelte PfeiTfinie L veranschaulicht ist In der Meßstation sind ein oder mehrere Meßfühler

18 mit angeschlossenen Meßwertgebern 19 vorgesehen. Um den Verlauf der an seinem Ausgang auftretenden, der Temperatur T proportionalen, veränderlichen Meßwertspannung LJ in der Beobachtungsstation zu erfassen, wird die Meßwertspannung LJ einem Pulslängenmodulator 20 zugeführt. Durch diesen Pulslängenmodulator 20 werden zu bestimmten, in größerem Abstand voneinander liegenden Zeitpunkten, wie weiter unten näher beschrieben wird, Augenblickswerte der Meßwertspannung LJ in einen rechteckförmigen Meßwertimpuls K umgewandelt, dessen Signaldauer τ dem Augenblickswert der Meßwertspannung LJ entspricht und der als Meßwertsignal nach einigen, weiter unten noch näher beschriebenen Umarmungen über den Übertragungskanal 3 zur Beobachtungsstation 2 übertragen wird, wo die Signaldauer τ gemessen und als Maß für den Augenblickswert der Veränderlichen, hier der vom Meßwertgeber 19 bzw. Meßfühler 18 gemessenen Temperatur ^benutzt benutzt wird.

Die Beobachtungsstation 2 ist Teil einer Vorrichtung zur Entfernungsbestimmung durch Messung der Laufzeit von Echolotimpulsen, zu welcher auch der Übertragungskanal 3 gehört, an dessen Enden sich ein elektroakustischer Wandler, im folgenden Echolot-Sender und -Empfänger 4 genannt, z. B. eir; Magnetostriktionsschwinger, zum Aussenden und Eimpfangen von Echolotimpulsen befindet. Die ausgehenden Echolotimpulse werden hier mit 5, die wiederkehrenden Echolotimpulse mit Ebezeichnet, obwohl diese Impulse auf ihrem Wege vom Impulsgenerator 13 bis zur Rückkehr und Anzeige in einer schreibenden Kurzzeitmeßeinrichtung 5 der Beobachtungsstation 2 mehrfache Wandlungen erfahren.

Die schreibende Kurzzeitmeßeinrichtung 5 in der Beobachtungsstation 2 arbeitet mit einem durch einen Antrieb 6 mit Hilfe einer Griffelablenkeinrichtung 7 periodisch in Pfeilrichtung g bewegten Schreibgriffel 8, dessen Bewegung längs einer Schreiblinie 9 auf einer in Pfeilrichtung Λ bewegten Schreibfläche 10 erfolgt. Die Geschwindigkeit der Bewegung des Schreibgriffels 8 kann mit einem Meßbereichwähler 11 zur Anpassung an verschiedene Abstandsmeßbereiche von z. B.: 0...5Om, 0... 100 m, 0... 150 m umgeschaltet werden.

Ein primärer Taktgeber 12 ist so mit der schreibenden Kurzzeitmeßeinrichtung 5 synchronisiert, daß bei Überlauf des Schreibgriffels 8 über die Nullinie 0 auf der Schreibfläche 10 ein Tastimpuls an den Impulsgenerator 13 abgegeben wird. Dabei wird durch direkte elektrische Übertragung des Echolotimpulses vom Impulsgenerator 13 über eine Weiche 14 und einen Verstärker 15 die Nullinie 0 geschrieben. Diese Nullinie 0 ist Ursprung der Laufzeitmessung und entspricht dadurch der Tauchtiefe Di des Echolot-Sender? und -Empfängers 4 bzw. der Tauchtiefe des Schleppnetzes a am Kopftau. Diese Tauchtiefe Eh kann durch Echolotung ■ach oben gemessen und, unter entsprechender Erweiterung der schreibenden Kurzzeitmeßeinrichtung 5, ebenso wie der Bodenabstand Eh des Schleppnetzes a im Kopftau, gemessen und angezeigt werden.

