Устройство для измерения температуры воды, донных осадков и теплопроводности донных осадков

ОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 652 1)4 С 01 К 7 ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГННТ СССР.11 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с(1) Институт геологии им . акад,И. М. Губкина и Специальное конструкторское бюро геоАизического приборостроения Института геологииим. акад. И. М. Губкина72) А. И. Мухтаров, И. В. СаАаров,А. Алиев, А. О. Гликои Р. Д. Кулиев(56) Любимова Е. А., Александров А.Л.,Дучков А. Д. Методика изучения тепловых потокОв через дно океанов,М,: Наука, 1973, с, 76-78,Авторское свидетельство СССРУ 408254, кл. С 01 Ч 9/00, 1973(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕИИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОДИ, ДО 1 ЗБХ ОСАДКОВ И ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ДОННБХ ОСАДКОВ(57) Изобретение относится к областитемпературных измерений и предназна-.чено для геотермических исследованийв акваториях морей и океанов. Цельюизобретения является повьпиение точности и надежности измерения распределения температуры по глубине водыи донных осадков. Устройства содержитпару дифференциальных термопреобразователей (ТП) 3 и 4, фиксированных наразных концах зонда 1, которые измеряют разницу температур на концахзонда. ТП 6 измеряет температуру донных осадков на уровне нижнего концазонда, а ТП 8 - температуру придонкойводы. Перемещающийся с помощью электродвигателя 17 и виновой передачи18 ТП 5 позволяет получить детальныйтемпературный разрез. Нагреватель 7,расположенный вблизи ТП 6, и сам ТП 6 позволяют измерить теплопроводностьдонных осадков. Пара диКеренциальныхТП 3 и 4, а также остальные ТП 5, 6и 8 имеют свои измерительные блоки 9,10, 11 и 12 и блок записи 13, благодаря чему возможно осуществление непрерывной одновременной записи сигналов всех ТП. Управление работойустройства осуществляется с помощьюблока управления 16. Питание осуществляется через стабилизатор 15 от источника питания 14. 7 ил.Изобретение относится к техникегемпературных измерений и предназначено для геометрических исследованийв акваториях морей и океанов.Цель изобретения - повышение точНости измерения распределения темНературы по глубине воды и донныхосадков, а также получение дополни 1 ельной информации о процессе устаноления температуры после внедрениязонда и о временных вариациях темпе ратуры в донных осадках и придоннойоде,На Фиг. 1 представлена принципи,альная схема устройства для измерениятемпературы воды, донных осадков и .,теплопроводности донных осадков; нафиг. 2 и 3 . - принципиальные схемыизмерительного блока и блока управления; на фиг, 4 - принципиальные схемы дифференциального и обычного измерительных мостов; на фиг. 5 " примерконструктивного выполнения движущегося узла; на фиг. 6 - "игольчатый 25зонд" - измеритель теплопроводности;на фиг. 7 - примеры записей датчиков,соединенный с ним контейнер 2, термопреобразователи 3 и 4 для измеренияразности температур, закрепленные наконцах трубы зонда 1, перемещающийсявполь зонда 1 термопреобразователь 5для изучения распределения температуры вдоль зонда и для контролирования значения разности температур, измеряемого фиксированными термопреобразователями, термопреобразователь 6 щи нагреватель 7 измерителя теплопроводности, термопреобразователь 8 дляизмерения. температуры придонной воды,измерительные блоки 9 - 12, блок 13записи, источник 14 питания, стабилизатор 15, блок 16 управления, электродвигатель 17 с редуктором для перемещения термопреобразователя 5 с помощью винтовой передачи 18 и концевойвыключатель 19 для выключения электродвигателя.Блок 16 управления (фиг. 3) образуют реле 20 времени и реле 21 с контактными парами 22 - 24.55Измерительный блок (фиг. 2) выполнен в ниде измерительного моста 25, модулятора-генератора 26 и усилителя 27. Пример конструктивного выполнениядвижущего узла с термопреобраэователем 5 показан на фиг. 5, Те рмопреобразователь 5, помещенный в медныйкорпус 28, прижимается к внутреннейстенке трубы зонда 1 с помощьв пружины 29, которая устанавливается на каретке 30. Каретка может бить выполнена из фторопласта с целью уменьшениятрения и ненужного теплообмена междудеталями. При движении термопреобразователь 4 находится в контакте состенкой труби зонда 1,Измеритель теплопроводности представляет собой "игольчатый зонд"(фиг, 6). Конструктивно он выполняется в виде длинной металлической трубки - "иголки" 31, внутри которой раэмещени нагреватель 7 и термопреобразователь 6. Отношение радиуса"иголки" к ее длине должно быть в попорядке 1:100. Один конец трубки закрыт, а другой соединен с нижнимконцом зонда 1 с помощью фторопластового переходника 32, который выполняет функцию уплотнителя и в то жевремя теплоизолятора иголки отзонда 1. Иголка" измерителя теплопроводности контактирует с доннымиосадками, и поэтому процесс теплопередачи в осадках отражается в показаниях термопреобразователя 6, размещенного внутри "иголки".