Способ определения среднего периода морских ветровых волн

,ЯО 538 О 1 С 13/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ СВИ В 12зический ин Ю.О, ПЕГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГННТ СССР(21) 4306985/25-10 (22) 21, 09. 87 (46) 30.03.90, Бюл, (71) Морской гидрофи АН УССР(72) В,Г,Прощенко и (53) 528,475(088. 8) (56) Авторское свиде В 416583, кл. С 01Авторское свидете Ф 345358, кл, С 01 С (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕ РИОДА МОРСКИХ ВЕТРОВ (57) Изобретение отн графии и позволяет п определения основног периода волн, Датчик мгновенный уровень м ти в электрический с центрируют в схеме послечего подают в квадратичного отклон тельство СССР С 13/00, 03,05,72 льство СССР3/00, 18. 11 НИЯ СРЕДНЕГО ЫХ ВОЛНосится к океаноовысить точность о энергонесущего ом 1 преобразуют орской поверхносигнал, который 2 центрирования, схему вычисления ения, где выполняется вычисление среднеквадратичноготклонения сигнала на заданном периоде осреднения, С выхода схемы 3 сигнал подается через переменный резистор (делитель) Р. и блок 5 управленияна прямой вход управляемого компаратора 4, на инверсный вход которогопоступает сигнал с выхода схемы 2 11,центрирования, Посредством счетчика 6импульсов осуществляют подсчет импульсов, соответствующих числу пересечений сигналом в одном направлениизначения, равного 0,7 1-0, 82 среднеквадратичного отклонения сигнала, после которых следует переход сигналачерез нуль, По числу этих импульсовопределяют основной энергонесущийпериод волн, а по сигналу на выходесхемы 3 судят о средней высоте волны.Пороговое значение 0,71 - 0,82 уста"навливают изменением величины Н.4 ил.1Изобретение относится к океанографии и может быть использованов гидроме теороло гии, прикладнойгидрофиэике, при исследованиях вэаи 5модействия атмосферы и океана и т.и.Для решения ряда научных и практических задач необходимо проведециедлительных не пре рывных измеренийветрового волнения, что связано с ца -коплением и обработкой больших объемов информации, Например, для расчетарежимных характеристик волнения требуются данные регулярных измеренийэа 4-5 лет, Однако при решении многихзадач достаточно определять не все характеристики волнения, а лишь основные, к которым относятся дисперсия(или среднеквадратическое отклонениеуровня на заданном периоде осреднения)20и характерный период (частота) волнения. Измерение этих параметров ветрового волнения в реальном масштабе времени позволяет существенно уменьшитьобъем регистрируемой информации и повысить оперативность контроля эа состоянием волнения.Цель изобретения - повышение точности определения периода энергоцесущего максимума спектра волнения.На фиг, 1 показаны фрагменты реализаций волнения с близкими периодамиэнергонесущих компоцент; на фиг, 2структурная схе а устройства для осуществления предлагаемого способа; на35фиг. 3 - принципиальная схема блокауправления," на фиг, 4 - временные диаграммы работы компаратора.Устройство для определения среднихпараметров морских ветровых волн(фиг, 2) содержит первичный преобразователь 1 уровня, схему 2 центрирования сигнала с инверсией, схему 3вычисления среднеквадратичного отклонения, компаратор 4, блок 5 управления, счетчик 6 импульсов, задатчик7 временных интервалов и делитель 8напряжения,Первичный преобразователь 1 предназначен для преобразования мгновенного уровня морской поверхности вэлектрический сигнал, В качестве преобразователя 1 может быть использованлюбой известный уровнемер, напримеррезистивный струнный датчик уровня,запитываемый от генератора тока стабильной амплитуды, что обеспечиваетего хорошую линейностьВыход первичного преобразователя 1 соединен с входом схемы 2 иеитрцровация сцгцалас ццверсиец, кот рая может быть выполнена по схеме активного фильтраверхних частот второго порядка (,фильтрБартерворта). Частоту среза фильтравыбирают це выше 0,03 Гц исходя иэ условия цеискажеццой передачи всех основных эцергонесущих компонентов ветрового волнения.Выход схемы 2 центрирования соединен с входом схемы 3 вычисления среднеквадратичного отклонения и с инверсным входом компаратора 4. Схема 3может быть выполнена на двух опера -циоццых усилителях с диодцыми обратными связями.