Устройство для измерения волновых колебаний водной поверхности

Устройство для измерения волновых колебаний водной поверхности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскнк

Соцнапнстнческнх

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

ln>877326

Ф г г г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) ЗвЯвлено 24,11,75 (21) 2192571/18-10 с г рисоедииен нем заявки ¹â€”

KsЭ

G 01 С 13/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 301081 Бюллетень ¹40

Дата опубликования описания 301081 (53) УДК 551. 46. 086 (088. 8) (72) Автор изобретения

A.Ï.Àëåêñàíäðîâ (71 j Заявитель (5 4 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ B0JIHOBblX

КОЛЕБАНИЙ ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Изобретение относится к измерению волновых колебаний водной поверх ности и может быть использовано, в .частности, для высокоточных измерений волновых колебаний морской повер хности. а также может быть использсвано в промышленности для измерения уровня жидкостей.

Известны неконтактные акустические устройства для измерения волнения. состоящие из приемо-излучающей системы, направляющей зондирующие сигналы к морской поверхности и принимающей отраженные от нее сигналы, узла обработки принятых сигналов и узла регистрации измеряемых величин f1) .

В основу работы известных устройств положен принцип акустической (или радио, — свето-)дальнометрии, заключающийся в зондировании ультразвуковыми (радио-, световыми) сигналами морской поверхности, приеме отраженных ею в обратном направлении сигналов и измерений времени, за которое ультразвук (или электромагнитные волны) проходит расстояние излучатель-поверхность моря — приемник, и по которому затем определяют текущее расстояние до морской поверхности. Периодически или непрерывно измеряя зти расстояния, определяют волновые колебания морской поверхности, 5

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения в олновых к олебаний в одной пов ерхности, содержащее канал измерений, состоящий иэ приемо-излучающего преобразователя, подключенного к генератору модулированных колебаний и к последовательно соединенным усилителю и измерителю временных интервалов, соединенному с генератором мо15 дулированных колебаний (2j.

Недостаток известных устройств заключается в том, что их применение дает малую точность при измерении колебаний водной поверхности.

20 Цель изобретения — повышение точности измерения волновых колебаний водной поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены второй

25 канал измерений, идентичный первому, две цепи последов.ательно соединенных преобразователя времени в напряжение и ключевой схемы, включенных соответ ственно между выходом измерителя

30 временных интервалов каждого канала

877326 и входами оегистоатора, а также последовательно соединенные сумматор и амплитудный дискриминатоо, поичем вход сумматора подключен к выходам преобразователей времени в напряжение, а выход амплитудного дискоиминатооа подключен ко входам ключевых; схем, а приемо-излучающие преобразователи обоих каналов установлены на фиксированном оасстоянии навстречу друг дрчгу.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит два канала иэмеоений, которые состоят иэ приемоиэлучакщих преобразователей 1 и 2, которые подключены к генераторч 3 модулиоованных колебаний, соединенному с усилителями 4 и 5. Сигналы с выходов усилителей 4 и 5 поданы на входы измерителей б и 7 временных интервалов, исполняющих роль дальномеоных каналов. На вторые входы измерителей б и 7 временных интервалов поданы сигналы с генератора 3 модулированных колебаний. Выходы измерителей 6 и 7 временных интервалов подключены ко входам поеобраэователей 8 и 9 времени в напояжение, сигналы с выходов котооых поданы на входы сумматора 10 напряжений. Выход сумматора 10 подключен ко входу амплитудного дискриминатора 11, сигнал с выхода котооого подан на чправляющие входы ключевых схем 12 и 13, подключенных к оегистраторч 14. Приемо-излучающие преобоаэователи 1 и 2 расположены один в воздчхе, дрчгой — в воде.

Устройство оаботает следующим образом.

Генератоо 3 модулированных колебаний вырабатывает, напоимер, .прямоугольные электрические импульсы с высокочастотным заполнением, поступающие на приемо-излучающие поеобразователи 1 и 2, которыми одновременно нзлччаются акустические сигналы в напоавлении к водной поверхности, одновоеменно генератоо 3 модулированных колебаний запускает измеоители б и 7 временных интервалов. Сигналы, принятые преобразователями 1 и 2, отоаженные водной повеохностью (или брызгами и пчзыоьками), усиливаются и фоомиоуются усилителями 4 и 5 и подаются .на вторые входы измерителей

6 и 7 временных интервалов, котооые при этом срабатывают (каждый в свое время), т.е. прекращают отсчет временных интеовалов. Очевидно, что эарегистриоованный измеоителем б интервал времени пропорционален расстоянию от приемо-излучающего преобразователя 1 до водной повеохности, а интервал времени, эаоегистоированный иемерителем 7, поопорционален расстоянию от приемо-излччающего поеобразователя 2 до водной поверхности.

