Способ измерения профиля температуры
Патент 821946
Авторы
Классы МПК
Способ измерения профиля температуры
Иллюстрации
Реферат
Союз Соаетскик
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ >821946
-9 (613 Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05. 01. 79 (21) 2706725/18-10 с присоединением заявки Hо— (23) Приоритет—
Опубликовано 150481 Бюллетень М 14
Дата опубликования описания 150481
G 01 К .3/04
Государственный комитет
СССР яо делам изобретений и открытий (53) УДК 5З6. 629 7 (088.8) (72) Автор изобретения
В.А.Гайский
Морской гидрофизический институт АН Украинской CCP (71} Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОФИЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
Изобретение относится к измерительной технике, точнее к измерению температуры, и может быть использовано в океанографических и аэрологических исследованиях для измерения пространственного распределения температуры в океане или в воздухе движущимся инерционным датчиком.
Известны способы измерения профиля температуры в среде путем поступательного перемещения датчика, например, с помощью зонда падающего или взлетающего вертикально в воде или воздухе с постоянной или переменной скоростью $1) .
Недостатком этих способов является трудность учета динамических погрешностей измерения.
Наиболее близким по .технической сущности и достигаемому результату является способ измерения профиля температуры, заключающийся в перемещении инерционного датчика температуры с фиксацией его пространственного положения в исследуемой среде и измерении его выходного параметра PJ .
Недостатком этог способа является то, что из-зе инерционности дат.чика имеет место существенная динамическая погрешность в среде с большими переменными градиентами температуры. Для достижения динамической погрешности обычно понижают инерционность датчика, что затруднено в технологическом отношении, поскольку морские датчики должны быть защищены от давления и им необходим прочный корпус. Снижение динамической погрешности за счет схемкой или алгоритмической коррекции частной характерис-. тики инерционного датчика имеет ограниченные возможности, поскольку при этом требуется точное знание этой характеристики и ее стабильность во времени, что трудно обеспечить для морских датчиков из-за их коррозии и обрастания.
Цель изобретения — повышение точности измерений.
Укаэанная цель достигается тем, что осуществляют возвратно-поступательное движение датчика температуры и в моменты времени равенства нулю производной выходного параметра датчика регистрируют его значение.
Возвратно-поступательное движение осуществляют таким образом, что каждая точка по траектории сканирования среды последовательно пересе821946 кается три раза, а значения сигнала на выходе инерционного датчика измеряют только в те моменты времени, в которые производная этого сигнала равна нулю.
На фиг.1 показана развертка вертикальной траектории зонда, перемещающегося возвратно-поступательно; на фиг.2 — структурная схема устройства, реализующего данный способ.
Известно, что выходной X(t ) и
t() сигналы инерционного датчика, On являющегося звеном 2-ro порядка, ол dxn связаны зависимостью t (с ) ="Т вЂ” +х (ь ), d 1 где Т вЂ” постоянная времени датчика.
Очевидно, при — =0 t () = х().
dx 0 п л л
Следовательно, при равенстве нулю производной выходного сигнала х датчика значение входного сигнала о в этот момент времени может быть без динамической погрешности определенно по значению выходного сигнала х и обратной статической функции преобразования t(x)
О
Если изменчивость температуры на некотором участке в профиле с() монотонна, то при чисто поступательном движении не будет точек отсчета,при которых †„ = О. Чтобы получить отdx
d счеты температуры, свободные от динамической погрешности на участках с монотонным изменением температуры, осуществляют возвратно-поступательное движение датчика (см.фиг.1). При таком движении датчика градиент температуры на его входе изменяет знак, что обуславливает появление экстремумов в выходном сигнале датчика х и, следовательно, моментов съема информации. Поскольку последователь" ность таких отсчетов не является равномерной, то используют привязку отсчетов температуры ко времени.
Устройство (фиг.2) для реализации способа измерения профиля температуры инерционным датчиком 1 содержит механический блок 2 возвратно-поступательного перемещения датчика в корпусе 3, измерительный блок 4, необходимый для преобразования сопротивления датчика в удобный для обработки и регистрации сигнала, блок 5 .дифференцирования, нулевой орган 6 датчик 7 сигналов времени, блок 8 регистрации. В качестве блока 2 возвратно-поступательного перемещения датчика может использоваться для океанографического зонда, например, реверсивная лебедка. Блоки 4-8 могут размещаться как в контейнере 3, так
Формула изобретения
Способ измерения профиля температуры, заключающийся в перемещении инерционного датчика температуры с фиксацией его пространственного положения в исследуемой среде и измерении его выходного параметра, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, осуществляют возвратно-поступательное движение датчика температуры и в моменты времени равенства нулю производной выходного параметра датчика регистрируют его значение.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Лоуренс Л. Электроника и океанография. М., MO СССР, 1969, с.57, .
2. Патент ФРГ М 1623648, кл.G 01 К 3/04, 18.03.71 (прототип). и вне его. В качестве измерительного блока 4 может использоваться аналоговый (например, мост) или цифровой преобразователь. В соответствии с сигналом на выходе блока 4 все остальные блоки 5-8 будут аналоговыми или цифровыми.
Устройство работает следующим образом.
Датчик 1 в корпусе 3 возвратнопоступательно перемещается по траектории съемки температурного профиля, задаваемым блоком 2. Сигнал с выхода измерительного блока 4, пропорциональный сопротивлению датчика
1 и с учетом осредняющего действия и градуировочной характеристики датчика измеряемой температуры, посту2() пает на входы блока 5 дифференцирования и блока 8 регистрации. Момент равенства производной сигнала нулю фиксируется подключенным к выходу блока 5 нуль-органом 6, который подает разрешение на выдачу метки времени в блок 7 и на регистрацию сигнала в блок 8. Таким образом, осуществляется дискретизация сигнала по времени с фиксацией неравномерной последовательности отсчетов сопротивления датчика, значения которых непосредственно связаны с мгновенными значениями температуры через градуировочную характеристику датчика и свободны от динамической погрешности.
821946
Pui.2
Составитель A.Áàãäîíàc
Редактор О.Колесникова ТехредМ. Фецорнак
КорректорО Билак
Заказ 1799/63 Тираж 907 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4