Устройство для измерения скорости течения Советский патент 1985 года по МПК G01P5/24 

Изобретение относится к технике измерения текучих сред и может быть использовано при измерениях вертикального распределения горизонтальной скорости течения в океане.

Известен акустический зондирующий комплекс скорости течения, измерител которого содержит двухкомповзнтный допплеровский анемометр датчики угла азимута и гидростатического давления. Зондирование осуцёстх ляется с борта судна путем опускания зонда на кабель-тросе lj .

Недостатком такого-зондирующего комплекса является относительно низкая точность измерения из-за погрешностей, вызванных отклонением продоль ной оси зонда от вертикали под действием течений и его сносом от.борта судна при погружении.,

Наиболее близким по техихтееской сущности к изобретенш) является уст ройство для измерения скорости течения, содерйсащее размещенные на одном корпусе измерители интервалов временя передачи акустических сигналов и гид ростатического давленияj выходы которых через кабель-тросов то линию связи и бортовой блок соединены с первьм входом блока вычисления скррости течения ,;

Однако при измерении вертикальног распределения скорости течения не. учитываются аогреиности измерения, возникающие вследствие тепловых или устатюстных деформаций акустических, измерительных баз, Другой источник . погрешностей измерения связан с наличием задержек в электронных схемах и гидроакустических приемо-передающих трактах, изменением этих задержек под действием изменяющихся значений . .температуры и гидростатического давления а также старения компонентов . электронных схем,

Цель изобретения повьшение точности измерения скорости при зондировании течений в океане.

Поставленная цель достигается veM что в устройство для измерения ско рости течения, содержащее размещенны на одном корпусе измерители интерва- лов времени передачи акустических сигналов и гидростатического давления, выходы которых через кабель-троcoBjTo линию связи и бортовой блок соединены с первым входом блока вычисления скорости теченр1я, дополнительно введены измерители температуры и относительной электрической проводимости, а также блоки вычисления разности задержек передачи акустических сигналов и скорости звука, имеющие по три входа и одному выходу при этом выходы измерителей .интервалов времени передачи акустических сигналов, температуры и гидростатического давления подключены к входам блока вычисления разности задержек, выход которого подключен к второму -входу блока вычисления скорости течения, с третьим входом которого :соединен выход блока вычисления скорости звукаS к входам которого подключены выходы измерителей температуры, относительной электрической проводи1 1ости. и гидростатического давления, причем корпус снабжен съемным экраном, выполненным в виде водопроницаемой оболочки обтекаемой формы.

На чертеже показана схема устройства для измерения скорости течения.

Устройство содержит измеритель 1 интерпалоБ времени передачи акустических сигналов во встречньпс направлениях, измеритель 2 гидростатического давления, измеритель 3 температуры и измеритель 4 относительной электрической проводимости. Измерители 1-4 установлены на корпусе 5, который снабжен съемным экраном 6, выполненным в виде водопроницаемой оболочки обтекаемой формы. Кабельтросозая линия 7 механически и электрически соединяет указанные измерители с бортовым блоком 8, Вычислитель зондирующего комплекса содержит блок 9. вычисления скорости течения, блок 10 вычисления задержек передачи акустических сигналов во встречных направленияхk блок 11 вычисления скорости звука, калсдый нз которых имеет по три входа и одному выходу.

Первый выход бортового блока В, соответствующий измеренным интервалам времени Т и Т прохождения акустических сигналов во встречных направлениях, соединен с первыми входами блоков 9 и 10 вычислителя, второй выход бортового блока, соответствующий измеренным значениям температуры Т-, соединен с вторым входом блока 10 и первым входом блока 11, третий выход бортового бло ка, соответствующий измеренным

значениям относительной электрическо проводимости %, соединен с вторым входом блока 11, четвертый выход бортового блока, соответствующий измеренным значениям гидростатическо го давления р , соединен с третьими входами блоков 10 и 11, выходы этих блоков подключены к второму и третьему входам блока 9, выход которого соответствует измеренным значениям скорости течения .

