Ультразвуковой измеритель скорости подводных течений

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ Р13МЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ПОДВОДНЫХ ТЕЧЕНИЙ, содержащий установленные на гидростабилизированной платформе под углом к наЪравлениюпотока два обратимых электроакустических преобразователя,подключенных через антенный коммутатор к первым импульсным передатчику и при ,тнику,выхода1 которых через преобразователь подключены к блокуделения, а также первый блок вычитания, синхронизатор и счетчик импульсов, о т личающийс я тем, что, с целью увеличения точности измерений при движении гидростабилизированной платформы, в него введены излучающая и приемная антенны,, вторые импульсные передатчики приемник, первый и второй ключ, пороговое устрой-, ство, нуль-орган, коммутатор, сумматор , блок умножения и второй блок , вычитания, причем передагадая антенI на подключена к первому выходу второго импульсного передатчика, .второй выход которого подключен к второму импульсному приемнику, первый вход которого через первый ключ подключен к приемной антенне, а выход через второй ключ, нуль-орган и счет-, чик импульсов подключен к третьему входу блока перемножения, а через пороговое устройство - к управляющему входу второго ключа и входу синхронизатора, выход блока делен.чя подключен К-входу коммутатора, первый выход которого параллельно подключен к входам второго блока вычитания и сумматора, а второй - к первому входу блока перемножения, второй (Л вход которого подключен к вьмоду сумматора, а выход - .к второму вхо-, ду первого блока вычитания, первый вход которого подключен к выходу второго блока вычитания, при зтом уп- 2 .равляющий вход первого ключа соединен с вторым выходом импульс .Вого передатчика, выход нуль-органа соединен с третьим входом преобразователя , а выходы синхронизатора подел ключены к управляквдим входам антено ного коммутатора, преобразователя, блока деления, коммутатора, суммататора , блока перемножения, первого и второго блоков вычитания и первого wi и второго импульсных передатчиков. flj

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) . (И) 3(Я) G Ol P

ЕНИЯ. "

1 е

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3428209/18"10 (22) 21 ° 04 .82, (46) 23.11.83. Бюл. 9 43. (72) A.B.Ðàãàóñêàñ, В.Г.Данилов, Г.A.Äàóáàðmñ и ВъВ.Овечкин (71) Каунасский политехнический

Институт им. Антанаса Снечкуса (53) 681.121 (088.8) (56)1. Патент Великобритании

9 2034473, кл.6 01 F l/66, 1980.

2. Патент ФРГ Р 2547892, кл.G 01 P 5/00, 1979 (прототип). (54) (57) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

СКОРОСТИ ПОДВОДНЬ)Х ТЕЧЕНИИ, содержащий установленные на гидростабилизированной платформе под углом к направлению потока два обратимых электроакустических преобразователя,подключенных через антенный коммутатор к первым импульсным передатчику и при,емнику,выходы которых через преобразователь подключены к блоку деления, а также первый блок вычитания, синхронизатор и счетчик .импульсов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения точности измерений при движении гидростабилизированной платформы, в него введены излучающая и приемная антенны вторые импульсные передатчик .и приемник, первый и второй ключ, пороговое устрой-, ство, нуль-орган, коммутатор, сумматор, блок умножения и второй блок, вычитания, причем передающая антен-! на подключена к первому выходу второго импульсного передатчика,,второй выход которого подключен к второму импульсному приемнику, первый вход которого через первый ключ подключен к приемной антенне, а выход через второй ключ, нуль-орган и счет-, чик импульсов поцключен к третьему входу блока перемножения, а через пороговое устройство — к управляющему входу второго ключа и входу синхронизатора,- выход блока делен.)я подключен к входу коммутатора, первый выход которого параллельно подключен к входам второго блока вычитания и сумматора, а второй — к первому ) входу блока перемножения, второй вход которого подключен к вьмоду сумматора, .а выход — .к второму вхо-, äâåâ ду первого блока вычитания, первый % ° вход которого подключен к выходу второго блока вычитания, при этом уп,равляющий вход первого ключа соединен с вторым выходом второго импульсного передатчика, выход нуль-органа соединен с третьим входом преобразователя, а выходы синхронизатора подключены к управляющим входам антенного коммутатора, преобразователя, .блока деления, коммутатора, суммататора, блока перемножения, первого и второго блоков вычитания и первого и второго импульсных дередатчиков.

1056055

Изобретение относится к акустическйм измерениям и может быть использовано для измерения скорости подводных течений и при построении систем управления глубоководными

5 тралами.

