Измерительный зонд скорости течения

Измерительный зонд скорости течения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике измерения скорости текучих сред и может быть использовано для измерения параметров вертикального распределения горизонтальной скорости течения в океане. Цель изобретения - повышение достоверности определения вертикального распределения скорости течения в условиях воздействия дестабилизирующих факторов. Зонд содержит измерители 1, 3 и 4 соответственно скорости течения, углов отклонения корпуса зонда и гидростатического давления, выходы которых через соответствующие измерительные преобразователи подключены к входам вычислителей 11, 12 и 14, соединенных с элементами 13 и 17 сравнения. При зондировании происходит автоматическое сравнение фактических значений измеряемых величин с заданным уровнем. Если погрешность одного из измерительных каналов превысит допустимую величину, на выходе элемента 17 сравнения появляется сигнал неисправности, который отображается индикатором 18. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 P 5/00

ГОСУДАР CT В Е ННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДETEJlbCTBY (21) 4605630/10 (22) 16,11.88 (46) 23.08,91. Бюл. ¹ 31 (71) Морской гидрофизический институт АН

УССР (72) В.М.Кушнир, Е.Г.Нечесин и А,В,Никитин (53) 532,574 (088.8) (56) Тарасюк Ю.Ф. и Серавин Г,Н. Гидроакустическая телеметрия. Л.: Судостроение, 1973.

Авторское свидетельство СССР. № 792144, кл. G 01 P 5/00, 1979. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ЗОНД СКОРОСТИ

ТЕЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к технике измерения скорости текучих сред и может быть использовано для измерения параметров вертикального распределения горизонтальИзобретение относится к технике измерения скорости текучих сред и может быть использовано для измерения параметров вертикального распределения горизонтальной скорости течения в океане.

Цель изобретения — повышение достоверности определения вертикального распределения скорости морского течения, На чертеже изображен вариант выполнения зонда скорости течения.

Измерительный зонд содержит трехкомпонентный датчик 1 скорости течения, в осях которого производятся измерения составляющих V„, V,, Ч, установленный на корпусе 2 зонда, в котором имеется поме„„Я2 „„1672379 А1 ной скорости течения в океане. Цель изобретения — повышение достоверности определения вертикального распределения скорости течения в условиях воздействия дестабилизирующих факторов. Зонд содержит измерители 1, 3 и 4 соответственно скорости течения, углов отклонения корпуса зонда и гидростатического давления, выходы которых через соответствующие измерительные преобразователи подключенц к входам вычислителей 11, 12 и 14, соединенных с элементами 13 и 17 сравнения. При зондировании происходит автоматическое сравнение фактических значений измеряемых величин с заданным уровнем, Если погрешность одного из измерительных каналов превысит допустимую величину, на выходе элемента 17 сранения появляется сигнал неисправности, который отображается индикатором 18. 1 ил. щенный в соленоид индукционный (феррозондовый) измеритель 3 углов отклонения корпуса 2, связанный с маятником. Гори зонтирование плоскости индукционного измерителя 3 выполняется при помощи карданного подвеса, одна иэ осей которого (ОХ) находится в вертикальной плоскости. совпадающей с плоскостью оси акустического измерителя. В корпусе 2 зонда находится также измеритель 4 гидростатического давления, Выходы датчика 1 скорости течения через измерительные преобразователи 5-7 подключены к первому вычислителю 8 составляющих скорости течения по продольной оси корпуса 2 зонда OZ> и поперечным

1672379

10 1

Vzn = —, Vzl п1ь1 (3) и и осям ОХл и ОУ>. Выходы индукционного измерителя 3 через измерительные преобразователи 9 и 10 углов крена Р и дифферента у соответственно совместно с выходами вычислителя 8 подключены к входам второго вычислителя 11 скорости зондирования и третьего вычислителя 12 допустимых отклонений между скоростью зондирования и приращений глубины за фиксированные интервалы времени. Выход вычислителя 11 подключен к первому входу элемента 13 сравнения. К второму входу элемента 13 сравнения подключен выход четвертого вычислителя 14 параметров регрессии, к входам которого подключены измерительный преобразователь 15 глубины и эадатчик 16 числа циклов измерения. Выход элемента 13 сравнения соединен с первым входом элемента 17 сравнения, к второму входу которого подключен выход вычислителя 12 допустимых отклонений, а выход элемента 17 сравнения соединен с входом индикатора 18.

Зонд скорости течения работает следующим образом.

B процессе погружения зонда производится измерение трех составляющих скорости потока в осях датчика скорости. Сигналы акустических датчиков в измерительных преобразователях 5-7 преобразуются в величины составляющих скорости потока в осях датчика, равные Чл. Ч Ч„. В вычислителе 8 производится их пересчет в составляющие вектора скорости, Используются следующие соотношения:

Ч„„=Р .а (2Ч. — V„— V );

Ч„. = Р (Ч, — ЧО ) (1)

Ч» = — Р + (VU + Vy + Чсд), За где а - т9 а„— тангенс угла наклона измерительных осей к плоскости горизонта.

