DE2204028B2 - Verfahren und Einrichtung zur Übertragung von Wellenenergie mit be stimmter Richtcharakteristik - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Wellenenergie mit bestimmter Richtcharakteristik über einen Weg hinweg, welcher gegenüber oestimmten Frequenzen unerwünschte Übertragungseigenschaften, beispielsweise unerwünschte Dämpfungs- und/oder Reflexionseigenseliaften besitzt, insbesondere zur Informationsübertraming, und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bisher hat es beispielsweise Schwierigkeiten bereitet, den Meeresboden oder einen Gewasserboden auf Ablagerungen oder auf im Meeresboden versenkte oder eingegrabene Gegenstände zu uniersuchen, da eine Schallstrahlung hoher Frequenz erforderlich ist, um ein für ein hohes Auflösungsvermögen notwendiges, schmales Strahlenbündel zu erzielen, während aber gleichzeitig solch hohe Frequenzen entweder bereits an der ersten Trennfläche zwischen dem Meerwasser und den am Meeresboden befindlichen Ablagerungen, wie Sand und Kies, reflektiert werden oder beim Durchgang durch solche Ablagerungen sehr

stark gedämpft werden. Folglich lassen sich mit solchen Signalen hoher Frequenz nur in geringem Maße, wenn überhaupt Informationen mit großem Auflösungsvermögen hinsichtlich unter dem Meeresboden befindlicher Schichten oder versenkter oder eingegrabener Gegenstände erzielen.

Im Gegensatz hierzu dringt eine Schallstrahlung niedriger Frequenz leicht durch die Ablagerungen unterhalb des Meeresbodens, wobei noch genügend Energie verbleibt, um eine Reflexion an unterirdisehen Gegenständen, beispielsweise versenkt verlegten Röhren, zu erreichen. Es bereitet aber Schwierigkeitea. solche SchallstrahJung niedriger Frequenz praktisch zu verwenden, da im allgemeinen keine Wandler ausreichender körperlicher Größe eingesetzt

ac werden können, welche ein Strahlungsbündel mit solcher Richtcharakteristik abgeben, daß sich ein genügend schmaler Strahl er/ielcn läßt, der für ein hohes Auflösungsvermögen bei der Untersuchung des Meeresbodens erforderlich ist.

Aus einer Veröffentlichung in »The Journal of the Acoustical Society of America«, Band 34, 1962, Seiten 1051 bis 1054. ist es zwar bekannt, daß gerichtete Strahlungsstrahlcn, die einander in einem nicht linearen ühertragungseigenschaften aufweisenden Medium durchsetzen, einen den Wechselwirkungsbereich verlassenden, wiederum gerichteten Strahlungsstrahl erzeugen, welcher die Differenzfrequenz aus den Frequenzen der gesendeten Strahlungsstrahlen aufweist. In dieser Veröffentlichung werden jedoch lediglich wissenschaftliche Untersuchungen und Erkenntnisse beschrieber. Anregungen zu irgend einer konkreten, technischen Anwendung dieser Erkenntnisse sind in dieser Druckschrift nicht enthalten.

Durch die Erfindung soll, ausgehend von dem genannten Stand der Technik, Wellenenergie, insbesondere eine zur Untersuchung eines entfernten Bereichs verwendete Strahlung mit bestimmter Richtcharakteristik übertragen werden können, und durch Auswertung von Echosignalen sollen die günstigsten Eigen-

4= schäften der Wellenenergie hoher Frequenz bezüglich des Auflösungsvermögens mit den günstigen Eigenschaften von Wellenenergie niedriger Frequenz bezüglich des Durchdringungsvcrrr.ögens vereinigt werden.

5η Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in einem Wechselwirkungsbereich, in dem sich ein Medium mit gegenüber mindestens zwei der genannten bestimmten Frequenzen nicht linearen Übertragungseigenschaften befindet, eine erste und

j3 eine zweite der genannten mindestens zwei Frequenzen gerichtet ausgesendet werden und daß ein von dem Wechselwirkungsbereich gerichtet ausgehender Strahl einer der Differenz aus der ersten und der zweiten Frequenz gleichen Fiequenz empfangen und zur

tu-. Auswertung mit einer Bezugsschwingung verglichen wird.

Es wird ferner eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen, welche gekennzeichnet ist durch Sendeeinrichtungen zum gerichteten Aus-

f>5 senden der ersten und der zweiten Frequenz in Richtung auf den Wechsclwirkungsbereich, sowie durch einen Empfänger zum Empfang der gerichtet vom Wechselwirkungsbereich ausgehenden, die Diffe-

renzfrequenz aufweisenden Wellenenergie, wobei im Empfänger eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich der empfangenen Energie mit einer Bezugsschwingung vorgesehen ist.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, daß zum ersten Male die konkrete Lehre gegeben ist, die beschriebene Erscheinung zur Energieübertragung über einen Weg hinweg auszunützen, welcher gegenüber den Frequenzen der ausgesendeten Strahlung unerwünschte Übertragungseigenschaften besitzt, so daß die ausgesendete Strahlung an und für sich nicht in der Lage wäre, die Übertragungsstrecke so zu durchlaufen, daß empfangsseitig eine Auswertung in der gewünschten Weise möglich wäre.

Eine schmale Richtcharakteristik einer Strahlung niedriger Frequenz kann erfindungsgemäß also dadurch erzeugt werden, daß eine Strahlungsantenne oder ein Wandler verhältnismäßig kleiner Abmessungen für hohe Frequenzen bereitgestellt wird. Der Wandler wird mit einer Energie erregt, welche zwei hohe Frequenzen enthält. Der linear arbeitende Wandler sendet also zwei im wesentlichen gleich bemessene Strahlungsbündel hoher Frequenz aus, von denen das eine Strahlungsbündel eine Richtcharakteristik entsprechend der Wellenlänge der Energie der ersten hohen Frequenz besitzt, während das zweite Strahlungsbündel eine Richtcharakteristik entsprechend der Wellenlänge der Strahlung mit der zweiten hohen Frequenz aufweist. Die beiden Strahlungsbündel breiten sich also durch das nichtlineare Medium aus. Beispielsweise durchdringen zwei Strahlungsbündel einer Schallstrahlung einen Bereich eines Gewässers. Die beiden Strahlungsbündel treten dann in Wechselwirkung und bewirken eine aus dem Wechselwirkungsbereich hervortretende Energie, deren Frequenz gleich der Differenz aus der ersten und der zweiten hohen Frequenz ist. Nachdem der Wechselwirkungshereich vielfach größer als der Sendewandler ist, kann von ihm auf Grund der verhältnismäßig großen Abmessung im Vergleich zur Wellenlänge der Strahlung niedriger Frequenz ein sehr schmales Strahlungsbündel ausgehen. Auf diese Weise wird ein schmales Schall-Strahlungsbündel niedriger Frequenz erzeugt, das den Meeresboden durchdringt und Informationen hoher Auflösung bezüglich der Schichten des Meeresbodens und versenkter Gegenstände liefert, auf welche die Schallenergie trifft. Reflexionen an solchen Gegenständen lassen sich durch geeignete Empfangseinrichtungen, beispielsweise mittels eines sogenannten Hydrophons, empfangen und werden auf einer Wiedergabeeinrichtung dargestellt, ähnlich, wie sie bei Echolotsystemen zur geographischen Untersuchung des Meeresbodens und darin versenkter Gegenstände verwendet werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Einrichtung nach der Erfindung bilden im übrigen Gegenstand der anliegenden Patentansprüche. Einige Ausführungsbeispiele werden nunmehr unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische, schaubildliche Darstellung eines Bereiches mit einem Schiff, welches mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung ausgestattet ist und die Aufgabe hat, den Meeresboden zu untersuchen.