Die aus dem Wasser als Echos wiederkehrenden Echolotimpulse E werden vom WasserschalNSender «nd -Empfänger 4 aufgenommen, über den Übertragungskanal 3 und nach Verstärkung in dem Verstärker 15 als Schreibimpulse dem Schreibgriffel 8 zugeführt Die Echos vom Grundtau, dessen Entfernung vom Kopftau die für den Fischfang wichtige Öffnungshöhe Oi des Schleppnetzes a wiedergibt, wird auf der Schreibfläche 10 fortlaufend als Öffnungskurve Eh' aufgezeichnet, während die Echos vom Meeresboden m eine dem Bodenabstand Eh entsprechende Bodenkurve Eh' erzeugen.

Die oben beschriebene Vorrichtung zur Abstandsbe-Stimmung durch Messung der Laufzeit von Echolotimipulsen mit der Beobachtungsstation 2 entspricht völlig dem Aufbau von herkömmlichen Vorrichtungen dieser Art. Im folgenden soll nunmehr an Hand von F i g. 2 und 4 beschrieben werden, wie diese Vorrichtung zur Erfassung des in der Meßstation 1 vorliegendem Temperaturmeßwertes T herangezogen wird. In der Beobachtungsstation 2 befindet sich eine schreibende Kurzzeitmeßeinrichtung 5 für die Messung der Laufzeit At der Echolotimpulse im Wasser, welche als Maß für die anzuzeigenden Abstände Eh und Eh dienen. Um nun mit derselben schreibenden Kurzzeitmeßeinrichtung ;> auch die Signaldauer r der Meßwertsignale aus der Meßstation 1. die am Ausgang des Pulslängenmodulators 20 vorliegen, anzuzeigen, erfolgt die Auslösung des Pulslängenmodulators 20 durch einen sekundären Taktgeber 24, der mit dem primären Taktgeber 12 der Beobachtungsstation 2 synchronisiert ist. Zu diesem Zweck werden die ausgehenden Echolotimpulse S induktiv durch einen Übertrager 31 vom Übertragungskanal 3 auf den sekundären Taktgeber 24 gegeben, so daß die Auslösung des Pulslängenmodulators 20 zum Nullzeitpunkt to synchron zum Nulldurchgang des Schreibgriffels 8 und zum Zeitpunkt der Abstrahlung des ausgehenden Echolotimpulses 5 durch den WasserschaU-Sender und -Empfänger 4 erfolgt. Der sekundäre Taktgeber 24 läßt jedoch nur einen Teil der ausgehenden Echolotimpulse 5 durch, so daß z. B. nur bei jedem zehnten Echolotimpuls S ein Auslöseimpuls auf den Pulslängenmodulator 20 gegeben wird.

Der vom Pulslängenmodulator 20 ausgegebene Meßwertimpuls K von der Signaldauer τ wird auf eine monostabile Kippstufe 21 gegeben, die bei Ende des Meßwertimpulses K einen kurzen Meßwerttastimpuls F an eine Oszillatorstufe 22 gibt, dessen Einsiatzflanke einen Abstand gleich der Signaldauer τ vom Nullzeitpunkt /0 aufweist. Während der Dauer dieses Meßwerttastimpulses P gibt die Oszillatorstufe 22 eine Wechselspannung, den Kunstechoimpuls £' an den Übertrager 31 ab, deren Frequenz vorzugsweise der Trägerfrequenz der Echolotimpulse 5bzw. Eentspricht. Dadurcn kommen auf den Übertragungskanal 3 von der Meßstation 1 Kunstechoimpulse £', deren Zeitabstand vom Nullzeitpunkt to der Signaldauer τ und damit dem aus dem Meßwertgeber 19 zum Nullzeitpunkt ft übernommenen Augenblickswert der Meßwertspannung L/und damit dem Augenblickswert der Veränderlichen Ti hier der am Kopftau des Schleppnetzes t gemessenen Temperatur, entspricht, ebensc wie der Zeitabstand des Eintreffens der aus dem Wasser durch Reflexion zurückkehrenden Echolotimpulse: E zurr Augenblick der Aussendung der Echolotimpulse 5 denjeweiligen Abstand der schallreflektierenden Objekte im Wasser von Echolot-Sender und -Empfänger A entspricht