В вычислителе 11 определяется вертикальная скорость погружения зонда Ч, равная следующей величине:

Чд = ЧхnSitly + Чупэ!П)УСОВУ +

+ VzncosPcosy, (2) где у — угол дифферента — угол между нормальной осью ОХл и горизонтальной плоскостью; (у ) О, когда ось ОХп находится выше плоскости горизонта);

P — угол крена — угол разворота зонда относительно оси OX;P > О, когда ось OZ, совмещается со своей проекцией на плоскость ZOXn поворотом вокруг оси ОХ, против часовой ст релки, если смотреть в направлении этой оси, Для уменьшения влияния качки судна на результаты измерений величина Vz oc5 редняется за время, равное 5-10 периодам качки судна, т.е. эа 35-50 с. На выходе вычислителя 11 формируется величина Vzn, равная где fl — число циклов измерения, равное интервалу времени 35-40 с.

Среднее значение скорости погружения зонда Vzn сравнивается с величиной. вычисленной по приращению глубины погружения зонда на основе показаний измерителя

4 гидростатического давления, которые пересчитываются в глубину по соотношению:

h< = (99 404+ 4,983.10 Ipl - 2 06 10 IP +

+ 1,493 10 1ф P)-2,204 10 Р, (4) где у — широта места;

P — величина гидростатического давления, Показания глубины hi используются в вычислителе 14 параметров регрессии для нахожден я Средней скорости опускания

ЗОНДа Vzp, С КОтОРОй СРаВНИВаЕтСЯ ВЕЛИЧИНа

Vzn. Вычислитель 14 параметров регрессии использован для эффективного отфильтровывания составляющих сигнала, связанных с качкой судна. Используются следующие соотношения для определения величины

VzP: (5)

Интервал осреднения и ЬТ = Т при вычислениях величин и Vzn принимается оди45 наковым.

Разность A Vz величин Vzn u VzP с выхода элемента 13 сравнения поступает на вход элемента 17 сравнения, где она сравнивается с допустимым расхождением д Vz величин V» и Ч,р, которое обусловлено погрешностями измерений, Величина д Ч определяется в вычислителе 12 следующим образом, Величины Vzn u VzP определяются с некоторыми погрешностями, дисперсии которых у и О

Допустимое расхождение определяется по формуле:

1672379 дЧд =2ЙГ+о (6) g>((v«cosy -чу!,ь1п 3 Б!пу ч2„s1np соьР)

2 2 2

21 1412

4 Ivyn со5рcosp+ ч9л 91!233 аале! 46„((1n(+

СО.",>ЗСО 21

+ (s4np 4 cosy sly — — ) с Л

Дисперсия ор определяется аналогич- 20 г ным образом, Ее величина равна:

124 а!

t4 - ЦГ 41 ) (e)

99.404 + 4.903 10 ф -206 10 -4194 492 !О 4IPl — ° 409 . 10

1 где пя — дисперсия погрешноcrè иэмериг теля 4 давления. 30

8 элементе 17 сравнения, на входы которого подаются величины Л Ч и о Ч, вырабатываются сигналы исправности-неисправности укаэанных измерительных каналов по следующему правилу: 35 при !ЬЧ,I М, комплекс исправлен; при IAV

Укаэанный сигнал исправности-неисправности с выхода элемента 17 сравнения подается на вход индикатора 18, где произво- 40 дится отображение результатов непрерывного взаимного контроля метрологических характеристик измерительных каналов скорости течения, гидростатического давления и угловых величин. В случае, если под дей- 45 ствивмдестабилиэирующих факторов погрешДисперсия о4 вычисляется путем дифференцирования соотношений (1) и 92) по величинам Чл, Ч,, Ч», ф и у

При обозначении величинами tg u о соответственно дисперсии измерения скорости и угловых величин:

10 ность одного из укаэанных измерительных каналов превысит допустимую величину, возникает рассогласование сигналов Ч, и

Чр, произойдет увеличение величины ЛЧ, на выходе элемент,та 17 сравнения, и на выходе этого элемента будет сформирован сигнал неисправности, который и отобразится на индикаторе 18.

Применение зонда позволяет оперативно в режиме автоматического контроля осуществлять проверку измерительных каналов и обеспечивать необходимую достоверность результатов в течение длительнога межповерочного интервала.

Формула изобретения

Измерительный зонд скорости течения, содержащий измеритель скорости течения, измеритель углов отклонения корпуса зонда

0r вертикали. измеритель гидростатического давления, индикатор, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения достоверности определения вертикального распределения скорости течения в условиях воздействия дестабилизирующих факторов, в него дополнительно введены первый вычислитель, к входам которого подключены выходы измерителя скорости течения. второй и третий вычислители, входы которых соединены с выходами первого вычислителя и выходами измерителя углов отклонения корпуса зонда, четвертый вычислитель, первый вход которого соединен с выходом измерителя гидростатического давления, эадатчик числа циклов, подключенный к второму входу четвертого вычислителя, первый элемент сравнения, первый вход которого соединен с выходом второго вычислителя, а второй вход соединен с выходом четвертого вычислителя, второй элемент сравнения. первый вход которого соединен с выходом третьего вычислителя, а второй вход — с выходом первого элемента сравнения, а выход второго элемента сравнения подключен к входу индикатора, при этом отдельный вход третьего вычислителя соединен с выходом измерителя гидростатического давления.

1672379

Составитель М.Абросимов

Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Реда ктор T. И ва нова

Заказ 2837 Тираж 329 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101