Способ определения высоты внутренних волн водоема и устройство для его осуществления

Способ определения высоты внутренних волн водоема и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области океанографических измерений. Цель изобретения - упрощение калибровки, уменьшение времени ее проведения снижение погрешности , вносимой калибровкой в процесс измерений . Устройство содержит распределенный первичный преобразователь, состоящий из центрального участка 1 и отрезков 2, 3 равной длины. Один конец участка 1 подключен к первому входу измерительного преобразователя 5, другой конец его через отрезки 2 или 3 подключен к входам коммутатора 4, выход которого соединен с вторым входом измерительного преобразователя 5, подключенного к регистратору. Измерения высоты внутренних волн осуществляют, поместив первичный преобразователь (1-3) в два слоя исследуемого водоема с различными характеристиками. При калибровке измеряют интегральный параметр Xi, X2 при двух положениях коммутатора 4 и рассчитывают коэффициент К чувствительности измерителя по формуле К- ДН/Xi -Ха, где АН - длина отрезков 2 и 3. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (л)5 G 01 F 23/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ (21) 4678487/10 (22) 11.04.90 .(46) 07.07.92. Бюл, N 25 (71) Морской гидрофизический институт АН

СССР (72) Г.Н,Христофоров, А.С.Запевалов, В.Е.Смолов и Ю,А,Мищенчук (53) 681, 128(088. 8) (56) 1, Иванов В.А„Коняев К,B. Бор на термоклине. — Известия АН СССР, сер. "Физика атмосферы и океана", 1976, т,12, N 4, с.416423.

2, Кузнецов А.С, Парамонов.А.Н, Автономная система распределения датчиков температуры. — Севастополь, 1980. с.147—

l51. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОТЫ

В Н УТР ЕН НИХ ВОЛН ВОДОЕМА И. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области океанографических измерений, Цель изобретения — упрощение калибровки, уменьшение

Ы) „„1746224 А1 времени ее проведения снижение погрешности. вносимой калибровкой в процесс измерений. Устройство содержит распределенный первичный преобразователь, состоящий из центрального участка 1 и отрезков

2, 3 равной длины. Один конец участка 1 подключен к первому входу измерительного преобразователя 5, другой конец его через отрезки 2 или 3 подключен к входам коммутатора 4, выход которого соединен с вторым входом измерительного преобразователя 5, подключенного к регистратору. Измерения высоты внутренних волн осуществляют, поместив первичный преобразователь (1 — 3) в два слоя исследуемого водоема с различными характеристиками. При калибровке измеряют интегральный параметр Xi, X2 при двух положениях коммутатора 4 и рассчитывают коэффициент К чувствительности измерителя по формуле К =- AH/X> -X2, где ЛН вЂ” длина отрезков 2 и 3. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

17 16224 Изобретение относится к океанографическим измерениям и предназначено для изучения внутренних волн.

Известен способ измерения парамет.ров внутренних волн, основанный на измерениях с помощью распределенных датчиков температуры интегрального параметра некоторого слоя, в котором находится датчик. При этом существует проблема определения коэффициентов для пересчета изменения интегрального параметра слоя в высоту внутренней волны. Прямую калибровку распределенного датчика осуществляют в единицах высоты внутренней волны.

Это дает основание назвать распределенные датчики (первичные преобразователи) температуры термином "распределенные измерители высоты внутренних волн"(1)..

Способ заключается в следующем. Распределенный первичный преобразователь температуры (высоты) внутренних волн перемещают по вертикали на некоторую величину ЛН и определяют изменение интеграль- ного параметра, соответствующее перемещению первичного преобразователя. Затем его возвращают в слой, где проводятся измерения, Коэффициент К чувствительности измерителя вычисляют llo формуле

h,H

К =. — ——

X> — X где Х1. Xz — значения интегрального параметра, измеренные первичным преобразователем в каждом слое.

Устройство, реализующее способ, включает распределенный первичный преобразователь температуры. подключенный к измерительному преобразователю (2), Недостаток известных способа и устройства заключается в том. что для проведения -калибровки необходимо прерывать запись параметра, измеряемого при иссле. довании на данном горизонте. Минимальное время, необходимое для калибровки, определяется временем, механического вертикального смещения датчика и возвращения его в исходное положение, а также его тепловой инерцией, так как в новом положении он должен принять температуру окружающей воды и, вернувшись в исходное положение, также должен принять температуру воды слоя, где проводятся измерения.

