Устройство измерения параметров ледяного покрова (его варианты)

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 ц 4 С 01 Г 23/26 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА (ЕГО ВАРИАНТЫ)(57) Изобретение относится к приборостроению, к устройствам для гидрофизических измерений. Цель иэобретения - уменьшение трудоемкости и получение воэможности многократного измерения. Вмороженные в лед 1 чувствительные элементы 2 и 3 (ЧЭ) и контак 801295234 А тный электрод 4 подключены к измерительным резистивно-емкостным мостам13 и 14, Диагонали питания обоих мостов подключены к выходам генератора15 переменного напряжения, а выходныедиагонали - к узлам 16 и 7 выпрямления напряжения (ВН), Выход узла 16 ВНподсоединен к инвертирующему входудифференциального узла 18 вычитанияи одновременно к входу двухканальногорегистратора 19 напряжения. Выход узла 17 ВН подсоединен к неинвертирующему входу узла 18 вычитания, а выходпоследнего подсоединен к входу регистратора 19 напряжения. К источнику20 тока нагрева подключена петля ЧЭ.2. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.1295234 Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам длягидрофизических измерений, и можетбыть использовано для получения информации о толщине и плотности какнатурного ледяного покрова, так и моделированного в условиях исследовательских опытовых бассейнов.Целью изобретения является уменьшение трудоемкости и получение возможности многократного измерения.На Фиг.1 приведена схема устройства с размещением элементов по угламтреугольной платформы, на фиг,2 -функциональная блок-схема устройства,на фиг,З - конструкция устройства,вариант.В лед 1 вмораживают чувствительныеэлементы 2 и 3 и контактный электрод4. Все три элемента укреплены в углахплатформы 5 треугольной Формы, опирающейся на поверхность ледяного покрова 1. Оба чувствительных элементавыполнены в виде жесткой одинарнойпетли 6 из металла, помещаемой в диэлектрическую оболочку. Контактныйэлектрод 4 выполнен в виде металлического штыря с контактной площадкой7 на нижнем конце, Длина элементов,2-4. превышает максимально возможнуютолщину ледяного покрова 1, поэтому .нижние участки элементов 2 и 3 и контактная площадка 7 постоянно находятся в воде под поверхностью ледяногопокрова. Чувствительный элемент 2снабжен двумя выводами 8 от петли, ачувствительный элемент 3 и контактныйэлектрод 4 снабжены одинарными выводами 9 и 10, При проведении измеренийчувствительный элемент 2 подключаетсяк источнику тока нагрева, в результате протаивается лунка 11, В лунку11 поднимается вода до своего свободного уровня 12, обусловленного различием плотностей воды и льда и соответствующего уровню при свободно плавающей льдине,Вмороженные в лед 1 чувствительные элементы 2 и 3 и контактный электрод 4 (фиг,2) подключены к измерительным резистивно-емкостным мостам13 и 14, Диагонали питания обоих мостов подключены к выходам генератора15 переменного напряжения, а выходныедиагонали - к отдельным узлам 16 и 17выпрямления напряжения, Выход узла16 подсоединен к инвертирующему входудифференциального узла 18 вычитания и одновременно к входу двухканальногорегистратора 19 напряжения. Выход узла 17 подсоединен к неинвертирующемувходу узла 18, а выход узла 18 подсоединен к второму входу регистратора19, Устройство снабжено также источником 20 тока нагрева, к которомуобоими выводами подключена петля чувствительного элемента 2,10 Устройство по второму вариантусодержит опорную платформу 21 кольцевой формы (фиг.З), опирающуюся на поверхность льда 1 и скрепленную диаметральными стяжками 22, По окружности платформы установлен нагреваемыйчувствительный элемент 23, выполненный в виде многопетлевой цилиндрической сетки с длиной, образующей цилиндр, превышающей толщину льда 120 т.е, погруженной своей нижней частьюв воду 24. Соосно с нагреваемым элементом установлен второй (ненагреваемый) элемент 25, выполненный такжев виде многопетлевой цилиндрической25сетки, однако имеющей меньший диаметрпо сравнению с сеткой элемента 23,.Обе сетки снабжены диэлектрическимиоболочками (не показаны). По оси устройства расположен опорный элемент26, выйолненный в виде металлическогоштыря с контактной площадкой 27,располагающейся в воде 24, Вывод 28/опорного элемента совместно с выводом29 от элемента 25, а также совместно35 с одним из выводов ЗО от элемента 23подключен к емкостным плечам измерительных мостовых схем, Оба вывода 30от элемента 23 подключены к источнику напряжения нагрева.Целесообразно также выполнениеконструкций платформ 5 (Фиг,1) и 21(Фиг.