Компаратор 4 служит для формирования импульсов, длительность которыхопределяется порогами его срабатывания, и может быть выполнен на интегральном компараторе К 554 САЗ, Прямойвход компаратора 4 соединен с выходом блока 5 управления, а выход - суправляющим входом блока 5 управления и со счетным входом счетчика 6импульсов.Блок 5 управления предназначендля коммутации необходимого порогового напряжения в соответствии с выход -ным напряжением компаратора 4, Блок 5управления может быть реализован цааналоговом ключе П 2 (микросхемаК 176 КГ 1) и инверторах , В 1 (микросхема К 176 ЛА 8), необходимых для логического согласования компаратора 4 саналоговым ключом.Пример исполнения блока 5 управления показан на фиг, 3,Первый информационный вход блока 5управления (т,е. верхний вход ключаР 2) соединен с выходом схемы 3 черезделитель 8 напряжения, в качестве которого может быть использован переменный резистор, например, типа СП 5-3,а второй информационный вход блока 4соединен с потенциалом нуля.Счетчик 6 импульсов служит дляподсчета и регистрации импульсов,поступающих от компаратора 4, а подключенный к его управляющему входуэадатчик 7 временных интервалов определяет цикл измерений.В качестве счетчика 6 и задатчика 7 можно испольэовать счетчик типаЬЕРи механизм часовой контактныйтипа ИЧ 4-0 соответственно,Блок питания (не показан) вырабатывающий все необходимые для работы1553 устройства напряжения, выполняеч ся но известным схемам.Устройство работает следующим образом.Первичным преобразователем 1 мгно 5 венное значение уровня морской поверхностипреобразуется в пропорциональный электрический сигнал Б. В схеме 2 сигнал Ц центрируется и инвертируется. Центрированный сигнал - 11 поступает на схему 3 вычисления среднеквадратичного отклонения и на инверсный вход компаратора 4. Сигнал среднеквадратичного отклонения Бе,", 15 с выхода схемы 3 поступает через делитель 8 напряжения на верхний по схеме вход аналогового ключа Р 2 блока 5 управления, На нижний по схеме вход аналогового ключа Р 2 подается потенциал.Состояние "0 на выходе компаратора 4, а следовательно, открытое сос- тояние верхнего по схеме аналогового ключа 2 сохраняется до тех пор, пока 25 не выполнится условие О ) К я1 "о При выполнении этого условия логическое состояние выхода компаратора 4 изменяется на "1", верхний ключ Р 2 закрывается, нижний ключ Р 2 открывается ЗО и компаратор 4 находится в состоянии "1" до выполнения условия ПбО,В результате на выходе компаратора 4 формируются импульсы (фиг, 3), передний фронт которых соответствует З 5 моменту пересечения сигналом -поступающим с выхода схемы 2, порогового значения 33,Г, , равного КБп", а задний фронт соответствует моменту пересечения сигналом - П порогового значения Б, , равного потенциалу нуля. 87 6Сформированные таким образом импульсы поступают на вход счетчика 6импульсов, который подсчитывает ихколичество за интервал времени Т,устанавливаемый задатчиком 7,Выходами устройства являются выходсхемы 3 вычисления среднеквадратичного отклонения и выход компаратора 4.Текущее значение среднеквадратичногоотклонения сигнала б,пп регистрируют, например, на аналоговом самописце типа КСИ, а период энергетического максимума может быть измерен цифровым частотомером - периодомером (например, типа Ф 5041). Приавтономном режиме работы прибора после окончания цикла измЕрения, задаваемого блоком 7, период энергетического максимума спектра считывается с табло счетчика 6,Формула изобретения Способ определения среднего периода морских ветровых волн, при котором преобразовывают изменения уровня морской поверхности в электрический сигнал, определяют за измеренный промежуток времени средний уровень морской поверхности, число пересечений этого уровня и обрабатывают полученные данные, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, определяют дополнительный уровень, составляющий 0,7-0,8 среднеквадратичного значения сигнала за измеренный промежуток времени, а при определении числа пересечений среднего уровня учитывают только те, до или после которых последовало пересечение дополнительного уровня.1553 827 хМ й, " иф". оставитель Л.Кочесоваехред Л.Олийнык К Т.Ма ор А,Ог ед ираж 390 з 45 дписно НТ СССР 1 Государственного комитета по изобретениям и открытиям пр 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101