Минимальное время измерения можно оценить примерно как 3 — 4г, гдето — постоянная времени датчика. Поскольку оптимальной является дискретность измерений, равная двум измерениям за период, соответствующий т, проведение калибровки приводит к тому, что б-8 точек ряда данных измерений высоты внутренней волны оказываются ис- . каженными. В свою очередь, это приводит к соответствующим ошибкам в оценке параметров внутренней волны

Кроме того, при проведении измерений антенной решеткой распределенных датчиков внутренних волн, размещенных на некоторой площади с помощью поплавков, их механическое вертикальное перемещение представляет известные технические трудности.

Целью изобретения является уменьшение погрешности и сокращение времени калибровки.

Поставленная цель достигается тем, что при способе определения высоты внутрен20 них волн водоема. при котором измеряют интегральное значение температуры Х1первого слоя жидкости, проводят калибровку 1 звена распределенного первичного преобразователя температуры, измеряют интег25 ральное значение температуры Xz второго слоя жидкости смещенного относительно первого слоя по вертикали на величину ЛН,. вычисляют коэффициент К чувствительноЛН сти измерителя по формуле К = и по

Х) — Х2 полученному значению находят высоту внутренних волн, при калибровке располагают дополнительные 2-е и 3-е звенья рас-. пределенного первичного преобразователя

35 температуры длиной ЛН выше и ниже 1-го звена и последовательно измеряют значение интегральной температуры обьединенных 1-го и 2-го звеньев, а затем 1-го и 3-ro звеньев.

В устройство для определения высоты внутренних волн водоема, содержащем вертикально расположенное 1-е звено распределенного первичного преобразователя

45 температуры, связанное через усилитель с регистратором, введены коммутатор и дополнительные 2-е и 3-е звенья распределенного пр образователя температуры, расположенные соответственно выше и ни50 же 1-го звена, причем 2-е и 3-е звенья вы.полнены идентичными и смещены относительно 1-ro звена на одинаковое фиксированное расстояние. при этом верхний вывод 1-ro звена соединен с первым входом

55 усилителя, нижние выводы всех звеньев связаны между собой, а верхние выводы

2-го и 3-со звеньев соединены соответственно с первым и вторым входами коммутатора, 1746224 выход которого соединен с вторым входом усилителя, На чертеже изображена схема одного из возможных вариантов устройства для реализации способа.

Устройство содер>кит первичный преобразователь из звеньев 1, 2 и 3 одинакового размера. Центральное звено 1 имеет длину (Н - ЛН), а звенья 2 и 3 имеют длину ЛН.

Аналоговый сигнал от первичного преобразователя через коммутатор 4 поступает в блок 5 измерительных преобразователей (ИП), где происходит усиление сигнала. С выхода блока 5 ИП сигнал поступает в регистратор 6, в качестве которого может быть использован аналоговый самописец или

ЭВМ с соответствующими согласующими устройствами. Блок 7 питания служит для формирования необходимых напря>кений для работы измерительных преобразователей первичного преобразователя.

Устройство работает следующим образом, В режиме измерения через коммутатор

4 к блоку 5 ИП подключены звено 1 длиной

Н - ЛН и одно из звеньев длиной hH, например звено 2. Таким образом, общая длина первичного преобразователя измерителя высоты внутренних волн при каждом измерении равна Н. Из блока 5 ИП сигнал поступает в блок регистратора 6. При формировании в блоке калибровки (не показан) сигнала калибровки (вручную или автоматически) он поступает в блок 4 коммутации. Срабатывает реле блока 4 коммутации, что приводит к отключению от звена 1 звена 2 и присоединению звена 3 к звену 1. Общая длина первичного преобразователя измерителя высоты внутренних волн также равна Н, но он оказывается смещенным относительно слоя, в котором проводились измерения, на величину ЛН;

Способ осуществляют следующим образом.

Устанавливают звенья 2 и 3 первичного преобразователя на измерительной линии выше и ниже звена 1. Проводят измерения интегральных параметров Х в слое толщиной Н, К блоку 5 ИП последовательно подключены звено 1 длиной Н вЂ” ЬН и звено 2 длиной ЛН (положение контактов I коммутатора 4).

Переключают коммутатор 4 в положе-. ние контактов II (режим калибровки). Продолжительн.ость режима калибровки составляет менее половины постоянной времени первичного преобразователя.

Измеряют интегральные параметры Х2 в слое толщиной Н. К блоку 5 ИП последовательно подключены звено 1 и звено 3 (положение контактов il коммутатора 4).