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Einrichtung nach der Erfindung,

Fig. 3 ein Beispiel für eine Darstellung eines Reliefs des Meeresbodens, wie es mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung aufgenommen werden kann,

Fig. 4 ein ins Einzelne gehendes Blockschaltbild eines Empfängers und einer Korrelationsschaltung für eine Einrichtung nach der Erfindung und

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer anderen Ausfiihrungsform der Erfindung.

In Fi g. 1 ist also schaubildlich und schematisch ein Übertragungssystem 10 dargestellt, welches in einem

ίο nichtlinearen Medium 12, im vorliegenden Falle dem Meerwasser, arbeitet und bei welchem eine Umwandlung von Energie verhältnismäßig hoher Frequenz entsprechend den Pfeilen 14 in Energie niedriger Frequenz entsprechend den Pfeilen 16 stattfindet. Auf einem Schiff 18 ist ein Signalgenerator 20 angeordnet, der in unterbrochenen Linien angegeben ist. Außerdem befindet sich auf dem Schiff ein Scndewandlcr 22 zum Aussenden der Energie hoher Frequenz in das nichtlineare Medium 12 hinein sowie ein Emp-

zo fangswandler 24 zur Aufnahme von niederfrequenter Energie, die von Ablagerungen im Meeresboden oder von Gegenständen reflektiert wird, wie beispielsweise von einer Rohrleitung 26, die in den Ablagerungen am Meeresboden 28 versenkt ist. Ein Wiedergabegerät 30, das teilweise durch das Fenster auf der Brücke des Schiffes 18 hindurch sichtbar ist, ermöglicht eine sichtbare Wiedergabe oder Aufzeichnung der Schallsignale, welche von den verschiedenen Schichten 32A und 325 des Gewässers 32, von der Trennfläche oder Grenze 34 zwischen dem Gewässer 32 und dem Meeresboden 28, von Lebewesen 36 im Meere und insbesondere von der Rohrleitung 26 reflektiert werden. Außerdem kann eine Wiedergabe der unter dem Meeresboden befindlichen Ablagerungen erfolgen, was für die geologische Untersuchung des Meeresbodens wertvoll ist. Der jeweilige Standort des Schiffes 18 kann in an sich bekannter Weise bestimmt werden, beispielsweise durch eine Trägheits-Navigationseinrichtung oder aber, wie in Fig. 1 angedeutet, durch eine Anzahl von Stationen 38 an der Küste 40, welche mit der Antenne 42 in Sende- und Empfangsverbindung stehen und eine Triangulation ermöglichen, durch welche der Standort des Schiffes 18 laufend überwacht und bestimmt wird. Die Standortinformation wird in an sich bekannter Weise in dem Wiedergabegerät 30 dazu verwendet, eine Karte des Meeresbodens 28 anzufertigen und eine schaubildliche Darstellung beispielsweise des Rohres 26 und seiner Lage zu liefern.

In Fig. 2 ist ein Blockdiagramm des Signalgenerators 20 und seiner Verbindung mit dem Sendewandler 22, dem Empfangswandler 24 und dem Wiedergabegerät 30 gezeigt. Der Signalgenerator 20 liefert elektrische Energie mit zwei Frequenzen, beispielsweise mit 194 kHz über die Leitung 44 und mit 206 kHz über die Leitung 46. Die beiden Frequenzen werden in einer Summationsschaltung 48 summiert und in einem Verstärker 50 auf eine Leistung verstärkt, welche für die Umwandlung in Schallenergie dieser beiden Frequenzen vermittels des Sendewandlers 22 geeignet ist. Die an der Leitung 44 auftretende elektrische Energie wird von einer Signalquelle 52 in Form eines kontinuierlich schwingenden, eine Sinuswelle von 194 kHz liefernden Oszillators bereitgestellt und über ein Torschaltglied 54geführt, welches von einer Zeib>teucrschaltung 56 gesteuert wird. Die Zeitsteuerschaltung bewirkt eine periodische öffnung und Schließung des 1 orschaltgliedcs 54. um auf der Leitung 44 ein

pulsierendes, kontinuierliches Signal zu erzeugen. Das pulsierende Signal von dem Torschaltglied 54 und ein zweites, kontinuierliches Signal von 467 kHz von einer Signalquelle 58 werden in einer Multiplikationsschaltung 60 miteinander kombiniert, wobei es sich um eine an sich bekannte Brücken-Modulationsschaltung handeln kann, wodurch elektrische Energie einer Mehrzahl von Frequenzen erhalten wird, wovon eine Frequenz von 661 kHz über den Filter 62 zu einer weiteren Multiplikationsschaltung 64 gelangt. Eine dritte Signalquelle 66 liefert ein kontinuierliches Signal von 12 kHz, welches einer dritten Multiplikationsschaltung 68 zugeführt wird, die ähnlich ausgebildet ist wie die Multiplikationsschaltung 60. Es sei nochmals erwähnt, daß der Sendewandler 22 Schallenergie mit den Frequenzen von 194 klIz und 206 kHz in das nichtlineare Medium 12 aussendet, wobei durch die Wechselwirkung zwischen diesen beiden hochfrequenten Schallsignalen in dem nichtlinearen Medium 12 ein Schallsignal niedriger Frequenz von 12 kHz erzeugt wird, das an dem Rohr 26 reflektiert wird und von dem Empfangswandler 24 aufgenommen werden kann. Man erkennt also daß das am Empfangswandler 24 auftretende, niederfrequente Signal von 12 kHz mit dem Signal der Signalquelle 66 frequenzgleich ist.