Преобразователи 8 и 9 времени в напряжение преобразуют эарегистриоованные интервалы времени в напряжение и запоминают это напояжение,: причем законы преобразования времени

5 в напряжение выбраны разными для каждого иэ преобразователей 8 и 9 времени в напряжение так, чтобы скомпенсировать разницу в скооости распространения звука в воде и воздухе (практически для этого необходимо, чтобы коэффициент преобразования времени в напряжение для преобразователя 8 был примерно в 5 раэ меньше коэффициента преобразования для преобразователя 9 времени в напряжение).

Напряжения с выходов поеобразователей 8 и 9 одинаково пропооциональные расстояниям от преобразователей.

1 и 2 до водной поверхности. подаются на выходы сумматора 10 напряже20 ний, а также на выходы ключевых схем 12 и 13.

Нижний и верхний пороги срабатывания амплитудного дискриминатора

11, на вход которого подается суммар-

yg ное напряжение с выхода сумматора 10 напряжений, выбраны таким образом, чтобы на выходе амплитудного дискриминатора сигнал появился лишь в том случае, когда напояжение на его входе не будет отличаться от заданного напряжения, однозначно связанного с фиксированным расстоянием между приемо- излучающими преобразователяЗми 1 и 2, более, чем на незначительную определенную величину, связанную с допускаемой погоешностью изМеряемых расстояний. Таким образом, если напряжение на входе амплитудного дискриминатора 11 будет равно или близко к заданному, то амплитуд40 ный дискриминатор 11 сработает и сигнал с его выхода, поданный на управляющие входы ключевых схем 12 и 13, откроет ключевые схемы. так что результат измерения будет зафик4 сирован регистратором 14. Если же напряжение на входе амплитудного дискриминатора 11 будет выше или ниже установленного допустимого интер-. вала напояжений, то сигнал на его О выходе будет отсутствовать, ключевые схемы окажутся запретными, а оезультаты измерений не будут зарегистрированы.

Таким обоазом, в устройстве поомахи в измерениях, вызываемые поежде55 времени срабат анием измерителей

6 и 7 временных интервалов от воздушных пузырьков и водяных брызг, исключаются, так как в этом случае сумма показаний их будет меньше фикси4О рованного расстояния между приемоизлучающими преобразователями 1 и 2, амплитудный дискриминатоо 11 не соаботает и результаты измерений, являющихся дефектными, не будчт эарегистф5 рированы. В то же время при срабаты877326

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 9597/63 Тираж 645 Подписное

Филиал ППП "Патент",г.ужгород, ул.Проектная, 4 вании измерителей 6 и 7 временных интервалов от сигналов, отраженных непосредственно границей раздела вода-aoapvx, когда сумма показаний измерителей 6 и 7 временных интервалов будет равна с требуемой точностью фиксированному расстоянию между приемо-излучающими поеобразователями 1 и

2, произойдет срабатывание амплитудного дискриминатора 11 и оезчльтат измерения будет зарегистрирован. При этом на регистратор 14 по:аются два сигнала, напряжения которых однозначно связаны с измеряемыми расстояниями до водной поверхности. Любой иэ этих сигналов является информационным и может быть использован для измерения волновых колебаний или уровня водной поверхности.

Погрешность отдельного измерения в устройстве задается и может регулироваться величинами нижнего и верхнего порога срабатывания амплитудного дискриминатора 11, выбираемых так, чтобы суммарное напряжение на входе амплитудного дискриминатора 11, соответствующее идеальным условиям срабатывания (по сигналам, отраженным непосредственно участками поверхности воды, находящимися вблизи вертикали, проходящей через верхний и нижний приемо-излучающие преобразователи 1 и 2) и пропорциональное фиксированному расстоянию между приемо-излучающиМи преобразователями, было заключено между верхним и нижним порогами срабатывания. Чем уже интервал напряжений между этими порогами, тем выше точность измерений.

Устройство может быть использовано для высокоточных измерений уровней жидкостей в промышленности, особенно в случаях, когда жидкость насыщена вэвесями или газовыми пузырьками. а ее поверхность покрыта брызгами и пеной. устройство для измерения волновых колебаний водной поверхности, содержащее канал измерений, состоящий из приемо-излучающего преобразователя, подключенного к генератору модулированных колебаний и к последовательно соединенным усилителю и измерителю временных интервалов, соединенному. с генератором модулированных колебаний, и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыше15 ния точности измерений, в него введены второй канал измерений, идентичный первому, две цепи последовательно соединенных преобразователя времени в напряжение и ключевой схемы, включен-

2О ных соответственно между выходом измерителя временных интервалов каждого канала и входами регистратора, а также последовательно соединенные сумматор напряжений и амплитудный

25 дискриминатор, причем вход сумматора напряжений подключен к выходам преобразователей времени в напряжение, а выход амплитудного дискриминатора подключен ко входам ключевых схем, а приемо-излучающие преобразователи обоих каналов установлены на фиксированном расстоянии навстречу друг другv .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 330341, кл. G 01 С 23/00, 1970.

Маrk К.В,, В п1pboard Uitrasonic Wave Height Sensor, Harine Sfence Instrument, Pitsbura, I r. In stru40 ments Soc. Amer., 1963, ч. 2 (прототип) .