Устройство определения дальности до водной поверхности



Устройство определения дальности до водной поверхности
Устройство определения дальности до водной поверхности

 


Владельцы патента RU 2557331:

Иваницкий Анатолий Сергеевич (RU)
Егоров Василий Андреевич (RU)
Бузинский Николай Леонтьевич (RU)
Часовской Александр Абрамович (RU)

Изобретение относится к области радиолокации, а именно к устройствам для определения дальности до водной поверхности и может быть использовано для определения уровня водоемов. Технический результат заключается в увеличении точности определения дальности при наличии волнения без использования дополнительных электронных узлов. Технический результат достигается введением в частотно-модулированном приемо-передающем устройстве между усилителем напряжения биений и блоком определения частоты биений амплитудного селектора, а также введением: вертикальной трубы с торцом наверху, блока из неподвижных горизонтальных реек, жестко связанных с вышеупомянутой трубой и вертикальной стойкой, вертикального закругленного стержня внутри трубы, плавающего объекта на поверхности водоема, жестко связанного с вышеупомянутым стержнем, металлического плоского отражателя, жестко связанного с этим плавающим объектом и имеющего электромагнитную связь с неподвижной передающей антенной, повернутой вниз, и неподвижной приемной антенной частотно-модулированного приемо-передающего устройства. 2 ил.

 

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для определения уровня водоемов.

Известно устройство определения дальности до водной поверхности, представленное как высотомер и описанное в книге Ю.М. Казаринов, 1990 г., М.: Высшая школа, стр. 355. В нем осуществляется излучение импульсной электромагнитной энергии в направлении водной поверхности и прием отраженного от нее сигнала. Однако точность определения дальности не всегда удовлетворяет предъявляемым требованиям. Известно устройство определения дальности до водной поверхности, изложенное в патенте №2506539, опубликованное в БЮЛ. №4 от 10.02.2014 г., авторы Часовской А.А., Егоров В.А., Иваницкий А.С., Лапшин B.C. В нем используется частотно-модулированное приемо-передающее устройство, где имеются неподвижные передающая и приемная антенны, повернутые вниз и установленные на определенном расстоянии от водной поверхности. Устройство, например, может быть жестко связано с оконечностью нижней поверхности горизонтальной планки, размещенной выше вертикальной стойки и имеющей жесткую связь с ней. Причем стойка имеет жесткую связь с поверхностью дна водоема. С помощью частотного модулятора осуществляется изменение частоты, выдаваемой генератором высокой частоты в неподвижную повернутую вниз передающую антенну. Последняя излучает электромагнитную энергию, которая отражается от водной поверхности и поступает в жестко связанную с передающей приемную антенну. Электромагнитная энергия преобразуется в электрические сигналы в приемнике, в состав которого входят усилитель и детектор. В приемник также поступает изменяющаяся частота с генератора высокой частоты. Так как частота за время прихода отраженного сигнала изменится пропорционально расстоянию до водной поверхности, то частота на выходе приемника равна разности частот с генератора и отраженной частоты. В результате на выходе приемника после детектирования возникают биения, которые далее усиливаются в усилителе напряжений биений. Значение дальности может быть определено в блоке определения частоты биений, с группы выходов которого параллельный код поступает в индикатор для отображения.

Однако точность определения дальности особенно при наличии волнения не всегда удовлетворяет предъявляемым требованиям даже при использовании дополнительных узлов. С помощью предлагаемого устройства увеличивается точность определения дальности при наличии волнения без использования дополнительных электронных узлов. Достигается это введением в частотно-модулированном приемо-передающем устройстве между усилителем напряжения биений и блоком определения частоты биений, амплитудного селектора, а также введением вертикальной трубы с торцом наверху, блока из неподвижных горизонтальных реек, жестко связанных с вышеупомянутой трубой и вертикальной стойкой, вертикального закругленного стержня внутри трубы, плавающего объекта на поверхности водоема, жестко связанного с вышеупомянутым стержнем, металлического плоского отражателя, жестко связанного с этим плавающим объектом и имеющего электромагнитную связь с неподвижной передающей антенной, повернутой вниз, и неподвижной приемной антенной частотно-модулированного приемо-передающего устройства.

