Устройство для автоматического отбора проб воды на заданных глубинах

 

Изобретение относится к устройствам для автоматического отбора проб воды на заданных глубинах, .может быть использовано при гидрофизических, гидрохимических и гидробиологических исследованиях водоемов ыорей, океанов и позволяет повысить достоверность отбора проб путем обеспечения возможности функционального контроля устройства перед зондированием и сокращения времени на его подготовку. Устройство содержит надводный блок 1 управления, включающий блок 2 цифровой индикации глубины погружения, блок 3 формирования управляющих сигналов, блок 4 исходных данных, блок 5 выбора зоны, элемент связи (ЭС) 6 и командный блок 7 переключения режимов, погружаемый герметичный контейнер 8, в состав которого входят датчик 9 давления, ЭС 10, блок 11 приема управляющих сигналов, приемник 12 кодов программы , блок 13 памяти программы, блок 14 программного формирования управляющих сигналов, коммутатор 15, генератор 16 кодов и приемный блок 17 переключения режимов. Пробоотборники 18 с механизмами 19 закрывания их крыщек подключены к блоку приема управляющих сигналов, ЭС 6 надводного блока 1 и ЭС 10 соединены линией 20 связи. 2 ил. б (Л tc 4 ;о 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 (л 01 N 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3788461/23-26 (22) 08.09.84 (46) 07.08.86. Бюл. № 29 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Морского гидрофизического института АН УССР (72) F.. Л. Бугаева, В. В. Холкин и 1О. И. Шаповалов (53) 66.012.52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 634151, кл. G Ol N 1/10, 1977.

Парамонов А. Н., Кушнир В. М., Забурдаев В. Н. Современные методы и средства измерения гидрологических параметров океана. — Киев: Наукова думка, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 1112257, кл. G Ol М 1/10, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОТБОРА ПРОБ ВОДЫ НА ЗАДАННЫХ ГЛУБИНАХ (57) Изобретение относится к устройствам для автоматического отбора проб воды на заданных глубинах, может быть использовано при гидрофизических, гидрохимических и

ÄÄSUÄÄ 1249380 А1 гидробиологических исследованиях водоемов морей, океанов и позволяет повысить достоверность отбора проб путем обеспечения возможности функционального контроля устройства перед зондированием и сокращения времени на его подготовку. Устройство содержит надводный блок 1 управления, включающий блок 2 цифровой индикации глубины погружения, блок 3 формирования управляющих сигналов, блок 4 исходных данных, блок 5 выбора зоны, элемент связи (ЭС) 6 и командный блок 7 переключения режимов, погружаемый герметичный контейнер 8, в состав которого входят датчик

9 давления, ЭС 10, блок 11 приема управляющих сигналов, приемник 12 кодов программы, блок 13 памяти программы, блок 14 программного формирования управляющих сигналов, коммутатор 15, генератор 16 кодов и приемный блок 17 переключения режимов.

Пробоотборники 18 с механизмами 19 закрывания их крышек подключены к блоку приема управляющих сигналов, ЭС 6 надводного блока 1 и ЭС 10 соединены линией

20 связи. 2 ил.

1249380!!зобретение относится к устройствам для автоматического отбора проб воды t;:a заданных г.<у!»!пах в процессе непрерыв;<ого зондирова и может быть применено при гидрофизи Iee!

Цель изобретения -- новь*llienne дос I.OI3ppности отбора проб во;<ы ну!СM обеспечения возможности функционального к<>нтроля устройства перед зондирванием и сокращение времени на подготовку устройств; к зондированию.

На фиг. 1 представлс на блок-схема устройства для автоматического огбора проб воды на заданных глубинах; на фиг. 2 схема коммутатора, выполненнс)го на три 35 .! О Л О Ж Е Н И Я .

Устройство состоит из надводного блока 1 управления, вклк)чающего б.н>к 2 цифровой индикации глубины погружения, блок 3 формирования упр>)вля<ощ<зх сигна20 лов, блок 4 исходных;)анных, блок о выбооа зоны, элемент 6 связи и командный элок 7 переключения режимов, погружаемо: о герметичного контейнера 8, в состав которого входят датчик 9 давления, элемент О

< .вязи, блок 11 приема управляю<цих сигna- 5 !