Die von den Signalquellen 58 und 66 beziehbaren Signale werden der Multiplikationsschaltung 68 zugeführt, die elektrische Energie mehrerer Frequenzen abgibt, von denen eine, nämlich die Frequenz von 455 kHz über einen Filter 70 zu der Multiplikationsschaltung 64 gelangt. Die von den Filtern 62 und 70 durchgelassenen Signale werden von der Multiplikationsschaltung 64 und dem Filter 72 in gleicher Weise verarbeitet und bilden das auf der Leitung 46 auftretende Signal von 206 kHz. Es sei bemerkt, daß das auf der Leitung 46 auftretende Signal ständig über die Summationsschaltung 48 und den Verstärker 50 zum Sendewandler 22 gelangt, während das Signal von der Leitung 44 pulsierend auftritt. Das zur Abtastung der Rohrleitung 26 verwendete, niederfrequente Signal von 12 kHz ist also ein pulsierendes Signal, dessen Impulsbreite mit derjenigen des Signale» auf der Leitung 44 übereinstimmt.

Die vom Empfangswandler 24 aufgenommenen Signale werden über eine noch zu beschreibende Empfangsschaltung 73 und einen Schalter 74 dem Wiedergabegerät 30 zugeführt. Letzteres wird in bekannter Weise durch die über die Leitung 76 bezogenen Signale der Zeitsteuerschaltung 56 derart getastet, daß die Zeitverzögerungen, welche die Signale des Sende-Wandlers 22 bei der Ausbreitung durch das Gewässer 32 gemäß F i g. 1 erfahren haben, auf dem Anzeigegerät 30 als die Entfernungen zwischen dem Schiff 18 und der Grenzfläche 34 bzw. dem Rohr 26 gedeutet werden können. Aufeinanderfolgende Überquerungen der Rohrleitung 26 durch das Schiff 18 bzw. seiner Projektion ermöglichen die zuvor erwähnte Kartenaufzeichnung des Gewässerbodens mit Hilfe der Standortinformationen 78 des Schiffes (erhalten aus der Triangulation oder von einem Trägheits-Navigationsgerät), welche dem Wiedergabegerät 30 zugeführt werden.

Es kann wünschenswert sein, das auf die Rohrleitung 26 gerichtete, niederfrequente Schallsignal zu modulieren. Dies wird vermittels eines Modulators 80 erreicht, der ein Spannungssignal einer bestimmten Wellenform an die Signalquelle 66 liefert. Ist beispielsweise die Signalquelle 66 ein mit einer Spannung steuerbarer Oszillator, so kanu die Phase oder Frequenz des Signales des Oszillators 66 phasen- oder frequenzmoduliert werden, um beispielsweise ein frequenzmoduliertcs Signal mit einer Chirp-Modulalion hervorzubringen, welches eine entsprechende Frequenzmodulation oder Chirp-Modulation in dem Signal bewirkt, das auf die Rohrleitung 26 trifft. Die Filter 70 und 72 werden in bekannter Weise mit ausreichender Bandbreite ausgestattet, um diese Signalmodulation durchlassen zu können. Bei einer solchen Ausbildung wird die Entfernungsinformation, welche den Abstand der Rohrleitung 26 von dem Schiff 18 angibt, durch eine Korrelation des am Empfangs-

•-5 wandler 24 auftretenden Signales mit einer gespeicherten Wiederholung 84 des modulierten Signales in der Korrelationseinrichtung 82 abgeleitet, worauf nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 3 näher eingegangen wird. Die Daten werden über einen Schalter 74 geleitet, so daß sie von der Korrelationseinrichtung 82 zum Wiedergabegerät 30 gelangen können.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines Diagramms oder Reliefs des Meeresbodens mit einem darin versenkten oder eingegrabenen Gegenstand. Grenzflächen zwisehen verschiedenen Gewässerschichten, die erste Oberfläche des Grundes und unter dem Meeresboden befindliche Ablagerungsschichten sind durch das Bezugszeichen 86 bezeichnet, während die Marken entsprechend einem versenkten Gegenstand durch das Bezugszeichen 88 bezeichnet sind. Die Gewässertiefe oder der Abstand des in Fig. I gezeigten Schiffes 18 von dem versenkten Gegenstand entsprechend den Marken 88 ist an der Ordinate 90 ablesbar und der Abstand in Richtung des Meeresbodens wird an der horizontalen Achse oder Abszisse 92 angezeigt.

In F i g. 4 ist nun ein genaueres Schaltbild der Empfangsschaltung 73 und der Korrelationseinrichtung 82 gemäß Fig. 2 sowie ihre Verbindungen zu anderen Bauteilen der Einrichtung nach Fig. 2 angegeben.

Die Empfangsschaltung 73 enthält eine Summationsschaltung 100, einen Verstärker 102, eine Multiplikationsschaltung 104, einen Filter 106 und einen Begrenzer 108. Ein vom Empfangswandler 24 empfangenes Signal wird über die Summationsschaltung 100 zum Verstärker 102 geführt, welcher das Signal auf einen Pegel verstärkt, welcher für die Weiterverarbeitung des Signales in der Multiplikationsschaltung 104 geeignet ist. Die Multiplikationsschaltung 104 kann beispielsweise eine bekannte Dioden-Brücken-Modulationsschaltung sein, in welcher ein von der Bezugssignalquelle 110 bezogenes Bezugssignal einer Frequenz von 15,5 kHz mit dem 12-kHz-Signal kombiniert wird, das von dem Verstärker 102 bezogen wird, so daß ein Signal von 3,5 kHz erhalten wird.

Das Durchlaßband des Filters 106, welches mit seinei Mitte auf die Frequenz von 3,5 kHz ausgerichtet ist läßt das Signal, nämlich eine pulsierende, frequenz· modulierte Sinusschwingung, zu dem Begrenzer 1Oi durch, der dann auf die Signalschwingung eine sym metrische Abschneidwirkung ausübt, so daß auf dei Leitung 111 ein umgeformtes Signal auftritt, das in wesentlichen Trapezgestalt oder Rechteckwellenge stalt besitzt.

