Устройство для измерения параметров внутренних волн в море

(З 1) а 01 С В АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ втаеснам сеидитввст(56) 1.Дерюгин К.К. и Степанюк И.А.Морская гидрометрия, Л., Гидрометеоиэдат, 1974, с,256-2582.Коняев К.В. и Сабинин К.Д,Новые данные о внутренних волнах вморе, полученных с помощью распределенных датчиков температуры.ДАН СССР,1973, т.209, Р 1, с.86-89,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯПАРАМЕТРОВ ВНУТРЕННИХ ВОЛН В МОРЕ,содержащее интегральный термопреобразователь, установленный на базовомтросе стационарной буйковой станции и соединенный с входом мостовой схемы постоянного тока, а такжеаналоговый регистратор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей путем одновременного опреде-, ления периодов и высот внутренних волн, оно снабжено управляемым масштабным преобразователем, включенным между выходом мостовой схемы постоянного тока и аналоговым регистратором, двумя дополнительными измерительными каналами температуры с точечными первичными преобразователями, расположенными на концах интегрального термопреобразователя, двумя схемами текущего осреднения и узлом вычитания напряжений, причем выходы дополнительных измерительных каналоВ температуры подключены к до" полнительным синхронным каналам Я записи аналогового регистратора и через схемы текущего осреднения к входам узла вычитания напряжений, выход которого соединен с управляющим входом управляемого масштабного преобразователя.55 б 0 65 Изобретение относится к приборостроению,н частности к устройствам для измерения морского волнения, и может быть использовано для проведения гидрофизических экспериментов по изучению явлений генерации,распространения и разрушения внутренних волн н зоне термоклина,т,е, в границе раздела слоев с различными значениями температуры. Изнестно устройство для измерения параметров внутренних волн, принцип действия которого основан на антоматическом слежении за положением выбранной изотермы в зоне тер моклина. Устройство содержит термочувствительный преобразователь, расположенный на горизонте залегания выбранной изотермы и свободно висящий на нижнем конце многожильного кабеля, являющегося линией связи между преобразователем и следящей системой с серводвигателем. Следящая система с серводвигателем расположена над поверхностью моря на станционарной платформе, установленной на свайном основании. На этой же платформе установлена лебедка с электроприводом от серводвигателя следящей системы, а на барабан лебедки намотан верхний конец кабельной линии связи, Выход следящей сис-емы подсоединен к аналоговому самописцу 11 .Однако устройство весьма громоздко и его установка и использование возможны лишь на специальных прибрежных сооружениях типа стационарных платформ на свайных основаниях. В связи с этим в экспедиционных условиях его применение становится нереальным.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения параметров внутренних волн, содержащее интегральный распределенный) преобразователь температуры, расположенный на базовом тросе стационарной буйконой станции таким образом, что середина преобразователя совмещена со средним положением термоклина, и выполненный,. например, в виде растянутой по вертикали изолирован-. ной медной проволоки, причем термопреобразОватель подсоединен к измерительной схеме, например, в виде моста постоянного тока, а выход измерительной схемы подключен к аналоговому регистратору, например, к самописцу напряжения 2.Внутренние волны обслуживают вертикальные перемещения термоклина. По измеренному значению напряже" ния определяется перемещение термоклина. 5 10 15 20 25 35 45 50 Прербразонание сигнала в изнест.ной измерительной схеме устройствапозволяет получить на а.налоговом регистраторе запись, вид которой отображает профиль внутренних воли,Однако при этом такой важныйпараметр как высота (амплитуда) внут.ренних волн по-прежнему остаетсяпрактическй неизвестной. Причинаэтого в том, что н Функцию преобразования устройстна входят температуры выше и ниже термоклина,которыехарактеризуются существенной изменчивостью. При отсутствии информации о значениях этих температур иоб их изменчивости остается неизвестной величиной коэффициент масштабирования шкалы высот.