Работа устройства в режиме рабочих зондирований осуществляется со снятым экраном 6. В режиме капибровки комплекса водопроницаемый экран 6 надет и защищает акустически .измеритель от воздействия теченияз при этом скорость движения воды относительно измерителя 1 равна нулю В обоих режимах синхронно с измере нием интервалов времени Т( и Tj прохождения акустических сигналов во встречных направлениях производятся измерения гидростатического давления р, температуры i, относительной электрической проводимости ЗС. Данные измерений передаются по кабелв-тросо вой линии связи в бортовое устройств 8, где производится формирование кодов, соответствующих указанным измерительным каналам, и вычисление скорости течения V в блоке 9 вычисления , скорости звука С в блоке 11. Работа Элока 10 вычислителя определяется режимом работы комплекса.

Рабочим зондированиям скорости течения предшествуют калибровочные зондирования. При этом, поскольку скорость течения относительно измерительной базы равна нулю, измеряемые интервалы времени равны

nL, л -г /

T -tni:, ,-r2 (1 где и - число циклов излучения акустических сигналов вдоль измерительной базы длиной L ; (2 задержки в соответствующих гидроакустических трактах передачи сигналов,обусловленHbie конечным быстродействием электронных схем и конечным временем распространения акустических ci гналов в элементах задержки пьезоакустических преобразователей.

В блоке 10 вычислителя производится вычисление разности задержек передачи сигналов во встречных направлениях по соотношению

S.«r.(2)

При, этом в блскЮ вводятся данные измерений температуры Ь к гидростатического давления р, и полученная зависимость О о (t,p) записывается в запоминающем устройстве этог блока,

Рабочие зондирования выполняются со снятьм экраном 6. При этом измеряемые интервалы временк Т. и Tj передачи акустических сигналов.во встречных направлениях равны

inLtnCtC nL + TitaC

(3) 3 2 °

C-V

Скорость течения Y вычисляется блоком 9 вычислителя по соотношению

(, (4

1 i

которое получено после преобразовани соотношения (3). При этом скорость звука С рассчитывается в блоке 11 вьщислителя по данным измерений температуры t , относительной электрической проводимосTH9€ и гидростатнчесfcoro давления р по эмпирическим соотношениям на основе точных лабораторных данных Дель-Гроссо.

Зависимость S (t,р) , записаикая ранее в запоминающем устройстве блока 10 вычислителя, находится: путем т.ерполяции по данным синхронных измерений температуры и гидростатигзского давления, которые во время рабочего

зондирования вводятся в блок 10 БЬ

числителя.

Таким образом, при измерении скорости течения автоматически учн-гываются реальные задержки.5 возинкаюшке в акустических трактах передачи сг.гналоБ, и их зависимость от температуры и гидростатического давления Кроме того, учитьтаются изменения длины измерктельной базы, поскольку ее некбнтролируемая- в реальны : условиях величина замо. данньми независимого вычислен ш скорости . .звука. За счет этого значительно увеличивается точность измерения ;корости течения.

±ь

штмммяйШЬ

U

Л

Ё

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗ ЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЯ, содержащее размещенные на одном корпусе измерители интервалов времени передачи акустических сигналов и гидростатического I давления, выходы которых через ка бель-тросовую линию связи и бортовой блок соединены с первым входом блока : вычисления скорости течения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены измерители температуры и относительной электрической проводимости, а также блоки вычисления рдзнос-т задержек передачи акустических сигналов и скорости звука, имеющие по три входа и одному выходу, при этом выходы измерителей интервалов времени передачи акустических сигналов, температуры и гидростатического давления подключены к входам блока вычисления разности задержек, выход которого подключен к второму входу блока вычисления скорости течения, с третьим выходом которого соединен выход блока вычисления скорости звука, к входам которого подключены выходы измерителей температуры, относительной электрической проводимости и гидростатиче ского давления, корпус снабжен съемньм экраном, выполненным в виде водопроницаемой оболочки обтекаемой 00 9д формы. X)