З) из полых элементов, В платформе 5 такие элементы образуют всетри стороны треугольника и выполняются, например, из герметичных труб,В платформе 21 (фиг,3) из аналогичныхтруб выполняются стяжки 22 и кольцевая арматура чувствитЕльных элементов23 и 25 в их верхней части.50При проведении измерений один извмороженных элементов нагревают пропусканием электрического тока в течение времени, достаточного для появления протаявшей лунки, В протаявшую лунку входит вода и занимает уровень, соответствующий уровню при свободно плавающей льдине, Посколькуэлемент реагирует на положение повер2 + 28где 2 - положение верхней кромки 15онепрогретого чувствительногоэлемента относительно верхней поверхности льда,28 - положение поверхности воды,измеренное относительно верхней кромки чувствительного элемента.При этом ось расстояний 2 считается направленной вниз,Плотность льда определяется по вы ражению РЯ = (2 - 2 )+ (2 - 2 ) Ь о но 8 н 8 ф средняя плотность воды врайоне проведения измерений,положение верхней кромки нагреваемого чувствительногоэлемента относительно верхней поверхности льда; где 2но 35 положение поверхности водыв лунке по данным нагреваемого элемента,Формула изобретения 40 1. Устройство для измерения параметров ледяного покрова, содержащее ненагреваемый чувствительный элемент, подключенный через линию связи к бло-,145 ку измерения и регистрации, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения трудоемкости и получения возможности многократного измерения, оно дополнительно снабжено нагревае мым чувствительным элементом с источником питания, контактным электродом, платформой треугольной формы, причем все элементы закреплены в трех точ.ках, расположенных в вершинах тре 55 угольника, чувствительные элементы выполнены в виде жестких электродов, помещенных в диэлектрические оболочки, при этом нагреваемый чувствительхцости воды, являющейся электропроводной жидкостью, то момент вхождения воды в лунку однозначно фиксируется по резкому изменению характеристик этого элемента.5Зная исходное положение обоих элементов относительно верхней поверхности льда, несложно определить толщину льда по данным непрогретого элемента, а по разности между данными обоих 10 элементов его плотность.Толщина определяется суммой цый элемецт выполнен в виде электро;я Б-образной формы, а блок измерения состоит из двух резистивно-емкостцых мостов, двух блоков выпрямлеция, блока вычитания, двухканального регистратора, причем один из выводов цагргваемого элемента совместно с выводомконтактного электрода подключен вплечо первого реэистивно-емкостцогомоста, выходная диагональ которого через первый блок выпрямления подсоединена к неинвертирующему входу блока вычитания, в плечо второго резистивцо-емкостного моста подключен вывод ненагреваемого чувствительного элемента и выход этого моста через второй блок выпрямления подсоединен к инвертируюшему входу блока вычитания и параллельно к первому входу регис- Ратора, к второму входу которого подсоединен выход блока вычитания. 2. Устройство для измерения параметров ледяного покрова, содержащее ненагреваемый чувствительный элемент, подключенный через линию связи к блоку измерения и регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения трудоемкости и обеспечения возможности многократного измерения, оно дополнительно снабжено нагреваемым чувствительным элементом с источником питания, контактным электродом, платформой цилиндрической формы, причем цагреваемый чувствительный элемент выполнен в виде распределенного по поверхности цилиндрической платформы обмотки-электрода, эаключеного в диэлектрическую оболочку, коаксиально с ним установлен ненагреваемый чувствительный элемент, выполненный в виде цилиндрического электрода меньшего диаметра, контактный электрод установлен коаксиально внутри и имеет одинаковую с обоими электродами длину, а блок измерения состоит из двух резистивно-емкостных мостов, двух блоков выпрямления, блока вычитания, двухканального регистратора, причем один из выводов от нагреваемого элемента совместно с выводом от контактного электрода подключен в плечо первого резистивноемкостного моста, выходная диагональ которого через блок выпрямления подсоединена к неинвертирующему входу блока вычитания, з плечо второго резистивно-емкостного моста подключен вывод ненагреваемого элемента и выход1295234 к первому входу регистратора, а квторому входу регистратора подсоединен выход блока вычитания. Фиг, ЯСоставитель Г.ТуманТехред И,Кадар актор А.Шандо Коррек тай Заказ 609/47 Тираж 694 ВНИИПИ Государствеваого ком по делам изобретений и о 13035, Иосква, Ж, Раущскароизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. п роектная, 4 этого моста через второй блок выпрямления подсоединен к инвертирующемувходу блока вычитания и параллельно Подписнтета СССРкрытийнаб д, 4/5