Таким образом, известное устройство обладает ограниченными Функциональными возможностями, позволяетопределить лишь периоды внутреннихволн, но не дает возможности определять их высоты,Цель изобретения - расширениеФункциональных возможностей путемодновременного определения периодови высот внутренних волн,Цель достигается тем, что устроЯство для измерения параметров внутренних волн в море, содержащее интегральный термопреобразонатель, установленный на базовом тросе стационарной буйковой станции и соединеннь 1 й с входом мостовой схемы постоянного тока, а также аналоговыйрегистратор, снабжено управляемьимасштабным преобразователем, включенным между выходом мостовой схемыпостоянного тока и аналоговым регистратором, двумя дополнительными измерительными каналами температурыс точечными первичными преобразователями, расположенными на концахинтегрального термопреобразователя,двумя схемами текущего осредненияи узлом вычитания напряжений, причемвыходы дбполнительных измерительныхканалов температуры поДключены к дополнительным синхронным каналам записи .аналогового реги:тратора .и,через схемы текущего осредненияк входам узла вычитаний напряжений, выход которого соединен с управляющим входом управляемого масштабного преобразователя. На Фиг,1 показано расположение первичных преббразователей устройства на заякоренной буйковой станции на Фиг2 - Функциональная схема устройства.Устройство содержит несущий буй 1 станции, базовый трос 2 станции, точечный первичный преобразователь 3 температуры, интегральный преобразователь 4, исходное положение термоклина 5, второй точечный35 50 первичный преобразователь б темпеоа- турЫ, кабельную линию 7 связи, якорь 8 измерительную схему 9 в виде моста постоянного тока, управляемый масштабный преобразователь 10, аналоговый преобразователь 11, например самописец напряжения, узел 12 вычитания напряжений; первый дополнительный канал 13 измерения температуры с точечным первичным преобразователем 3, расположенным на верхнем конце интегрального термопреобразователя 4, идентичные схемы 14 и 15 текущего осреднения, выполненные, например, в виде интеграторов на , ионисторах; второй допол нительный канал 16 измерения температуры с точечным первичным преобразователем 6, расположенным на нижнем конце интегрального термопреобраэователя 4, 20Интегральный преобразователь 4 выполнен в виде данного длинного жгута (5-10 м), скрученного иэ большого количества элементарных петель изолированного медного провода. Точечные термопреобразователи 3 и 6 служат для определения температуры в месте их крепления. В качестве тер. мопреобразователя может быть использован, например, термистор типа МТ. В качестве управляемого масштабного преобразователя 10 используется измерительный усилитель с изменяемым коэффициентом усиления,Устройство работает следующим образом.Устройство стационарно устанавливается на заякоренной буйковой станции (фиг.1), состоящей иэ притопленного несущего буя 1, соединенного базовым тросом 2 с якорем 8. 40 Параллельно базовому тросу 2 закреп. лен интегральный термопреобразователь 4, выполненный, например, в виде изолированной медной проволоки, растянутой по вертикали, Причем пре образователь 4 закреплен таким образом, что его середина примерно совмещена с исходным положением термоклина 5. На верхнем конце интегрального термопреобразователя установлен точечный (локальный) первичный преобразователь 3 температуры, а на нижнем конце - аналогичный точечный преобразователь б, Преобразователи 3,4 и 6 подсоединены к последующим схемам устройства кабельной линией связи 7.1Интегральный термопреобраэователь 4 включен в измерительную схему 9, выполненную в виде моста постоянного тока. На выходе этой схемы форми руется сигнал в виде напряжения, изменяющийся в зависимости от изменений интегральной температуры преобразователя 4. Сигнал с выхода схемы 9 поступает на информационный вход Уп равляемого масштабного преобразователя 10, коэффициент передачи (усиления) которого зависит от величинынапряжения на управляющем входе,которое поступает от узла 12 вычитания. Выход масштабного преобразователя 10 подключен к центральному входуаналогового регистратора 11, представляющего собой, например, трехканальный самописец напряжения типаН 338На остальные два входа регистратора 