Устройство для измерения интегральной скорости течения Советский патент 1984 года по МПК G01P5/00 

Изобретение относится к технике измерения скорости..текучих сред и может быть использовано для измерелия интегральной скорости течения в верхнем квазиоднородном слое океа на при проведении океанографических исследований. Известны ультразвуковые измерите ли скорости потока, основанные на встречном излучении акустических импульсов с последующей регистрацией времени прохождения этих импульсов и вычислении скорости течения 1 Недостатком измерителей является невысокая точность, обусловленная тем, что измерения скорости осуществляются за один цикл излучения и приема акустических сигналов. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеритель скорости течений при помощи автономных буйковых станций с установленными на заданных горизонтах акустическими измерителями течений, содержащий связанные тросом поверхностную и притбпленную плавучести, акустические измерители ско рости течений, к которым на границах исследуемого слоя прикреплены связанные кабелем контейнеры с уста новленными в них гидроакустическими преобразователями, импульсными гене раторами и приемниками, измерительным акустическим преобразователем, компасами, коммутатором и магнитным регистратором . 2j . Недостатком измерителя является невысокая точность, обусловленная тем,что осреднение скорости течения по слою производится по данным изме рений в ограниченном числе точек, причем иа показания измерителей ско рости в значительной мере влияют со ственные перемещения плавучести буй ковой станции и поддерживающего буй репа, которые при данном измерении не контролируются. Цель изобретения - повышение точ ности измерения интегральной скорости течения в верхнем квазиоднородном слое океана. Поставленная цель достигается тем, -что в устройство, которое выпо нено в виде ав.тономной буйковой ста ции, содержащей связанные тросом поверхностную и притопленную плавучести, к которым на границах исследуемого слоя прикреплены связанные кабелем контейнеры с установленными в них гидроакустическими преобразователями, компасами, импульсными ге нераторами и приемниками, измерительным акустическим преобразователем, коммутатором и магнитным регист ратором, дополнительно йведены изме рители гидростатическогр давления, блок синхронизации с тремя входами и программное устройство, при этом измерители гидростатического давления подключены через коммутатор к первому входу блока синхронизации, второй и тре-тий входы которого соединены с выходом измерительного акустического преобразователя, выход блока синхронизацит соединен с входом магнитного регистратора, а программное устройство подключено между выходом измерительного акустического преобразователя и входом KOMf/iyTaTopa. На фиг. 1 изображен интегральный измеритель скорости течения, общий ВИД; на фиг. 2 - схема расположения измерительных преобразователей в исследуемом слое; на фиг. 3 - схема соединений элементов измерителя. Интегральный измеритель скорости течения используется на буйковой постановке, содержащей поверхностную 1 (фиг. 1) и притопленную 2 плавучести, соединенные между собой тросом 3. К тросу на кронштейнах 4 и 5 крепятся кронштейны 6 и 7 измерителя скорости, соединенные между собой кабелем 8. На каждом из этих контейнеров установлены гидроакустические преобразователи 9 и 10 и флюгеры 11 и 12, соединенные посредством магнитных муфт с потенциомет-, рами. Схема соединений элементов измерителя (фиг. 3) состоит из двух частей, размещенных в контейнерах 6 и 7. В контейнере б находится измеритель 13 гидростатического давления, компас 14, потенциометрический измерительный прео&разователь 15 флюгера 11, импульсный генератор 16, приемник 17, соединенные с гидроакустическим преобразователем 9. В контейнере 7 расположены измеритель 18 гидростатического давления, компас 19, потенциометрический измерительный преобразователь 20 флюгера 12, импульс.ный генератор 21 и приемник 22, соединенные с гидроакустическим преобразователем 10, коммутатор 23 каналов, выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя 24. Выход аналого-цифрового преобразоателя 24 соединен с первым входом блока 25 синхронизации, к второму и третьему входам которого подключены первый и второй выходы измерительного акустического преобразователя 26, а к четвертому входу подключен первый выход программного устройства 27, второй выход которого соединен с инхронизирующим входом коммутатоа 23. Информационный выход блока 25 инхронизации подключен к магнитному егистратору 28. Кабель 8 содержит, 5 иний, причем первые две из них соеиняют выход приемника 17 и вход генератора 16 