Ов, приемник 12 кодов программы, блок 13 памяти программы, блок 14 программного формирования управляю3цих сигналов, ком:Зутатор 15, генератор 16 кодов H приемный блок 17 переключения режимов. 11роСоотоорники 18 с механизмами 19 закры- 30 !

3апНп их крышск подключены к блоку приема управляющих сигналов, элеме>гг 6 связи надводного блока управления и элемент ! О связи погру>каемого герметичного контейнера 8 соединены линией 2О связи.

Блок 2 цифровой индикации глубины по- 35 ! ружения выполнен в виде вычислителя глубины погружения по принятым из погру>каемого герметичного контейнера кодам да<зления, имеющего память и цифровой индикатор глубины. Расчет глубины в этом бло40

«е производится по известным соотноц<ениям.

В качестве блока 2 цифрвой индикации глубины погружения может быгь использован функциональный преобразователь. Блок 3 формирования управляющих сигналов представляет из себя формирователь командного сигнала на закрытие пробоотборннка. В блоке производится преобразование единичного сигнала, вырабатываемого блоком 5 выоора зоны, в сигнал, необходимый для подачи на элемент 6 связи.

В качестве блока 4 исходных данных ис- 50 пользована клавиатура, позволяюпсая оператору набрать программу зондирования (глубины, на которых должны сработать

<<робоотборники, а также ширину зон для выработки сигналов управления), с элемент зми памяти и устройством согласования для ввода программы в блок 5 выбора зоны.

В блоке исходных данных могут Сыть использованы переключатели и элементы памяти любого типа.

Блок > выбора зоны представляет собой цифровоую схему сравнения любого ! Ипа.

3<3емент 6 связи может быть выполнен

Ilo-разному, в загисимости от выбранного метода переда <и командных (о переключении режимов) и информационных (о глубин< погружения! сигналов по .1инии связи.

I I pè любом мc òo;Ie передачи on содержит передатчик, приемник, усилители-формироват< ;! и.

В <астности, при частотно-временном методе переда IH и разделениии сигналов элеical связи содержит генератор, модулятор, усилите1ь мои<носTH (выходной каскад), изоирагсльные усилители (нриемники), усилители-формирователи вь|ходногс сигнала.

Таки I же образом выполнен элемент 10 связи в погружасмом герметичном контейнере. Третий выход этого блока подключен

К ЦС Ня vi, ВЫДСЛЯ<О ЦИМ СИГНаЛЫ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ режимов, nocfyr!aio!unv»faдводного блока

Х, I iÝ! !3ЛС)НИ Я.

Командный блок 7 переключения режимов содержит органы управления режимами, например кнопки, и шифратор командных сигна»о» на переключение ре>кимов. Ши<ррапгор может быть использо:зан любого

Тnifa.

Блок i l приема управляющих сигналов содержит входну>о схему объединения (по пс.ри):;Зу и второму вхо.,lai:), распределитель импульсов, l3hllfo.flfeníû>) на регистре сдвига, и управляемыс кл)очи для коммутации электромап итон механизмов 19 закрывания крышек пробоотборников 18.

В качестве блока 13 памяти программы использовано оперативное запоминающее устройство, выполненное на микросхемах, объем которого позволяет производить запись, >;I)aпепНе и считывание числа кодов программы, равного числу имекяцихся в устройстве пробоотборников. В блоке !3 памяти программы может быть использовано

О<<срагнв юе запоминающее устройство 1loCoro другого типа.

В качестве блока 14 программного формирования управляющих сигналов нсполь3onaíà цифровая схема сравнения, на первые в>годы которой подается код глубины из блока 13 памяти программы, на второй нхо I, — код глубины От эатчика 9 давления

<или генератора 16 кодов).