На фиг. 1 и в тексте приняты следующие обозначения:

1 - горизонтальная планка

2 - частотно-модулированное приемо-передающее устройство

3 - вертикальная труба с торцом наверху

4 - вертикальная стойка

5 - блок из неподвижных горизонтальных реек

6 - вертикальный закругленный стержень

7 - металлический плоский отражатель

8 - плавающий объект

9 - поверхность водоема

10 - поверхность дна

11 - амплитудный селектор

12 - усилитель напряжения биений

13 - частотный модулятор

14 - блок определения частоты биений

15 - приемник

16 - генератор высокой частоты

17 - индикатор

18 - неподвижная приемная антенна

19 - неподвижная передающая антенна, повернутая вниз, при этом вертикальная стойка 4 жестко связана поверхностью дна 10 и выше нее с горизонтальной планкой 1, оконечность нижней поверхности которой жестко связана с частотно-модулированным приемо-передающим устройством 2, в котором выход частотного модулятора 13 соединен с входом генератора высокой частоты 16, имеющего первый и второй выход, соответственно соединенные с входом неподвижной передающей антенны, повернутой вниз 19 и с вторым входом приемника 15, имеющего первый вход и выход, соответственно соединенные с выходом неподвижной приемной антенны 18 и с входом усилителя напряжения биений 12, выход которого через амплитудный селектор 11 соединен с входом блока определения частоты биений 14, имеющего группу выходов, соединенную с группой входов индикатора 17, к тому же вертикальная труба с торцом наверху 3 жестко связана с блоком из неподвижных горизонтальных реек 5, жестко связанным с вышеупомянутой с вертикальной стойкой 4, а вертикальный закругленный стержень внутри трубы 3 жестко связан с плавающим объектом 8 на поверхности водоема 9, имеющим жесткую связь с металлическим плоским отражателем 7, имеющим электромагнитную связь с неподвижной передающей антенной, повернутой вниз 19, и неподвижной приемной антенной 18, жестко связанной с вышеупомянутой передающей антенной 19.

Работа устройства осуществляется следующим образом

С помощью частотно-модулированного приемо-передающего устройства 2 (см. фиг. 2), жестко связанного с оконечностью нижней поверхности горизонтальной планки 1, жестко связанной с вертикальной стойкой 4, выше нее осуществляется излучение непрерывной электромагнитной энергии перпендикулярно поверхности водоема 9. Высота вертикальной стойки 4 может быть равна, например, от 2 до 20 м. Последняя жестко связана с дном 10.

Электромагнитная энергия отражается от металлического плоского отражателя 7, размещенного на плавающем объекте 8, и поступает в вышеупомянутое приемо-передающее устройство 2. С плавающим объектом жестко связан вертикальный закругленный стержень, который размещен также внутри вертикальной трубы с торцом наверху 3. При этом торец может быть съемным. При наличии волнения стержень 6 движется внутри трубы 3, вертикально смещаясь вверх и вниз. Труба 3 жестко связана с блоком 5, который имеет жесткую связь с вертикальной стойкой 4. Таким образом, при наличии волнения обеспечивается жесткость конструкции. Возможен вариант исполнения, когда вместо реек используется вертикальная пластина. Необходимо отметить, что в холодное время внутри трубы 3 может осуществляться обогревание. Длина стержня и трубы устанавливается в зависимости от максимально возможной волны в данном водоеме или максимально возможного подъема или спада уровня воды.

В частотно-модулированном приемо-передающем устройстве 2 определяется дальность до водной поверхности 9. При этом с помощью частотного модулятора 13 (фиг. 1), размещенного вместе с другими узлами в устройстве 2, осуществляется изменение частоты, выдаваемой генератором высокой частоты 16 в неподвижную передающую антенну, повернутую вниз 19. Последняя излучает электромагнитную энергию, которая также отражается от металлического плоского отражателя 7, жестко связанного с плавающим объектом 8, и поступает в жестко связанную с передающей неподвижную приемную антенну 18 блока 2. Отраженная электромагнитная энергия преобразуется в электрический сигнал в приемнике 15, в состав которого входят усилитель и детектор. В приемник также поступает изменяющаяся частота с генератора высокой частоты 16. Так как частота за время прихода отраженного сигнала изменяется пропорционально расстоянию до отражателя 7, то частота на выходе приемника равна разности частот с генератора и отраженной частоты. В результате на выходе приемника после детектирования возникают биения, которые далее усиливаются в усилителе напряжений биения 12 и поступают в амплитудный селектор 11. В селекторе 11 осуществляется выделение сигнала, образованного в результате отражения электромагнитной энергии от металлического плоского отражателя 7 относительно других сигналов, имеющих меньший уровень и образованных в результате отражения от других предметов.

