Измеритель вертикальной скорости движения воды в стратифицированных водоемах

Номер патента: 960629

Авторы: Парамонов, Кузнецов, Сабинин

Скачать ZIP архив.

Текст

3 96062 ду собой источнику питания, блоку управления и регистратору.По данным, зарегистрированным автоматизированным измерителем, определяют значения вертикальной скоро" сти движения воды по известной математической зависимости 9 4нейное распределение гидрологических характеристик с глубиной, что влия-,ет на точность определения вертикальной скорости движения воды по данным автоматизированного измерителя.Для устранения влияния нелинейности раСпределения гидрологическойхарактеристики, а следовательньно, для повышения точности измерений в таких условиях требуется уменьшение вертикальной базы между двумя измерительными горизонтами и повышение чувствительности измерителей до уровня, близкого к метрологическому пределу это требует значительного увеличения продолжительности измерений для получения статически достоверных рузультатов наблюдений.Целью изобретения является повышение точности измерений и быстродействияяПоставленная цель достигается тем, что в измеритель дополнительно введен интегральный датчик осредненных вдоль вертикальной базы значений гидрологического параметра, размещенный на вертикальной базе между точечными датчиками гидрологического параметра, причем его выход подсоединен к одному из. входов коммутатора каналов. дг дтгде я и дх. частные производные изменения гидрологической характеристики по времени с и глубине г 121.Однако неизбежная аппроксимация йпроизводных с помощью конечных раэ"ностей по времени (ЬС) и по вертикали (ьг) связана с появлением оши-.бок, особенно. существенных приоценке дТ/Эх Это обусловлено тем,. чтовсе гидролЬгические характеристикиестественных водоемов ббладают ступенчатой структурой вертикальногораспределения, профиль которого час";то выглядит в виде чередующихся тонких слоев, на границах которых .происходят резкие изменения значенийгидрологических характеристик, Еслиточечные датчики, измеряющие,значениегидрологической характеристики,например, температуры Т и Т 2, наизмерительных горизонтах г и г 2,находятся в однородных, но отличакщих.ся друг от друга по значению Т слоях (между датчиками может находиться одна или несколько прослоек, в ко 33торых Т резко меняется с глубиной),то известный автоматизированный измеритель не зафиксирует никакой вертикальной скорости, несмотря на наличие вертикальных движений в изучаемом стратифицированном слое, поскольку ни один иэ точечных датчиков не обнаружит временного изменения Т. Этот часто встречающийся приизучении внутренних волн случай сИль- фно ограничивает применимость известного автоматизированного измерителяи делает его непригодным например,при изучении волн на прослойках и врезких скачках гидрологических ха- ффрактери сти к.Кроме того, при определении вертикальной скорости движения воды поматематической зависимости ( 1) делается предположение, что изменениегидрологических характеристик с глубиной происходит линейно. 8 естественных водоемах наблюдается нелиНа Фиг. 1 схематично показано размещение точечных датчиков гидрологического параметра (температуры) на измерительных горизонтах г , г илф 2 профиль параметра в моменты времени с -Тг (с) и с -Тг(с) (для случая измерителя с двумя точечными датчиками); на Фиг. 2 показан ход во времени значений гидрологической характеристики на измерительном горизонте г -Тг, на измерительном .горизонте г -Т и в слое погружения интегрального датчика Т при вертикальной стратификации гидрофизической характеристики, изображенной на фиг. 1; на Фиг. 3 - структурная схема выполнения измерителя вертикальной скорости движения воды в стратифицированных водоемах.Измеритель (фиг. 3)содержит два точечных датчика 1 и 2 гидрологичес" кого параметра, интегральный датчик 3 осредненных вдоль вертикальной базы значений гидрологического параметра, размещенный между точечными датчикаип, коммутатор 4 каналов,60629 6После опроса и регистрации информации с датчиков 1, 2 и 3 блок 5 уп-.равления вырабатывает сигнал концацикла измерений и октлючает аккумуэ ляторную батарею 6 от потребителейэнергии. Очередной цикл измеренийпоступает по сигналу от блока 5 управления.Точечные датчики 1 и 2 не регист рируют Изменение гидрологического параметра во времени, изменения гидрологического параметра можно определить только с помощью интегральногодатчика, который находится во всем 1 исследуемом слое жидкости (фиг, 1и 2).По данным,эарегистрированнйм измерителем вертикальной скорости движения воды, определяется ее эначе ние по следующей математической эави си мости 2 З где дг - расстояние по вертикали между точечными датчиками 1и 2 на измерительных горизонтах г и гТ = -Тй 1-непрерывно осредненное поЬ30 2 вертикали значение гидро.