Волномер

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл.2 6 01 Г 23/00 с присоединением заявки Мо Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ВОЛНОМЕР Изобретение относится к областиизмерения параметров волн в гидроволновых лабораториях, при исследованиигидротехнических сооружений и защищенности акваторий,5Известны измерительные устройствас непрерывной регистрацией во времени колебаний уровня воды на бумажнойленте самописцев, осциллографов идр. 1).1 ОНаиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство, содержащее преобразовательуровня воды в электрический сигнал ипоследовательно соединенные схемусравнения, триггер Шмитта, генераторзапускающих импульсов, генераторопорного напряжения и инверсный каскад 121 .Недостатками известного устройстве 20являются недостаточная точность измерения и сложность обработки результатов измерения.Целью изобретения является повышение точности измерений и ускорениепроцесса обработки результатов измерения.Поставленная цель достигается тем,что устройство дополнительно снабжено последовательно соединенными уси- ЗО лителем входного напряжения, подключенным к преобразователю уровня воды в электрический сигнал, дифференциальным усилителем, счетчиком числа волн, ключом управления запоминающим генератором суммы опорного напряжения, другой вход которого соединен с входом генератора опорного напряжения, запоминающим генератором суммы опорного напряжения, делителем напряже-, ния, ключом управления цифропечатающим устройством и цифропечатающим устройством, и соединенными между собой формирователем импульсов сброса и переключателем, включенными между счетчиком числа волн и схемой сравнения, при этом переключатель соединен также с генератором опорного напряжения, инверсным каскадом и усилителем входного напряжения, а счетчик числа волн - с ключом управления цифропечатающим устройством.На чертеже изображена блок-схема предложенного волномера.Устройство содержит преобразователь 1 уровня воды в электрический сигнал, усилитель 2 входного напряжения, схему сравнения 3, триггер Шмитта 4, генератор 5 запускающих импульсов, генератор 6 опорного напряжения,инверсный каскад 7, дифференциальный усилитель 8, переключатель 9, формирователь 10 импульса сброса, счетчик 11 числа волн, ключ 12 управления запоминающим генератором суммы опорного напряжения, загоминающий генератор 13 суммы опорного напряжения, де 5 литель напряжения 14, ключ 15 управления цифропечатающим устройством, цифропечатающее устройство 16.10Устройство работает следующим образом,Исходному уровню воды соответствует нулевое значение напряжения на выходе преобразователя 1.При изменении уровня воды, напри 15мер подъеме, соответственно увеличивается напряжение на выходе преобразователя 1 и усилителя 2. Это напряжение (например, отрицательной полярности) поступает на вход усилителя 8, 20выходной ток которого упранляет переключателем 9 (переключит в нижнее положение) и происходит н соответствиис полярностью входного напряжения подключение опорного генератора б и усилителя 2 к входам схемы сравнения 3.Входное напряжение, подведенное к схеме сравнения 3, усиливается и вызываетсрабатывание триггера Шмитта 4, отрицательное напряжение с выхода триггера Шмитта 4 открывает генератор 5, который начинает генерировать короткиеположительные импульсы. Эти импульсызапускают генератор б и одновременночерез ключ 12 запускают запоминающий 35генератор 13,Генератор б опорного напряжениявырабатывает линейно растущее ступенчатое напряжение пропорциональное числу поступивших на вход запускающихимпульсов, которое подводится на нходсхемы сравнения 3, При равенстве опорного и входного измеряемого напряжеЪния на выходе схемы сравнения 3 напряжение равно нулю, при этом триггерШмитта 4 возвращается в исходное положение и прекращает генерировать генератор 5 запускающих импульсов, а также генератор б опорного напряжения изапоминающий генератор 13 суммы опорного напряжения,50Одновременно в параллель с опорным генератором б вырабатынает точнотакже напряжение, пропорциональноечислу поступивших запускающих импульсон, запоминающий генератор 13, 55При,максимальном подъеме уровняводы в измеряемой точке модели, аследовательно, максимальном измеряемом напряжении на входе схемы сравнения 3 опорное напряжение, ныработанное опорным генератором б,. и напряжение, выработанное запоминающим .генератором 13, равны максимальномузначению измеренного входного напряжения. 65 Опорное напряжение остается равным максимально измеренному напряжению, точно такое же напряжение и навыходе запоминающего генератора 13суммы опорного напряжения.При понижении уровня воды последостижения максимального подъема исоответствующего уменьшения входного напряжения относительно опорногонапряжение на выходе схемы сравнения3 удерживает триггер Шмитта 4 в исходном нулевом состоянии, при этомгенератор 5 запускающих импульсов заперт и не работает, следовательно, неработают генератор б опорного напряжения н запоминающий генератор 13 суммы опорного напряжения,Когда, уменьшаясь, уровень нодыдостигнет исходного нулевого положения, напряжение на выходе усилителя2 станет равным нулю и, соответстненно, на ныходе дифференциального усилителя 8 напряжение также будет равным нулю. При этом в формирователе 10импульса сброса, управляемом дифференциальньм усилителем 8, вырабатывается импульс напряжения, который поступает на генератор б опорного напряжения и производит сброс опорногонапряжения только на этом генераторе,а на запоминающем генераторе 13 суммы опорных напряжений остается .равныммаксимально измеренному и сохраняется сколько угодно долго.Одновременно при нулевом выходномнапряжении дифференциального усилителя 8 происходит срабатывание счетчика 11 числа волн, который отсчитываетчисло прохождений уровня воды черезнулевое положение. Когда счетчик 11насчитает заданное количестно, он выдает команду на ключ 12 управлениязапоминающим генератором суммы опорного напряжения, который разрываетцепь поступления запускающих импульсов на запоминающий генератор 13 иудерживается в таком состоянии сколько угодно долго.При понижении уровня воды относительно нулевого положения происходитувеличение амплитуды напряжения обратной полярности (например положительной) на выходе усилителей 2, атакже дифференциального усилителя 8.Выходной ток дифференциального усилителя 8 в соответствии с полярностьювходного напряжения управляет переключателем 9 (верхнее положение), который переключит генератор б опорного напряжения через инверсный каскад/ с коэффициентом усиления, равнымединице, и усилитель 2 - к выходамсхемы сравнения 3,Далее цикл измерения максимальнойамплитуды понижения уровня воды от-носительно исходного нулевого положения повторяется точно так же, как ипри подъеме уроння воды до максимального значения. При этом опорный генератор б вырабатывает для автокомпенсации опорное напряжение, равное входному напряжению, которое, поступая в инверсный каскад 7, меняет полярность, не изменяясь по абсолютной величине, и так до максимального значения,Запоминающий генератор 13 одновременно продолжает от каждого поступившего запускающего импульса вырабаты,вать равную по величине ступеньку приращения однополярного напряжения к ранее выработанному, т.е. напряжение на выходе запоминающего генератора 13 пропорционально общей сумме поступивших запускающих импульсов в процессе всего измерения. При достижении максимального значения понижения уровня воды и соответственно максимальной амплитуды входного напряжения обратной полярности запоминающий генератор 13 вырабатывает напряжение,равное сумме максимальных амплитуд по абсолютной величине входного измеряемого напряжения, что соответствует значению высоты волны, т.е. изменению уровня воды от гребня до впа дины. Далее, при измерении и суммировании нескольких волн цикл повторяется так же, как и для первой волны.опорный генератор б при этом вырабатывает опорное напряжение для авто- ЗО компенсации входного измеряемого напряжения до его максимального значения относительно нуля, При нулевом уровне каждый раз происходит сброс опорного напряжения только на гене раторе б опорного напряжения, и с исходного положения начинается авто- компенсация амплитуды входного сигнала обратной полярности, а запоминающий генератор 13 выработает напря жение, равное общей сумме от числа измеренных волн. Как только счетчик 11 отсчитает заданное количество волн, он выдает команду на ключ управления запоминающим генератором 12, и нзме - рения прекращаются, а также выдает команду на ключ 15 Управления цифропечатающим устройством, который подключает цифропечатаюшее устройство 1 б через делитель напряжения 14 к выходу запоминающего генератора 13.Делитель напряжения 14 делит суммарное опорное напряжение на число измеренных волн, и величина напряжения, соответствующая среднеарифметическому значению высоты волны, посту- Ы пает на цифропечатающее устройство 16 и регистрируется в среднеарифметическом значении высоты волн.При измерении среднеарифметического значения амплитуд только, напри О мер, подъема уровня воды относительно исходного положения, что соответствует амплитуде входного напряжения отрицательной полярности, переключатель 9 устанавливается в фиксированном положении соответствующей полярности в процессе всего измерения, и устройство работает, как указывалось вьме, только при изменении уровня от нулевого значения до максимального подъема. Запоминающий генератор 13 выработает напряжение, равное сумме максимальных амплитуд только отрицательной полярности, В остальном устройство работает аналогично измерению среднеарифметического значения высоты волн,Фсрмула изобретенияВолномер, содержащий преобразователь уровня воды в электрический сигнал и последовательно соединенные схему сравнения, триггер Шмитта, генератор запускающих импульсов, генератор опорного напряжения и инверсный каскад, о т.л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения и ускорения процесса обработки результатов измерения, он дополнительно снабжен последовательно соединенными усилителем входного напряжения, подключенным к преобразователю уровня воды в электрический сигнал, дифференциально .усилителем, счетчиком числа волн, ключом управления запоминающим генератором суммы опорного напряжения, другой вход которого соединен с входом генератора опорного напряжения, запоминающим генератором сумм опорного напряжения, делителем напряжения, ключом управления цифропечатаюшим устройством и цифропечатающим устройством, и соединенными между собой Формирователем импульсов сброса и переключателем, включенными между счетчиком числа волн и схемой сравнения при этом переключатель соединен также с генератором опорного напряжения, инверсным каскадом и усилителем входного напряжения, а счетчик числа волн - с ключом упРавления цифропечатающим устройством.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Маклаков А.Ф, и др. океанографические приборы. Гидрометеоиздат,Л., 1975.2. Авторское свидетельство СССРР 428290, кл. О 01 Я 19/04, 1970 (прототип).б 99337 Составитель Т.ИноземцевРедактор Л.Ьибер Техред О,Андрейко Корректо Папп исное л,Проектная, 4 аз 7429/43 Тираж 844ЦНИИПИ Государственного кпо делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раушск Филиал ППП Патент, г,ужго митета Соткрытийя наб