Устройство для определения высот морских волн

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) др 4 С О1 С 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ топриемника.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3656778/24-10 (22) 24 ° 10. 83 (46) 07,11.86. Бюл. № 41 (71) Институт океанологии им. П.ПеШиршова и Всесоюзный электротехнический институт им. В,И. Ленина (72) М.И. Вортман, Б.Ф. Кельбалиханов, В.Н. Пелевин, Л.А. Стефанцев, В.И. Еремин, А.М. Лурье и Л.П. Савина (53) 528.514(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 415489, кл. G 01 С 3/08, 1974.

Авторское свидетельство СССР № 931000, кл. G 01 С 3/08, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ВЫСОТ МОРСКИХ ВОЛН, содержащее импульсный лазер, оптический элемент, направляющий и принимающий лазерное излучение, блок питания лазера, фотоприемник и блок регистрации, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений .путем исключения влияния неоднородности волнения, оно снабжено блоком синхронизации, двигателем, на оси которого закреплены оптический элемент и блок синхронизации, и блоком питания фотоприемника, при этом оптический элемент, выполнен в виде плоского зеркала, а блок регистрации снабжен измерителем временных интервалов, причем выход блока синхронизации через блок питания лазера соединен.с входом лазера, а вход через блок регистрации соединен с первым выходом блока питания фотоэлемента, второй выход которого соединен с входом фотоприемника, выход которого соединен с входом блока питания фо015

20

1 12??

Изобретение относится к области океанологии и может быть использовано в метеорологии и гидродинамике морских волн и волнения для измерения высот волн и распределения возвышений морской поверхности с борта судна и с берега.

Целью изобретения является повышение точности измерений путем исключения влияния неоднородности.

На фиг. 1 показана схема устройства для определения высот волн; на фиг. 2 изображена схема зондирования морской поверхности; на фиг. 3— схема, поясняющая метод определения 15 высоты волны; на фиг. 4 изображены импульсы, отраженные от различных участков взволнованной морской поверхности.

Устройство содержит излучатель (лазер) 1, соединенный высоковольтными кабелями с блоком 2 питания, фотоприемник 3, соединенный с блоком

4 питания фотоприемника, плоское зеркало 5, расположенное на стойках иад 2 оптическими. выходами лазера и фотоприемника, вращающееся под углом к горизонту вокруг вертикальной оси лазера и фотоприемника при помощи двигателя 6, блок 7 синхронизации, расположенный на оси двигателя вблизи оси вращения зеркала, вход которого соединен с выходом блока 8 регистрации, а выход — с блоком 2 питания лазера 1.

Выход блока 4 питания фотоприемника

3 соединен с блоком 8 регистрации.

Измеритель временных интервалов входит в состав блока 8 регистрации (на чертеже не показан) и представляет собой электронный узел., в котором 40 реализован принцип корпусного измерения малых интервалов времени. Он содержит два генератора меандров, работающих в старт-стопном режиме с частотами 20 и 20,2 мГц, схему сов- 4 падений, счетчик импульсов и линию задержки.

Лазер 1 и фотоприемник 3 расположены рядом, так что их оптические оси вертикальны и закреплены на ги50

-ростабилизированной платформе 9.

Устройство работает следующим образом.

Устройство, закрепленное на гиростабилиэированной платформе 9

55 (фиг. 2), устанавливается на борту судна. С помощью гиростабилизированной платформы осуществляется компенсация угловых смещений при качке.

Излучение лазера 1 после отражения от вращающегося зеркала 5 направляется на морскую поверхность. Угол наклона зеркала определяет угол лока" ции ос (угол между горизонтально 10 и направлением зондирования 11) и выбирается иэ условия отсутствия затенения впадин волн гребнями. Лока" ционная дальность может изменяться от десятков до сотен метров.

Лазер излучает импульсы на длине волны 0,53 мк, длительностью

8-15 нс, с частотой повторения

100 Гц. Расходимость излучения после коллиматора составляет 4 угловые минуты. Энергия в импульсе — порядка 0,5 МВт.

С помощью вращающегося зеркала 5 осуществляется сканирование лучом лазера по морской поверхности. Продолжительность одного цикла сканирования должна быть такой, чтобы вертикальное перемещение судна эа это ,время было много меньше измеряемой высоты волны, что составляет практически несколько десятых долей секунды.

Отраженное морской поверхностью излучение тем же зеркалом 5 направляется на фотоприемник 3. Световой импульс преобразуется в электрический и через блок 4 питания поступает на блок 8 регистрации. Момент начала отсчета в блоке 8 регистрации синхронизируется с моментом выхода вращающегося зеркала 5 в рабочее положение с помощью блока 7 синхронизации.

Применение обратной связи между фотоприемником и его блоком питания позволяет снизить нагрузку фотокатода при работе в дневное время суток при максимальных высотах солнца.

Кроме того, величина тока обратной связи служит критерием работоспособности фотоприемника, работающего в импульсном режиме.

В зависимости от того, попадает ли луч лазера 12 (фиг. 3) на возвышение 13 или на впадину 14 взволнованной морской поверхности, отраженный сигнал будет приходить на приемную систему раньше на время

3(М = 2Ь/cousin g или позже на время

3t = 2h/ñ sin g по сравнению со случаем падения луча на невоэмущенную поверхность моря (С вЂ” скорость

t2220

Э света). По сумме времен опережения ,и запаздывания сигналов at = 5t + St определяется высота волн h = 0,5с к

sin x . Измеритель. временных интервалов включенный в блок 8 регист—

Э

5 рапии, обеспечивает измерение величин 3t при каждом зондировании морс кой поверхности. Величина С соответствует максимальной высоте волн в просматриваемом участке морской поверхности. Статистический ансамбль

15 значений 3t и 5 t дает воэможность определить распределение возвышений морской поверхности.

Таким образом, изобретение обеспечивает проведение измерений высот волн и распределение возвышений непосредственно с борта судна или с берега в режиме наклонного зондирования морской поверхности и существенно улучшает точность измерений.

1222015

Составитель В. Лыков

Техред M.Õîäàíè÷ Корректор А. Обручар

Редактор Э. Лошкарева

Заказ 6054/1

Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4