271829

ОПИСАНИЕ ИЗОЬЕЕТ ЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУЙооз Советскик Социалистических Республикльствд М виси мое авт. свцдет 2 с, 26/О 71299/18-10 явлено 18,1 Х.1968 ( с присоединением заявкиКомитет по делавеобретений и открытири Совете МинистровСССР 1 с 13,0046,086 (088.8) МП иоритетубликовано 26.т/.1970. Бюллетень18 5 Д Дата опубликования оп ацця 9.1 Х.197 Авторыизобретен Б. А. Максимов и В, М. Фетисов сударственный океанографический инсти".;тги ВОДНО ГР Изобретение относится к области океанографических приборов и может быть применено для исследования процесса волнения на морях, озерах и водохранилищах в прибрежной зоне, а также с неподвижных оснований, эстакад и прочих сооружений, установленных в водоемах.Известны, так называемые, струйные волнографы, содержащие проволочный датчик, измерительную схему с усилителем и выпрямителем, генератор питания датчика со стабилизатором напряжения и регистратор.Генераторы питания датчиков в нпх имеют сложную схему со стабилизаторами питающего напряжения, которые потребляют много энергии и имеют низкий к.п.д., из-за чего известные струнные волцографы недостаточно надежны. Снабжение этих волнографов стабилизирующими и усилительными схемами делает их громоздкими, сложными в изготовлении и недостаточно надежными.Предлагаемый волнограф отличается от из. вестных тем, что генератор питания выполнен на двух транзисторах, в базовые цепи которых включены кремниевые стабилитроны, а в коллектопные цепи - первичная обмотка выходного трансформатора, подключенная средней точкой к источнику питания через резистор, в выпрямителе использованы кремниевые диоды, включенные по схеме удвоения напряжения. В измерительную схему прибора последователь.цо с датчиком включен резистор, а в регистратор введен дополнитсльнь 1 й резистор регулировки начала шкалы. Кроме гого, это упро щает схему волногрдфа, д высокие к,п.д. ивыходная мощность генератора позволяет использовать его длл питания измерительных схем нескольких датчиков.Принцип действия прибора основан цд ис пользоВдции Высокой проводмости м 11 скойВОды дл 5 ток 3 ВгкОВОЙ 1 астот 1. Сопро 1 ивлецис вертикально установленной проволоки лрохоткдсцию ток 1 звукоВой 1 астог 1 51 Вл 5 ется линейной функцией всртцк 1 льцх волновых 15 колебаний поверхности воды, Прц постояннойсиле тока падсццс цап 1 ятксц 11 л цд проволоке также лвлястсл линейной функцией Волновыхколебаний.На чсртстке приведена црццццццдльцдл элск трическая схема волцографа.Датчик 1, выполненный из высокоомцой бсзокисцой проволоки, сосдипсц с измеритсльши 1 схемой одножильцым проводом 1 лицисй связи) 2. Вторым проводом явллетсл вода - зсмля, 25 Постоянство силы тока, протска 0 пего через Датчик 1, обсспсчивастсл Вил 01 снисм последовательно с датчиком 1 балластного резистора 5.Суммарное цапряжсцис с датчика 1, линии 30 2 связи и добавочного резистора 4 через раз 2271829делительный трансформатор 5 подается на выпрямитель, выполненный по схеме удвоениянапряжения на диодах б и 7 и конденсаторах6 и 9.Выпрямленное суммарное напряжение черезделитель, выполненный на резисторах 10 и 11,подается на регистратор (на чертеже не показан).В качестве регистратора используются потенциометры ЭПП, КСПи др. Возможно применение в качестве регистраторов также и самописцев тока (ПОБ, Н, Н и др.). В этом случае вместо резистора 11включается гальванометр осциллографа, а чувствительность волнографа регулируется резистором 1 О.При малом падении напряжения на датчике 1 (когда он почти полностью погружаетсяв воду) из-за влияния реактивного сопротивления линии 2 связи и нелинейности выпрямителя характеристика волнографа, соответствующая погружению в воду верхнего участка датчика, нелипейна. Для линеаризации характеристики последовательно с датчиком 1включен резистор 4. Последний можно взятьпеременным для корректировки нуля приборапри изменении длины и сопротивления линии 2связи.Таким образом, выходное напряжение с датчика 1 при его полном погружении пе равнонулю,На выходе датчика 1 имеется постояннаясоставляющая напряжения, снимаемая с линии связи 2 и резистора 4.В случае применения в качестве регистратора потенциометров ЭППили КСПпостоянная составляющая исключается добавлением резистора начала шкалы в схеме этихприборов (на чертеже не показан).При применении в качестве регистраторовсамописцев тока постоянная составляющая ис-.ключается обычной регулировкой гальванометра. В обоих случаях регулировка началашкалы регистратора производится при установке переключателя 12 в положение Ч, и сопротивлении резистора 4, равном 120 ол, Тогда для регистрации падения напряжения (тока) на датчике 1, которое пропорциональноволновым колебаниям, используется вся ширина ленты самописца.