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EP0447076B1

Improvements in acoustic ranging systems

Abstract

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EP0447076B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 9

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Expired 1 March 2011, 15.6 years ago.

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10 claims: 10 independent, 0 dependent

  1. 1
    A control unit for selective connection to different electro-acoustic transducers to form an acoustic ranging system, comprising a transmitter (18) for generating shots of high frequency electric energy for application to a transducer (4), a tuned receiver (20) for receiving and amplifying high frequency energy from said transducer, and a control computer (8) controlling said transmitter (18) to time each shot, said unit further including first electronically controlled means (114) for setting the operating frequency of said transmitter (18), and second electronically controlled means (60,70,80) for causing the tuning of said receiver (20) to track the operating frequency of said transmitter, and means (106) for digitizing output from said receiver, characterised in that said control computer (86) is programmed in a run mode to process said digitized receiver output to recognize therein features indicative of a primary echo from a target being ranged by each shot and to control said first electronically controlled means (114) for selecting the operating frequency of the transmitter (18) during each shot, and in that the control computer (86) provides storage for data separately predetermined in respect of each transducer (4) to which the control unit may be selectively connected, which data comprises characteristics of each transducer including at least two different optimised operating frequencies for operation under at least two different operating conditions, and in that said run mode determines which of said operating frequencies is generated by the transmitter (18) for each shot transmitted to the transducer (4). Steuereinheit zum wahlweisen Anschluß an verschiedene elektroakustische Wandler zur Bildung eines akustischen Entfernungsmeßsystems, mit einem Sender (18) zum Erzeugen von Einzelimpulsen hochfrequenter elektrischer Energie zum Anlegen an einen Wandler (4), einem abgestimmten Empfänger (20) zum Empfangen und Verstärken von Hochfrequenzenergie von dem Wandler, und einem Steuerrechner (8), der den Sender (18) zum jeweiligen zeitlichen Festlegen der Einzelimpulse steuert, wobei die Einheit weiterhin ein erstes elektronisch gesteuertes Mittel (114) zum Einstellen der Betriebsfrequenz des Senders (18) und zweite elektronisch gesteuerte Mittel (60, 70, 80) zum Bewirken der Abstimmung des Empfängers (20) zum Verfolgen der Betriebsfrequenz des Senders und ein Mittel (106) zum Digitalisieren des Ausgangssignals von dem Empfänger enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerrechner (86) in einem Ablaufmodus programmiert ist, das digitalisierte Empfängerausgangssignal zu verarbeiten, um darin Merkmale zu erkennen, die ein Primärecho von einem Ziel anzeigen, dessen Entfernung durch den jeweiligen Einzelimpuls gemessen wird, und um das erste elektronisch gesteuerte Mittel (114) zum Auswählen der Betriebsfrequenz des Senders (18) während des jeweiligen Einzelimpulses anzusteuern, und daß der Steuerrechner (86) einen Speicher für in bezug auf jeden Wandler (4), mit dem die Steuereinheit wahlweise verbunden werden kann, getrennt vorbestimmte Daten bereitstellt, wobei diese Daten Eigenschaften von jedem Wandler einschließlich mindestens zweier unterschiedlicher optimierter Betriebsfrequenzen für den Betrieb unter mindestens zwei unterschiedlichen Betriebsbedingungen umfassen, und daß der Ablaufmodus für jeden zu dem Wandler (4) übermittelten Einzelimpuls bestimmt, welche der Betriebsfrequenzen von dem Sender (18) erzeugt wird. Unité de contrôle pour la connexion sélective à différents transducteurs électroacoustiques pour constituer un télémètre acoustique, comprenant un transmetteur (18) pour générer des impulsions d'énergie électrique à haute fréquence pour les appliquer à un transducteur (4), un récepteur accordé (20) pour recevoir et amplifier l'énergie à haute fréquence dudit transducteur, et un ordinateur de contrôle (8) contrôlant ledit transmetteur (18) pour définir en temps chaque impulsion, ladite unité englobant de plus des premiers moyens (114) contrôlés électroniquement pour fixer la fréquence de fonctionnement dudit transmetteur (18), et des seconds moyens (60, 70, 80) contrôlés électroniquement pour provoquer l'accord dudit récepteur (20) de manière à suivre la fréquence de fonctionnement dudit transmetteur, et des moyens (106) pour numériser la sortie dudit récepteur, caractérisée en ce que ledit ordinateur de contrôle (86) est programmé en mode d'exécution pour traiter ladite sortie du récepteur numérique de manière à y reconnaître des caractéristiques indicatives d'un écho primaire d'une cible localisée par chaque impulsion et pour contrôler lesdits premiers moyens (114) contrôlés électroniquement pour sélectionner la fréquence de fonctionnement du transmetteur (18) pendant chaque impulsion, et en ce que l'ordinateur de contrôle (86) fournit une mémoire pour des données prédéterminées séparément pour chaque transducteur (4) auquel l'unité de contrôle peut être sélectivement connectée, ces données comportant des caractéristiques de chaque transducteur incluant au moins deux fréquences de fonctionnement optimisées différentes pour fonctionner sous au moins deux conditions de fonctionnement différentes, et en ce que ledit mode d'exécution détermine laquelle desdites fréquences de fonctionnement est générée par le transmetteur (18) pour chaque impulsion transmise au transducteur (4).