I(риемник !2 кодов программы выполнен в виде набора рс гистров и согласующих

Уст!)Ойств, позвО.IЯK)IHHx и:)и нять fvo;Lhl п1)ОГрclммh!, и в !3 I,le. удобном для записи, пода гь H. < в блок 13 на>3>3ти программы.

Коммутатор !5 может быть выполнен на л3обь.х элементах: элекгронных (бесконтакт:<ы.<) ключах, реле н т.п. Оп реализует функп«lo переключения двух входных сигналов ! От датчика 9 давле<3ия и гснеГ>атора 6

1249380

3 кодов) на три выхода (на вход элемента 10 связи, на второй вход приемника 12 кодов программы и на второй вход блока 14 программного формирования управляющих сигналов) по командам, поступающим с приемного блока 7 переключения режимов. Коммутатор 15 имеет три положения и обеспечивает переключение для трех режимов работы: подготовки к автономной работе (записи программы), функционального контроля и собственно, рабочего режима. !

О

Коммутатор производит и вспомогательные переключения: подачу питания на генератор 16 кодов и датчик 9 давления (фиг. 2).

Генератор 16 кодов состоит из задающего генератора и реверсивного счетчика. Выходной сигнал генератора 16 кодов (последо- 15 вательный двои-.ный код) соответствует выходному сигналу датчика 9 давления.

Приемный блок 17 переключения режимов представляет собой дешифратор командHûх сигналов на переключение режима, выходные си, »алы которого управляют элеMånòaми i<0м..1утатора 15.

В качел.ве линии 20 связи в кабельном варианте используется электрический бронированный кабель-трос, при подготовке к авТоповному варианту работы и в режиме функ- 5 циопального контроля на борту судна технологичес кий кабель.

Устройство работает следующим образом, Автономный режим работы (с использованием гидрологического троса без связи контейнера 8 с надводным блоком 1 управления) состоит из двух циклов: подготовки (записи программы) и, собственно, зондирования. При подготовке надводный блок 1 управления и nåðìåòè÷nûé контейнер 8 соединены линией 20 связи, в качестве которой используется технологический кабель. Прог- 35 рамма зондирования (глубины, на которых должны сработать пробоотборники с учетом ширины зон) набирается с помощью блока

4 исходных данных. Оператор с помощью органов управления (например, кнопок) на командном блоке 7 переключения режимов пе- 4О реводит устройство в режим подготовки к автономной работе. Команда перевода в режим подготовки к работе (записи программ) с командного блока 7 переключения режимов через элементы 6 и 10 связи поступает на 45 приемный блок 17 переключения режимов, который переводит коммутатор 15 в положение, соответствующее этому режиму (первое положение) . При этом датчик 9 давления отключается, генератор 16 кодов подключается к входу элемента 10 связи и второму 5Q входу приемника 12 кодов программы.

Генератор 16 кодов начинает вырабатывать нарастающий во времени код, который поступает на второй вход приемника 12 кодов программы, и, одновременно, через элементы 10 и 6 связи — на вход блока 2 цифровой индикации глубины погружения надводного блока 1 управления.

Блок 2 цифровой индикации глубины погружения по и-вестным соотношениям производит расчет давления и глубины погружения, соответствующих принимаемым кодам от генератора 16 кодов. При достижении кода величины, при которой глубина на выходе блока 2 цифровой индикации глубины погружения сравняется с первой из глубин, набранной в программе зондирования с помощью блока 4 исходных данных, блок 5 выбора зоны выдает единичный разрешающий сигнал на блок 3 формирования управляющих сигналов. Сигнал с выхода этого блока через элементы 6 и 10 связи в качестве разрешающего сигнала поступает на первый вход приемника 12 кодов программы. По этому сигналу присутствующий в этот момент на втором входе этого блока код с генератора

16 кодов записывается в блок 13 памяти программы. Таким образом, в блоке 13 памяти программы производится запись кода, соответствующего предусмотренной в программе глубине закрывания первого пробоотборника. Далее процесс записи кодов для других пробоотборников в соответствии с программой продолжается rro мере нарастания во времени кодов на выходе генератора 16 кодов. Поскольку коды на выходе генератора 16 кодов изменяются в том же диапазоне, что и коды давления на выходе датчика 9 давления, а расчет глубин по этом кодам проопзводится по известным соотношениям с использованием статических характеристик преобразования для используемого датчика 9 давления, в блоке 13 памяти программы к моменту времеHH окончания нарастания кодов генератора 16 кодов оказывается записанной вся программа зондирования.