Проволочные резисторы 4 и 1 З служат дляконтроля параметров схемы прибора. Онивключаются установкой переключателя 12 поочередно в положения Ми М перед началами градуировок волпографа и записей волн ипосле окончания их.Это позволяет контролировать, рсгистриро.вать и при необходимости корректироватьмасштаб записи.Измерительная схема датчика 1 питаетсяпеременным током частотой около 5 кгпв. Дляэтого используется транзисторно-магнитныйгенератор переменного (прямоугольного) напряжения. Генератор состоит из транзисторов14 и 1 б, включенных по схеме с общим эмиттером, четырех стабилитронов 1 б - 19 и трансформатора 20, выполненного на кольцевом сердечнике из материала с прямоугольной петлей гестерезиса.Генератор работает следующим образом.При подключении напряжения питания указанной на чертеже полярности в результате неизбежной асимметрии схемы один из транзисторов, например 14, открывается, и к его 10 коллекторной обмотке 21 оказывается приложенным почти все напряжение питания (за вычетом падения напряжения на участке коллектор - эмиттер транзистора 14, на ограни.чивающем резисторе 22 и активном сопротив.15 лепин обмотки 21). Через обмотку 21 протекаст ток, создавая изменение магнитного по.тока в сердечнике трансформатора 20. Изменяющийся магнитный поток индуктирует во всех обмотках трансформатора 20 э.д,с. с ука занной на чертеже полярностью, В результатек стабилитронам 16 и 17 оказывается приложенным примерно удвоенное напряжение питания. Они открываются, и ток, протекающий через них, еще больше отпирает транзистор 14, 25 т. е. процесс происходит лавинообразно. Вэтот же момент к стабилитронам 18 и 19 приложено обратное удвоенное напряжение питания. Они закрыты. К базе транзистора 15 приложено положительное по отношению к эмит теру напряжение. Транзистор 15 надежно заперт. Напряжение между его эмиттером и коллектором равно сумме напряжений питания и обмотки 23. Это напряжение, почти равное удвоенному напряжению питания, должны вы держивать транзисторы 14 и 15.Таким образом, когда транзистор 14 открыт,транзистор 15 заперт. Так как напряжение питания, приложенное к обмотке 21, постоянно, то магнитный поток изменяется по линейному 40 закону, и э.д.с наводимая в обмотке 24, также постоянна. Транзистор 14 остается открытым до тех пор, пока магнитный поток в сердечнике трансформатора 20 не достигает величины насыщения. В этот момент скорость 45 изменения магнитного потока становится равной нулю или очень малой, происходит резкое уменьшение токов в обмотках 21 и 23, а значит в них начинает индуктироваться э.д.с. с противоположной полярностью. Теперь открываются стабилитроны 18 и 19, создавая на базе транзистора 15 отрицательное по отношению к эмиттеру напряжение, что приводит к отпиранию транзистора 15. В тот же момент протекание тока по обмотке 23 создает изменение магнитного потока в обратном направлении и ипдуктирует в обмотках 21 и 23 э.д.с.обратной полярности. Это приводит к запиранию стабилитропов 1 б и 17 и транзистора 14.Процесс протекает также лавинообразно,Таким образом, транзисторы 14 и 1 б работают как ключи, поочередно подключая к плечам 21 и 23 первичной обмотки трансформатора 20 постоянное напряжение питания, Тогда изменяющийся магнитный поток в сердеч никс грансформатора 20 индуктирует во вто19,11 Тираж 480 Подписное И Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушская наб., д. 4 5 ЗаказЦНИИ ипография, пр. Сапунова, 2 ричной обмотке 24 переменную э.д,с., которая имеет практически прямоугольную рорхгу.Выходное напряжение генератора около 50 в, Напрякение на датчике 1 изменяется от от 0,8 до 0 в в зависимости от его погружения в воду. Источником питания гепсратора служит батарея сухих элементов или оатарея аккугмуляторов напряксниезг 24 в (гга чертеже не показана). 1. Волнограф, содержащий проволочный датчик, измерительную схему с выпрямителем, генератор питания датчика и регистратор, от.гичаоигийся тем, что, с целью упрощения прибора, повышения надежности и стабильности и понижения энергопотребления, генератор питания выполнен ца двух транзисторах, в базовыс цепи которых включены кремниевыестабцлитроны, а в коллекторные цепи - первичная обмотка выходного трансформатора,подключенная средней точкой через резисторк источнику питания.2. Волнограф по п. 1, от.гичаощюйся тем,что, с целью линеаризацип характеристикиприбора, в измерительную схему последовательно с датчиком включен резистор, а в регистратор введен дополнительный резистор регулировки начала шкалы,3. Волнограф по п. 1, от.ггг гаощггйся тем, чтов выпрямителе использованы крсмцпсвые диоды, включенные по схеме удвоения цапряжс 15 цця4. Волцограф по п. 1, от.гггчаощиггся тем,что, с целью повышения точности измерений, визмерительную схему введено масштабное устройство из двух стабильных резисторов.