  2. 2
    A control unit according to claim 1, characterised in that means (6) controlled by the computer (86) are provided for selectively establishing connections to each said transducer (4) and in that the control computer (86) provides storage for separate data in respect of each transducer (4) which is utilised to control the operating frequencies of the transmitter (18) when connection is established to that transducer. Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Rechner (86) gesteuerte Mittel (6) zum wahlweisen Herstellen von Verbindungen zu jedem Wandler (4) bereitgestellt werden und daß der Steuerrechner (86) einen Speicher für getrennte Daten in bezug auf jeden Wandler (4) bereitstellt, die zum Steuern der Betriebsfrequenzen des Senders (18) verwendet werden, wenn die Verbindung zu diesem Wandler hergestellt ist. Unité de contrôle selon la revendication 1, caractérisée en ce que des moyens (6) contrôlés par l'ordinateur (86) sont fournis pour établir sélectivement des connexions vers chacun desdits transducteurs (4) et en ce que l'ordinateur de contrôle (86) fournit une mémoire pour des données séparées pour chaque transducteur (4) qui est utilisé pour contrôler les fréquences de fonctionnement du transmetteur (18) quand la connexion est établie avec ce transducteur.
  3. 3
    A control unit according to claim 1 or 2, characterised in that the data relating to characteristics of each transducer (4) includes a transducer type designation identifying a transducer associated with default values of operating characteristics including a nominal transducer operating frequency (NOM_FREQ), and optimised frequencies for operation under at least two different operating conditions. Steuereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten, die Eigenschaften der jeweiligen Wandler (4) betreffen, eine einen Wandler kennzeichnende Bezeichnung des Wandlertyps mit zugeordneten Vorgabewerten von Betriebskenndaten einschließlich einer Wandler-Nennbetriebsfrequenz (NOM_FREQ) und optimierte Frequenzen für den Betrieb unter mindestens zwei unterschiedlichen Betriebsbedingungen enthalten. Unité de contrôle selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les données correspondant aux caractéristiques de chaque transducteur (4) comportent une désignation du type de transducteur identifiant un transducteur associé à des valeurs par défaut de caractéristiques de fonctionnement incluant une fréquence (NOM_FREQ) de fonctionnement nominale du transducteur, et des fréquences optimisées pour fonctionner dans au moins deux conditions de fonctionnement différentes.
  4. 4
    A control unit according to claim 3, characterised in that the data relating to characteristics of each transducer (4) includes that operating frequency, offset from the nominal frequency of the transducer, which causes a shot from the transducer to produce a maximum amplitude echo from a target when the echo occurs outside of a ringdown period following the shot. Steuereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten, die Eigenschaften der einzelnen Wandler (4) betreffen, diejenige von der Nennfrequenz des Wandlers versetzte Betriebsfrequenz enthalten, die bewirkt, daß ein Einzelimpuls vom Wandler ein Echo maximaler Amplitude von einem Ziel für den Fall erzeugt, daß das Echo außerhalb einer auf den Einzelimpuls folgenden Abklingperiode auftritt. Unité de contrôle selon la revendication 3, caractérisée en ce que les données correspondant aux caractéristiques de chaque transducteur (4) comporte cette fréquence de fonctionnement, décalée par rapport à la fréquence nominale du transducteur, qui amène une impulsion du transducteur à produire un écho d'amplitude maximum d'une cible quand l'écho se produit en dehors d'une durée d'amortissement suivant l'impulsion.
  5. 5
    A control unit according to claim 3 or 4, characterised in that the data relating to characteristics of each transducer (4) includes that operating frequency, offset from the nominal frequency of the transducer, which causes a shot from the transducer to produce an echo from a target within a ringdown period following the shot, to have maximum amplitude in excess of the amplitude of ringing ahead of the echo. Steuereinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten, die Eigenschaften der einzelnen Wandler (4) betreffen, diejenige von der Nennfrequenz des Wandlers versetzte Betriebsfrequenz enthalten, die bewirkt, daß ein Einzelimpuls vom Wandler mit einer auf den Einzelimpuls folgenden Abklingperiode ein Echo von einem Ziel erzeugt, das eine maximale, über die Amplitude des Vorschwingens hinausgehende Amplitude aufweist. Unité de contrôle selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que les données correspondant aux caractéristiques de chaque transducteur (4) comportent cette fréquence de fonctionnement, décalée par rapport à la fréquence nominale du transducteur, qui amène une impulsion du transducteur à produire un écho d'une cible à l'intérieur d'une durée d'amortissement suivant l'impulsion, pour avoir une amplitude maximum de'passant l'amplitude de la résonance de l'écho.
