Способ определения постоянной времени распределенного преобразователя температуры Советский патент 1991 года по МПК G01K15/00 

Изобретение относится к технике термометрии и может найти применение для определения инерционных характеристик преобразователей температуры, используемых в океанологии.

Цель изобретения - повышение точности при проведении эксперимента в условиях подводных течений.

На фиг.1 приведен пример временной записи средней температуры воды в слое (Тр), измеренной распределенным преобразователем и вертикального градиента температуры (G), вычисленного по измеренным значениям температуры точечными датчиками с известной постоянной времени на границах слоя и длине буксируемого гради- ентно-распределенного датчика; на фиг,2 - частотные энергетические спектры колебаний средней температуры в слое (жирная кривая)и вертикального градиента температуры (тонкая кривая); на фиг.З - график изменения разности фаз в зависимости от частоты между колебаниями градиента температуры и средней температуры в слое.

Предлагаемый способ определения постоянной времени реализуется следующим образом.

Датчик температуры, снабженный за- глубительным устройством, включающий в себя датчик глубины, распределенный преобразователь с неизвестной постоянной времени, выполненный на основе кабеля со сталемедной жилой длиной 60 м и имеющий точечные датчики температуры на верхнем и нижнем концах с постоянной времени т0 30 с, с помощью судна буксируют в океане со скоростью 9,45 км ч в течение часа в слое между горизонтами 41 и 86 м. Из-за наклона градиентно-распределенного датчика под действием потока воды он охватывает слой толщиной L 45 м. Глубина верхней и нижней границ слоя и соответственно толщина слоя определяется с помощью датчиков глубины. Сигналы, снимаемые с датчиков температуры, переводятся в цифру и регистрируются на перфоленту. По временным рядам через преобразование Фурье вычисляют спектры и функции разности фаз сигналов распредеЁ

О

ел о

CJ

VI

ленного преобразователя и вертикального градиента температуры G, который определяют по формуле

G - (Тв - Т„)/1,

где G - вертикальный градиент температуры; Тв - температура в верхней точке слоя; Тн - температура в нижней точке слоя; L - толщина слоя измерений.

Оба спектра имеют пики спектральной плотности на частоте (о 5,08 цикл , а разность фаз колебаний Д для этой частоты равна 0,829 рад.

Постоянная времени Г0 точечных датчиков температуры равна 30 с. Постоянную времени распределенного преобразователя тр вычисляют по формуле

0.829-3600

124

гр г0 +Др/й 30 + 5(ШЯШз

Предлагаемый способ не требует проведения специальных калибровочных бук- сировок и позволяет определять постоянную времени при любых подводных течениях, при любой скорости буксирования и непосредственно при измерении внутренних волн в море.

6,#Ю0-Г

0,03

0,02

10

15

20

Формула изобретения Способ определения постоянной времени распределенного преобразователя температуры, заключающийся в его перемещении с постоянной скоростью в слое воды и измерении средней температуры этого слоя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при проведении эксперимента в условиях подводных течений, одновременно с измерением средней температуры измеряют толщину слоя воды и температуру на его границах точечными датчиками температуры, по полученным значением определяют вертикальный градиент температуры в слое, по которому и средней температуре слоя определяют их спектры, находят частоту со пика спектральной плотности и для нее определяют разность фаз Лу колебаний вертикального градиента температуры и средней температуры воды в слое, а постоянную времени распределенного преобразователя температуры гр определяют по формуле

Го +

25

Др/бо,

где т0 - известная постоянная времени точечных датчиков температуры.

гш

Изобретение относится к технике температурных измерений и позволяет повысить точность определения постоянной времени буксируемых распределенных преобразователей температуры. Распределенный преобразователь с точечными датчиками температуры на концах буксируют с постоянной скоростью. Измеряют толщину слоя воды, температуру на границах и среднюю температуру. Затем определяют частоту спектрального пика измеренных величин. Постоянную времени определяют по приводимой расчетной формуле. 3 ил.

Щрод J/44

5 10 uJ,ym#/&

Фм.з