Градиентометр



Градиентометр
Градиентометр
Градиентометр

 


Владельцы патента RU 2452983:

Вшивкова Ольга Владимировна (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении параметров физического состояния атмосферы и других газообразных или жидких сред, при точных угловых и линейных измерениях. Согласно изобретению градиентометр содержит телескопическую штангу, на которой не менее чем в трех точках установлены измерительные комплексы, включающие не менее двух одинаковых полуцилиндрических датчиков, соединенных плоскими сторонами, и блок с электрической схемой управления процессом измерения и обработки их результатов. Телескопическая штанга обеспечивает возможность изменения расстояния между измерительными комплексами и от основания штанги, что позволяет изменять толщину исследуемого слоя измеряемой среды и число точек измерения. Наличие не менее трех измерительных комплексов позволяет оценить динамику пространственных изменений состояния среды. Включение в измерительный комплекс нескольких датчиков, соединенных надлежащим образом, обеспечивает повышение точности измерений и исключение из полученных результатов влияния ориентации устройства относительно солнечных лучей и ветра. 2 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении параметров физического состояния атмосферы и других газообразных или жидких сред, при точных угловых и линейных измерениях.

Известны электронные цифровые датчики для измерения температуры и других параметров атмосферы в конкретной точке (например, датчик температуры DS 18B20 и другие (Шитиков, А. Цифровые датчики температуры от "Dallas Semiconductor". 1 часть / А.Шитиков // Компоненты и технологии. - 2001. - №2. - 76-79)). Ограничением данных устройств является точечный характер полученной информации.

Известны устройства для измерения градиента температуры, включающие один передвигаемый температурный датчик (например, "Устройство для измерения градиента температуры по стволу скважины" Авторское свидетельство №1255711, зарегистрировано в Государственном реестре изобретений СССР 8 мая 1986 г.). Недостатком подобных устройств является определение градиента температуры по измерениям, выполненным в разные моменты времени, что приводит к искажению информации о пространственном распределении температуры временными изменениями состояния среды.

Известны устройства для измерения градиентов температуры, содержащие два термодатчика, установленные в разных точках (прототип). Этот принцип реализован в устройствах, включающих дифференциальные термопары (Лыков А.В. Тепло- и массоперенос. Том 1, 1962, 220 с.). Основными недостатками этих устройств являются определение градиентов только в одном слое, что не позволяет судить о динамике их изменения в пространстве, и необходимость обеспечения защиты датчиков от влияния солнечных лучей и ветра.

Целью изобретения является повышение точности градиентных измерений с определением пространственной динамики градиента посредством изменений конструкции устройства, позволяющих устранить недостатки известных устройств: влияние солнечных лучей и ветровых нагрузок, невозможность определения динамики изменения градиентов в пространстве.

Цель изобретения достигается тем, что в схему устройства введены несколько (не менее трех) измерительных уровней, при этом на каждом уровне конструируется измерительный комплекс, объединяющий в единую конструкцию несколько (не менее двух) одинаковых датчиков, с возможностью изменения расстояния между измерительными комплексами.

Градиентометр содержит телескопическую штангу, на которой не менее чем в трех конкретных точках установлены измерительные комплексы, включающие не менее двух одинаковых датчиков физического состояния исследуемой среды с возможностью изменения расстояния между комплексами и отстояния их от основания штанги, блок с электрической схемой управления процессом измерения и обработки их результатов.

Особенности предложенной конструкции позволяют исключить влияние солнечных лучей и ветровых нагрузок. Это достигается тем, что цифровые датчики, близкие по форме к полуцилиндрам, соединяют плоскими поверхностями. В результате получают форму, близкую к цилиндрической. При такой конструкции общий результат измерения датчиками будет свободен от влияния ориентации измерительного комплекса относительно солнечных лучей и направления воздушного потока, так как влияние упомянутых факторов будет разным для каждого датчика и компенсируется при получении результирующего значения характеристики среды. Возможность изменения расстояний между датчиками позволяет оптимально использовать устройство при различной интенсивности пространственного изменения состояния среды. Изменение расстояния от основания позволяет расширить возможности градиентометра за счет увеличения толщины слоя и числа точек измерения.

На фиг.1 показаны: 1 - телескопическая штанга, 2 - измерительные комплексы, 3 - блок с электрической схемой. На фиг.2 показаны: 1 и 2 - цифровые датчики параметра среды.