После записи программы оператор имеет возможность произвести проверку записанной программы и функциональный контроль блоков погружаемого герметичного контейнера 8. Для этого взводятся механизмы 19 закрывания крышек пробоотборников 18, с помощью органов управления на командном блоке 7 переключения режимов устройство переводится в режим функционального контроля. Команда о переходе на этот режим передается с командного блока

7 переключения режимов через элементы

6, 20 и 10 связи на приемный блок 17 переключения режимов, который переводит коммутатор 15 в необходимый режим (второе положение). При этом генератор 16 кодов соединяется с элементом 10 связи и вторым входом блока 14 программного формирования управляющих сигналов. Генератор 16 кодов начинает вырабатывать нарастающий во времени код, который поступает через элементы 10 и 6 связи на блок 2 цифровой индикации глубины погружения и, одно1249380

5 временно, на второй вход блока 4 программного формирования управляющих сип(2лов, в котором происходит сравнение кода, поступающего с генератора 6 кодов, с кодом глубины закрывания первого пробоотборника )8, заданным в программе. Г)о рсзультатам сравнения блок 14 программного формирования управляю!цих си(и(1 10(3 «ыдаст сигнал на блок 1 приема управлякпцих сигналов, который выдает исполHHTO)(«i(I (é сигнал на механизм 19 ззкры«ания крышек, в результате чего обеспечивается срабатывание (закрывание крышек) первого пробоотборника 18. Одновременно блок 14 программного формирования управляющих сигналов подает сип!ал на блок 13 памяти программы, по которому из блока 13 паМ яТИ ВВОдИТСя В бЛОК 14 П рос.рак! М НО! 0 формирования управляющих сиг:(ало«код очередной глубины. Генератор 16 кодов Ipoдолжает выдавать нарастающий во времени код на блок )4 программного формиро«ания управляю!цих сигналов, в результате чего в соответствии с пр;)граммой, записанной в блоке 13 памяти п рог р()мм:с(, производится закрытие Всех пробоотборников. Одновременно код от генератор» 6 через элементы 10 и 6 связи поступает на блок 2 цифровой индикации г.(уоины погружения, где по посту(I»ю!цим кодам llp0" извод!Ггся расчет глубины, I! Опер»тор имеет

ВОЗ МОЖ IIOСТЬ ПРОВЕРКИ 1! () ОГPсl М TI Ы ЗО I;I ИРО вания, наблюдая за срабатыванием пробоотборников н глубиной на цифро«ом т»б,!t . ЗО блока 2 I(èôpîâîé ин THK»llvl!I глуби(ы Ilo())жения.

Таким образом ре2.7H«уст(51 130:3."!Ожпо(гь функционального контроля ус- ройствз на борту судна перед зондиров»нием, что (10«: (шает достоверность отбора проо при зо:iдирвании.

В случае, если оператор прп функциональном контроле обнаружит отклонение Ol заданной программы, 0Н имеет возмо)кность произвести перезапись программы и при«я.i.ü меры к правильной ее реализации. (-!(1 этом цикл подготовки устройств к 3!)тономно)(у зондированию заканчивается.

Перед зондированием устройство с помощью командного 7 и приемного !7 блоков 45 переключения режимов пер((водится «рабочий режим (третье положение коммутатора) . При этом генератор 16 )<адов отключается, а датчик 9 давления чс;.)сз коvIмутатор 15 подключается к второму 1)хо)),у блока 14 программного формирования управляющих сигналов и входу элемента

10 связи. Линия 20 связи, соедин)по(цая элементы 6 и 10 связи надводного олока 1 управления и погружаеглого герметичного контейнера 8, убирается. Погружаемый герметич- .ный контейнер 8 со взведенными механизмами 19 закрывания крышек пробоотборников 18 механически закрепляется на -,èäðîлогическом тросе и с помощью лебедки начинается его погружение.

