Способ определения параметров волн и устройство для его осуществления

)4 С О С 13/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ М 39 итут иемки и неровртогра ещански СССР тельст С 13/О СССР льств 13/О(57) Изобре обеспечивае точность и егистрации ение повыша возможност ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидУ 594408 кл, С 0129.0176,Авторское свидетВ 477301, кл, С 0116.07,73. ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕвертикально-временного профиля обрушивающейся волны путем измерения изменения сопротивления и емкостиструнных датчиков резисторного и емкостного типа, а также измерения сопротивления электродного датчика.После обработки определяют высоты характерных точек профиля обрушивающейся волны. Первый датчик 4 резисторного типа, выполненный в виде высокоомной струнь 1, и второй датчик 5 емкостного типа, выполненный в виде низкоомной струны, окруженнойизоляционным покрытием, пространственно совмещены, а третий электродный датчик 6 выполнен в виде двухй низкоомных металлических струн, размещенных на расстоянии 0,5-1 см друг от друга и от совмещенных датчиков, Св 2 с.п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения параметров поверхностного волнения в водоемах,и может быть использовано в океанографических и гидрофизических исследованиях при определении параметровморского волнения и изучении воздействия морских волн на сооружение,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей за счетодновременного определения высотногоположения характерных точек обрушивающейся волны, 15На фиг. 1 представлено схематическое изображение обрушивающейся волнытипа "ныряющий бурун" и положениеопределяемых характерных точек профиля; на фиг. 2 - устройство для регистрации профиля обрушивающейся волны.Способ регистрации вертикальновременного профиля обрушивающейсяволны заключается в следующем, В момент времени й обрушивающаяся волна 25омывает струнные датчики (фиг. 1).В водной среде рабочая струна реэисторного проволочного датчика представляет собой длинную линию с рас"пределенными параметрами, имеющими 3 псогласованную нагрузку. Величина сопротивления резисторного датчика определяется уравнениемЕ=Н"+ вф35 где Е - комплексное значение входвхного сопротивления длиннойлинии, определенное на границе раздела вода-воздухт - удельное сопротивление проволочной струны датчика;Н, в . длина непбгруженного в воду верхнего участка струны.Для полной стабилизации входного, сопротивления датчика 2 , т.е, не зависимости его от уровня воды, используют электроды согласования. В тех случаях, когда длина струны датчика не ограничена, роль электрода согласования выполняет нижний компенсационный (нерабочий) участок датчика (1). Длина таких участков для морской воды составляет 1 ц = 80- 00 см, При условии постОянства амплитуды переменного тока, протекающего по измерительной схеме резисторного датчика, изменение амплитуды выходного напряжения этого датчика может быть представлено в виде(2)11 =КН,+Сгде К и С, - калибровочные постоянные.Работа емкостного датчика основана на эффекте изменения электроемкости изолированного проводника, погруженного в жидкость, что эквивалентно конструкции цилиндрического конденсатора, обкладками которого являются вода и проводник, а диэлектриком - изоляционное покрытие проводника. Если изоляция однородна, то емкость такого конденсатора определяется по формуле2 ЕЬ(д /1 ) Со пюгде С - емкость датчика на единицуодлины;Ь - глубина погружения датчика;Е - диэлектрическая проницаемость изоляции;д, - диаметр проводника без изоляции;с 1 - диаметр проводника в изоляции.С помощью измерительной схемы можно произвести преобразование изменения активности в линейно меняющееся напряжение2 йЕЬ, С 1,ИИ, )где 4, - константа;С - произвольная емкость, использующаяся для установления произвольного нуля.Когда обрушивающаяся волна омывает емкостный датчик (фиг. 1) выходное напряжение емкостного датчика может быть представлено зависимостьюКй(Н + Нэ) Сйфгде К , С - калибровочные постоянные,Если электродный датчик омывается обрушивающейся волной (фиг, 1),то величина его сопротивления можетбыть определена иэ выражения2 21.