Полный комплекс измерений параметров состояния среды и вычисления градиентов с динамикой их изменения выполняют в следующем порядке (на примере измерения градиента температуры). Телескопическую штангу 1 (фиг.1) с измерительными комплексами 2 (фиг.1) устанавливают в выбранной точке и плоскости. Автоматика электрической схемы 3 (фиг.1) с микроконтроллером позволяет автоматически измерить и зафиксировать результаты, полученные отдельными датчиками 1, 2 (фиг.2) на один и тот же момент времени τ1. На этот же момент времени электрическая схема вычисляет общий результат для каждого i-го уровня расположения измерительных комплексов.

Для увеличения толщины исследуемого слоя и оптимизации полученных результатов измерительные комплексы смещают посредством телескопической штанги на другие уровни и другие расстояния от основания штанги, например на половину первоначальных расстояний между комплексами, и повторно выполняют измерения и вычисления. Для каждого j-го уровня получают результат на момент времени τ2. Далее конструкцию возвращают в первоначальное положение, повторяют измерения и вычисления, получают результаты на момент τ3. Все результаты измерений приводят к одному моменту времени τ2:

.

При такой организации процесса измерений исключается влияние временных изменений состояния среды.

Полученные результаты позволяют вычислить градиенты для каждого отдельного слоя и оценить интенсивность изменения градиента в пространстве:

где b - коэффициент обмена, характеризующий интенсивность пространственных изменений состояния среды; t1, t2 и t3 - значения температуры, измеренные на трех уровнях z1, z2 и z3; (grad t)1 - градиент температуры на начальном уровне z1; (grad t)i - градиент температуры на уровне zi (Вшивкова О.В. Рациональный учет рефракции с применением геодезического градиентометра // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2010. - №1. - С.3-6).

Градиентометр для измерения параметров физического состояния среды, содержащий телескопическую штангу, на которой не менее чем в трех конкретных точках установлены измерительные комплексы с возможностью изменения расстояния между ними и отстояния их от основания штанги, которые включают не менее двух одинаковых датчиков полуцилиндрической формы, соединенных между собой плоскими сторонами, и блок с электрической схемой управления процессом измерения и обработки их результатов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения параметров, характеризующих состояние ледяного покрова. .

Изобретение относится к области гидрометеорологии и может быть использовано для составления сверхдолгосрочного прогноза ледовитости Охотского моря. .

Изобретение относится к области контрольно-измерительных экологических систем и может быть использовано при конструировании систем аварийного и экологического мониторинга окружающей среды региона.

Изобретение относится к области гидрометеорологии и может быть использовано для составления сверхдолгосрочного прогноза ледовитости Берингова моря. .

Изобретение относится к области метеорологии, а именно к способам определения характеристик загрязнения. .
Изобретение относится к области метеорологии, а именно к получению водорода, предназначенного для наполнения оболочек для проведения радиозондовых измерений различных параметров атмосферы.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано при определении характеристик атмосферы. .

Изобретение относится к областям энергетики и охраны окружающей среды и может быть использовано при комплексном обследовании энергоэффективности и изменения экологической обстановки на промышленных предприятиях топливно-энергетического комплекса РФ.
Изобретение относится к области экологических исследований и может быть использовано при мониторинге окружающей среды. .
Изобретение относится к области экологических исследований и может быть использовано при мониторинге окружающей среды. .

Изобретение относится к области морской гидрологии и может быть использовано для определения приливных колебаний уровня моря

Изобретение относится к контрольно-измерительным системам и может быть использовано при проведении аварийного и экологического мониторинга региона

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для прогнозирования температуры воздуха

Изобретение относится к области газоаналитических исследований и может быть использовано для градуировки и поверки сигнализаторов довзрывоопасных концентраций паров многокомпонентных жидкостей

Изобретение относится к устройствам мониторинга и очистки акваторий от различных загрязнений
Изобретение относится к промышленной экологии и может быть использовано для обнаружения источника несанкционированного выброса вредных веществ в атмосферу, в том числе при аварии или криминальной врезке в трубопроводы

Изобретение относится к экологическим системам сбора и обработки информации и может быть использовано для проведения прогнозирования загрязнения атмосферного воздуха промышленного региона

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения состояния погоды

Изобретение относится к области исследования гидрологических параметров морской воды, в частности к устройствам, запускаемым с плавсредства, и может быть использовано при исследованиях на больших глубинах

Изобретение относится к области авиации и экологии и может быть использовано для выявления условий неблагоприятного влияния эмиссии авиадвигателей на изменение климата и разработки способов уменьшения этого влияния
Наверх