Код информации с датчика 9 давления начинает поступать на второй вход блока

14 программного формирования управляюUIcfn сигнала. куда из блока )3 памяти

I1рогр3мxlы уже вьеден код давления, со0T«0TcTl3y loIUHH Г136H!I(, Н2 кОтОрОН дo 7)KHo (,роизойти закрьггис первого пробоотборника 18.

В блоке !4 пр<нр»ммного формирования управляющих cH(налов flpoHcxOдит сравнение 1(Ocryf!3(02;e(0 c;(»Tчика 9 давления кода,,»«.IE .HH51 с кодом, соответствующим глуби (с закрытия первого пробоотборника 18, :3((писзнны.с! в программе. По результатам сравнения блок 14 программного формироваI; ИЯ vÃIP ЗВЛЯIОП(ИХ СНГН»ЛОВ «ЫДЗСТ СИГН2. f(2

6.,1)K 1) lip«cма управлякнцих сигналов, KÎT J j) .с! и с«Ы)! с! Ет H C! (01 H Н Т СЛ П I Ь! и С И Г ((2. Н 2 М (Сх» н H. iì 1 9 закрываниЯ кры«! ек II(p«OÃO Il po6(к>r(iopliHI<2 18. После сраба.гывзния послсдI (ГО «6ЛОК 14 П()ОГрЗММНОГO фОрсМИрОВапня

)Г П р с» «,. я!О! ц И Х C H I l I ii Л 0 !3 Б В О, i H T (. ÿ И;3 б Л 0 К 3 1 3

«;i, HòH программы код дз«.(ения, соответст«у:Ощий очередной глубине отбора пробы. . Iзтчик 9 давления продолжает выдавать ин(()0(I формирования уира«ляю(цих гл!гналов и ll;)и;(сремсп!енин погружасмого гсрмстич.;1:> 0 ко:(т HU l>à 8 на слсдх 10(ц3с(o зада;(и ьо

:,fó6è:.Ió срабатывает следу(ощий пробоотбопник 18. 1(огружсние ко!)тсйнера 8 продол)кзеT(.5(,70 достижения наибольшей глуби.III>K нз которой дол)ксн ср»ботать последний пробоотборник 18.

)ОдгoTo«K2 к pc)KI (ì) )260Th(по к»Ос.:IьНОЙ, IHHHH СВЯЗ!с .«3KËIO×»ÑÒÑß «Набо(е IlpOI p2.,i".ëû зондирования с помощью блока 4 исходных (»нных. Перед зондированием оператор такж(. имеет возможнос. ь I! роведеш!я

ГОУII KUHOII», 1 ьнОГО Ko« I Po.)IH УстРОЙствз на вор у судна. ДЛ51 этого 3:3130THòñÿ iex»i»i,— мы 19 закрывания крын;ек пробоотборников

18. С помощью командно о 7 и приемно(.о

17 блоков переклю(СHHÿ режимов устройство переводи.гся В режим фуHKI(Ho((2,.7«íîãî ко(г(рол(1. При э!.01! ) cll(. ратор 6 кодов через ко))м, татар 15 I!0,,K.i!(O÷»åòcH к входу элсменТс1 .0 с«Язи. I!»раст»10!Ций 30 Врсмени ко

От генератора 16 через элементы 10 и б

C«5l:3H (IOC (3 Пс(СT 1(3 (3X03, О, IOK3 2 цифровой индикации глубины погружения, где

i:!>(собраЗ 5ЕТСИ « I . I ÷OHH, И ПО. 13(ГСя IIÇ Ер«ый вход блока 5 выбора зоны. Б этом блоке

I l Р Н! IЯ1 Ы!i КОД (. P В НИ (3 с! СТ(51 C ЗЗДЗ!! IIЬ! МИ исходными глубинами срабатывания llp06)0отборHико!3 (учc(0 "1 II!иpи«ы зо!!Hl,д . !51 е)ы— р»ботки сип<», f0(3 у прз:,)л(ния, информации о когорь!х .!Оступ»ез с O IÎK2 -1 исхо,IH«lx

;lcl lI (i Lix. I Io рез у, 1ьтзтз м с ра В пения б,:(ок О

«LI6opà зонь; вы,:зст единичный разрешаю!

