Способ телеизмерения вертикальной структуры гидрофизических полей

 

СПОСОБ ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ ГИДРС ФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ, заключающийсяв перемещении измерителя по вертикали и в синхронном преобразовании сигналов измерителя в электрические аналоговые сигналы , в последующем преобразовании аналоговых сигналов в дискретные и в запоминании дискретных сигналов, отличающийся тем, что,. с целью повышения точности телеизмерений, изэлектрических аналоговых сигналов формируют корректирующие сигналы, амплитуды которых .пропорциональны скорости изменения аналоговых сигналов и постоянным времени . измерителя, по которым корректируют электрические аналоговые сигналы и фиксируют дискретные сигналы, соответствующие началу телеизмерения,, формируют дискретные сигналы существенных отсчетов в момен ш достижения электрическими аналоговыми сигналами; Заданных значений, запоминают дискретные сигналы глубины телеизмерения г соответствующие моментам формирования существенных отсчетов при прямом направлении перемещения измерителя (Л по вертикали, и скорость перемещения измерителя изменяют так, чтобы максимальная из средних скоростей изменения электрических аналоговых сиг-f налов не превышала заданную. g

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

° Ъ

РЕСПУБЛИН,Su„„1012308 A

359 G 08 С 19/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) (57) СПОСОБ ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОИ СТРУКТУРЫ ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ

ПОЛЕЙ, заключающийся в перемещении измерителя по вертикали и в синхронном преобразовании сигналов измерителя в электрические аналоговые сигналы, в последующем преобразовании аналоговых сигналов в дискретные и в запоминании дискретных сигналов, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что,. (21) 2965820/18-24 (22) 30.01.81 ,(46) 15,04.83. Бюл. 9 14 (72) Ю.В. Каллиников, Ф.М. Аллахвердов, Ю.Г. Лебедев, A.Â. Опаренко, С.И. Кремков и В.С. Аносов (53) 621-398(088 ° 8)

;(56) 1. Руководство по гидрологиче;ским работам в океанах и морях.

Гидрометоиздат, 1977, с. 562-583., 2. Отсчет НИР МИФИ М 765686.

Тема 77-3-02 М., 1979 (прототип).

l с целью повышения точности телеизме-" рений, из электрических аналоговых сигналов формируют корректирующие сигналы, амплитуды которых .пропорциональны скорости изменения аналоговых сигналов и постоянным времени измерителя, по которым корректируют электрические аналоговые сигналы и фиксируют дискретные сигналы, соответствующие началу телеизмерения,. формируют дискретные сигналы существенных отсчетов в моменты достижения электрическими аналоговыми сигналами заданных значений, запоминают дискретные сигналы глубины телеиэмерения соответствующие моментам формиррвания существенных отсчетов при прямом на- g правлении перемещения измерителя по вертикали, и скорость перемещения измерителя изменяют так, чтобы максимальная из средних скоростей изме- С нения электрических аналоговых сиг- l налов не превьпцала заданную.

1012308

20 синхронном преобразовании сигналов

30 измерителя в электрические аналоговые сигналы, в последующем преобразовании аналоговых сигналов в дискретные и в запоминании дискретных сигналов, из электрических аналоговых сигналов формируют корректирующие сигналы, амплитуды которых пропорциональны скорости изменения аналоговых сигналов и постоянны времени измерителя,по которым корректируют электрические аналоговые сигналы и

40 фиксируют дискретные сигналы, соответствующие началу телеизмерения, формируют дискретные сигналы существенных отсчетов в моменты достижения электрическими аналоговыми

45 сигналами заданных значений, запоминают дискретные сигналы глубины те-. леизмерення, соответствующие моментам формирования существенных отсче- . тов при прямом направлении перемеще50 ния измерителя по вертикали, и скорость перемещения измерителя изменяют так, чтобы максимальная из средних скоростей. изменения электриче ских аналоговых сигналов не превышала заданную.

На чертеже изображена структурная схема системы, реализующей предлагаемого способа.