Известен доплеровский измеритель скорости движения объекта относительно отражающей поверхности, содержащий передающую и приемную акустические антенны, передатчик и приемник когерентных акустических импулвсов и блок измерения доплеровской частоты (1 ).

Недостатком этого устройства является отсутствие возможности измерения скорости подводных течений при движении подводного объекта, на котором установлен доплеровский измеритель;

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ультразвуковой измеритель скорости 20 подводных течений, содержащий закрепленные на гидростабилизированной платформе под углом к направлению потока два обратных электроакустических преобразователя, антенный ком- 25 мутатор, импульсные передатчик и приемник, преобразователь, блок деления, блок вычитания, счетчик импульсов и синхронизатор Г2 3.

Однако известное устройство не З0 позволяет измерять с высокой точностью скорость подводных течений при трансцортированин в них подводных объектов, поскольку измеряется только скорость транспортирования под- 35 водного объекта относительно потока воды и не учитывается скорость его движения относительно дна и скорость подводных течений при движении в них подводнorо объекта. 40

Целью изобретения является повышение точности измерения скорости подводного течения при движении гидростабилизированной платформы, упрощение и автоматизация устройства. 45

Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковой измеритель скорости подводных течений, содержащий установленные на гидростабилиэированной платфоРме под углом к направлению потока два обратимых электроакустических преобразователя, подключенных через антенный коммутатор к первым импульсным передатчику и приемнику, выходы которых через преобразователь подключены к блоку деления, а также первый блок вычитания, синхронизатор и счетчик импульсов, введены излучающая и приемная антенны, вторые импульсные передатчик и приемник, первый и второй ключ, пороговое 60 устройство, нуль-орган, коммутатор, сумматор, блок умножения и второй

1 блок вычитания, причем передающая антенна подключена к первому выходу второго импульсного передатчика, второй выход которого подключен .второму импульсному приемнику, первый вход которого через первый ключ подключен к приемной антенне, а выход -.ереэ второй ключ, нуль-орган и счетчик импульсов подключен к третьему входу блока перемножения, а через пороговое устройство — к управляющему входу второго ключа и входу синхронизатора, выход блока деления подключен к входу коммутатора, первый выход которого параллельно подключен к входам второго блока вычитания и сумматора, а второй - к первому входу блока перемножения, второй вход которого подключен к выходу сумматора, а выход — ко второму входу первого блока вычитания, первый вход которого подключен к выходу второго блока вычитания, при этом управляющий вход первого ключа соединен с вторым выходом второго импульсного передатчика, выход нуль-органа соединен с третьим входом преобразователя, а выходы синхронизатора подключены к управляющим входам антенного коммутатора, преобразователя, блока деления, коммутатора, первого и второго блоков вычитания, сумматора, блока перемножения и первого и второго импульсных передатчиков.

На чертеже изображена структурная схема ультразвукового измерителя скорости подводных течений.

Ультразвуковой измеритель скорости подводных течений содержит видростабилиэированную платформу 1, два обратимых электроакустических преобразователя 2 и 3, передающую 4 и приемную 5 акустические антенны, антенный коммутатор 6, первый импульсный передатчик 7, первый импульсный приемник 8, преобразователь 9, блок 10 деления, коммутатор 11, второй блок. 12 вычитания, сумматор 13, блок 14 перемножения, первый блок

15.вычитания, второй импульсный передатчик 16, первый ключ 17, второй импульсный приемник 18, синхронизатор 19, пороговое устройство 20, второй ключ 21, нуль-орган 22 и счетчик 23 импульсов ° ультразвуковой измеритель скорости подводных течений работает следующим образом.

При транспортировке гидростабилизированной в горизонтальном положении платформы 1 скорость Yä надвигающегося потока определяется векторной суммой проекции Ч вектора скорости

9 подводного течения на продольную ось платформы 1 и проекции 9 вектора скорости Up движения платформы 1 относительно морского дна на ту же ось платформы 1, т . е.V. t =× + Ч

В первом такте каждого цикла измерений надвигающийся поток воды

1056056 зондируют акустическими импульсами, излучаемыми последовательно во времени обратимыми электроакустическими преобразователями 2 и 3 по на правлению и против направления потока . Зондирующие импульсы поступают с первого выхода импульсного передатчика 7 через антенный коммутатор

6 и принимаются импульсным приемником 8. Управление работой передатчика 7 и антенного коммутатора 6 осуществляется автоматически синхронизатором 19. При этом время 2 прохождения акустического импульса по направлению потока определяется выражением

15 л, cl co5 сС (д (1)

v„+ с где ы — базовое расстояние между элетроакустическими преобразователями 2 и 3; с(— угол между линией базы и про.дольной осью платформы 1;

С вЂ” скорость ультразвука в потоке.