ЦИИ СИ НсIЛ Нс) 0;1ОК 3 фО))) МИ,)0«3 НИ 51 УПР(I II,l2 (0«i È Õ СИГНЗ,IОВ, i! PI! )10М ОДНО«ОС)!СН(!О

3 3 П,)(l l! R CT CH П 0 Я 13 Л (. i l V 2 (! 0 «TO P «b! X П 3 3 Г) (. П! 21249380

Формула изобретения ющих сигналов до тех лор, пока код генератора 16 не возрастет до величины, соответствующей следующей зоне дешифрации.

С блока 3 формирования управляющий сигнал через элементы 6 и 10 связи поступает на блок 11 приема управляющих сигналов логружаемого герметичного контейнера 8 и через механизм 9 закрывания крышек обеспечивает срабатывание первого пробоотборника 18.

Генератор 16 кодов продолжает выдавать нарастающий код на блок 2 цифровой индикации глубины погружения. В блоке 5 выбора зоны производится сравнение глубины погружения со следующими набранными в блоке 4 исходных данных глубинами сраба- 15 тывания пробоотборников 18, что вызывает закрытие крышек остальных пробоотборников 18. При этом оператор имеет возможность наблюдать по табло блока 2 цифровой индикации глубины погружения за глу бинами срабатывания пробоотборников и работоспособностью устройства в целом.

Перед зондированием устройство с помощью командного 7 и приемного 17 блоков переключения режимов переводится в рабочий режим. При этом генератор 16 кодов отключается а датчик 9 давления подключается к входу элемента 10 связи.

Работа устройства в режиме зондирования с использованием кабельной линии связи происходит аналогично режиму функциональ. 30 ного контроля. Информация о глубине погружения в этом случае поступает от датчика 9 давления.

Устройство для авоматического отбора проб воды может работать по кабельной линии 20 связи и в режиме ручного управления. При этом пробоотборники 8 закрываются на различных глубинах по команде, подаваемой оператором. Глубина погружения герметичного контейнера 8 определяется 40 оператором по блоку 2 цифровой индикации глубины погружения.

Устройство для автоматического отбора проб воды на заданных глубинах, содержащее надводный блок управления, состоящий из последовательно соединенных блока исходных данных, блока выбора зоны, блока формирования управляющих сигналов и элемента связи, выход которого подключен к входу блока цифровой индикации глубины погружения, связанному выходом с вторым входом блока выбора зоны, погружаемый герметичный контейнер с датчиком давления, элементом связи и с последовательно соединенными приемником кодов программы, блоком памяти программы, блоком программного формирования управляющих сигналов, второй выход которого соединен с вторым входом блока памяти программы, и блоком приема управляющих сигналов, соединенным вторым входом с первым выходом элемента связи, подключенного вторым выходом к первому входу приемника кодов программы, и пробоотборники, механизмы закрывания крышек которых подключены к соответствующим выходам блока приема управляющих сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности отбора проб воды и сокращения времени на подготовку к зондированию, надводный блок управления снабжен командным блоком переключения режимов, подключенным к соответствующему входу элемента связи, а погружаемый герметичный контейнер дополнительно содержит приемный блок переключения режимов, вход которого подключен к третьему выходу элемента связи, генератор кодов и коммутатор, соединенный первым входом с выходом приемного блока переключения режимов, вторым входом — с генератором кодов, а третьим входом — с датчиком давления, при этом первый, второй и третий выходы коммутатора подключены соответственно к элементу связи, второму входу приемника кодов программы и к второму входу блока программного формирования уп равляющих сигналов.

1249380

A dn Ф ГФ У

Редактор H. Бобкова

Заказ 4227/43

Составитель Н. Романникова

Техред И. Верес Коррсктор A. Тяско

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4