Der Verstärker 50, welcher sowohl in Fig. 2 al

6g auch in F i g. 4 gezeigt ist und das Sendesignal hohe Leistung für den Sendewandler 22 bereitstellt, besitz noch einen zweiten Ausgang, an welchen die Leitun 112 gelegt ist, über die ein Duplikat niedriger Leistun

des dem Sendewandler 22 zugeführten Signales ausgekoppelt werden kann. Das Signal für die Leitung 112 kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, daß ein Teil des Ausgangssignales des Verstärkers 50 über eine große Dämpfung (nicht dargestellt) geleitet wird. Das von der Leitung 112 abnehmbare Signal wird in der noch zu beschreibenden Art und Weise dazu verwendet, ein Vcrgleichssignal zu dem auf die Rohrleitung 26 gemäß Fig. 2 treffenden 12-kHz-Signal zu der Korrelationseinrichtung 82 zu führen. Da die Frequenz des auf die Rohrleitung 26 treffenden, niederfrequenten Signales gleich der Differenz der beiden hochfrequenten Signale ist, die dem Sendewandler 22 zugeführt werden, können die Signale von der Leitung 112 über ein nichtlineares Schaltungselement 114, beispielsweise eine Diode, welche ein niederfrequentes Signa! von 1 ? kHz durchlaßt sowie über einen Filter 116 mit einer Bandbreite, welche mindestens so groß wie diejenige des Filters 106 ist. auf dem Wege über eine Leitung 117 zu der Summations^chaltung 100 geführt werden. Bevor also ein Echosignal von der Rohrleitung 26 her über den Empfangswandler 24 empfangen wird, gelangt ein 12-kHz-Vergleichssignal über das nichihneare Schaltungselement 14 zu dem Verstarker 102, wodurch erreicht wird, daß die Empfangsschaltung 73 zunächst ein niederfrequentes Bezugssignal der zur Abtastung der Rohrleitung 26 verwendeten Schwingung verarbeitet, worauf ein Echosignal niedriger Frequenz von der Rohrleitung 26 her folgt.

Es sei nun wieder Fig. 2 betrachtet. Die Signalquelle 66 enthält einen frequenzveränderlichen Oszillator, dessen Schwingungen, was in den Zeichnungen nicht im einzelnen angedeutet ist, bei 3,5 kHz zentriert sind, sowie eine Multiplikationsschaltung und einen Filter ähnlich der Multiplikationsschaltung 104 und dem Filter 106 zur Bildung eines Signales einer Frequenz von 12 kHz durch Kombination des Signales der Frequenz von 3,5 kHz mit dem Signal der Bezugssignalquelle 110. Die Frequenz von 3,5 kHz wird verwendet, da sie mit der Datenanfallsfrequenz von 3,5 kHz in dem hier betrachteten Ausführungsbeispiel übereinstimmt. Man erkennt außerdem aus Fig. 4, daß da⁵- 1 2-kH7-Bezugssignal, das vom Filter 116 abgenommen werden kann, in einfacherer Weise auch dadurch bereitgestellt werden kann, daß der Ausgang der Signalquelle 66 gemäß F i g. 2 unmittelbar mit der SummationsschaHung 100 verbunden wird. Allerdingsist das von dem Filter 116 abgegebene Bezugssignal vorteilhafter, da es in einfacherer Weise dem niederfrequenten Signal ähnlich gemacht werden kann, das tatsächlich zur Abtastung der Rohrleitung 26 gemäß Fig. 2 verwendet wird.

Die Korrelationseinrichtung 82 kann an sich bekannter Bauart sein, etwa, wie in der USA.-Patentschrift 2 958039 oder der USA.-Patentschrift 3 488 635 beschrieben oder etwa wie in F i g. 4 gezeigt, wobei ein Taster 118 vorgesehen ist, welcher das von dem Begrenzer 108 gelieferte Signal mit verhältnismäßig hoher Tastgeschwindigkeit von beispielsweise 20 kHz tastet. Ferner enthält die Korrelationseinrichtung eine Bezugszeit-Kompressionsschaltung 120, welche auf die Bezugssignale von der Leitung 117 auf Grund einer Betätigung eines Torschaltgliedes 122 anspricht. Weiter ist eine Signalzeit-Kompressionsschaltung 124 vorgesehen, welche auf sämtliche, durch den Verstärker 102 laufende Signale anspricht. Ferner enthält die Korrelationsschaltung 82 einen Koinzidenzdetektor 126 zur Anzeige des gleichzeitigen Auftretens zeitkomprimierter Signale in den beiden Zeit-Kompressionsschaltungen 120 und 124 bei identischen Tastungen und schließlich ist ein Integrator 128 in Form eines Tiefpaßfilters vorgesehen, welcher ein 3,5-kHz-Signal durchläßt, um die Ausgangsimpuise des Roinzidenzdeteklors 126 zu integrieren, wodurch eine amplituden-modulierte Sinusschwingung von 3,5 kHz erzeugt wird, deren Amplitude den

ίο Korrelationsgrad oder Überdeckungsgrad zwischen dem Bezugssignal und den Echosignalen angibt. Die Bezugssignal-Zeitkompressionseinrichtung 120 enthält ein Schieberegister 130 mit einer Serien-Speicherkapazität von 1032 Wortstellen oder Bits und einen Schalter 132 zur selektiven Weiterleitung eines Ausgangssignals des Schieberegisters 130 oder eines von dem Taster 118 gelieferten Eingangssignales der Leitung 134. Die Signal-Zcitkompressionseinrichtung 124 tnthält in entsprechender Weise ein Schieberegi-

2n ster 136 mit einer Serien-Speicherkapazität von 1031 Bits und einen Schalter 138 zur selektiven Zuführung entweder eines Ausgangssignales des Schieberegisters 136 oder eines von der Leitung 134 bezogenen Eingangssignales an das Schieberegister 136.

Nunmehr seien nochmals die Fig. 2 und 4 der Zeichnungen betrachtet. Die Impulsbreiten des niederfrequenten, zur Abta>iung beispielsweise der Rohrleitung 26 verwendeten Signales hat einen Wert von beispielsweise 50 Millisekunden, welcher durch das Torschaltglicd 54 entsprechend den Steuersignalen der Zeitsteuereinrichtung 56 vorgegeben wird. Gleichzeitig mit dem Zustand der Durchlässigkeit des Torschaltgliedes 54 wird auch das Torschaltglied 122 durch Signale über die Leitung 76 von der Zeitsieuereinrichtung 56 aus leitend geschaltet, so daß die auf der Leitung 117 zur Verfügung stehenden Bezugssignale über den Taster 118 in die Bezugssignal-Zeitkompressionseinrichtung 120 gelangen können. Die Torschaltglieder 54 und 122 werden in gleicher Weise von der Zeitsteuereinnchtung 56 nichtleitend geschaltet, so daß hiernach Störsignale, wie beispielsweise Rauschsignale oder Rauschechos, welche zu dem Empfangswandler 24 gelangen, vcn einem Einziehen in die Bezugssignal-Zeitkompressionseinrichtung 120 durch das Torschaitgiied 122 gehindert werden.