При этом для уменьшения отражательной способности трубы 3, стержня 6 и плавающего объекта 8 они могут быть выполнены из легкого материала, имеющего малую отражательную способность. Кроме того, торец наверху вертикальной трубы 3 может быть съемным.

Выделенные биения с выхода амплитудного селектора 11 поступают в блок определения частоты биений 14. Значение этой частоты, характеризующее дальность, поступает в виде параллельного кода с группы выходов блока 14 в индикатор 17 для отображения. При этом в индикаторе 17 учитывается постоянная поправка, зависящая от высоты отражателя 7 над уровнем поверхности водоема 9.

Предлагаемое устройство может быть использовано в системах, осуществляющих контроль за уровнем водной поверхности и высоты волн, что увеличивает безопасность при осуществлении судоходства и при наводнениях. При этом информация может передаваться автоматически с помощью узлов связи в центральный пункт контроля за уровнем воды. Устройство также можно использовать для обнаружения цунами. При этом оно может находиться в местах, где возможна установка вертикальной стойки.

Если устройство размещено на акватории, то для предотвращения столкновения со стойкой необходимо предусмотреть звуковую и световую сигнализацию.

Устройство определения дальности до водной поверхности, состоящее из вертикальной стойки, жестко связанной с дном, горизонтальной планки, расположенной выше вертикальной стойки и жестко связанной с ней, частотно-модулированного устройства, жестко связанного с оконечностью нижней поверхности горизонтальной планки и состоящего из частотного модулятора, генератора высокой частоты, неподвижной переходящей антенны, повернутой вниз, неподвижной приемной антенны, жестко связанной с передающей антенной, приемника, усилителя напряжения биений, блока определения частоты биений и индикатора, где выход частотного модулятора соединен с входом генератора высокой частоты, имеющего первый и второй выходы, соответственно соединенные с входом неподвижной передающей антенны, повернутой вниз, и с вторым входом приемника, имеющего первый вход и выход, соответственно соединенные с выходом неподвижной приемной антенны и с входом усилителя напряжения биений, а группа выходов блока определения частоты биений соединена с группой входов индикатора, отличающееся тем, что вводится в частотно-модулированном приемо-передающем устройстве между усилителем напряжения биений и блоком определения частоты биений амплитудный селектор, а также вводится вертикальная труба с торцом наверху, блок из неподвижных горизонтальных реек, жестко связанных с вышеупомянутой трубой, вертикальный закругленный стержень внутри трубы, плавающий объект на поверхности водоема, жестко связанный с вышеупомянутым стержнем, металлический плоский отражатель, жестко связанный с этим плавающим объектом и имеющий электромагнитную связь с неподвижной передающей антенной, повернутой вниз, и неподвижной приемной антенной частотно-модулированного приемо-передающего устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в целях противодействия техническим средствам негласного перехвата аудиоинформации для поиска, обнаружения и локализации скрытых акустоэлектрических преобразователей (АЭП).

Изобретение относится к измерительным системам, а именно к средствам контроля состояния конструкции и шасси летательного аппарата, и может быть использовано в различных транспортных средствах.

Изобретение относится к области океанографических измерений и преимущественно может быть использовано для контроля загрязнения поверхности открытых водоемов при проведении экологических и природоохранных мероприятий. Технический результат - обеспечение возможности учитывать влияние длинных, по сравнению с брегговскими компонентами, поверхностных волн на характеристики рассеяния радиоволн, по которым оценивают изменения в пространстве спектра поверхностных волн, что повышает достоверность определения загрязнения акватории. Сущность: контролируемую область морской поверхности облучают одновременно радиоволнами разной длины с помощью скаттерометра и альтиметра, которые размещены на двух летательных аппаратах.

Изобретение относится к поисково-спасательной службе и может быть использовано для активного зондирования с целью объективного определения наличия в них человека с признаками жизни и оценки его состояния по частотам дыхания и пульса.

Изобретение относится к определению горизонтальной структуры древостоя с использованием радиолокации. Достигаемый технический результат - повышение качества детального анализа горизонтальной структуры древостоя.

Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к устройствам определения расположения и формы неоднородностей и включений в строительных конструкциях.