Der Kunstechoimpuls E' gelangt, ebenso wie der au; der Echolotstrecke zurückkehrende Echolotimpuls £ als Impulsfolge e über den Übertragungskanal 3, dit Weiche 14 und den Verstärker 15 auf den Schreibgriffe 8 und erzeugt auf der Schreibfläche 10 der schireibender

Kurzzeitmeßeinrichtung 5 die Temperaturkurve 7". Au; dem Verlauf dieser Temperaturkurve T ist deutlich zi erkennen, wie beim Einlauf des Schleppnetzes a aus den Gebiet oberhaib der Temperaturblase B in den Bereicl

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der Temperaturblase B die Temperatur auf einen Wert von etwa 4°C absinkt. Der Temperaturmeßwert kann an einer Skale, wie z.B. in Fig. 2 links mit einem Temperaturmeßbereich von 0 bis +!5⁰C angegeben, abgelesen werden.

Zur Anzeige der Temperatur T kann auch eine digitale Kurzzeitmeßeinrichtung 17 vorgesehen werden. Um in diesem Fall eine Unterscheidung zwischen den Kunstechoimpulsen £' und den wiederkehrenden Echolotimpulsen E zu ermöglichen, werden die Kunstechoimpulse E' mit einer Kennung, z. B. einer von der Trägerfrequenz der Echolotimpulse unterschiedlichen Frequenz, versehen, so daß sie in einem Filter 16 voneinander abtrennbar sind, und sodann auf die digitale Kurzzeitmeßeinrichtung 17 gegeben. Eine solche Digitalanzeige kann zusätzlich oder an Stelle der Aufzeichnung auf der Schreibfläche 10 vorgesehen sein. In beiden Fällen erfolgt die Synchronisation durch Auslösung des Pulslängenmodulators 20 mit Hilfe der ausgehenden Echolotimpulse Sim Nullzeitpunkt to.

Die gebräuchlichen Echolotgeräte sind mit einer Meßbereichumschaltung für Abstandsbereiche von z. B. 0 bis 50 m, 0 bis 100 m und 0 bis 150 m versehen. Die Meßbereichumschaltung hat zur Folge, daß die Echolotimpulse S mit entsprechend unterschiedlicher Meßfolgefrequenz /"ausgegeben werden. Um nun den Maßstab für die Anzeige der Temperatur unabhängig vom jeweiligen Abstandsbereich zu machen, ist im Pulsiängenmodulator 20 ein in der Zeichnung nicht mit dargestellter Spannungsteiler mit z. B. drei Stufen vorgesehen, die bei Umschaltung des Meßbereichwählers 11 automatisch mit umgeschaltet werden, so daß im Pulslängenmodulator 20 entsprechend unterschiedlich große Teilspannungen der Meßwertspannung U wirksam sind. Diese automatische Umschaltung des Pulslängenmodulationsfaktors k = r/Tgeschieht durch eine Zähl- und Torschaltung 23, die durch die ausgehende Echolotimpulse S gesteuert wird und drei Ausgänge besitzt, die den verschiedenen Meßbereichen zugeordnet sind und von denen jeweils derjenige Ausgang wirksam wird, welcher der dem eingeschalteten Meßbereich am Meßbereichwähler 11 zugehörigen Meßfolgefrequenz /"der Echolotimpulse Sentspricht.

Die Stromversorgung der Meßstation 1 erfolgt durch eine Batterie 30 über eine Schalteinrichtung 28. Diese Schalteinrichtung wird durch einen vom ausgehenden Echolotimpuls S ausgelösten Einschaltimpuls eingeschaltet und durch einen von einem Zeitkreis abgegebenen Ausschaltimpuls ausgeschaltet. Der Zeitkreis 26 ist so ausgebildet, daß er beispielsweise jeweils 3 Minuten nach seinem Start infolge Einschaltens der Stromversorgung einen Ausschaltimpuls erzeugt. Durch den nächstfolgenden ausgehenden Echolotimpuls Swird die Stromversorgung dann wieder eingeschaltet und der Zeitkreis 26 neu gestartet Praktisch wird daher die Ausschaltung durch den Zeitkreis 26 nur wirksam, wenn die ausgehenden Echolotimpulse S ausbleiben. Dies ist der Fall bei Ausschaltung der Vorrichtung zur Echolotung in der Beobachtungsstation 2.