Устройство работает следующим образ ом,. В зависимости выбранного режимаработы с помощьв блока 16 управленияустройство включается в начале погружения в воду (в случае океанографических работ) или сразу после внедре"ния зонда в донные осадки. Начинается одновременная регистрация сигналов, поступающих от всех термопреобразователей, Термопреобразователи 3и 4 соединены в дифференциальную схему и измеряют разность температур науровнях нижнего и верхнего концовзонда 1 с помощью измерительного блока 9. Сигнал разбаланса измерительного моста модулируется модулятором-генератором и усиливается усилителем,после чего регистрируется в блоке 13записи, Перемещающийся термопреобразователь 5 в начале эксперимента на"ходится в нижнем конце зонда 1 и контролирует показания термопреобразователя 6, который помещен в нижнем конце зонда 1 внутри "иголки" измерите з 146572 ля теплопроводности. Термопреобразователь 8 закрепляется на наружной стенке контейнера 2 и служит для измерения температуры придонной воды на определенном уровне. Термопреобра 5 эователи 5, 6 и 8 соединены с соответствующими измерительными блоками 10 - 12. Результаты измерения всехтермопреобраэователей по самостоятельному каналу передаются и регистрируются в блоке 13 записи,В течение заранее заданного времени производится запись по всем каналам, которая служит для проведения исследований переходного процесса и временного температурного режима в донных осадках и придонной воде. По истечении заданного (периода) промежутка времени по команде реле 20 вре мени блока 16 управления (фиг, 3) включается электродвигатель 17 с редуктором и с помощью винтовой передачи 18 термопреобразователь 5 перемещается от нижнего конца зонда 1 к 25 верхнему. В это время продолжается одновременная регистрация температуры по всем каналам. Перемещение термопреобраэователя 5 позволяет регистрировать детальный температурный раэ- З 0 рез вдоль зонда 1 с помощью одного датчика температуры. Распределение температуры вдоль трубы зонда 1 с достаточной точностью соответствует ее естественному распределению в осадках, что доказывается теоретическими расчетами.Скорость перемещения датчика 4 конструктивно определяется из соотно-. шения40 2 4Коэффициент теплопроводности l- определяется по формуле4 Г 1 (Тг Т )ггде Ц о = 1 1 - мощность нагревателя;1: - электросопротивление нагревателя (з аранее известно );1 - ток, проходящий через нагреватель (заранее известно по: характеристике стабилизатора);Тг и Т, - температуры, соответствующиемоментам времени 1 г и 11 (в соответствии с фиг. 7).Температуры Т, и Т, а также соответствующие им моменты. времени определяются по записи термопреобразователя 6 (фиг, 7). До момента начала движения термопреобразователя 5 записи температур однообразны, Соответствующие графики можно получить, пере писав результаты регистрации из блока записи на ленту самописца, например КСП. Здесь ось абцисс соответ-. ствует оси времени. Отрезки длины по этой оси являются аналогом времени.Время работы приборар " вьюк " ви 4 заранее известно, так как моменты времени С ди С задаются с помощью реле 20 времени. Соответствующий отрезок длины АВ (фиг. 7) определяется из графика. Измерив любой отрезок, например АС, можно определить соответствующее время:Д 1.Д ( - угде й 1. - допустимая погрешность приопределении местоположениядатчика;ь - постоянная времени датчика.Достигнув верхнего конца зонда 1, перемещающийся термопреобраэователь 5 с помощью концевого включателя 19 включает реле 21 блока 16 управления (фиг. 3). При этом нормально разомк" нутые контакты 22 реле 21 замыкаются, блокируя выключатель 19, нормально замкнутые контакты 23 размыкаются иГотключают электродвигатель .с редуктором 17, а нормально разомкнутые контакты 24 замыкаются и включают нагреватель 7 измерителя теплопроводности. Момент времени включения электродвигателя 17 С д задается с помощью реле 20 времени, Момент его выключения С д можно определить графически (аналогично описанному) по изгибу линии, так как с прекращением движения запись устанавливается на определенном значении температуры. Момент выключения одновременно соответствует началу интенсивного роста температуры ыа записи термопреобраэователя 6. С другой стороны, момент включения й,д электродвигателя 17 задается с помощью реле 20 времени и заранее известен, а момент остановки датчика йод определяется по изгибу кривых, полученных термопреобразователями 5 и б, Его также можно оп 5 14657 р делить по известной скорости перемещения термопреобразователя 5.Фо рмула изо бре те ния5Устройство для измерения температуры воды, донных осадков н теплопроодности донных осадков, содержащее онд в виде трубы, соединенный с гер О етичньМ контейнером, внутри котороо расположены источник питания, .лектродвигатель с редуктором и перый измерительный блок, состоящий из оследовательно включенных иэмериельного моста, усилителя и генератоа-модулятора, два термопреобразоваеля, расположенные на концах зондаподключенные к входу первого иэмеительного блока, нагреватель, о т - 2 р и ч а ю щ е е с я тем, что, с цею повышения точности измерения рась ределения температуры по глубине оды и донных осадков, в него введе три дополнительных термопреобраэо" 2 б 226вателя, блок записи, стабилизатор напряжения, концевой выключатель, блок управления и три дополнительных блока измерения, выходы которых соединены совместно с выходом первого измерительного блока с входами блока за" писи, а входы подключены к выводам дополнительных термопреобразователей, первый из которых расположен на наружной стенке контейнера, второй размещен на нижней теплоиэолированной части зонда рядом с нагревателем, а третий выполнен с возможностью перемещения вдоль трубы зонда и связан посредством винтовой передачи, на верхнем конце которой расположен концевой выключатель, с редуктором электродвигателя, подключенного к блоку управления, соединенному с концевым выключателем, нагревателем и выходом стабилизатора. напряжения, вход которого подключен к источнику питания, а,выходы соединены с блоком записи и измерительньии блоками.1465722 Составитель В. КуликовТехРед М,Дидщ КоРРектоР М. ПаРоши едактор А. Подписноетета по изобретениям и открытиямва, Ж, Рауаская наб д. 4/5 эводственно-издательский комбинатПатент", г. ужгород, ул. Гагари Заказ 933/41 Тираж 573ВЯИИПИ Государственного коми при ГКНТ ССС 113035, Моск