Способ измерения профиля температуры

Союз Соаетския Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11,821946(22) Заявлено 05,01,79 (21) 2706725/18-10с присоединением заявки Нов(23) Г 3 риоритет -Опубликовано 150481 Бюллетень Мо 14Дата опубликования описания 150481 5.1 Кз 6 01 К .3/04 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения В.А.Гайский Морской гидрофизический институт АН Украинской ССР(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 23 .Недостатком этогсз-способа является то, что из-зе инерционности датчика 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.Указанная 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 пересекается 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, переме. щающегося возвратно-поступательно; на фиг,2 - структурная схема устройства, реализующего данный способ,Известно, что выходной х( с ) и с(ь) сигналы инерционного датчика, олявляющегося звеном 2-го порядка,ол дх л связаны зависимостью Ф (с)="Т - +х(ь),с 3 Р где Т - постоянная времени датчика. Очевидно, при - =0 й= х(ь),дх о л ллСледовательно, при равенстве нулю производной выходного сигнала х датчика значение входного сигналао в этот момент времени может быть без динамической погрешности определенно по значению выходного сигнала х и обратной статической функции преобразования (х)оЕсли изменчивость температуры на некотором участке в профиле с(2) монотонна, то при чисто поступательном движении не будет точек отсчета,при которых в= О. Чтобы получить отдхфсчеты 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 б датчик 7 сигналов времени, блок 8 регистрации. В качестве блока 2 возвратно-поступательного перемещения датчика может использоваться дляокеанографического зонда, например,реверсивная лебедка. Блоки 4-8 могутразмецаться как в контейнере 3, так Формула изобретения 40 45 50 55 Способ измерения профиля температуры, заключающийся в перемещенииинерционного датчика температуры сфиксацией его пространственного положения в исследуемой среде и измерении его выходного параметра, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности измерения,осуществляют возвратно-поступательное движение датчика температуры ив моменты времени равенства нулюпроизводной выходного параметрадатчика регистрируют его значение.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Лоуренс Л. Электроника и океанография. М., МО СССР, 1969, с.57,2. Патент ФРГ М 1623648,кл,С 01 К 3/04, 18.03.71 (прототип),и вне его. В качестве измерительного блока 4 может использоваться аналоговый (например, мост) или цифровойпреобразователь. В соответствии ссигналом на выходе блока 4 все остальные блоки 5-8 будут аналоговымиили цифровыми.Устройство работает следующим образом,Датчик 1 в корпусе 3 возвратнопоступательно перемещается по траектории съемки температурного профиля, задаваемым блоком 2, Сигнал с 15 выхода измерительного блока 4, пропорциональный сопротивлению датчика1 и с учетом осредняющего действияи градуировочной характеристики датчика измеряемой температуры, посту пает на входы блока 5 дифференцирования и блока 8 регистрации. Моментравенства производной сигнала нулюфиксируется подключенным к выходублока 5 нуль-органом 6, который под 5 дает разрешение на выдачу метки времени в блок 7 и на регистрацию сигнала в блок 8. Таким образом, осуществляется дискретизация сигналапо времени с фиксацией неравномернойпоследовательности отсчетов сопротивления датчика, значения которыхнепосредственно связаны с мгновенными значениями температуры черезградуировочную характеристику датчика и свободны от динамической погрешности..2 Составитель А.Багдонадактор О.Колесникова ТехредМ. Фецорнак КорректорО.Билак одписное Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная Заказ 1799/63 Тираж 907 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,4