Способ градуировки гидрофизических преобразователей и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК G12B13/00 

vr

лл

N

NN N

v4.

Изобретение относится к KOHTpojib но-измерительной технике и может быть использовано в экспериментальной океанологии и метрологии для градуировки гидрофизических преобразователей.

Цель изобретения - повышение точности градуировки и упрощение устройства.

На чертеже представлена схема устройства для осуществления способа градуировки гидрофизических преобразователей.

Устройство содержит гидроканал 1 с рабочей жидкостью, тележку 2 с закрепленным на ней с помощью державки 3 градуируемым преобразователем А, средство создания поперечных и продольных пульсационных скоростей, выполненное в виде волно- продуктора 5 и волнового отражателя 6, установленных по различные стороны гидроканала 1. Причем волновой отражатель 6 выполнен с возможность смещения вдоль гидроканала 1 относительно волнопродукторй 5. Державка 3 выполнена с возможностью вертикалного смещения. Имеются также направляющие 7, по которым тележка 2 движется вдоль гидроканала 1. В тележке 2 располагаются образцовые средства измерения средней скорости и (в случае необходимости) пульсаций скорости потока (не показаны), а также регистрирующие приборы градуируемого преобразователя 4 и его вторичная аппаратура (не показаны).

Волнопродуктор 5 может быть выполнен по любой известной скеме, например, в виде полуцилиндра, совершающего возвратно-поступательные перемещения в вертикальной плоскости - в жидкости, в виде колеблющихс лопастей и т.п. Волновой отражатель представляет собой упругую перегородку, погруженную в гидроканал 1. Размеры перегородки равны поперечному размеру гидроканала 1.

Для создания в гидроканале бегущей гравитационной волны волновой отражатель заменяют на поглотитель волн, выполненный, например, в виде наклонной плоскости.

Способ градуировки гидрофизических преобразователей осуществляется на предлагаемом устройстве следующим образом.

Включают волнопродуктор 5, при этом на поверхности жидкости нсгши- кяет бегущая гряританионная волна (точнее цуг волн). С помощью волнового отражателя 6 настраивают колебательную систему на условие получения в гидроканале 1 стоячей гравитационной волны. Это условие получается путем передвижения волнового отражателя 6 вдоль гидроканала 1 до момента, когда между вертикальной стенкой 8 гидроканала 1 и волновым отражателем 6 уложится целое число

полуволн.

В отличие от бегущей при стоячей волне частицы жидкости не совершают движений по круговым орбитам. В пучностях, т.е. в точках, где амплитуда колебания уровня жидкости наибольшая, частицы двигаются только по вертикали. В узлах, т.е. и точках, где колебания уровня жидкости отсутствуют, частицы двигаются только в горизонтальном направлении. На чертеже показаны три положения поверхности рабочей жидкости в гидроканале 1: два крайних (пунктирная и сплошная линии) и среднее (сплошная тонкая линия). То есть стоячая волна позволяет воспроизвести .в пучностях поперечные пульсационные скорости, в узлах - продольные, а в промежуточных точках - наклонные. Скорости встречных волн в стоячей

волне равны

С Т|Т /2Т

40

в случае глубокой воды, когда Н Л/2, и

С &и

в случае мелкой воды, когда Н /10,

где С - фазовая скорость гравитационной волны; Л - длина волны; g - ускорение свободного падения;Н - глубина гидроканала.

При этом амплитуда гравитационной волны с глубиной быстро убывает. На глубине, равной половине длины волны, амплитуда колебаний полностью затухает. I

С помощью образцового средства измерений, например двухкомпонентно- го термоанемомента, для нескольких

частот волногфодуктора 5 исследуется поле пульсационных скоростей по длине и глубине гидроканала 1.

Затем включают двигатель тележки 2 (не показан) и начинают перемещать градуируемый двухкомпонентный преобразователь 4 пульсаций скорости вдоль гидроканала 1. (Преобразователь А при этом закреплен на известной глубине, меньшей половины длины гравитациокной волны).

