Устройство для определения высот морских волн Советский патент 1986 года по МПК G01C3/08 

1

Изобретение относится к области океанологии и может быть использовано в метеорологии и гидродинамике морских волн и волнения для измерения высот волн и распределения возвышений морской поверхности с борта судна и с берега.

Целью изобретения является повышение точности измерений путем исключения влияния неоднородности.

На фиг. 1 показана схема устройства для определения высот волн; на фиг. 2 изображена схема зондирования морской поверхности; на фиг. 3 - схема, поясняющая метод определения высоты волны; на фиг. 4 изображены импульсы, отраженные от различных участков взволнованной морской поверхности.

Устройство содержит излучатель (лазер) 1, соединенный высоковольтными кабелями с блоком 2 питания, фотоприемник 3, соединенный с блоком

А питания фотоприемника, плоское зеркало 5, расположенное на стойках над оптическими выходами лазера и фотоприемника, вращающееся под углом к горизонту вокруг вертикальной оси лазера и фотоприемника при помощи двиг теля 6, блок 7 синхронизации, расположенный на оси двигателя вблизи оси вращения зеркала, вход которого соединен с выходом блока 8 регистрации, а выход - с блоком 2 питания лазера Выход блока 4 питания фотоприемника 3 соединен с блоком 8 регистрации.

Измеритель временных интервалов входит в состав блока 8 регистрации (на чертеже не показан) и представляет собой электронный узел, в котором реализован принцип корпусного измерения малых интервалов времени. Он содержит два генератора меандров, работающих в старт-стопном режиме с частотами 20 и 20,2 мГц, схему совпадений, счетчик импульсов и линию задержки.

Лазер 1 и фотоприемник 3 расположены рядом, так что их оптические оси вертикальны и закреплены на ги- -ростабилизированной платформе 9.

Устройство работает следующим образом.

Устройство, закрепленное на ги- ростабилизированной пл атформе 9 (фиг. 2), устанавливается на борту судна. С помощью гиростабилизирован- ной платформы осуществляется компен0152

сация угловых смещений при качке. Излучение лазера 1 после отражения от вращающегося зеркала 5 направляется на морскую поверхность. Угол наклона зеркала определяет угол локации oi (угол между горизонтально .10 и направлением зондирования 11) и выбирается из условия отсутствия затенения впадин волн гребнями. Локационная дальность может изменяться от десятков до сотен метров.

Лазер излучает импульсы на длине волны 0,53 мк, длительностью 8-15 НС, с частотой повторения

100 Гц. Расходимость излучения после коллиматора составляет 4 угловые минуты. Энергия в импульсе - порядка 0,5 МВт.

С помощью вращающегося зеркала 5

осуществляется сканирование лучом лазера по морской поверхности. Продолжительность одного цикла сканирования должна быть такой, чтобы вертикальное перемещение судна за это

,время было много меньше измеряемой высоты волны, что составляет практически несколько десятых долей секунды .

Отраженное морской поверхностью

излучение тем же зеркалом 5 направляется на фотоприемник 3. Свето вой импульс преобразуется в электрический и через блок 4 питания поступает на блок 8 регистрации. Момент

начала отсчета в блоке 8 регистрации синхронизируется с моментом выхода вращающегося зеркала 5 в рабочее положение с помощью блока 7 синхронизации .

Применение обратной связи между фотоприемником и его блоком питания позволяет снизить нагрузку фотокатода при работе в дневное время суток при максимальных высотах солнца.

Кроме того, величина тока обратной связи служит критерием работоспособности фотоприемника, работающего в импульсном режиме.

В зависимости от того, попадает ли луч лазера 12 (фиг. 3) на возвышение 13 или на впадину 14 взволнованной морской поверхности, отраженный сигнал будет приходить на приемную систему раньше на время 8(i| 2h/c.sin о(, или позже на время fit 2h/c«sino6 по сравнению со случаем падения луча на невозмущенную поверхность моря (С - скорость

света). По сумме времен оперея;еиия .и запаздывания сигналов it St «-Sf определяется высота волн h 0,5с к - t sin. . Измеритель, временных интервалов , включенный в блок 8 регистрации, обеспечивает измерение величин 8t при каждом зондировании морской поверхности. Величина ut соответствует максимальной высоте волн в просматриваемом участке морской поверхности. Статистический ансамбль

12220154

значений St и Jt дает возможность определить распределение возвышений морской поверхности.

10

Таким образом, изобретение обеспечивает проведение измерений высот волн и распределение возвышений непосредственно с борта судна или с берега в режиме наклонного зондиро- вания морской поверхности и существенно улучшает точность измерений.

Я7

(

(ffuf.3

tf.C.)

Редактор Э. Лошкарева

Составитель В. Лыков

Техред И.Ходакич Корректор А. Обручар

Заказ 6054/1Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

игЛ