  6. 6
    A control unit according to claim 3, 4 or 5, characterised in that the data relating to characteristics of each transducer (4) includes that operating frequency, offset from the nominal frequency of the transducer, which causes an echo produced by a shot from the transducer to have the steepest rising edge. Steuereinheit nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten, die Eigenschaften der einzelnen Wandler (4) betreffen, diejenige von der Nennfrequenz des Wandlers versetzte Betriebsfrequenz enthalten, die bewirkt, daß ein durch einen Einzelimpuls vom Wandler erzeugtes Echo die am steilsten ansteigende Flanke hat. Unité de contrôle selon la revendication 3, 4 ou 5, caractérisée en ce que les données correspondant aux caractéristiques de chaque transducteur (4) comportent cette fréquence de fonctionnement, décalée par rapport à la fréquence nominale du transducteur, qui amène un écho produit par une impulsion du transducteur à avoir le front de montée le plus raide.
  7. 7
    A control unit according to any of claims 3 to 6, characterised in that said control computer (86) is further programmed to provide a calibration mode in which it generates the data relating to the characteristics of each transducer (4), by causing the transmitter (18) to fire a succession of shots at different frequencies, and analysing resulting signals from the receiver (20). Steuereinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerrechner (86) weiterhin programmiert ist, einen Kalibriermodus bereitzustellen, in dem er die die Eigenschaften der einzelnen Wandler (4) betreffenden Daten erzeugt, indem er den Sender (18) veranlaßt, eine Folge von Einzelimpulsen mit unterschiedlichen Frequenzen abzugeben, und die erhaltenen resultierenden Signale vom Empfänger (20) analysiert. Unité de contrôle selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que ledit ordinateur de contrôle (86) est de plus programmé pour fournir un mode de calibrage dans lequel il génère les données correspondant aux caractéristiques de chaque transducteur (4), en amenant le transmetteur (18) à déclencher une succession d'impulsions à différentes fréquences, et en analysant des signaux résultant du récepteur (20).
  8. 8
    A control unit according to any of the preceding claims, characterised in that the data relating to characteristics of each transducer (4) includes data as to the operating voltage of the transducer. Steuereinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten, die die Eigenschaften des jeweiligen Wandlers (4) betreffen, Daten hinsichtlich der Betriebsspannung des Wandlers enthalten. Unité de contrôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les données correspondant aux caractéristiques de chaque transducteur (4) comportent des données concernant la tension de fonctionnement du transducteur.
  9. 9
    A control unit according to any of the preceding claims, characterised in that the control computer (86) is programmed to utilise data relating to different characteristics of the same transducer (4) during successive shots such that such successive shots are at different frequencies differently offset from a nominal frequency of the transducer, determined to provide optimum results at different ranges. Steuereinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerrechner (86) programmiert ist, unterschiedliche Eigenschaften des gleichen Wandlers (4) betreffende Daten während aufeinanderfolgenden Einzelimpulsen derart zu verwenden, daß aufeinanderfolgende Einzelimpulse mit unterschiedlichen Frequenzen ausgeführt werden, die von einer Nennfrequenz des Wandlers unterschiedlich versetzt und so festgelegt sind, daß sie bei unterschiedlichen Entfernungen optimale Ergebnisse liefern. Unité de contrôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'ordinateur de contrôle (86) est programmé pour utiliser des données correspondant à différentes caractéristiques du même transducteur (4), pendant des impulsions successives de sorte que de telles impulsions successives soient à des fréquences différentes, décalées de manière différente par rapport à une fréquence nominale du transducteur, déterminée pour fournir des résultats optimum à différentes plages.
  10. 10
    A control unit according to any preceding claim, for selective connection to a plurality of transducers (4) in the same vessel, characterised in that the control computer is programmed to select from echoes resulting from shots fired from said plurality of transducers that echo from one of said transducers which is deemed most likely to be a true echo. Steuereinheit nach einem vorangegangenen Anspruch, zum wahlweisen Anschluß an mehrere Wandler (4) im gleichen Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerrechner so programmiert ist, daß er aus den Echos, die sich aus den von den mehreren Wandlern abgegebenen Einzelimpulsen ergeben, dasjenige Echo von einem der Wandler auswählt, das mit größter Wahrscheinlichkeit ein wahres Echo ist. Unité de contrôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour une connexion sélective à une pluralité de transducteurs (4) dans le même boîtier, caractérisé en ce que l'ordinateur de contrôle est programmé pour sélectionner, parmi les échos résultant d'impulsions déclenchées à partir de ladite pluralité de transducteurs, l'écho de l'un de ces dits transducteurs qui est considéré comme ayant le plus de chances d'être un vrai écho.