Волномер

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву . (22) Заявлено 251077 (21) 25404 27/18-10 (51)М. К .2

G 01 F 23/00 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 681. 128. б (088. 8) Опубликовано 25.11.79. Бюллетень ¹ 43

Дата опубликования описания 28.11.79 (72) Авторы изобретения

A. С. Веселов и М. B. Иемцев (71) Заявитель (54) ВОЛНОМЕР

Изобретение относится к области измерения параметров волн в гидроволновых лабораториях, при исследовании гидротехнических сооружений и защищенности акваторий.

Известны измерительные устройства с непрерывной регистрацией во времени колебаний уровня воды на бумажной ленте самописцев, осциллографов и др. (1).

1О

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее преобразователь уровня воды в электрический сигнал и последоват ельно соединен ные схему сравнения, триггер Шмитта, генератоР запускающих импульсов, генератор опорного напряжения и инверсный каскад 12) .

Недостатками известного устройстве20 являются недостаточная точность измерения и сложность обработки результатов измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерений и ускорение процесса обработки результатов измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно снабжено последовательно соединенными усилителем входного напряжения, подключенным к преобразователю уровня воды в электрический сигнал, дифференциальным усилителем, счетчиком числа волн, ключом управления запоминающим генератором суммы опорного напряжения, другой вход которого соединен с входом генератора опорного напряжения, запоминающим генератором суммы опорного напряжения, делителем напряже-. ния, ключом управления цифропечатающим устройством и цифропечатающим устройством, и соединенными между собой формирователем импульсов сброса и переключателем, включенными между счетчиком числа волн и схемой сравнения, при этом переключатель соединен также с генератором опорного напряжения, инверсным каскадом и усилителем входного напряжения, а счетчик числа волн — с ключом управления цифропечатающим устройством.

На чертеже изображена блок-схема предложенного волномера. устройство содержит преобразователь 1 уровня воды в электрический сигнал, усилитель 2 входного напряжения, схему сравнения 3, триггер Шмитта 4, генератор 5 запускающих импульсов, генератор б опорного напряжения, t

699337 инверсный каскад 7, дифференциальный усилитель 8, переключатель 9, формирователь 10 импульса сброса, счетчик

11 числа волн, ключ 12 управления запоминающим генератором суммы опорного напряжения, загоминающий генератор 13 суммы опорного напряжения, де5 литель напряжения 14, ключ 15 управ ления цифропечатающим устройством, цифропечатающее устройство 16.

Устройство работает следующим образом.

Исходному уровню воды соответствует нулевое значение напряжения на выходе преобразователя 1.

При изменении уровня воды, напри15 мер подъеме, соответственно увеличивается напряжение на выходе преобразователя 1 и усилителя 2. Это напряжение (например, отрицательной полярности) поступает на вход усилителя 8, 20 выходной ток которого упранляет переключателем 9 (переключит в нижнее положение) и происходит н соответствии с полярностью входного напряжения подключение опорного генератора б и уси- 25 лителя 2 к входам схемы сравнения 3.

Входное напряжение, подведенное к схеме сравнения 3, усиливается и вызывает срабатывание триггера Шмитта 4, отрицательное напряжение с выхода тригге- 30 ра Шмитта 4 открывает генератор 5, который начинает генерировать короткие положительные импульсы. Эти импульсы запускают генератор б и одновременно через ключ 12 запускают запоминающий 35 генератор 13.

Генератор б опорного напряжения вырабатывает линейно растущее ступенчатое напряжение пропорциональное числу поступивших на вход запускающих 40 импульсов, которое подводится на нход схемы сравнения 3. При равенстве опорного и входного измеряемого напряжеЪ ния на выходе схемы сравнения 3 напряжение равно нулю, при этом триггер

Шмитта 4 возвращается в исходное по- 45 ложение и прекращает генерировать генератор 5 запускающих импульсов, а также генератор б опорного напряжения и запоминающий генератор 13 суммы опорного напряжения.

50 одновременно в параллель с опорным генератором б вырабатынает точно также напряжение, пропорциональное числу поступивших запускающих импульсон, запоминающий генератор 13. 55

При, максимальном подъеме уровня воды в измеряемой точке модели, а следовательно, максимальном измеряемом напряжении на входе схемы сравнения 3 опорное напряжение, нырабо- щ0 танное опорным генератором б,. и напряжение, выработанное запоминающим . генератором 13, равны максимальному значению измеренного входного напряжения. 65

Опорное напряжение остается равным максимально измеренному напряжению, точно такое же напряжение и на выходе запоминающего генератора 13 суммы опорного напряжения.

При понижении уровня воды после достижения максимального подъема и соответствующего уменьшения входного напряжения относительно опорного напряжение на выходе схемы сравнения

3 удерживает триггер Шмитта 4 в исходном нулевом состоянии, при этом генератор 5 запускающих импульсов заперт и не работает, следовательно, не работают генератор б опорного напряжения н запоминающий генератор 13 суммы опорного напряжения.

