Патенты автора Гайский Павел Витальевич (RU)
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ // 2767024
Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для использования в океанологии и может быть использовано в других областях. Предложена модификация гидростатического способа для измерения локальной плотности жидкости непосредственно в среде с высоким внешним давлением, например в море на глубине с помощью океанологического зонда. В основе используются распределенные проводные резисторные датчики температуры и давления с тремя разными по тензо- и температурной чувствительности элементами, содержащими по два элемента, в общей мягкой оболочке, установленных на локальных участках трех штанг из материала с малым коэффициентом температурного расширения и ориентированных вниз по осям прямоугольной системы координат, вторичные измерительные преобразователи разности сопротивлений, аналого-цифровые преобразователи и процессор. При этом участки установки датчиков выполняют протяженностью, в два раза большей требуемого размера локального измерения плотности, для представления профиля сопротивления на заданном участке двумя функциями Уолша-Адамара формируют пространственную модуляцию двух подэлементов каждого чувствительного элемента продольной петлевой укладкой проводов на участке, измеряют разность сопротивлений проводов вторичным измерительным преобразователем в аналоговом виде, преобразуют ее в цифровую форму, решением системы линейных алгебраических уравнений для трех чувствительных элементов каждого датчика определяют перепад давления на локальной измерительной базе по каждой из осей координат как проекций на них вертикального перепада давления, который определяют из измеренных и вычисленных проекций, и далее определяют плотность жидкости. Технический результат - упрощение реализации и использования способа измерения локальной плотности и повышение точности измерений. 1 ил.
Изобретение предназначено для применения в океанологии и может использоваться в других областях. Сущность изобретения заключается в том, что используют распределенные термопрофилемеры, содержащие по n модулированных по погонной чувствительности по функциям {<p, (z)}, проводников. При этом используют три термопрофилемера с разной температурной (αi) и тензо (βi) чувствительностью . Помещают их в общую мягкую оболочку и устанавливают в среде вдоль измеряемого профиля. Измеряют сопротивления проводников и определяют профиль температуры θ{z), давления P(z) и плотности ρ(z) по формулам:
, , ,где z - пространственная координата по профилю (в частности, глубина); aj;, bj - коэффициенты разложения θ{z) и P(z) по базису ортогональных функций , , причем коэффициенты aj и bj определяют из решения n систем уравнений видаαiaj+βibj+αiβici=R(i, j), ,где для j=0; для ; Ri0 - интегральное измеренное сопротивление 0-го проводника (немодулированного) i-го профилемера; Rij - интегральное измеренное сопротивление j-го проводника, модулированного функцией ϕj(z) с амплитудой rim на фоне постоянной составляющей rim; Rim - эквивалентное сопротивление проводника i-го профилемера с постоянным погонным сопротивлением rim при начальных условиях; dP{z)/dz - производная по профилю давления в точке z; g(ϕ, z) - ускорение свободного падения в зависимости от географической широты места ϕ и глубины точки z на профиле. Технический результат - одновременность измерения профилей температуры, давления и плотности с повышением точности.
Изобретение предназначено для применения в океанологии и может использоваться в других областях. Сущность изобретения заключается в том, что используют анализ переходного процесса после подачи ступенчатого воздействия, при этом используют совместно два датчика, первый из них с неизвестным показателем тепловой инерции и второй образцовый с известным показателем тепловой инерции, подают ступенчатое воздействие температуры одновременно на входы двух датчиков, используют переходной процесс разности температур двух датчиков для определения момента времени наступления его максимума, регистрируют отрезок времени от начала этого переходного процесса до максимума, определяют показатель тепловой инерции первого датчика численным решением уравнения
где εх - неизвестный показатель тепловой инерции первого датчика; ε0 - известный показатель тепловой инерции второго датчика; tm - отрезок времени от начала переходного процесса разности температур первого и второго датчиков до его максимума. Технический результат - повышение точности и упрощение процедуры калибровки. 2 ил.