Система содержит измерительные ка- налы 1-3 по числу измеряемых гидро-физических параметров, канал 4 уп- равления скоростью зондирования, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 5, логический блок б. Каждый из измерительных каналов содержит б5 датчик 7, измеритель 8 скорости

Изобретение относится к океано графической технике и может быть использовано для создания автономных зондирующих.гидрофизических систем, предназначенных для длительного и многократного измерения вертикальной структуры гидрофизических параметров в морях и океанах, например, с эаякоренных автоматических буйковых станций, платформ и т.д.

Известен способ измерения и передачи гидрологических параметров, основанный на том, что перемещают с переменной скоростью носитель с аппаратурой на заданную глубину, производят асинхронное с разделением во времени и с постоянной частотой дискретизации преобразование гидроло гических параметров в цифровые эквиваленты, передают их по каналу связи и регистрируют в цифровом и анало говом виде, причем скорость носителя мелют изменением скорости вращения электролебедки в зависимости от градиента одного из регистрируемых параметров P ).

Однако этому способу свойственны большие динамические погрешности и большой объем избыточной информации.

За счет управления скоростью движения носителя этот способ позволяет уменьшить общее время зондирования.

Большое время измерения не позволяет считать достоверной измеренную вертикальную структуру из-за.ее изменчивости при длительном зондировании.

Наиболее близким к изобретению. является способ телеизмерения вертикальной структуры гидрофизических полей, заключающийся в синхронном преобразовании сигналов датчиков глубины и скорости в электрические аналоговые сигналы, в последующем преобразовании аналоговых сигналов в дискретные и в запоминании дискретных сигналов. Этот способ по сравнению с аналогами имеет меньшую диаметрическую погрешность за счет того, что в нем благодаря синхронному преобразованию, передаче и оцифровке информации не образуется динамиче. ской составляющей погрешности, связанной с коммутацией каналов во вре« мены . Это позволяет более точно при.вязывать измеренные параметры к глу.бине. Кроме того, частотный способ преобразования и передачи информации! позволяет увеличить частоту дискре-,: тизации сигнала, так как время пре-. образования периода ;следования им- пульсов в код может быть сделано очень малым. Это:уменьшает составляющую динамической погрешности, связанную с осреднением за время преобразования t 2).

Однако такбй способ не позволяет устранить составляющую динамической погрешности, связанную с инерционностью датчиков. Кроме того, принятый способ равномерной дискретизации во времени приводит к большому объему избыточной информации, которая перегружает память, каналы передачи и ЭВМ.

Недостатком описанного способа является также невозможность изменения скорости движения носителя во время зондирования, которую можно менять только перед началом каждого цикла путем установления требуемой плавучести носителя; свободно движущегося вдоль направляющего кабельтроса. Это не позволяет уменьшить общее время зондирования и приспособить описанный способ к изменяющимся внешним условиям:

Кроме того, известный способ не приспособлен к автоматизации много-. циклового измерения в автономном ре-. жиме.

Цель изобретения — повышение точ-, ности измерения.

Поставленная цель достигается тем, 25 что согласно способу телеиэмерения вертикальной структуры гидрофизиче.ских полей, заключающемуся в перемещении измерителя по вертикали и в

1012308

» I

U = rx Ux(t) R

1 изменения сигнала датчика,. блок 9— коррекции, сумматор 10 и аналогоцифровой преобразователь 11, анализатор 12, блок 13 выделения максималвного сигнала, блок 14 ограничения, исполнительный механизм 15 и 5 регулирующий элемент 16. В зависимости от принятой системы спуска и подъема блоки системы могут располагаться или целиком в корпусе носителя, или .частично в носителе и частич- )p . но на борту плавучести f áóÿ7. Если используется-система спуска н подьема .со свободным движением носителя . вдаль направляющего кабель-троса, блоки системы размещаются.в корпусе носителя, и после окончания цикла зондирования данные,из ОЗу через разъемный узел связи.(например, разъемный трансформатор) по линии связи (кабель-трос) передаются в промежуточное ОЗУ в бортовой аппаратуре, откуда они передаются, в сеансы связи по радиоканалу в центр сбора и обработки информациие Если-используется система со связью носителя с поверхностным буем, в. корпусе .25 носителя размещаются только датчики, а все остальные блоки — в бортовой

:,аппаратуре буя. При этом сигналы с датчиков по отдельным линиям кабель-троса(или после уплотнения по 30 одной линии) передаются в аппаратуру буя, где они разделяются и обрабатываются по общему для системы алгорит му.