Der Zeitkreis 26 kann auch so ausgebildet werden, daß er so lange keinen Ausschaltimpuls abgibt, wie ausgehende Echolotimpulse 5 über eine in der Zeichnung gestrichelt dargestellte Verbindung auf einen Steuereingang 27 des Zeitkreises 26 kommen.

Zusätzlich kann noch ein Wasserdruckschalter vorgesehen sein, durch den die Stromversorgung der Meßstation 1 erst nach Oberschreiten eines vorgegebenen Mindestdruckes eingeschaltet wird.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform des mechanischen Aufbaus der Meßstation 1. Die Baugruppen der Meßstation 1 sind in einem druckfesten Gehäuse 32 untergebracht, das über ein Kabel 33 mit einem Stecker 34 verbunden ist. Der Stecker 34 enthält die Primärseite des Übertragers 31 und dient zur induktiven Kopplung der Meßstation 1 an den Übertragungskanal 3. Die Sekundärwicklung des Übertragers 31 ist im Gehäuse des Echolot-Sendersund -Empfängers4untergebracht. ίο Wird vom Schleppnetz aus durch abwechselnde Echolotung nach unten und oben mit zwei umschaltbaren Echolot-Sendern und -Empfängern sowohl der Bodenabstand Di als auch die Tauchtiefe D: des Schleppnetzes a gemessen, so kann in bereits vorgeschlagener Weise (deutsche Patentanmeldung B 93 763 IIl/45h) die Echoloteinrichtung so ausgebildet sein, daß in regelmäßigen Zeitabständen von z. B. 5 Minuten von einer Echolotung nach unten auf eine Echolotung nach oben umgeschaltet wird und umgekehrt oder daß die beiden Echolot-Sender und -Empfänger über eine in einem gemeinsamen Gehäuse befindliche Schalteinrichtung, die durch einen Steuerschalter in der Beobachtungsstation 2 betätigt wird, umgeschaltet werden. Die schreibende Kurzzeitmeßeinrichtung 5 kann dabei so ausgebildet sein, daß die Nullinie 0 der Aufzeichnung sowohl bei der Echolotung nach oben als auch nach unten, wie in F i g. 2, eine fortlaufende gerade Linie am oberen Rand der Schreibfläche 10 bildet und daß die Tauchtiefe D\ und die Bodenabstände Di von der Nullinie 0 nach unten geschrieben werden. F i g. 5 zeigt, daß dabei die Bodenkurve Di' in gleicher Weise geschrieben wird wie bei der Vorrichtung nach F i g. 2, wobei jetzt lediglich Unterbrechungen der Kurve für die Zeiten der Echolotung nach oben zur Ermittlung der Tauchtiefe D\ entstehen.

Bei dieser Ausführungsform der Echolotvorrichtung ist es möglich, zwei Meßstaiionen zu verwenden, die den beiden Lotrichtungen zugeordnet sind. Im dargestellten Beispiel befindet sich eine erste Meßstation an einer Temperaturmeßstelle oben am Kopftau des Schleppnetzes a und eine zweite Meßstation an einer Temperaturmeßstelle unten am Grundtau des Schleppnetzes a. Die Meßstationen sind mit je einem Übertrager an den zugehörigen Echolot-Sender und -Empfänger gekoppelt. Die Temperaturkurven 7V und Ti' erscheinen in F i g. 5 als unterbrochene Kurven, da abwechselnd nach oben und nach unten gelotet wird.