Время 6прохождения акустического импульса против направления потока определяется выражением

ЗО (2) ас (Б с- п — 55

+ — ю и с)совg с (4) записывается в регистры второго вхо- да блока 14 перемножения. Этим кончается первый такт измерений. 60

Во втором такте коммутатор 11 импульсом синхронизатора 19 переводится в состояние, при котором выход блока 10 деления соединен с ервым входом блока 14 перемножения.

Импульсы со второго выхода перецатчика 7 и выхода приемника 8 пос-. тупают на первый и второй входы преобразователя, где величины иТВпреобразуются в пропорциональные этим величинам цифровые величины Мд и,ИВ. В блоке 10 деления велйчиныЩ .ив)бпоследовательно во времени преобРазУются в обратные цифровые величины 1/й,„и 1 pl@. Эти величины через коммутатор 11 поступают на входы второго блока 12 вычитания и сумматора 1 3 45

Разностная цифровая величина (- ----) ----- v

1 .. 1 2 (3)

8 g дсозс(. ,с выхода блока 12 вычитания записы;вается в регистры первого входа пер- 50 вого блока 15 вычитания, а суммарная цифровая величина с выхода блока 13 суммирования

Одновременно импульсом синхронизатора 19 запускается передатчик 16 когерентных акустических импульсов с несущей частотой Е и с помощью передающей акустической антенны 4 этот импульс излучается в направлении дна. При этом на время излунения зондирующего импульса с помощью ключа 17 вход приемника 18 когерент .ных акустических импульсов отключается от выхода приемной акустической антенны 5. Отраженный от дна акустический импульс принимается

:приемной акустической антенной 5 и поступает на вход приемника 18.

Одновременно на вход опорного сигнала приемника 18 поступает когерентное гармоническое колебание с частотой,, которое смешивается с

1 ,принятым сигналом. Таким образом, во время приема отраженного акустического импульса на выходе приемника

18 формируется радиоимпульс с частотой заполнения, равной частоте 1, доплеровского сдвига:

2Еосоз р где ф — угол наклона диаграммы направленности передающей акустической антенны 4.

При превышении амплитуды выходного импульса приемника 18 заданного порога обнаружения в пороговом устройстве 20 ключ 21 переводится в замкнутое состояние на время отраженного акустического импульса, в результате чего выходной импульс приемника

18 поступает на вход нуль †орга 22 °

Выходные импульсы нуль-органа 22, соответствующие моментам перехода напряжения сигнала с частотой заполнения д через нули при положительной величине первой производной этого напряжения, поступают на третий .вход преобразователя 9 и на вход счетчика 23 импульсов. При этом на выходе преобразователя 9 после окончания принятого импульса Формируется цифровая величина N>M; /Е, где и; — количество перибдов напряжения сигнала заполнения, поступивших на вход нульоргана 22 в течение приема отраженного акустического импульса. Цифровая величина N в блоке 10 деления преобразуется в обратную цифровую величину

A

ff rl (62

* которая через коммутатор 11 поступает на первый вход блока 14 перемножения. Одновременно на третий вход блока 14 перемножения norT iIc!ет выходная цифровая величина N; и,. с выхода счетчика 23 импульсов . При этом согласно выражениям <4), (5) и

1056056 (8)

Составитель Н.Бурбело

Редактор H.Áãîðîâà ТехредИ. Асталош Корректор М.Шароши

Заказ 9292/36 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москваq Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Ъ филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4 (6 ) на выходе блока 14 перемножения формируется цифровая величина

41 cos p (7) и - — ч, 14 äños c(е которая поступает на второй вход блом ка 15 вычитания. Коэффициент передачи блока 15 вычитания со стороны

;первого входа установлен равным

0 53cotgtа со стороны второго входа 10 равным(dcosk)/ jg

При этом согласно вйражениям (3) и (7) в конце второго такта измереия на выходе блока 15 вычитания ормируется цифровая величина

Таким образом, предлагаемое устройстно обЕспечивает возможность автоматического измерения скорости

Ч подводных течений при движении гидростабилизированной платформы 1.

Упрощение устройства и увеличение точности измерений достигнуто тем, что для всех процедур преобразования типа временной интервал - цифровая величина и вычисления всех обратных величин использовано последовательное соединение лишь двух блоков

9 и 10, а также тем, что автоматическая компенсация величины С производится в каждом цикле измерений, причем для этого не требуется отдель. ный специальный измерительный канал для определения величины С.

Использование предлагаемого ультразвукового измерителя скорости подводных течений наиболее полезно при построении автоматических систем управления рыболовныМ тралом при глубоководном траленин.