Система работает следующим об- 35 разом..

С помощью датчиков 7 гидрофизические параметры Х непрерывно преобразуются в электрические. аналоговые сигналы U (t). Ва выходах блоков 8 4О иэ этих сигналов формируются сигналы, пропорциональные мгновенным Ux(t), и средйим U<(t) значениям скорости изменения сигналов с датчиков. В— блоках 9 иэ этих сигналов формируют- 45 ся корректирующие сигналы.с коэффициентами пропорциональности, 5Q равными постоянным времени » каналов измерения.

В сумматорах 10 производится суммирование сигналов с датчиков 7. в корректирующих сигналов с блоков

9. Скорректированный сигнал ск l

V„= " () +W„ux(t) с выходов блоков 10 поступает на входы преобразователя 11 и анализа- @ тора 12, в которых эти сигналы анализируются и преобразуются в дискретные.

По. сигналу "Пуск" в момент начала зондирования в аналого-цифровых пре- 65 образователях 11 всех каналов форми. руются цифровые эквиваленты начальных значений измеряемых параметров

Ng,», которые поочередно фиксируются в ОЗУ 5. Затем:все каналы 1 и 2,. кроме канала 3 глубины, пережит в режим анализа. Сигнал, поступающий на вход анализатора 12, непрерывно сравнивается с предыдущим существенным отсчетом, и при достижении при- . ращения этого сигнала:заданной вели- чины апертуры аХ на выходе анализа тора 12 формируется сигнал нового существенного отсчета .Ссо, по которому через блок .6 опрашивается канал глубины, и текущий цифроВой эквивалент иэ преобразователя 11 канала 3 фиксируется в ОЗУ 5 ° Одновременно в ()ЗУ фиксируется номер канала N,x, где имеется существенный отсчет, и знак приращения

Эign 6Nxе Этих Данных достаточно для определения координат существенных отсчетов и восстановления изме- ряемых функций. Блок 6 служит для сдвига сигналов обращения к каналу

-глубины при совпаденви во времени моментов существенных отсчетов в разйых каналах измерения. Если движение носителя меняется на обратное относительно направления Зондирования, по сигналу sign hNx знака средней скорости изменения сигнала глубины с выхода измерителя 8 в преобразователе 11 блокируется цифровой выход на время, пока носитель не. вернется на глубину, с которой начался его обратный ход.

Канал управления скоростью зондирования работает следующим образом.

Средние.скорости изменения сигналов с датчиков 0» сравниваются s блоке 13, на выходе которого выделя-ется макси«мальный из сравниваемых сигналов ) Ux 1ыох.

Этот сигнал поступает на вход блока ограничителя 14.: если сигнал

10,)„ „находится в заданных границах, на выходе блока 14 отсутствует сиг«нал управления. Если же сигнал

Щ1 „выходит эа заданные границы, то на выходе блока 14 формируется сигнал управления, знак которого

signY зависит от того, какая из границ .нарушена. Сигнал управления с помощью исполнительного механизма

15 перемещает регулирующий элемент

16, изменяющий скорость носителя до тех пор, пока сигнал ) Ux) щ„ не войдет в заданные границы.

° Канал управления 4 располагается в корпусе носителя, если скорость носителя меняетея изменением плавучести, лобового сопротивления или мощности движения носителя, или на .боруу буя, если скорость носителя меняется с.помощью изменения скорос.

:ти вращения электропривода лебедки.

1012308

Соатавихаль Е. Бакеев

Редактор Н. Швыдкая ТехредТ.Фанта Корр ек тор М. Шароши

Заказ 2771/63 Тираж 616 Подписное.ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений И открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент". r. Ужгород, уюь Проектная, 4

За счет формирования корректирую щиХ сигналов в. зависимости от ско рости изменения сигналов с датчиков .и постоянных времени измерительных канадов уменьшается динамическая погрешность измерения нестационар- 5 ных процессов инерционным измерите лем, а за счет управления скоростью движения носителя в зависимости от средней скорости изменения сигналов с датчиков сокращается общее время зондирования, что повышает достоверность измеренной структуры гидрофизических полей.

7gcx д т