Изобретение относится к области радиотехники, преимущественно к радиолокации объектов, и может быть использовано для определения длины линейного контрастного по электромагнитным характеристикам относительно вмещающего пространства подповерхностного объекта.

Изобретение относится к устройствам и системам дистанционного обнаружения в контролируемом пространстве объектов и предметов (оружия, взрывчатки и наркотиков), спрятанных в теле человека, под его одеждой либо в его багаже, при массовом скоплении людей или их потоке.

Изобретение относится к системам формирования изображения и может быть использовано для обнаружения скрытых предметов. Электрические свойства скрытых объектов, например диэлектрическая проницаемость, могут быть получены из информации о падающих, отраженных и пропущенных электромагнитных волнах в системе формирования изображения.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для поиска засыпанных биообъектов или их останков. Заявлен способ обнаружения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков и устройство для его осуществления.

Изобретение относится к контролю среды в резервуарах для хранения, в частности к способу и устройству для обнаружения разделения фаз в резервуарах для хранения. По меньшей мере один поплавок имеет плотность, откалиброванную таким образом, чтобы обнаруживать различие в плотности между окружающими текучими средами.

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к измерителям уровня криогенной жидкости, и может быть использовано в автоматизированных системах управления технологическими процессами в криогенных воздухоразделительных установках.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидкостей, преимущественно в резервуарах. Уровнемер содержит чувствительный элемент из не менее чем трех катушек индуктивности.

Настоящая группа изобретений предлагает устройство (100) и способ для управления объемом жидкости в емкости. Устройство (100) содержит детектор (101) для регистрирования изменений объема жидкости в упомянутой емкости в течение первого заданного периода, первый детерминатор (102) для определения, являются ли упомянутые изменения ниже упомянутого первого заданного порогового значения, и презентатор (103) для представления первой оперативной информации в случае, если упомянутые изменения ниже заданного порогового значения.

Изобретение относится к технике измерения и учета нефтепродуктов при их приеме, хранении и реализации в специальных резервуарах. Передающая часть измерительной системы содержит датчики, контролирующие резервуар, и снабжена аккумулятором, выход которого подключен к первому входу контроллера питания.

Изобретение относится к устройствам для контроля уровня жидкости и может быть использовано для контроля уровня различных жидкостей в аппаратах, емкостях и сосудах стационарных и подвижных установок.

Радиолокационный уровнемер относится к радиотехнике и может быть использован для построения высокоточных измерителей уровня жидкостей или сыпучих веществ в резервуарах и высотомеров малых высот.

Изобретение относится к радиационной физике, а именно к способам определения поглощенной дозы ионизирующего ультрафиолетового или бета-излучения в детекторе на основе монокристаллического нитрида алюминия с использованием метода оптически стимулированной люминесценции (ОСЛ) в непрерывном режиме стимуляции.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения массы двухфазного однокомпонентного вещества в замкнутом металлическом резервуаре цилиндрической формы независимо от фазового состояния вещества.

Устройство определения уровня поверхности воды осуществляет это определение без затраты времени для обхода постов благодаря введению изогнутой стойки, телевизионного датчика, кабеля, фотоэлектрического осветителя, телевизионного приемника, при этом фотоэлектрический осветитель жестко связан с изогнутой стойкой, имеющей жесткую связь с держателем рейки и с телевизионным датчиком, имеющим выход, соединенный через кабель с входом телевизионного приемника, и имеющим оптический вход, связанный с оптическим выходом меток вертикальной рейки, оптический вход которых связан с оптическим выходом фотоэлектрического осветителя.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения уровня вещества (жидкости, сыпучего вещества), находящегося в какой-либо емкости. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение чувствительности и, как следствие, точности измерений. Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе измерения уровня вещества в емкости, при котором размещают в емкости объемный резонатор, уровень вещества в котором равен его уровню в емкости, возбуждают в объемном резонаторе электромагнитные колебания и измеряют их резонансную частоту, в полости резонатора размещают вещество с хотя бы одним частотно-зависимым электрофизическим параметром, частотный диапазон изменения которого выбирают в пределах изменения резонансной частоты резонатора, которое имеет место при заполнении полости резонатора контролируемым веществом. В качестве вещества с хотя бы одним частотно-зависимым электрофизическим параметром используют воду, заключенную в герметичную кювету, размещаемую в полости резонатора у его верхнего торца, а в качестве электрофизического параметра воды - ее диэлектрическую проницаемость. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх