Измеритель профиля скорости звука в жидкой среде

 

Изобретение относится к акустической технике и может быть использовано при гидроакустических измерениях в океанологии. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет введения двух дополнительных каналов измерений и учета с их помощью изменения базы измерений. Введение датчиков глубины и скорости звука с соответствующими счетчиками позволяет создать образцовые профили при постановке и выборке измерителя, получить опорные значения на нижней границе измерений в процессе работы и уточнить результаты измерений. 1 ил. е fS 00 о 00 00 4; ел гчз

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (5D 4 Г 01 Н 5 00 г „

IP„p, "„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (6 1) 958868 (21) 3996145/25-28 (22) 27. 12.85 (46) 15,04.87. Бюл. Ф 14 (71) .Морской гидрофизический институт

АН УССР (72) В.Н. Колтаков, (53) 538.565,4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 958868, кл, С, 01 Н 5/00, 1961. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПРОФИЛЯ СКОРОСТИ ЗВУКА В ЖИДКОЙ СРЕДЕ (57) Изобретение относится к акустической технике и может быть использовано при гидроакустических измерениях в океанологии. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет введения двух дополнительных каналов измерений и учета с их помощью изменения базы измерений.

Введение датчиков глубины и скорости звука с соответствующими счетчиками позволяет создать образцовые профили при постановке и выборке измерителя, получить опорные значения на нижней границе измерений в процессе работы и уточнить результаты измерений. 1 ил.

1 13038

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано при гидроакустических измерениях в океанологии и является усовершенствованием изобретения по авт, сВ.

Ф 958868.

Целью изобретения является повышение точности измерений путем введения датчиков глубины и скорости.

На чертеже изображена схема изме- 10 рителя профиля скорости звука в жидкой среде.

Измеритель профиля скорости звука в жидкой среде содержит излучатель 1, приемник 2, отражатель 3, выполненный 15 в виде элементов, установленных на фиксированных расстояниях относительно друг друга, электрическую схему 4 возбуждения и регистрации акустических колебаний, подключенную к излуча- 20 телю 1 и приемнику 2, последовательно соединенные датчик 5 глубины и первый дополнительный счетчик 6, последовательно соединенные датчик 7 скорости и второй дополнительный счетчик S дополнительные счетчики соединены с входами электрической схемы 4 возбуждения и регистрации акустических колебаний. Измеритель профиля скорости звука З0 в жидкой среде работает следующим образом, В момент постановки и выборки измерителя профиля скорости звука в океане ряды значений скорости глубины используются для построения образцовых профилей скорости звука, по которым производится уточнение расстояний между элементами отражателя, В процессе измерения профиля после пос- 40 тановки измерителя точечные датчики 7 и 5 скорости и глубины выполняют свою непосредственную функцию— измерение параметров на нижней границе исследуемого слоя океана. 45

По результатам измерений определяется средняя скорость звука в i-м слое между любыми двумя отражателями по формуле

2(Д;-Ч, ) 50

С, 1 J-1

t, — t .где С; — средняя скорость звука в

i-м слое; — время распространения ультразвукового импульса от излучателя i до i-го (i-1) элемента отражателя 3 и обратно к приемнику 2;

С(1) = а +а, Г +... +а„, расстояние от излучателя 1 и приемника 2 до отражателя 3; постоянные коэффициенты, которые находятся по измеренным значениям, где а(j ° ф 0

Время t распространения акустического импульса между любой парой элементов отражателя 3 определяется по формуле

1 р

С ф где 3 — эффективное расстояние межа (p ду парой элементов отражателя 3;

С; — средняя скорость звука между парой элементов отража-теля 3.

Расстояние 1 между ларой элементов отражателя 3 может быть представлено как

3, = 3,+ д 0,+дEÄ+7 С где начальное расстояние между парой элементов; изменение расстояния под действием температуры; изменение расстояния под действием нагрузки; задержка электроакустического тракта.

При работе в реальных условиях открытого. океана с борта дрейфующего судна основой для конструкции измерителя служит обрезок троса (кабельтроса), При этом расстояния между элементами отражателя 3 определяются предварительно (например, с помощью рулетки) при разметке троса (кабельтроса) и маркировки его на палубе судна. При постановке прибора трос (кабель-трос) растягивается лод действием нагрузки и частично раскручивается. Остаточное удлинение троса может составлять 47 от начальной длины после его нагрузки, Величина д Г„ зависит от материала, из которого

45 2

1;,Г;, — расстояние от излучателя и приемника 2 до i ro (i-1) элемента отражателя 3.

Профиль скорости звука определяется, например, по формуле

1303845 4 з- Кроме того, в морских условиях р- при наличии качки судна привязка проля филя скорости звука к расстояниям от передатчика 1 и приемника 2 до элеак-5 ментов отражателя 3 приводит к искажениям реального профиля. Наличие датчика глубины на границе исследуем мого слоя позволяет привязать расг- считанный профиль скорости звука нее Ю посредственно к значениям глубины.

Измеритель профиля скорости звука в жидкой среде по авт. св. N 958868, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерений, 35 он дополнительно снабжен последовательно соединенными датчиком глубины и первым дополнительным счетчиком и последовательно соединенными датчиком скорости и вторым дополнительным

40 счетчиком, дополнительные счетчики соединены с входами электрической схемы возбуждения и регистрации акустических колебаний.

3 изготовлен трос (кабель-трос), и ра ности окружающей температуры при ма кировке троса и постановке измерите в воду.

Задержка электроакустического тр та является функцией мощности излучателя 1, чувствительности приемника 2, их полосы пропускания, а зате величины затухания акустического си нала в исследуемой жидкости, которо в свою очередь зависит от характристик этой жидкости, например, для мор-. ской воды — от температуры и солености, Фактически точно учесть влияние 15 всех факторов на 3,Р,, й2„, с и, следовательно, на изменение расстояния между парой элементов отражателя 3 в реальных условиях не представляется возможным. Использование значения 20

2 для расчета величин С; приводит к получению заниженных значений. Однако непосредственной работе измерителя всегда предшествует его опускание до заданной глубины, а по окончании работы — подъем устройства. В предлагаемом устройстве наличие датчиков скорости звука и глубины в погружаемом устройстве позволяет получить два образцовых профиля скорости звука в начале и в конце процесса измерения. В этом случае расстояние между парой отражателей определяется по формуле э ; С< оьр t„ где С вЂ” средняя скорость звука меж ОБ ду парой элементов отражателя, определяемая по образцовому профилю, например по формуле трапеций

ЕС 6Hj

С Е

Таким образом, устройство позволяет повысить точность измерения профиля скорости звука при работе в открытом океане с борта дрейфующего судна за счет того, что в процессе постановки и выборки измерителя производится калибровка расстояний между элементами отражателя 3, что позволит учесть влияние растяжения троса под нагрузкой, температурные изменения расстояний и временной задержки электроакустического тракта на точность измерения профиля скорости звука, а в процессе работы — учесть влияние качки и дрейфа судна на рассчитанный профиль, Формула изобретения

1303845

Составитель С. Волков

Редактор Э. Слиган Техред Л.Сердюкова

Корректор А. Обручар

Заказ 1297/40 Тираж 500 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