Die Tastgeschwindigkeit von 20 kHz des Tasters 118 ist relativ zur Impuls-Mittenfrequenz von 3,5 kHz des auf der Leitung 111 auftretenden Signales ausreichend hoch, so daß von dem Taster 118 mehrere Tastungen eines Signales während einer einzigen Periode dieses Signales durchgeführt werden. Jede der Tastungen geschieht in Form eines sehr schmalen Impulses mit einer zeitlichen Breite in der Größenordnung von Nanosekunden.

Die beiden Zeit-Kompressionseinrichtungen 12C und 124 arbeiten im wesentlichen in gleicher Weise so daß nur die Wirkungsweise der Signal-Kompressionseinrichtung 124 beschrieben zu werden braucht Jede der impulsförmigen Tastungen der Leitung 13* gelangt über den Schalter 138 in das Schieberegistei 136. Ein am Eingang des Schieberegisters 136 an kommender Impuls wird dann taktweise entspreche™ den Zeitimpulsen, welche auf der Leitung 76 von de Zeitsteuereinrichtung56 bereitgestellt weiden, durcl das Schieberegister 136 weitergeschoben. Der Schal ter 138 wird ebenfalls durch Zeitimpulse der Zeit steuereinrichtung 56 betätigt. Der Taster 118 liefer

-ft*·. ■

eine Tastung entsprechend einer Stelle, wobei eine logische 1 einen positiven Teil der Welle auf der Leitung 111 darstellt, während eine logische 0 einen negativen Teil der Welle auf der Leitung 111 versinnbildlicht. Auf diese Weise erhält man eine Folge von einstelligen Digitalzahlen, die von dem Taster 118 abgegeben werden. Jede dieser einstelligen Tastungen oder Zahlen gelangt zum Eingang des Schieberegisters 136 und wird dann mit bedeutend größerer Geschwindigkeit durch das Schieberegister ·. erschoben. als diese einstelligen Signale auf der Leitung 134 auftreten. Die einstelligen Signale werden also mit einer Taktgeschwindigkeit von etwa 20 MHz in dem Schieberegister 136 von Stufe zu Stufe verschoben.

Man erkennt, daß bei einer Breite des Signalimpulses auf der Leitung 111 von 50 Millisekunden und einer Tastgeschwindigkeil von 20 kHz je Signa! Ii)(K) Tastungen vorgenommen werden. Die Breite der Bezugssignale auf der Leitung 117 und dl«. Tastgeschwindigkeit werden so eingestellt, daß je Bezugssigna! auf der Leitung 117 1032 Tastungen durchgefühlt werden. Das Schieberegister 130 ist also mit Tastungsergebnissen vollständig aufgefüllt, welche durch Tastungen des Bezugssignales auf der Leitung 117 erzeugt wurden, während das Schieberegister 136 um eine Speieherstellc weniger besitzt und damit einen Überlauf bezüglich der ersten Tastung bewirkt, wodurch ein Vorrücken der im Schieberegister 136 gespeicherten Daten gegenüber den Daten erreicht wird, die in dem Schieberegister 130 gespeichert sind. Dieses Vorrücken wird auch durch den Schalter 138 bewirkt, welcher normalerweise die Tastungscrgebnisse von dem Ausgang des Schieberegisters 136 zu dessen Eingang führt, jedoch eine kurzzeitige Schaltung so vornimmt, daß ein Tastungsergebiiis von der Leitung 134 zugeführt wird, so daß ein Tastungsergebnis, welches 1031 Tastungen früher zugeführt wurde, nun von der Speicherung ausgeschlossen wird. Die Zeit, welche ein Tastungsergcbnis für einen vollständigen Umlauf durch das Schieberegister 136 oder 130 benötigt, ist etwa um einen Zeitbetrag kleiner als der Zeitraum zwischen den Tastungen, welcher etwa der zeitlichen Breite einer Tastung entspricht, so daß ein neues 1 astungsergebnis von der Leitung 134 unmittelbar in das Schieberegister 136 eintreten kann, nachdem das vorausgegangene Tastungsergebnis über den Schalter 138 in das Schieberegister 136 zurückgespeist worden ist. Bei einer Tastungsgeschwindigkeit von etwa 20 kHz stehen annähernd 50 Mikrosckunden je Tastung zur Verfugung. Bei 1032 Tastungen muß die Breite des Tastimpulses auf der Leitung 134 kleiner als 50 Nanosekunden sein und beispielsweise etwa im Bereich von 30 bis 40 Nanosekunden liegen.

Nachdem das Schieheregister 130 aufgefüllt worden ist, werden die binären, getasteten Daten mit einer Geschwindigkeit von 20 MHz über die Leitung 140 zu dem Koinzidenzdetektor 126 geführt. In gleicher Weise gibt das Schieberegister 136, welches zuvor ebenfalls mit Daten entsprechend dem Bezugssignal auf der Leitung 117 aufgefüllt worden ist, seine binaren Daten oder Tastungsergebnisse über die Leitung 124 mit einer Geschwindigkeit von 20 MHz an den Koinzidenzdetektor 126 ab. Nachdem die beiden Schieberegister 136 und 130 zu gleichen Zeiten mit gleichen Daten aufgefüllt worden sind, befinden sich die Signale auf den Leitungen 140 und 142 in Phase, so daß der Koinzidenzdetektor 126 binäre Ausgangssignaie mit einer Geschwindigkeit von 20 MHz an den Integrator 128 abgibt, wobei jedes Binärsignal eine logische 1 ist, wenn ein Zusammentreffen oder ein gleichphasiges Auftreten der Tastungsergebnisse auf den Leitungen 140 und 142 festzustellen ist. Das biniire Ausgangssignal des Integrators 128 ist hingegen eine logische 0. wenn sich die Signale auf den Leitungen 140 und 142 nicht in Phase befinden. Man erkennt also, daß zunächst, während sich die Schieberegister 130 und 136 auffüllen, der Koinzidenzdetektor 126

Ό eine Folge von Einsen abgibt. Später, wenn das BezLigssignal auf der Leitung 117 vollständig ist, treten auf der Leitung 111 Rauschsignale und Störsignale aus dem in Fi g. 1 gezeigten Gewässer 32 auf, welche von dem Taster 118 erfaßt werden, so daß statistisch Tastungsergebnisse am Eingang der Signal-Zeitkompressionseinrichtung 124 auftreten. Auf Grund der Voreilung der Tastungssignale in den beiden Zeit-Kompressionseinrichtungen 120 und 124 mit Bezug aufeinander und außerdem auf Grund der Tatsache.

zo daß die in der Signai-Zcitkompressionseinrichtung 124 gespeicherten Daten allmählich durch zufällig auftretende Tastungsergebnisse ersetzt werden, treten auch die Koinzidenzen zwischen den Signalen auf den Leitungen 140 und 142 zufällig auf, so daß die am

as Ausgang des Koinzidenzdetektors 126 erscheinenden Nullen und Einsen mehr und mehr statistisch auftreten.