Um ein naturgetreues Bild, d. h. ein Bild zu erzeugen, wie es aus den aus F i g. 1 ersichtlichen Verhältnissen hervorgeht, ist es bekannt, die Echoloteinrichtung so auszubilden, daß die Meeresoberfläche π unabhängig von der Tiefe des Schleppnetzes a stets als gerade Linie auf der Nullinie 0 der Schreibfläche 10 des schreibenden Kurzzeitmeßgerätes 5 dargestellt wird. Die Tiefenkurve Ds' wird dann, wie in F i g. 6 in einer Kurve dargestellt, die eine getreue Abbildung der tatsächlichen Bewegung des Schleppnetzes a nach F i g. 1 ergibt. In entsprechender Form wird auch die dem Grundtau des Schleppnetzes a entsprechende Öffnungskurve Di' aufgezeichnet während die Bodenechos die Bodenkurve Di' aufzeichnen, die dem in F i g. 1 dargestellten natürlichen Verlaul des Meeresbodens m entspricht

Bei der Verwendung von Meßstationen gemäß dei Erfindung mit Echoloteinrichtungen dieser Ausfüh rungsform ist es notwendig, daß die Auslöseimpulse, di< der sekundäre Taktgeber 24 in der Meßstation 1 auf der Pulslängenmodulator 20 gibt, zeitstarr mit dem wieder kehrenden Echolotimpuls der Meeresoberfläche

iy

gekoppeil sind. Es muß daher dafür gesorgt werden, daß die starken ausgehenden Echolotimpulse S vom sekundärem Taktgeber 24 ferngehalten und nur die demgegenüber schwächeren, wiederkehrenden Echolotimpulse E von der Meeresoberfläche η zum sekundären Taktgeber 24 durchgelassen werden. Hierzu ist. wie in F i g. 2 mit Strichlinien angegeben, dem Steuereingang des sekundären Taktgebers 24 ein entsprechend ausgebildetes Amplitudenfilter 25 vorzuschalten. Dieses muli so ausgebildet sein, daß nur die von der Meeresoberfläche η zurückkehrenden Echolotimpulse Eden sekundären Taktgeber 24 zum Ansprechen bringen, während von anderen reflektierenden Objekten, insbesondere von Fischen, herrührende Echolotimpulse und die ausgehenden Echolotimpulse S unterschwellig bleiben, je nach Art der verwendeten Ausführurigsform der Echoloteinrichtung kann es zusätzlich notwendig sein, im sekundären Taktgeber 24 eine Verzögerungszeit zwischen dem Bezugszeitpunkt, d. h. dem Eintreffen des Echolotimpulses E von der Meeresoberfläche n. und dem Nullzeitpunkt in des Beginns der Pulslängenmodulation vorzusehen.

In einer anderen Ausführungsform der Meßstation 1 kann, wie in Fig. 7 dargestellt, ein Schaltwerk 35 vorgesehen sein, durch das verschiedene Meßwertgeber, beispielsweise für Temperatur und Salzgehalt des Wassers und Füllgrad des Netzes, nacheinander einzeln oder gruppenweise abgefragt werden. Das Schaltwerk 35, das vorteilhaft als Schieberegister ausgebildet ist, wird hierbei vom sekundären Taktgeber 24 betätigt und beispielsweise nach jeder 50. Lotung einen Schritt weitergeschaltet. Der sekundäre Taktgeber 24 löst außerdem die Pulslängenmodulation in den Pulslängenmodulatoren 20 des zur jeweiligen Zeit eingeschalteten Meßwertgebers 19 aus. Zur Unterscheidung der verschiedenen Meßwertsignale werden die Kunstechoimpulse £' mit unterschiedlichen Kennungen versehen. Der sekundäre Taktgeber 24 kann hierfür so

ausgebildet sein, daß die Meßwertgeber 19 mit unterschiedlicher Häufigkeit, z. B. der Meßwertgeber t9.1 bei jeder 5. Lotung, Meßwertgeber 19.2 bei jeder 10. Lotung und Meßwertgeber 19.3 bei jeder 15. Lotung, abgefragt werden. Die Kunstechoimpulse E' der verschiedenen Meßwertsignale werden dadurch mit unterschiedlichen Abständen auf der schreibenden Kurzzeitmeßeinrichtung 5 dargestellt.

Wird eine Meßstation 1 zur Erfassung mehrerer Meßwerte zusammen mit einer Echoloteinrichtung betrieben, die ein Umschalten auf verschiedene Lotrichtungen gestattet, so kann das Schaltwerk 35 als Programmschaltwerk zum gleichzeitigen Umschalten auf verschiedene Lotrichtungen und auf verschiedene Meßwertgeber 19 benutzt werden.

An Bord des Schiffes b ist normalerweise eine besondere Echoloteinrichtung zur Messung der Gesamtwassertiefe Db unter dem Schiff b vorgesehen. Gegebenenfalls kann auch der Taktgeber dieser Echoloteinrichtung als primärer Taktgeber im Sinne der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Über den Übertragungskanal 3 werden dann vom primären Taktgeber erzeugte Auslöseimpulse auf den sekundären Taktgeber 24 in der Meßstation 1 übertragen, während die von der Meßstation 1 kommenden Kunstechoimpulse E' in der oben beschriebenen Weise zur Beobachtungsstation 2 gelangen und dort die Anzeige der Meßwerte bewirken. Die Erfindung kann neben der Verwendung einer periodisch arbeitenden Kurzzeitmeßeinrichtung auch in Verbindung mit Meßeinrichtun gen frei wählbarer Meßfolgen eingesetzt werden. Teile der Echoloteinrichtung, wie z.B. der Impulsgenerator und der Vorverstärker, können auch mit der Meßstalior zu einer Baugruppe verbunden werden. Dies isi insbesondere dann zweckmäßig, wenn der Übertra gungskanal nicht aus einem Kabel, sondern aus einei Schallübertragungsstrecke besteht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (21)

Palentansprüche·.

1. Verfahren zur Erfassung von in einer Meßstation erfaßten Meßwerten einer Veränderlichen in einer mit der Meßstation durch einen Obertragungskana! verbundenen Beobachtungsstation in Kombination mit der Messung eines auf jeweils einen Bezugspunkt bezogenen Abstandes zweier Punkte aus der Laufzeit von Wellenimpulsen (im folgenden Echolotimpulse genannt) über die Abstandsstrecke zwischen diesen beiden Punkten (im folgenden Echolotstrecke genannt), insbesondere zur Erfassung von Meßwerten aus einer Meßstation an einem Schleppnetz in einer Beobachtungsstation an Bord eines Schiffes durch Umwandlung von Meßwerten durch Pulslängenmodulation in Meßwertsignale, deren Dauer dem jeweiligen Auger.blickswert der Veränderlichen entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß

a) in der MeBstaüon (1) von Zeit zu Zeit Augenblickswerte der Veränderlichen (T) in Meßwertsignale umgewandelt werden, deren Beginn (Nullzeitpunkt to) zeitstarr zu einem Bezugszeitpunkt der Laufzeit (At) der Echolotimpulse (E)\si, und daß

b) in der Beobachtungsstation (2) die Signaldauer (r) des von der Meßstation (1) übertragenen Meßwertsignals gemessen und als Maß für den Augenblickswert der Veränderlichen (T) benutzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Kurzzeitmeßeinrichtung (S) zur Messung sowohl der Laufzeit (At) des Echolotimpulses (E) als auch der Signaldauer (r) des Meßweitsignals verwendet wird, indem das Meßwerisignal auf den Übertragungskanal (3) für den wiederkehrenden Echolotimpuls (^gegeben wird.

3. Vorrichtung zur Erfassung von Meßwerten einer Veränderlichen aus einem Meßwertgeber einer Meßstation in einer mit der Meßstation durch einen Übertragungskanal verbundenen Beobachtungsstation in Kombination mit einer Vorrichtung zur Abstandsmessung durch Messung der Laufzeit von Wellenimpulsen (im folgenden Echolotimpulse genannt), insbesondere zur Erfassung von Meßwerten aus einer Meßstation an einem Schleppnetz in einer Beobachtungsstation an Bord eines Schiffes, dadurch gekennzeichnet, daß

a) in der Meßstation (1) zur Erzeugung eines Meßwertsignals von einer dem Augenblickswert der Veränderlichen (T) entsprechenden Signaldauer (τ) ein mit dem Ausgang des Meßwertgebers (19) verbundener Pulslängenmodulator (20) und ein den Beginn einer Pulslängenmodulation steuernder sekundärer Taktgeber (24) vorgesehen ist, der an Mittel zur zeitstarren Ablösung in Abhängigkeit von einem Bezugsze'tpunkt der Laufzeit (A t) der mit einer Meßfolgefrequenz (f) ausgehenden Echolotimpulse (S) angeschlossen ist, und daß

b) in der Beobachtungsstation (2) eine Kurzzeitmeßeinrichtung (5, 17) für die Signaldauer (r) des von der Meßstation übertragenen Meßwertsignals vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Pulslängenmodulator (20) verbundener Kunstechogeber (21, 22) vorgesehen ist, der am Ende der Signaldauer (r) einen den Übertragungseigenschaften des Übertragungskanals angepaßten Impuls (Kunstechoimpuls E') abgibt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunstechogeber (21,22) aus einer mit dem Ausgang des Pulslängenmodulators (20) verbundenen monostabilen Kippstufe (2!) und einer nachgeschalteten Osziilatorstufe (22) besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Oszillatorstufe (22) der Trägerfrequenz der Echolotimpulse (E) entspricht

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine vorzugsweise schreibende, gemeinsame Kurzzeitmeßeinrichtung (5) mit der Meßfolgefrequenz (0 für die Messung und Anzeige sowohl der Laufzeit (At) der Echolotimpulse (E) als auch der Signaldauer (τ).

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Meßstation (1) eine durch Schaltimpulse von der Beobachtungsstation (2) zu betätigende Umschalteinrichtung für den Pulslängenmodulationsfaktor (k = τ/^vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, mit einer einen Meßbereichswähler aufweisenden Kurzzeitmeßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßbereichwähler (11) mit einem Geoer für die Schaltimpulse gekoppelt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Meßstation (1) eine die Meßfolgefrequenz (7? messende Zähl- und Torschaltung (23) vorgesehen ist, durch welche der Pulslängenmodulationsfaktor (^umgekehrt proportional zur Meßfolgefrequenz ^umschaltbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der sekundäre Taktgeber (24) so ausgebildet ist, daß dessen Frequenz in einem einstellbaren Verhältnis zu der Meßfolgefrequenz (!) steht

12. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Meßstation (1) eine Batterie (30) als Stromquelle vorgesehen ist, die durch Steuerimpulse von der Beobachtungsstation (2) aus an- und abschaltbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Meßstation (1) eine mit einem Zeitkreis (26) kombinierte, eine Batterie (30) an- und abschaltende Schalteinrichtung (28) vorgesehen ist, so daß bei auftretenden Echolotimpulsen (S) an- und bei deren Ausbleiben abgeschaltet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Meßstation (1) ein nach Überschreiten eines vorgegebenen Mindestdruckes einschaltender Wasserdruckschalter (29) vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Meßwertgeber (19) in einer oder mehreren Meßstationen (1) vorgesehen sind, die an die Mittel zur zeitstarren Auslösung in Abhängigkeit von einem Bezugszeitpunkt der Echolotimpulse (ΐ)angeschlossen sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertsignale der verschiedenen Meßwertgeber (19) mit Kennungen versehen sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Meßstation an einer

Temperaturmeßstelle oben und eine zweite Meßstation an einer Temperaturmeßstelle unten am Schleppnetz fäjangebracht ist

18. Vorrichtung nach Anspruch 15. dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Meßwertgeber (19.1, 19.2, 193) mittels eines zwischengeschalteten Schaltwerkes (35) abfragbar sind

19. Vorrichtung nach Anspruch 18. dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltwerk (35) als Schieberegister ausgebildet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 15. dadurch gekennzeichnet daß mit einem Umschalten auf verschiedene Lotrichtungen der Echolotimpulse (S) auch ein Umschalten auf verschiedene, diesen Lotrichtungen zugeordnete Meßwertgeber gekoppelt ist.

21. Vorrichtung nach den Ansprüchen 18 und 20, dadurch gekennzeichnet daß ein Programmschaltwerk zum Umschalten auf verschiedene Lotrichtungen und zum Abfragen mehrerer Meßwertgeber vorgesehen ist.