Когда, уменьшаясь, уровень ноды достигнет исходного нулевого положения, напряжение на выходе усилителя

2 станет равным нулю и, соответстненно, на ныходе дифференциального усилителя 8 напряжение также будет равным нулю. При этом в формирователе 10 импульса сброса, управляемом дифференциальньхм усилителем 8, вырабатывается импульс напряжения, который поступает на генератор б опорного напряжения и производит сброс опорного напряжения только на этом генераторе, а на запоминающем генераторе 13 суммы опорных напряжений остается .равным максимально измеренному и сохраняется сколько угодно долго. одновременно при нулевом выходном напряжении дифференциального усилителя 8 происходит срабатывание счетчика 11 числа волн, который отсчитывает число прохождений уровня воды через нулевое положение. Когда счетчик 11 насчитает заданное количестно, он выдает команду на ключ 12 управления запоминающим генератором суммы опорного напряжения, который разрывает цепь поступления запускающих импульсов на запоминающий генератор 13 и удерживается в таком состоянии сколько угодно долго.

При понижении уровня воды относительно нулевого положения происходит увеличение амплитуды напряжения обратной полярности (например, положительной) на выходе усилителей 2, а также дифференциального усилителя 8.

Выходной ток дифференциального усилителя 8 в соответствии с полярностью входного напряжения управляет переключателем 9 (верхнее положение), который переключит генератор б опорного напряжения через инверсный каскад

/ с коэффициентом усиления, равным единице, и усилитель 2 — к выходам схемы сравнения 3.

Далее цикл измерения максимальной амплитуды понижения уровня воды от- носительно исходного нулевого положения повторяется точно так же, как и при подъеме уроння воды до максималь699337 ного значения. При этом опорный генератор б вырабатывает для автокомпенсации опорное напряжение, равное входному напряжению, которое, поступая в инверсный каскад 7, меняет полярность, не изменяясь по абсолютной величине, и так до максимального значения, Запоминающий генератор 13 одновременно продолжает от каждого поступившего запускающего импульса вырабаты,вать равную по величине ступеньку

«приращения однополярного напряжения к ранее выработанному, т.е. напряжение на выходе запоминающего генератора 13 пропорционально общей сумме поступивших запускающих импульсов в процессе всего измерения. При достижении максимального значения понижения уровня воды и соответственно максимальной амплитуды входного напряжения обратной полярности запоминающий генератор 13 вырабатывает напряжение, равное сумме максимальных амплитуд по абсолютной величине входного измеряемого напряжения, что соответствует значению высоты волны, т.е. изменению уровня воды от гребня до впа- 5 дины. Далее, при измерении и суммировании нескольких волн цикл повторяется так же, как и для первой волны. опорный генератор 6 при этом выраба— тывает опорное напряжение для авто- ЗО компенсации входного измеряемого напряжения до его максимального значения относительно нуля, При нулевом уровне каждый раз происходит сброс опорного напряжения только на генераторе 6 опорного напряжения, и с исходного положения начинается автокомпенсация амплитуды входного сигнала обратной полярности, а запоминающий генератор 13 выработает напря- 4(3 жение, равное общей сумме от числа измеренных волн. Как только счетчик

11 отсчитает заданное количество волн, он выдает команду на ключ управления запоминающим генератором 12, и нзме— рения прекращаются, а также выдает команду на ключ 15 управления цифропечатающим устройством, который подключает цифропечатающее устройство 16 через делитель напряжения 14 к выходу запоминающего генератора 13.

Делитель напряжения 14 делит суммарное опорное напряжение на число измеренных волн, и величина напряжения, соответствующая среднеарифметическому значению высоты волны, посту- 5 пает на цифропечатающее устройство

16 и регистрируется в среднеарифметическом значении высоты волн.

При измерении среднеарифметического значения амплитуд только, напри- 60 мер, подъема уровня воды относительно исходного положения, что соответствует амплитуде входного напряжения отрицательной полярности, переключатель 9 устанавливается в фиксированном положении соответствующей полярности в процессе всего измерения, и устройство работает, как указывалось выше, только при изменении уровня от нулевого значения до максимального подъема. Запоминающий генератор 13 выработает напряжение, равное сумме максимальных амплитуд только отрицательной полярности. В остальном устройство работает аналогично измерению среднеарифметического значения высоты волн.

Фсрмула изобретения

Волномер, содержащий преобразователь уровня воды в электрический сигнал и последовательно соединенные схему сравнения, триггер Шмитта, генератор запускающих импульсов, генератор опорного напряжения и инверсный каскад, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и ускорения процесса обработки результатов измерения, он дополнительно снабжен последовательно соединенными усилителем входного напряжения, подключенным к преобразователю уровня воды в электрический сигнал, дифференциальным. усилителем, счетчиком числа волн, ключом управления запоминающим генератором суммы опорного напряжения, другой вход которого соединен с входом генератора опорного напряжения, запоминающим генератором сужж опорного напряжения, делителем напряжения, ключом управления цифропечатающим устройством и цифропечатающим устройством, и соединенными между собой формирователем импульсов сброса и переключателем, включенными между счетчикам числа волн и схемой сравнения„ при этом переключатель соединен также с генератором опорного напряжения, инверсным каскадом и усилителем входного напряжения, а счетчик числа волн — с ключом управления цифропечатающим устройством.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Маклаков A.4«. и др. океанографические приборы. Гидрометеоиздат, Л., 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 428290, кл. G 01 Я 19/04, 1970 (прототип).

699337

Составитель Т.Иноземцева

Редактор Л.Ьибер Техред О,Андрейко Корректор Е. Папп

Заказ 7429/43 Тираж 844 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Ужгород, ул.Проектная, 4