+Е+ 2ахгде Е - величина сопротивленияверхней части датчика (участок АВ пропорциональный высоте Н,);Е - величина сопротивления нижней части датчика (участок+2 К Н, аи рофил Значения высотовательно, и вербрушивающейся волремени определяю леикальнь ны в данный момен положением точек ра в 4 Электродный дае измерения укразностном си чик работаеонов морских еволн але датчик как это времени пр и 5, равном нулю, т ние в данный моме тельствует о том,ачеданно т врем олны т точк ространства этот тсутствует обруш ныряющий бурун". игнал отличен от момениеЕсли азност,е. ну еют СД пропорциональный высоте Н ),Тогда выходное напряжение электродного датчика может быть определено, как л3 с + С Жс+ С)Н2 К 4 К-" А,В и С,Предлагаемое устройство (фиг. 2)состоит из полупогруженных вертикально в воду четырех электродов: электрода , выполненного из высокоомнойбезокисной струны, электрода 2 низкоомной проволочной струны, окруженнойфторопластовой или какой-либо другой изоляцией, которые расположенывплотную друг к другу, и двух электродов 3, выполненных из низкоомнойбезокисной проволоки, расположенныхна расстоянии 0,5-1 см друг от друга и от первых двух электродов, Длина каждого электрода может составлять несколько метров, В устройствотакже входят измерительный преобразователь электрических сигналов(ИПЭС) резисторного датчика 4, выполненного, например, на базе генератора переменного тока (не показан),ИПЭС емкостного датчика 5, переключатель режима работы электродногодатчика 6, ИПЭС электродных датчиков47 и 8, регистратор 9.Устройство работает следующим обЭлектроды 1 - 3 устанавливают месте измерения волнения на мачте или другой неподвижной конс грукции с заглублением примерно половины длины электрода, выбираемой по размаху ожидаемого волнения, При волно вых колебаниях уровня воды с электрода 1 снимают электрические сигна лы и подают на вход ИПЭС резисторно го датчика 4, с выхода которого сни мают электрический сигнал, пропорци ональный изменению сопротивления электрода 1 при вертикальных колеба ниях уровня, который регистрируется регистратором 9. С электрода 2 снимают электрические оигналы и подают на вход ИПЭСемкостного датчика 5, с выхода которого снимают электрический сигнал,пропорциональный изменению емкостиэлектрода 2 при вертикальных колебаниях уровня водной поверхности, который регистрируется, регистратором 9.Электродный датчик 6 может работать в двух независимых режимах: режиме измерения уклонов морских волни режиме измерения параметров обрушивающейся волны типа "ныряющий бурун". В первом режиме каждый из электродов 3 электродного датчика работает в качестве емкостного датчика,электрические сигналы которых падают на вход ИПЭС датчика 7. формируемый ИПЭС датчика 7 выходной разностный электрический сигнал, несущийинформацию об уклонах морских волн,затем подается на регистратор 9. Вовтором режиме с электродного датчика снимают электрический сигнал, пропорциональный изменению сопротивления между электродами датчика приомывании датчика обрушивающейся волной и подают его на вход ИПЭС датчика 8. С выхода ИПЭС датчика 8 электрический сигнал подается на входрегистратора 9, Режим работы электродного датчика переключается автоматически, посредством раэностногосигнала, сформированного из электрических сигналов резисторного 4 и емкостного 5 датчиков," сигналы соотв но резисторно ствен- Фем- тродно костного и эле о датчико калибров ные датч ные постоянместо обрушения волны указанного типа, то происходит с помощью переключателя режима работы датчика 6 автоматческое переключение электродного датчика в режим измерителя параметров обрушивающейся волны.Необходимые для построения вертикально-временного профиля обрушивающейся волны калибровочные постоянные К , К К С, С, С определяются при тарировке устройства в натурных условиях.Формула и з о б р е т е н и я1, Способ определения параметров волн, при котором получают сигнал резисторного струнного датчика, частично погруженного в водную толщу, и производят его обработку, о т л и - 5ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет одновременного определения высотного положения характерных точек обрушивающейся волны и ее гребня, при получении сигнала резисторного датчика одновременно получают сигналы сблокированных с ним емкостного и электродного датчиков, а при обработке выделяют параметры 2, Устройство для определенияпараметров волн, содержащее разисторный струнный датчик, преобразователь и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расши- О рения функциональных возможностейза счет одновременного определения высотного положения характерных точек обрушивающейся волны, оно снабжено емкостным и электродным струн ными датчиками, жестко связанными срезисторным струнным датчиком и соответствующими преобразователями, подключенными в регистратору,1432333 оставитель В. С ехред Л. Олийнык ханов Корректор О.Кравцова, Моть едак 680 одписно 412/3 Ти Госуд делам осква,ак 11 ИИ иитета открыт ственного обретений д. 4 11303 5, М Ж 35, Раушская наб., /51изводственно-полиграфическое предприятие; г, Ужгород, ул. Проектная, 4