В соответствии с эффектом Доплера на вход преобразователя воздействует гармонический сигнал с частотой f, равной

f ffed+v/c),

где fc частота колебаний волнопродуктора 5;

V - скорость перемещения тележ ки.

Амплитуда пульсационных скоросте (как продольных, так и поперечных) для данной глубины Н и данной интенсивности работы волнопродуктора опрделена ранее образцовым средством измерения.

Амплитуды выходных сигналов по обоим каналам градуируемого преобразователя 4 регистрируются аппаратурой, расположенной на тележке 2. Затем перемещают градуируемый преобразователь 4 с другой скоростью ,и получают другую частоту входного сигнала для тех же самых условий эксперимента. Снова регистрируют значения выходных сигналов для обоих каналов преобразователя А и т.д. По полученным значениям входных и выходных сигналов строят амплитудно частотные харакперистики (АЧХ) для двух измерительных каналов градуируемого преобразователя 4,

Измеряют глубину погружения преобразователя 4 и повторяют те же эксперименты для другой величины амплитуды входных сигналов. По полученным результатам строят амплитудные характеристики (АХ) градуируемого преобразователя для различных частот входного сигнала.

Аналогичные результаты можно получить с бегущей гравитационной поверхностной волной. Однако интерпретация получаемой информации в последнем случае будет несколько сложнее .

Р-сли необходимо отградуировать лишь какой-то один измерительный канал преобразователя 4, то последний устанавливают в место расположения узла или пучности стоячей волны (в зависимости от вида измерительного канала) и включают волнопро- дуктор 5 при различных частотах работы, что позволяет определить АЧХ данного канала преобразователя, а пере мещение прибора по вертикали позволит получить и его АХ.

Аналогичные результаты также можно получить с внутренними волнами, создаваемыми в гидроканале в стратифицированной жидкости.

Форм.ула изобретения

5

1 .Способ градуировки гидрофизических преобразователей, заключающийся в воспроизведении на входе градуируемого преобразователя известных

5 значений постоянной скорости путем его перемещения относительно жидкости, при одновременном воспроизведении продольных и поперечных пульсаций скорости с последующей регист0 рацией выходного сигнала преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, одновременное воспроизведение продольных и поперечных пульсаций скорости проводят путем создания на поверхности жидкости гравитационной волны, а перемещение градуируемого преобразователя проводят вдоль созданной волны.

2. Способ ПОП.1, отли-чаю- щ и и с я тем, что, с целью упрощения практической реализации, на поверхности жидкости создают стоячую гравитационную волну.

5 3. Устройство для градуировки гидрофизических преобразователей, содержащее гидроканал с рабочей жидкостью, самодвижущуюся вдоль гидроканала тележку с закрепленным на

0 ней с помощью державки градуируемым преобразователем, средство создания поперечных и продольных пульсационных скоростей и образцовые измерительные приборы, установленные

g на тележке, отличающееся тем, что, с целью упрощения, средство создания поперечных и продольных пульсационных скоростей вьтол- нено в виде волнопродуктора и волно0

1 923838

вого отра кателя, установленных в4. Устройство по п.З, о т л и- начале и конце гидроканала, а дер-чающееся тем, что волновой жавка градуируемого преобразователяотражатель выполнен с возможно- выполнена с возможностью вертикаль-. стью смещения вдоль гидрокана - кого перемещения.ла.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в экспериментальной океанологии. Цель изобретения состоит в повышении точности градуировки и упрощении устройства. Суть способа состоит в воспроизведении на входе градуируемого преобразователя 4 известных значений постоянной скорости путем создания в гидроканале 1 с помощью волнопродуктора 5 и волнового отражателя 6 на поверхности жидкости гравитационной стоячей волны и перемещении градуируемого преобразователя 4 вдоль этой волны с последующей регистрацией выходного сигнала последнего. При этом на его вход помимо средней скорости, поступают гармонические продольные и поперечные пульсации скорости. На чертеже показаны также тележка 2, державка 3, направляющая 7, вертикальная стенка 8. 2с. и 2 з.п.ф-лы, 1 ил.