логического параметра Т.Предполагая постоянство вертикаль"ной скорости И в слое между первыми вторым точечными датчиками полУ- ЗЗ чаем рт/аО ЬгЮ= (3)ТР г) -Т(1)Из соотношения 3 следует, что.для определения И уже не требуется 40 .делать никаких противоестественныхпредположений о линейности профиля гидрологической характеристики.При переходе в формуле ( 3) к конечным разностям получаем45 ЬТЬ 2Я- (дТд 1где ЬТ - разность показаний интегрального датчика гидрологического параметра за время 30 д достаточно малое, чтобы 59блок 5 управления, источник 6 питания и регистратор 7.Выход коммутатора 4 каналов соединен входом преобразователя с регистратором 7.Выходными параметрами точечныхдатчиков 1 и 2 гидрологического параметра, например, температуры, является омическое сопротивление, пропорциональное температуре воды наизмерительных горизонтах г и гИнтегральный датчик 3 гидрологического параметра установлен на вертикальной базе между точечными датчиками 1 и 2, Он может быть выполнен в виде помещенного в слой жидкости отрезка проводника, омическоесопротивление которого пропорционально средней температуре всего.слоя погружения (между точечнымидатчиками 1 и 2).Коммутатор 4 каналов предназначен для поочередного подключениявсех датчиков к регистратору 7 ивыполнен на интегральных микросхемах.Блок 5 управления обеспечиваетфункционирование измерителя в целомпо заданному алгоритму измерений исостоит из кварцевого генератора,электронных счетчиков, выполненныхна интегральных микросхемах, и коммутирующего устройства, подключающего аккумуляторную батарею 6 кпотребителям энергии.Регистратор 7 состоит из преобразователя сопротивление - напряжение, преобразователя напряжениецифра, преобразователя параллельного кода в последовательный, усилителя записи и магнитного регистратора,1Измеритель вертикальной скоростидвижения воды работает следующим образом.Герметичный контейнер с электронной аппаратурой и интегральный датчик устанавливают на выбранных глубинах естественного водоема. Блок 5управления через заданные интервалывремени подключает аккумуляторнуюбатарею 6 к электронным схемам коммутатора и каналов и регистратора 7.Коммутатбр каналов 4 последователь- .но подключает выходы датчиков к ре"гистратору 7. На магнитной ленте эа- ффписывается последовательный двоичный код с временным разделением каналов. можно было принять д ТБ ь (Т 2.7- осредненная за время текущаяразность гидрологического параметра на вертикальной базе ьг между первым и вторым точечными датчиками гид" рологического параметра.7 9606Использование измерителя позволяет существенно повысить точность измерения вертикальных скоростей движения воды в естественных водоемах и сократить время эксперимента. 5формула изобретенияИзмеритель вертикальной скорости 1 О движения воды в стратифицированных водоемах, содержащий два разнесенных по вертикальной базе точечных датчика. гидрологического параметра, блок управления, источник питания, 15 коммутатор каналов и регистратор, при этом точечные датчики,гидрологического параметра через коммутатор каналов подсоединен к связанным между собой источнику питания, блоку уп равления ирегистратору, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений и быст 3 7, 7 С 29 . 8родействия,. в него дополнительно введен интегральный датчик осредненных вдоль вертикальной базы значений гидрологического параметра, раз-. мещенный на вертикальной базе между точечными датчиками гидрологического параметра, причем его выход подсоединен к одному из входов коммутатора каналов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. федоров К.Н. Тонкая термохалинная структура вод океана. Л., Гидрометеоиздат. 1976.2. Дыкман В.З. и др, Методика и аппаратура для исследования вертикальной микроструктуры океана.-В кн., Результаты исследований северной части тропической зоны Атлантического океана по программе 1 Декалант", МГИ АН УССР, Севастополь, 1975, с. 131-138 (прототип),4 г 1.сеюНИИПИ Заказ 7253/50 Тираж 887 Подписное еа филиал ППП "Патент", .Ужгород,ул.Проектная,

Смотреть

Заявка

3249908, 09.02.1981

МОРСКОЙ ГИДРОФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ АН УССР

САБИНИН КОНСТАНТИН ДМИТРИЕВИЧ, ПАРАМОНОВ АНАТОЛИЙ НИКОЛАЕВИЧ, КУЗНЕЦОВ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01P 5/00

Метки: воды, водоемах, скорости, измеритель, стратифицированных, движения, вертикальной

Опубликовано: 23.09.1982

Код ссылки

<a href="http://patents.su/4-960629-izmeritel-vertikalnojj-skorosti-dvizheniya-vody-v-stratificirovannykh-vodoemakh.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Измеритель вертикальной скорости движения воды в стратифицированных водоемах</a>

Похожие патенты