Рассчитывают чувствительность К измерителя по формуле (1).

Пример. В качестве звеньев 1-3 первичного преобразователя, блока 5 и блока 7 питания, могут быть использованы устройства, аналогичные первичному преобразователю и соответствующим блокам прибора "Ритм". Участки первичного

10 преобразователя изготовлены из высокоомного металлического провода марки ПУМ с удельным электрическим сопротивлением

1,27 OM .м при 20 С, соп ротивление которого меняется в зависимости от средней

15 температуры слоя воды, охватываемого пер. вичным преобразователем. Общая длина Н первичного преобразователя измерителя высоты внутренних волн выбирается в зави20 симости от глубины залегания и структуры термоклина и может быть равной 10 — 80 м.

По данным измерений зондирующего измерителя температуры определяют глубину залегания и структуру термоклина.

Принимаем для данного примера. что тер- моклин залегает на глубине 10 — 15 м. Для регистрации высоты внутренних волн измеряют интегральную температуру X> e слое глубиной 5 — 20 м.

Длина ЛН звньев 2, 3 должна быть соиэ30 преобразователя г= 60 с. Тогда дискретность измерений высоты внутренних волн

55 задают равной 30 с, а калибровка проводится в интервал времени между двумя последовательными измерениями и занимает время менее 30 с. Если последнее перед мерима, т,е, одного порядка с амплитудой измеряемых волн. Для исследования короткопериодных внутренних волн, амплитуда которых составляет единицы метров, можно

35 принять AH равное 1 м, Следовательно, длина звена 1 (Н - ЛН) должна быть равна 14 м, длина звеньев 2 и 3 (Л Н) .равна 1 м. В коммутаторе 4 может быть использовано, например, герконовое реле марки РЭС55, 40 управляемое сигналом калибровки. Сигнал калибровки подается вручную (кнопкой, пе- реключателем) или, при использовании

ЭВМ в качестве регистратора; автоматически, через определенные отрезки времени, 45 В качестве блока регистрации могут быть использованы аналоговые самописцы (типа

ЗПП, КСП,.Н-37 или другие), ЭВМ или магнитный регистратор, При использовании в качестве регистратора Э ВМ или магнитного

50 регистратора сигнал из блока 5 ИП должен быть предварительно обработан аналогоцифровым преобразователем, Пусть постоянная времени первичного

1746224 ральной температуры объединенных 1-ro u

2-го звеньев, а затем 1-ro и 3-го звеньев, Составитель T.Ãîðåëàÿ

Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова

Редактор И,Шмакова

Заказ 2388 Тираж Подписное

8НИИПИ 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 калибровкой измеренное значение X> = 20

Ом, а при калибровке Xz = 19,5 Ом, то согласно (1) коэффициент чувствительности измерителя К = 2 м/Ом.

Формула изобретения 5

1. Способ определения высоты внутренних волн водоема, при котором измеряют интегральное значение температуры Х> первого слоя жидкости, проводят калибровку 1 звена распределительного первичного 10 преобразователя температуры, измеряют интегральное значение температуры Х второго слоя жидкости, смещенного относительно первого слоя по вертикали на, величину АН, вычисляют коэффициент К 15 чувствительности измерителя по формуле

h,Н

К = =- — =- и по полученному значению наХ вЂ” Х ходят высоту внутренних волн, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения 20 погрешности и сокращения времени измерения, при калибровке располагают дополнительные 2-е и 3-е звенья распределенного первичного преобразователя температуры длиной ЛН выше и ниже 1-го звена и 25 последовательно измеряют значение интег.2, Устройство для определения высоты внутренних волн водоема, содержащее вертикально расположенное 1-е звено распределенного первичного преобразователя температуры, связанное через усилитель с регистратором, о т л и ч а ю щ е е -с я тем, что, с целью уменьшения погрешности и сокращения времени измерения, в него введены коммутатор и дополнительные 2-е и

3-е звенья распределенного первичного преобразователя температуры. расположенные соответственно выше и ниже 1-го звена, причем 2-е и 3-е звенья выполнены идентичными и смещены относительно 1-го звена на одинаковое фиксированное расстояние, при этом верхний вывод 1-го звена соединен с первым входом усилителя. нижние выводы всех звеньев связаны между собой, а верхние выводы 2-го и 3-го звеньев соединены соответственно с первь.м и вторым входами коммутатора, выход которого соединен с вторым входом усилителя.