Aus den statistisch auftretenden Eingangsimpulsen zum Integrator 128 resultiert an dessen Ausgang ein Ausgangssignal geringer Amplitude, während ein Signal verhältnismäßig hoher Amplitude am Ausgang des Integrators 128 auf Grund einer Folge von Einsen auftritt, die von dem Koinzidenzdetektor 126 abgegeben werden. Weiter ist einzusehen, daß ein Vorrücken entsprechend einem vollständigen Umlauf während eines Zcitintervalls auftritt, welches der Länge eines Bezugssignales auf der Leitung 117 glci· h ist. Eine vollständige Verschiebung eines empfangenen Echosignales relativ zum Bezugssignal, welches in der Bezugssignai-Zeitkompressionseinrichtung 120 gespeichert ist, wird also während eines Zeitintervalls erzielt,welches derDauer eines Bezugssignales gleich ist. Üa sämtliche durch die Tastung erzielten Daten einstcüige Werte sind, entspricht die Verwendung des Koinzidenzdetektors 126 vollständig einer Multiplikation jedes Tastungsergebnisses mit jedem anderen Tastungsergebnis während eines Vorrückungszyklus und der Integrator 128 liefert eine Summation dieser Ausdrücke, wodurch sich eine Korrelation ergibt, welche der bekannten mathematischen Definitioneiner Korrelation vollständig entspricht. Die Zeit. welche zwischen dem anfänglichen, hohen Korrelationsergebnis und einem später auftretenden hoher Wert der Korrelation verstreicht, die auftritt, wenr ein Echo empfangen wird, giut die Tiefe des eingetauchten oder versenkten Gegenstandes an. Die aul der Leitung 144 auftretenden Signale und die den" Begrenzer 108 zugeführten Signale sind insoferr gleLh, als jedes der Signale sinusförmig ist und ein« Frequenz von 3,5 kHz besitzt, wobei die Amplitude der Stärke tines Echos entspricht, das von dem Ge wässerboden 28 oder einer Rohrleitung 26 od. dgl ge maß Fig. 1 erhalten wird Die beiden genannten Si gnale sind insofern voneinander verschieden, als da

6s Signal auf der Leitung 144 ein hohes Signal-Rausch Verhältnis im Vergleich zu dem Signal auf der Leitun] 146 (vom Filter 106 kommend) in denjenigen Fallet besitzt, in welchen die Stärke des Echositmales gcrln;

im Vergleich zum Hintergrundrauschen, ist.

Das Vorhandensein eines sinusförmigen Signales einer Frequenz von 3,5 kHz am Ausgang des Integrators 128 läßt sich folgendermaßen erklären. Zunächst ist zu beachten, daß die Vorrückung entsprechend einem vollen Umlauf während der Dauer eines Bezugssignales auf der Leitung 117 auftritt, wobei die Anzahl der Phasenumkehrungen zwischen den Signalen auf den Leitungen 140 und 142 gleich der Periodenzahl des Signales auf der Leitung 146 während der Dauer eines Bezugssignales auf der Leitung 117 ist. Die Anzahl von Phasenumkehrungen ist gleich der Frequenz der Sinusschwingung mal Impulsbreite und die Geschwindigkeit des Auftretens solcher Phasenumkehrungen ist daher gleich der Periodenzahl dividiert durch die Impulsbreite und damit einfach die Frequenz von 3,5 kHz. Auch dann, wenn also eine vollständige Korrelation vorherrscht, treten noch periodisch Gruppen von Einsen und Nullen am Ausgang des Koinzidenzdetektors 126 auf. wodurch eine Sinusschwingung hei voigerufen wird, welche eine Fre quenz von 3,5 kHz hat und am Ausgang des Integrators 128 dargeboten wird.

An Hand des Blockschaltbildes von F i g. 5 sei nun ein Signalgenerator 210 beschrieben, welcher gegenüber den F i g. 1 und 2 eine Abwandlung darstellt. Der Signalgenerator 210 macht von zwei sinusförmigen Wellen der Frequenzen F₁ und F₂ Gebrauch, weiche in der Summationseinrichtung 212 summiert und einem Verstärker 114 zugeführt werden, um dann von dem Sendewandler 22 ausgesandt zu werden. Das sinusförmige, kontinuierliche Signal der Frequenz F₂ wird von der Quelle 216 geliefert, während das sinusförmige, kontinuierliche Signal der Ficqucnz F₁ von einer Signalquelle 218 in Verbindung mit einem an sich bekannten Frequenzvervielfacher 220 bereitgestellt wird. Wie beispielsweise bereits au' Fig. 4 zu ersehen ist, liefert eine Signalquelle 218eine Frequenz von F₁/4 und der Frequenzvervielfachcr 220 i..ultipliziert mit dem Faktor 4, was zweckmäßig dadurch verwirklicht werden kann, daß ein nichtlineares Diodennetzwerk vorgesehen ist, dessen vierte Harmonische verwendet wird oder aber dadurch, daß zwei Frequenzverdoppler untereinandergeschaltet werden. Das Ausgangssignal der Signalquelle 216 wird durch Modulationssignale moduliert, die von einem Modulator 222 geliefert werden, so daß man beispielsweise eine Frequenzmodulation oder eine Chirp Wellenform mit einer Mittenfrequenz von F₁ erhält. Eine Differenzfrequenz F_D = F₁ — F₂ die Wechselwirkung der Signale mit den einzelnen Frequenzen F₁ und F₂ im Meer oder im Wasser 32 und wird an der Rohrleitung 26 im Meeresgrund 28 reflektiert und von dem Empfangswavidler 24 empfangen. Da die Frequenzmodulation des Signales mit der Frequenz F, auf die Mittenfrequenz von F₁ ausgerichtet ist, versteht es sich, daß die Differenzfrequenz F_D einen momentanen Nulldurchgang besitzt. Ein Signal mit der Differenzfrequenz F_n hat also die Eigenschaft, daß sich die Frequenz von einem Maximalwert auf einen Wert Null ändert und dann zu dem Maximalwert zurückkehrt, wobei die Phase des Signales eine Phasenverschiebung von 180° erfährt, wenn der Nulldurchgang dei Frequenz durchlaufen wird. Die Bandbreite des Signales mit der Differenzfrequenz ist also im wesentlichen das Zweifache der mittleren oder durchschnittlichen Frequenz, wobei der Ausdruck »im wesentlichen« deswegen gebraucht ist, weil bei Frequenzen nahe Null die Umwandlungswirkung im Wasser beim Umsetzen der Frequenzen F. und F₂ in die Frequenz F_D sehr gering ist, so daß in einem praktischen System der Energiegehalt der Signale nahe der Differenzfrequenz Null zu niedrig ist, um ausgenützt werden zu können.