с измерительным акустическим преобразователем 26, остальные три линии соединяют выходы изме рителя 13 гидростатического давления, компаса 14 и потенциометрического преобразователя флюгера 15 с входами коммутатора 23. Интегральный измеритель скорости течения работает следующим образом. Программное устройство 27 через заданные промежутки времени формирует импульсы опроса коммутатора 23 каналов и запуска измерительного акустического преобразователя. При этом коммутатор 23 каналов последовательно подключает выходы измерите лей 13 и 18 гидростатического давле ния компасов 14 и 19, потенциометри ческих преобразователей 15 и 20 флю геров к входу аналого-цифрового пре образователя 24. Сформированные аналого-цифровым преобразователем 24 слова последова тельного двоичного кода через блок 2 синхронизации подаются на вход магнитного регистратора 28. Импульсы з пуска измерительного акустического преобразователя 26 через кабель 8 запускают импульсный генератор 16, и на выходе гидроакустического прео разователя 9 формируются акустические импульсы, распространяющиеся в направлении гидроакустического преобразователя 10. Одновременно имтпульсы запуска через задержку време ни Tg, равную примерно половине вре мани прохождения акустическим сигна лом расстояния . 2), запускают импульсный генератор 21, что приводит к возбуждению акустического импульсного сигнала, распространяющегося в направлении гидроакустического преобразователя 9. Когда распространяющиеся навстречу друг другу акустические импульсные сигналы достигают гидрсЭакустических преобразователей 9 и 10, они преобразуются в электрические импульсы, усиливаются и формируются приемниками 17 и 22, причем импульс с выхода приемника 17 через кабель 8 и логические схемы преобразователя 26 производит повторный запуск импульс него rciiepciTopa 21, а импульс с вихода приемника 22 через преобразователь 26 и кабель 8 запускает импульсный генератор 16. Встречноеизлучение акустических сигналов и гидроакустических преобразователей 9 и 10 производится заданное число раз N . При этом в измерительном акустическом преобразователе 26 формируются интервалы времени Т и Т,равные соответственно суммам отрезков времени прохождения акустического сигнала между гидроакустическими преобразователями 9-10 и 10-9. Эти интервалы времени в виде слов последовательного двоичного кода поступают через блок 25 синхронизации на вход магнитного регистратора 28. Таким образом, вследствие объединения за пускающего входа акустического измерительного преобразователя 26 с управляющим входом коммутатора 23 через программное устройство 27 в цикле регистрируются гидростатическое давление на уровнях гидроакустических преобразователей 9 и 10 и интервалы времени Т и Т прохождения заданное число раз М акустических импульсов между гидроакустическими преобразователями 9-10 и 10-9. При отсутствии измерителей гидростатического давления, выходы которых через коммутатор и программное устройство соединены с запускающим входом гидроакустического измерительного преобразователя, вертикальные неконтролируемые перемещения гидроакустических преобразователей могут достигать нескольких метров, и тогда относительная погрешность измерения скорости достигает большой величины. Дополнительное включение в схему измерителя интегральной скорости течения в заданном слое глубин двух измерителей гидростатического давления, выходы которых через коммутатор и программное устройство соеди.нены с запускающим входом измерительного акустического преобразователя, позволяет в 4 раза повысить точность измерения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОЙ СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЯ в вид автономиой буйковой станции, содержащее связанные тросом поверхностную и притопленную плавучести, к ко торым на границах исследуемого слоя прикреплены связанные кабелем конте неры с .установленными в них гидроак стйческими преобразователями, компа сами, импульсными генераторами и, приемниками, измерительным акустическим преобразователем,коммутатором и магнитньм регистратором, о т л ич я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно .введены измерители гидростатического давления, блок синхронизации с тремя входами и програьмиое устройство, при.этом измерит тели гидростатического давления подключены через коммутатор к первому входу блока синхронизации, второй и третий входы которого соединены с выходом измерительного акустическогб преобразователя, выход блока , синхронизации соединен с. входом маг- { нитного регистратора, а программное устройство подключено между выходом измерительного акустического преобразователя и входом коммутатора.