Волнограф гопко а. т.

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциаяистичесиикРеспублик и 830116Опубликовано 15.05.81. Бюллетень18Дата опубликования описания 25,05.81 ло делам кэееретевей и еткрмтий) ВОЛНОГРАФ ГОПКО нографичес- использовав ветрового ищах как в в в дрейфе. граф, снаб- установленНедостатком такого датчика является низкая точность измерений из-за обрастания его микроорганизмами, следствием чего является изменение диэлектрической проницаемости.Наиболее близким по технической сущности является вибрационный сигнализатор уровня, содержащий вибрационный щуп, связанный с генератором колебаний, и измерительное устройство с электроконтактами, расположенными внутри щупа. При этом вибрирующий щуп выполнен в виде манометрической трубчатой пружины с пружинящим наконечником, в котором расположены электроконтакты 2 .Недостатком этого сигнализатора уровня является низкая точность измерений, вследствие ограниченного диапазона частот,Изобретение относится к океа м измерениям и может быть для определения параметро лнения на морях, водохранил рибрежной зоне, так и с судо Известен автономный волно женный емкостными датчиками,ными на вехе Фруда 1.так как манометрическая трубчатая пружина работает только в области низких частот. Кроме того, использование вибрационного сигнализацтора уровня непременимо в морских условиях из-за относительно малой длины вибрирующего щупа,Цель изобретения - повышение точности измерений путем расширения диапазона измерения частот.Поставленная цель достигается тем, чтоволнограф, содержащий вибрирующий чув О ствительный элемент и регистратор, снабжен блоком запуска, выход которого связан с входом вибрирующего чувствительного элемента, а вход последовательно через формирователь длительности временного интервала, усилитель, амплитудный селектор и первый выход предварительного усилителя связан с выходом акустического приемника, при этом второй выход предварительного усилителя связан с входом регистратора, а вибрирующий чувствительный элемент выполто нен в виде натянутой струны, укрепленнойвнутри трубки, причем труба снаружи снабжена электромагнитом.На фиг. 1 представлен волнограф, разрез; на фиг. 2 - блок-схема волнографа.25 зо 55 Корпус волнографа 1 представляет собои трубу., на верхнем торце которой установлен акустический приемник (микрофон) 2. По окружности трубы имеется ряд отверстий 3, расположенных равномерно по всей длине, служащих для уменьшения веса конструкции и облегчения проникновения воды к чувствительному элементу (струне). Снаружи трубы крепится электромагнит 4, выполненныи в виде кольца. Внутри трубы на винтах 5 закреплена струна 6, являющаяся чувствительным элементом. Чувствительный элемент выполнен из ферромагнитного материала, покрытого гидроизоляцие:, или из синтетической нити, имеющей ферромагнитный стержень в месте расположения электромагнита. Длину струны выбирают в зависимости от высоты исследуемых волн.Схема (фиг. 2) состоит из блока 7 запуска исполнительного 8 и чувствительного (струны) 6 элементов, акустического приемника 9, предварительного усилителя 10, регистратора 11, амплитудного селектора 12, усилителя 13 мощности, формирователя 14 длительности временного интервала.Волнограф работает следующим образом. Волнограф погружают в воду. Г 1 ри этом глубину погружения выбирают в зависимости от высоты волны так, чтобы нижний конец трубы был несколько ниже основания волны. Для этого плавучесть конструкции подбирают таким образом, чтобы в штиль из воды выступала только верхняя половина трубы.При подаче питания на схему (фиг. 2) срабатывает блок 7 запуска и на электромагнит поступает короткий импульс. Электромагнит притягивает чувствительный элемент (струну) на время, равное длительности запускающего импульса еи. При этом возникают колебания струны с частотойЛч- з, ( - ) 0) где- длина струны;Я -жесткость струны при изгибе;гд -погонная масса струны с присоединенной массой воды,Г 1 ри перемещении струны радиуса т в жидкости перпендикулярно оси присоединенная масса равна (на единицу длины)ЗЩ =х; р, ы) где р - масса единицы объема жидкости.Из уравнения (1) видно, что с увеличением присоединенной массы воды частота колебаний струны уменьшается, следовательно с увеличением амплитуды морской волны частота уменьшается и наоборот, с уменьшением амплитуды волны частота колебаний струны увеличивается.При подаче импульса с блока 7 запуска на электромагнит возникают колебания стру 5 1 О 15 20 ны 6 с частотой свободного колебания, однако присутствие воды приводит к быстрому затуханию колебаний. Как только амплитуда колебаний струны станет равной порогу чувствительности акустического приемника, через предварительный усилитель 10, срабатывает амплитудный селектор (пороговый элемент) 12, сигнал с которого поступает на формирователь 14 длительности временного интервала. Сигнал с формирователя 14 поступает на усилитель 13 мошности и далее на электромагнит. Процесс повторяется, т.е. после действия каждого очередного.импульса амплитуда колебаний струны возрастает, а затем постепенного затухает. Срабатывает пороговое устройство и т.д. Регистрация сигнала происходит с помощью регистратора 11 (частотомер) . Таким образом, волнограф представляет собой систему, на которую действуют через некоторые промежуткиодинаковые импульсы. Сила притяжения, действующая в этом случае, определяется выражениемф =а; сов ХТ+ у Зь ЪТ ЬъМ, (Ъ)Ь+) (и+) где от. - отклонение струны от начального положения; 3, - частота колебаний струны. Величина п определяется условиемЬц(+1 Уо (ч)Исходя из этого, период. импульсов выбирают так, чтобы период свободных колебаний струны отличался от периода действия запускающих импульсов на 10 - 15% (того обычно достаточно для успокоения вибрации конструкции),Таким образом, применение изобретения для измерения параметров морских волн значительно увеличивает точность измерений по сравнению с сушествуюшими приборами, повышается их надежность и долговечность. Формула изобретения1. Волнограф, содержаший вибрируюший чувствительный элемент и регистратор, отличаюи(ийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем расширения диапазона измеряемых частот, он снабжен блоком запуска, выход которого связан с входом вибрирующего чувствительного элемента, а вход последовательно через формирователь длительности временного интервала, усилитель, амплитудный селектор и первый выход предварительного усилителя связан с выходом акустического приемника, при этом второй выход предварительного усилителя связан с входом регистратора. 2. Волнограф по п. 1, отличающийсятем, что вибрирующий чувствительный эле830116 1 мент выполнен в виде натянутой струны, укрепленной внутри трубки, причем трубка снаружи снабжена электромагнитом.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР594408, кл. 6 01 С 13/00, 29.11.76.2, Авторское свидетельство СССР627336, кл. 6 О 1 Я 23/00, 03.01.77 (прототип).Редактор Т. ПарфеноваЗаказ 2665/1 ОВНИИПпо113035,Филиал ПП Составитель В. ЛТехред А. БойкасТираж 642И Государственного комделам изобретений иосква, Ж - 35, РаушскаПатент, г. Ужгород,ыковКорректор Г. РешетниПодписноеитета СССРоткрытийя наб., д. 4/5ул. Проектная, 4