Изобретение относится к области измерительной технике и предназначено для использования в системах контроля окружающей среды и технологических процессов. При дискретизации отсчеты берут пакетами по m отсчетов с задержками от первого , последовательность из N пакетов отсчетов регистрируют или передают в канал связи. При восстановлении из последовательности с пакетами отсчетов формируют m последовательностей одиночных отсчетов {х(k)}, задержанных на интервал времени τν(τ1=0) от первой, дискретным преобразованием Фурье, вычисляют спектр с алиасингом каждой из последовательностей {xν(k)} по формуле где для каждой из частот неизвестного спектра формируют суммы взвешенных задержками гармоник частот наложения по уравнению где из которого формируют систему линейных алгебраических уравнений относительно неизвестных составляющих гармоник (-m≤i≤m), решением системы определяют неизвестные, обратным преобразованием Фурье восстанавливают непрерывный сигнал x(t) по формуле Технический результат заключается в расширении спектра сигнала. 6 ил.
Устройство предназначено для измерения удельной электропроводности морской воды непосредственно в среде и может использоваться для измерения в других жидкостях. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения удельной электропроводности жидких сред содержит датчик с неэлектропроводным диском, двумя токовыми и n потенциальными электродами, генератор тока, коммутатор, резисторный датчик температуры диска, измеритель сопротивления, измеритель напряжения и микропроцессор, при этом удельная электропроводность жидкости определяется по формуле
где - удельная электропроводность жидкости между изолиниями i-го и j-го потенциальных электродов; I - ток в измерительной ячейке; Uij - напряжение между i-ым и j-ым потенциальными электродами; - значение «геометрической константы» ij-й пары потенциальных электродов; n - число потенциальных электродов; N - число используемых пар потенциальных электродов. Технический результат – повышение долговременной точности измерения в конкретной точке среды. 2 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в океанографии. Заявлен способ измерения температуры и показателей термической инерции оболочек контактного датчика температуры. Для этого используют три датчика, состоящих из чувствительных элементов с разными показателями термической инерции, помещенных во внешние оболочки с одинаковыми значениями теплового фактора и внутренней теплопроводящей средой с разными показателями термической инерции. По значениям текущей температуры чувствительных элементов датчиков θt1, θt2 и 0t3 определяют текущую температуру среды θtc, текущий показатель термической инерции внешней оболочки датчиков εt3, чувствительных элементов ε11, ε21 и ε31, внутренних оболочек ε12, ε22 и ε32 с использованием решений xj системы линейных алгебраических уравнений вида
, ,N≥18, где atj и Ct - коэффициенты, вычисляемые из N значений текущих температур θt1, θt2 и θt3 и их производных до третьей. Технический результат - повышение точности динамических измерений температуры и метрологической долговечности за счет определения показателей термической инерции чувствительных элементов и оболочек датчиков в рабочем режиме. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Способ измерения вертикального профиля плотности морской воды и устройство для его осуществления // 2631017
Изобретение относится к области экспериментальной океанографии, предназначено для непосредственного измерения вертикальных профилей плотности, температуры и скорости течения в море и может быть использовано в промышленности и на транспорте для определения тех же параметров в жидких средах, а также для контроля загрязнений морской воды. Согласно заявленному способу в море погружают трубку, у которой нижнее отверстие открыто, а верхнее присоединено к компрессору воздуха, которым осуществляют управляемое нагнетание-стравливание воздуха в трубке в заданном диапазоне давления. Фиксируют относительно вертикали положения уровней z1 и z2 воды в трубке, измеряют разносное давление внутри трубки и атмосферного на уровнях z1 и z2 соответственно P(z1) и P(z2) при ускорении свободного падения g, и рассчитывают среднюю плотность слоя воды между уровнями z1 и z2 по выражению:
Согласно заявленному устройству оно содержит погруженную вертикально в море трубку, у которой нижнее отверстие открыто, а верхнее присоединено к управляемому компрессору воздуха и датчику разницы давлений воздуха внутри трубки и атмосферного, выход которого подключен к одному из входов блока электроники, к двум другим входам которого подключены соответственно первый распределенный термопрофилемер, уложенный вдоль трубки внутри ее, и второй распределенный термопрофилемер, уложенный вдоль трубки снаружи ее. Выход блока электроники подключен к процессору, выход управления которого соединен с входом управляемого компрессора воздуха. При этом трубка преимущественно выполнена жесткой. Техническим результатом заявленных способа и устройства является простота и надежность их эксплуатации и широкая область применения, а также высокая точность измерения. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Группа изобретений относится к измерительной технике. Технический результат - обеспечение заданной точности аналого-цифрового преобразования за счет обеспечения контролируемого уменьшения или исключения погрешности дискретного представления сигнала путем управления частотой дискретизации. Для этого предложен способ аналого-цифрового преобразования с управлением частотой дискретизации аналогового сигнала по контролю изменчивости цифрового сигнала, который заключается в том, что сигналы управления на повышение и понижение частоты дискретизации устанавливают после сравнения с заданным допустимым значением амплитуды гармоники на частоте Найквиста, полученной цифровой фильтрацией одной гармоники из последовательности N цифровых отсчетов сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя. Причем задаваемые извне число N отсчетов цифрового фильтра и допустимое значение амплитуды гармоники на частоте Найквиста устанавливают априорно при рациональном выборе значения допустимой погрешности от элиайзинга и значения интенсивности потока отсчетов на основании данных о модели спектра типовых преобразуемых сигналов, а также предложено устройство для осуществления указанного способа. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к способам контактного изменения профиля физической величины в различных средах, в частности профиля температуры в море или атмосфере. При осуществлении способа измерения изменения профиля поля физической величины используют распределенные датчики с переменной погонной функцией чувствительности. Погонную функцию чувствительности этих распределенных датчиков выполняют по весовым функциям пространственных многополосных фильтров-датчиков, границы пропускания которых устанавливают в соответствии с покрытием подмножества номеров орт ряда Фурье v-м значением s-го разряда b-ичного кода номера орты от 0 до N-1. Весовые функции многополосных фильтров-датчиков выполняют равными сумме значений нормированных орт в полосах пропускания. Коэффициенты разложения по ортам изменения профиля за заданное время определяют сверткой за это время выходных сигналов многополосных фильтров-датчиков, соответствующих значениям b-ичного n-го разрядного кода номера орты. Операции свертки производят одновременно по древовидной схеме b-ичного дешифратора коэффициентов орт. Изменение профиля поля физической величины θ(x,t,T) за время Т вычисляют по формуле
где х - пространственная координата на профиле от 0 до L;t - текущее время;Т - задаваемое извне время интегрирования, за которое измеряется изменение профиля поля физической величины;ϕi(х) - орта ряда Фурье, аппроксимирующего профиль θ(х);i - номер орты в b-ичном коде;
a
i(t,T) - текущее изменение коэффициента разложения профиля по орте ϕi(х) за время Т. Технический результат изобретения заключается в повышении точности и пространственной разрешающей способности измерений. 5 ил.
Устройство включает лотки, в каждом из которых установлен моллюск и преобразователь перемещения его свободной створки, который содержит датчик Холла, взаимодействующий с постоянным магнитом, связанным со свободной створкой моллюска. Выходы датчиков Холла подключены к коммутатору, подключенному к преобразователю напряжение - цифра, подключенному к блоку регистрации и управления, который является выходом устройства. Моллюск одной своей створкой жестко закреплен на основании лотка, преобразователь перемещения свободной створки моллюска содержит закрепленный на основании лотка каркас, на котором закреплены под острым углом друг к другу жесткая планка, на конце которой в зоне размещения моллюска закреплен датчик Холла, и выполненная из упругого необрастающего пластика гибкая планка, конец которой опирается на свободную створку моллюска. Напротив датчика Холла на конце планки закреплен постоянный магнит. На жесткой планке в зоне размещения моллюска закреплен светодиод, подключенный к управляемому источнику питания и блоку регистрации и управления. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности и точности измерений. 2 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения физических параметров и скорости потоков жидкостей и газов.
Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения и повышение быстродействия способа.
Суть способа состоит в том, что в потоке локально устанавливают три идентичных терморезисторных элемента с подогревом - охлаждением управляемыми контролируемыми источниками разной переменной мощности, измеряют сопротивления терморезисторных элементов во времени, определяют мгновенные значения температуры терморезисторных элементов и их производных, определянэт мгновенное значение параметра потока по градуировочной зависимости от интегрального коэффициента теплообмена a(t)S тер-морезисторного элемента со средой или по градуировочной зависимости от теплоемкости тс терморезисторного элемента, которые вычисляют.по формулам
где θ1(t), θ2(t) и θ3(t) - мгновенные температуры первого, второго и третьего терморезисторных элементов;
θ1'(t), θ2'(t) и θ3'(t) - мгновенные производные температур первого, второго и третьего терморезисторных элементов;
Ρ1(t), Ρ2(t) и Ρ3(t) - мгновенные мощности нагрева первого, второго и третьего терморезисторных элементов,
температуру потока θc(t) определяют по формуле.
ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ // 2549255
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения температуры контактными резисторными датчиками в окружающей среде и в технологических процессах.
Техническим результатом изобретения является повышение точности за счет уменьшения динамической погрешности измерения, обусловленной тепловой инерцией датчика, снижения случайной и систематической погрешностей вторичного измерительного преобразователя схемно-алгоритмическим способом.
Измеритель выполнен в составе измерительного моста 1, блока преобразования и обработки 2 и источника питания 3. Измерительный мост содержит два датчика температуры и четыре образцовых резистора, соединяющих шесть вершин моста в последовательности: первая вершина, первый датчик, третья вершина, первый образцовый резистор; четвертая вершина, второй образцовый резистор, и вторая вершина, второй датчик температуры, пятая вершина, третий образцовый резистор, шестая вершина, четвертый образцовый резистор, первая вершина. Первая и вторая вершины соединены с выходами источника питания 3, а другие четыре вершины поданы на входы блока преобразования и обработки 2.
При этом образцовые резисторы могут быть выполнены переменными и программно управляемыми.
Блок преобразования и обработки 2 выполнен в составе четырех аналого-цифровых преобразователей 4-7 с дифференциальными входами и микропроцессора 8, входы и выходы которого подключены, соответственно, к цифровым выходам и цифровым входам каждого из аналого-цифровых преобразователей. При этом аналоговые входы аналого-цифровых преобразователей соединены последовательно в кольцо таким образом, что первый вывод входа каждого аналого-цифрового преобразователя соединен со вторым выводом входа другого аналого-цифрового преобразователя и одним из четырех входов блока преобразования и обработки.
Блок преобразования и обработки 2 также может быть выполнен в составе последовательно соединенных коммутатора 9, аналого-цифрового преобразователя 10 и микропроцессора 11. При этом вход и выход микропроцессора подключены, соответственно, к цифровым выходу и входу аналого-цифрового преобразователя, дифференциальный вход которого подключен к дифференциальному выходу коммутатора, четыре дифференциальных входа которого являются входами блока преобразования и обработки. 3 з. п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение может быть использовано для измерения скорости течений и ветра, а также расхода жидкостей и газа в трубопроводах.
Технический результат - повышение точности, упрощение технической реализации способа измерения скорости потока и расширение областей применения.
Сущность: для измерения скорости направленного потока используют первичный измерительный преобразователь меток в потоке с равномерно распределенной измерительной базой известной длины L, размещают измерительную базу в потоке под известным острым углом α к направлению потока, подают выходной сигнал R(t) первичного, измерительного преобразователя через вторичный измерительный преобразователь на спектроанализатор, вычисляют известным способом текущую за время Τ функцию спектральной плотности сигнала SR(f). В силу того, что распределенный первичный измерительный преобразователь осуществляет скользящее осреднение на базе L и на отрезке времени сигнала меток в потоке, функция SR(f) будет иметь минимумы (нули) на дискретных частотах fi в порядке возрастания , причем . Определяют частоты fi по функции SR(f), вычисляют среднюю за время T скорость потока по формуле
При использовании в качестве меток в потоке неоднородностей температуры, коэффициента теплообмена (зависящего от пульсаций скорости, плотности, теплоемкости, теплопроводности, кинематической вязкости потока), пульсаций гидростатического давления, неоднородности удельной электропроводимости, коэффициентов ослабления света и звука - используют соответствующие распределенные первичные измерительные преобразователи меток в электрический сигнал. 17 ил.
Изобретение относится к области измерительной информационной техники и предназначено для использования в тех областях, где необходимо точное и высокоскоростное аналого-цифровое преобразование сигналов.
Технический результат изобретений заявленной группы - повышение точности измерения коротких временных интервалов за счет идентификации в рабочем режиме весовых коэффициентов разрядов кода отсчета временных интервалов с точностью задания периодов опорных частот.
Сущность изобретения-способа: способ измерения временных интервалов основан на аналоговом n кратном преобразовании измеряемых первых временных интервалов между стартовыми сигналами и -ми сигналами опорной частоты в p раз большие вторые временные интервалы до сформированных стоповых сигналов и кодировании вторых временных интервалов в целых m1 периодах τ0 опорной частоты. При этом используют два параллельных канала преобразования суммы измеряемого временного интервала с разными значениями числа m11 образцовых интервалов в первом и m21 во втором каналах, с разными коэффициентами расширения в разрядных преобразователях в первом и втором каналах. Подают стартовый сигнал t-го измеряемого временного интервала, динамический диапазон значений которого составляет m периодов опорной частоты, на входе обоих каналов одновременно. Преобразуют суммарные временные интервалы в коды отсчетов содержащие n1, разрядов для первого канала и n2 разрядов для второго канала. Фиксируют коды отсчетов. Подают на входы каналов стартовые сигналы или более входных сигналов
Аналогичным образом преобразуют эти временные интервалы и фиксируют коды отсчетов Определяют весовые коэффициенты разрядов кодов отсчетов для первого и для второго каналов решением системы или более линейных алгебраических уравнений вида
и определяют цифровые значения измеренных временных интервалов по формуле
где
Сущность изобретения-устройства для измерения временных интервалов: оно содержит блок опорных частот (ГОЧ) и разрядные преобразователи временных интервалов в код с интерполятором (РПij), выходы которых связаны с управляющим входом узла блокировки входа (УБВ). Устройство также содержит вычислитель (В) и два параллельных канала поразрядного кодирования (КПК1 и КПК2), в которых РПij с разными коэффициентами расширения включены последовательно по стартовым входам и стоповым выходам. ГОЧ имеет три выхода. Выход начальной опорной частоты ГОЧ подключен к первым управляющим входам всех РПij. Выход первой опорной частоты ГОЧ, в т раз меньшей его начальной опорной частоты, подключен к вторым управляющим входам РПij в КПК1. Выход второй опорной частоты ГОЧ, сдвинутой по фазе на половину периода относительно его первой опорной частоты, подключен к вторым управляющим входам РПij в КПК2. Выходы стоповых сигналов конечных РПij в КПК1 и в КПК2 подключены соответственно к первому и второму управляющим входам вычислителя В. Управляющий выход В соединен с управляющим входом УБВ устройства. Вход стартового сигнала измеряемого временного интервала через УБВ подключен к входам первых РПij в КПК1 и в КПК2. Кодовые выходы всех РПij подключены к информационным входам вычислителя В, выход которого является выходом устройства. 2 н. п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров потоков жидкостей и газов.
Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей способа.
Способ измерения параметров газовых и жидких сред датчиком температуры с подогревом по периодической функции, на фоне постоянной составляющей, включает фиксацию температуры датчика и мощности подогрева, а также использование градуировочных зависимостей параметров среды от параметров датчика. Согласно изобретению выполняют по три отсчета температуры датчика и мощности нагрева на одном периоде функции подогрева и параметры датчика и температуру среды определяют по формулам для интегрального коэффициента теплообмена
для теплоемкости датчика
для температуры среды
где θ(t) и θ'(t) - мгновенная температура датчика и ее производная;
P(t) - мгновенная мощность нагрева;
α - коэффициент теплообмена датчика со средой;
S - площадь поверхности датчика;
m - масса датчика;
с - удельная теплоемкость материала датчика.