11 поступают сигналы с выходовдополнительных каналов 13 и 16 измерения температуры, имеющих точечныепервичные преобразователи 3 и б,расположенные на концах интегральноготермопреобраэователя, 4. Эти первичные преобразователи конкретизированыкак точечные вследствие двухпричин: для фиксации их отличия отинтегрального термопреобразователя,который распределен по вертикали иимеет линейные размеры порядка 5 м;для подчеркивания их малой инерционности - динамические характеристикиэтих преобразователей должны соответствовать динамическим характеристикам интегрального термопреобразователя, в противном случае окажетсяневозможным получение информации ввиде вертикального профиля температуры выше и ниже термоклина и о количестве и горизонтах расположениятермических прослоек при изрезанномпрофиле, что важно для решаемой задачи, В связи с отмеченным точечныепервичные преобразователи целесообразно выполнять в виде полупроводниковых терморезисторов, так называемых бусинковых, поместив их в защитные корпуса по известной технологиии подключив к измерительной схемев виде моста постоянного тока, обеспечивающего при соответствующем выборе элементов линейную зависимостьмежду выходным напряжением моста иизмеряемой температурой.Сигналы в виде напряжения с выходов каналов 13 и 16, поступающие навход аналогового регистратора 11,одновременно подаются также навходы схем 14 и 15 текущего осреднения, выполненные, например, в видинтеграторов на ионисторах.Могут быть применены и другиеварианты схем осреднения,Выходы схем 14 и 15 текущего осреднения подключены к входам узла 12вычитания напряжений. Выполнениеэтого узла наиболее целесообразнов виде схем дифференциального усилителя с заданным коэффициентом передачи. Выход узла 12 вычитания напряжений подключен к управляющему входу масштабного преобразователя 10. Преобразователь 10 выполнен в виде уси1143973 фиг 1 лителя постоянного тока, коэффициентпередачи которого зависит от величины напряжения на управляющем входе. Схемы подобных усилителей известны, их принцип действия состоит ишунтировании информационного сигналь управляемым сопротивлением,.в качестве которого, например, используется транзистор, на базу которого подается управляющий сигналнапряжения,При прохождении внутренних волнпроисходят вертикальные перемещениятермоклнна, занимающего в исходномсостоянии положение 5 (Фиг.1), Приэтих перемещениях изменяется соотношение длин участков интегральноготермопреобразователя 4, находящихсяпод воздействием температурных профилей выше и ниже термоклина. В результате изменяется сопротивлениеинтегрального термопреобразователя и эти изменения отображают проФиль внутренних волн,При этом периодвнутренних волн может быть определен как период изменений сопротивления интегрального преобразователя, а при включении его в измерительную схему моста постоянного токакак период изменений выходного напряжения моста,В устройстве соответствие шкалызаписи напряжейия требуемой шкале высот достигается тем, что сигналс выхода моста поступает на регист-,ратор не непосредственно, а черезуправляемый масштабный преобразователь 10 (фиг.2), Сигналом управления для масштабного преобразователяслужит сигнал С выхода узла 12 вычитания, причем для этого сигнала обеспечивается его пропорциональностьразности средних по вертикали зиаче 0 ний температуры выше и ниже термоклина,В схеме устройства (фиг.2) выходы каналов 13 и 16 подсоединенык дополнительным синхронным каналам15 записи аналогового регистратора 11.Это обусловлено целесообразностьюнепосредственной регистрации сигналов, которые при последующей обработке дают возможность определить сле 20 дующие важные гидрофизические характеристики в окрестностях термоклинапрн прохождении внутренних волн:градиент температуры по вертикали иизменчивость этого градиента в слоях вьаае и ниже термоклина количество термических прослоек при изрезанномф профиле; глубины (уровни) расположения термических прослоек.Указанные возможности еще большерасширяют функциональные возможностипредлагаемого устройства.1143973 Составитель В. Лыковактор А 36 аидор Техред И.Гергель Корректор И.Иусещ д.4 лиал ППП фНатентф, г.ужгород, ул.Проектная, 4 аа 892/33 Тирж б 51 ВОИИПИ Государственного ком йо делаю изобретении.и от 113035, Иосква, уГ, Р