Um den Energiegehalt des Signales mit der Differenzfrequenz maximal ausnützen zu können, nimmt eine Korrelationseinrichtung 224 eine Korrelation des

ίο vom Empfangswandler 24 empfangenen Signales mit einem Bezugssignal oder einem Wiederholungssignal in der folgenden Weise vor. Das vom Empfangswandler 24 auf genomme ne Signal wird von einem einstellig arbeitenden Taster 226 getastet, welcher die Informationen bezüglich der Nulldurchgänge des Signales erfaßt und die Daten in ein Schieberegister 228 einspeichert. Um die Tastung bei den niedrigeren Frequenzen zu erleichtern, wird das von dem Empfangswandler 24 bezogene Signal zunächst in einer Mischstufe 230 mit einem auf der Leitung 232 auftretenden, eine Frequenz von F,/4 besitzenden Bezugssignal gemischt, s > daß das zu dem Taster 226 gelangende Signal auf eine Mittenfrequenz von F₁ 4 ausgerichtet ist. In entsprechender Weise erfolgt die Tastung eines Bezugssignales durch den Taster 234 vermittels Mischstufen 236 und 238 sowie unter Verwendung eines Schieberegisters 240. In der Mischstufe 236 werden die Signale mit Frequenzen von F₁ 4 und F₁ dazu verwendet, ein Signal mit einer Frequenz von (3/4) F, zu bilden, welches nach Mischung in der Mischstufe 238 mit dem Ausgang der Signalquelle 216 ein Eingangssignal für den Taster 234 liefert, welches ein frequenzmoduliertes Signal ist, dessen Mittenfre quenz auf die Frequenz F,/4 ausgerichtet ist. Die Taster 226 und 234, die Schieberegister 228 und 240, die Korrelationseinrichtung 224 und ein Wiedergabegerät 242 sind zeitlich durch die Signale der Zeitsteuereinrichtung 244 aufeinander abgestimmt. Das Wiedergabegerät 242 ist ähnlich oder genauso ausgebildet wie das Wiedergabegerät 30 nach den Fig. 1 und 2 und liefert eine graphische Darstellung des Gewässerbodens 28 und des Gegenstandes bzw. der Rohrleitung 26 in Abhängigkeit von der Zeit oder dem von dem Schiff 18 gemäü Fig. 1 zurückgelegten Weg.

Es ist bemerkenswert, daß sowohl bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 als auch bei demjenigen nach Fig. 5 der Empfangeines Signales mit niedrigerer Frequenz als derjenigen der ausgesendeten Frequenz mit einer breiteren Richtcharakteristik der empfangenen Schallsignale möglich ist als die Richtcharakteristik der ausgesendeten Schallsignale, wobei angenommen sei, daß der Sendewandler 22 und der Empfangswandler 24gemäßFig. 1 gleiche Größe besitzen. Dies ist insbesondere in denjenigen Fällen vorteilhaft, in welchen das Schiff 18 beim Mitführen der beiden Wandler 22 und 24 Gierbewegungen und/odei Rollbewegungen auf Grund des Seeganges ausführt Die verhältnismäßig breite Richtcharakteristik für der Empfangswandler 24 erleichtert die Erfassung vor Echosignalen, beispielsweise von Signalen auf Grunc der Rohrleitung 26, wenn auf Grund einer Rollbewegung des Schiffes 18 die Ausrichtung der Wandler 2Ϊ und 24 nach Aussendung von Schallenergie auf der zu erfassenden Gegenstand hin augenblicklich geän dert wird.

Weiter ist festzustellen, daß sowohl bei dem Aus führungsbeispiel nach Fig. 2 als auch bei demjenigei

nach Fig. 5 die Verwendung einer Frequenzmodulation Informationen hinsichtlich des Gewässerbodens 28 oder der versenkten Rohrleitung 26 gemäß Fi g. 2 liefert, welche bei Auswertung von empfangenen Schallsignalen mit konstanter Frequenz nicht leicht zu erhalten sind. Bekanntermaßen kann eine solche Mo-

dulation in den Echosignalen eine Kennzeichnun geben, welche einen Rückschluß auf das refle rende Objekt gestattet. Im Rahmen der Erfin bietet sich dem Fachmann noch eine große Ai von Weiterbildungsmöglichkeiten und Abwani gen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (18)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Übertragung von Wellenenergie mit bestimmter Richtcharakteristik über einen Weg hinweg, welcher gegenüber bestimmten Frequenzen unerwünschte Übertragungseigenschaften, beispielsweise unerwünschte Dämpfungs- und/oder Reflexionseigenschaften besitzt, insbesondere zur Informationsübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Wechselwirkungsbereich, in dem sich ein Medium mit gegenüber mindestens zwei der genannten bestimmten Frequenzen nichtlinearen Übertragungseigenschaften befindet, eine erste und eine zweite der genannten mindestens zwei Frequenzen gerichtet ausgesendet werden und daß ein von dem Wechselwirkungsbereich gerichtet ausgehender Strahl einer der Differenz aus der ersten und zweiten Frequenz gleichen Frequenz empfangen und zur Auswertung mit einer Be/ugsbt-lnviiigiiiit; ■verglichen wird.

2. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1. gekennzeichnet durch Sendeeinrichtungen (22) zum gerichteten Aussenden »5 der ersten und der zweiten Frequenz in Richtung auf den Wechsehvirkungsbereich (12) sowie durch einen Empfänger (24, 73 /um Empfang der gerichtet vom Wechselwirkungsbereich ausgehenden, die Differen/frequenz aufweisenden Wellenenergie, wobei in dem Empfänger eine Vergleichseinrichtung (82 bzw. 224) zum Vergleich der empfangenen Energie mit einer Bezugsschwingung vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Wiedergabeeinrichtungen (30 bzw. 242) vorgesehen sind, mittels welchen die Ankunftszeilen von Wellenenergie der genannten Differenzfrequenz an der Vcrgleichseinrichtung (82 bzw. 224) darstellbar sind, derart, daß Reflexionsstellen in einem Medium, durch welches sich die Energie mit der Differenzfrequenz ausbreitet, feststellbar sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Signalschwingungen durch Modulation (80 bzw. 222) eines Eingangssignales erzeugbar ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 b« 4 in der Ausbildung als Schall-Informationsübertragungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalschwingungen als Schallschwingungen mit- ; eis eines Sendewandlers (22) aussendbar sind und daß zur Erzeugung mindestens einer der auszusendenden Signalschwingungen eine von einer Signalquelle (66) bezogene Schwingung mit einer der Differenzfrequenz gleichen Frequenz mit einer von einer weiteren Signalquelle (58) bezogenen Schwingung höherer Frequenz überlagerbar (68) ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 und/oder 5, ^fi° dadurch gekennzeichnet, daß das von der erstgenannten Signalquelle (66) bezogene Signal, welches die Differenzfrequenz aufweist, modulierbar (80) ist und daß WiedergabeeinrichHmgen (30) zur Darstellung der Orte von Reflexionen der die Differenzfrequenz besitzenden, von lcflektierenden Stellen zurückkommenden Energie vorgesehen sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in das genannte Medium aussendbaren Signalschwingungen von einer Signalerzeugungseinrichtung (20 bzw. 210) beziehbar sind, welche in dem Ausgangssignal eine Bandbreite erzeugt, die im wesentlichen das Doppelte der Mittenfrequenz des betreffenden Bandbereiches beträgt.

8. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Sendeeinrichtungen (22) zur Aussendung von Signalen mit einer Mehrzahl von Frequenzen in das genannte Medium hinein derart, daß dieses aus den Signalen ein Signal mit mindestens einer Frequenz bildet, die von den ausgesendeten Frequenzen verschieden ist, ferner durch Empfangseinrichtungen (24) welche an das Medium angekoppelt sind und das Signal mit der genannten mindestens einen, verschiedenen Frequenz aufzunehmen vermögen sowie durch Vergleichseinrichtungen (82 bzw. 224) zur Auswertung des empfangenen Signales unter Verwendung eines Bezugssignales.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgesendeten Signale modulwrbar (80 bzw. 222) sind.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an das genannte Medium (z. B. 32) ein weiteres Medium (z. B. 28) angekoppelt ist, in welchem sich ein Reflektor oder ein reflektierender Gegenstand (26) befindet und welches gegenüber dem in dem erstgenannten Medium aus den ausgesendeten Signalen gebildeten und davon \erschiedenen Signal eine verhältnismäßig große Durchlässigkeit besitzt, während die Durchlässigkeit gegenüber den ausgesendeten Signalen gering ist, derart, daß der reflektierende Gegenstand oder Reflektor selektiv das aus den msgesendeten Signalen in dem erstgenannten Medium gebildete Signal zu reflektieren vermag, während eine Reflexion der ausgesendeten Signale verhindert wird.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis KJ, dadurch gekennzeichnet, daß Sendeeinrichtungen bzw. die Sendeeinrichtungen (22) auf einem Transportmittel (18) mitgeführt sind und die Signalschwingungen mit bestimmter Sende-Richtcharakteristik zur schrittweisen Abtastung in das genannte Medium (32) aussenden, während Empfangseinrichtungen bzw. die Empfangseinrichtungen (22) gegenüber Signalen niedrigerer Frequenz, welche aus den ausgesendeten Signalschwingungen in dem genannten Medium gebildet sind, eine im Vergleich zur Sende-Richtcharakteristik breitere Empfangs-Richtcharakteristik besitzen.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Empfangseinrichtungen (24) gelangende Signalenergie reflektierte Energie ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder ! 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtungen (24) ebenfalls auf dem Transportmittel (18) mitgeführt sind, wobei die breitere Empfangs-Richtcharakteristik einen Empfang auch bei einer Bewegung des Sendestrahles bei der Fortbewegung der Sendeeinrichtungen auf dem Transportmittel ermöglicht.

14. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge-

kennzeichnet, daß die Lage des reflektierenden Gegenstandes (26) oder Reflektors durch Echosignal-Laufzeitmessung (56, 3fc bzw. 224, 242) bestimmbar ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtungen (24) eine vorbestimmte Lage relativ zu den Sendeeinrichtungen (22) besitzen und daß der Zeitintervall zwischen der Aussendung der Signalschwingungen und dem Empfang des aus diesen in dem erstgenannten Medium gebildeten Signales nach Reflexion an dem reflektierenden Gegenstand oder Reflektor gemessen wird.

16. Einrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtungen (22) auf einem Transportmittel (18) mitführbar sind, dessen Standortinformation (78) zusammen mit der Echosignal-Laufzeitmessung zur Aufzeichnung eines Reliefs oder einer Kai te des erstgenannten Mediums (32) und der Beschaffen heit einer Begrenzung desselben verwendbar ist.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche ^Ί bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einem Teil der ausgesendeten Signalschwingungen eine solche Modulation (80 bzw. 222) mitteilbar ist, daß im Empfänger an Hand der aus den ausgesendeten Signalschwingungen im genannten Medium gebildeten und an einem bzw. dem Reflektor oder reflektierenden Gegenstand reflektierten Signale eine Identifizierung des Reflektors oder ieflektierenden Gegenstandes möglich ist.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 17, gekennzeichnet durch Bezugssignaigeneiatoren (114,116) zur Erzeugung eines Bezugssignals mit einer Frequenz, die gleich der genannten Differenzfrequenz ist, durch eine erste Speichereinrichtung (136) zur Speicherung des genannten Zeichens, welche^, bei der genannten Differenzfrequenz in einer ersten Umlauf-Verzögerungsleitung empfangen wird, durch eine zweite Speichereinrichtung (130), weiche das Bezugssignal in einer zweiten Umlauf-Verzögerungsleitung derart speichert, daß es dem Empfangssignal voreilt, und durch Einrichtungen (126,128), welche auf beide Signale ansprechen und die Empfangszeit des Empfangssignals in der ersten Speichereinrichtung (136) bestimmen.