RU2231026C1 - Измеритель параметров внутренних волн в морской среде - Google Patents
Измеритель параметров внутренних волн в морской среде Download PDFInfo
- Publication number
- RU2231026C1 RU2231026C1 RU2002131783/28A RU2002131783A RU2231026C1 RU 2231026 C1 RU2231026 C1 RU 2231026C1 RU 2002131783/28 A RU2002131783/28 A RU 2002131783/28A RU 2002131783 A RU2002131783 A RU 2002131783A RU 2231026 C1 RU2231026 C1 RU 2231026C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- neutral buoyancy
- receiver
- meter
- emitter
- buoy
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Измеритель параметров внутренних волн в морской среде содержит буй нейтральной плавучести и поплавок нейтральной плавучести, на которых напротив друг друга жестко закреплены излучатель и приемник акустических импульсов с блоком питания, а также последовательно соединенные с выходом приемника акустических импульсов преобразовательную и обрабатывающую аппаратуру, расположенную внутри буя нейтральной плавучести. Приемник акустических импульсов выполнен в виде двух волоконных катушек, расположенных в морской среде на известном расстоянии друг друга и оптически связанных в интерферометр с источником когерентного света и фотоприемником. Одна из волоконных катушек снабжена фазосдвигающим устройством, причем приемник акустических импульсов закреплен на буе нейтральной плавучести, а излучатель - на поплавке нейтральной плавучести с расположенным внутринего блоком питания. Технический результат - устранение влияний измерений скалярных величин морской среды на показания измерителя. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к области гидрофизических измерений и может быть использовано для исследования динамики гидрофизических процессов в натурных условиях.
Известен измеритель параметров внутренних волн в морской среде, выполненный в виде двух волоконно-оптических интерферометров. При этом волоконные катушки первого интерферометра закреплены у основания цилиндрической подложки, одна из волоконных катушек второго интерферометра намотана с равномерным шагом на боковой поверхности подложки, а другая волоконная катушка второго интерферометра расположена внутри подложки [1].
Измеряя с помощью двух интерферометров скалярные величины морской среды (градиент давления и среднюю температуру) косвенным методом определяют пульсации вертикальной скорости в среде.
Недостатками известного измерителя являются косвенный характер определения параметров внутренних волн и сложность оптической схемы измерителя, содержащей два интерферометра.
Известен измеритель параметров внутренних волн, принятый за прототип, содержащий кинематически связанные буй нейтральной плавучести и поплавок нейтральной плавучести, на которых напротив друг друга жестко закреплены излучатель и приемник акустических импульсов, расположенные в морской среде, а также последовательно соединенные с выходом приемника акустических импульсов преобразовательную и обрабатывающую аппаратуру, расположенную внутри буя нейтральной плавучести [2].
В прототипе на буе нейтральной плавучести установлен импульсный излучатель, а на поплавке - акустический приемник, выполненный в виде гидрофона. Преобразующая и обрабатывающая аппаратура позволяет определить время появления гидроакустического импульса, а по нему - глубину погружения поплавка. Далее можно по полученной информации рассчитать амплитуду, скорость и частоту колебаний (внутренних волн).
Недостатком прототипа являются отсутствие оптического сигнала на выходе измерителя и влияние на его показания измерений скалярных величин морской среды (температуры, плотности, давления).
Техническим результатом, полученным от внедрения изобретения, является устранение данных недостатков, т.е. создание измерителя параметров внутренних волн в морской среде с оптическим выходным сигналом и устранение влияний измерений скалярных величин морской среды на показания измерителя.
Данный технический результат достигается за счет того, что в известном измерителе параметров внутренних волн в морской среде, содержащем кинематически связанный буй нейтральной плавучести и поплавок нейтральной плавучести, на которых напротив друг друга жестко закреплены излучатель и приемник акустических импульсов, расположенные в морской среде, а также последовательно соединенные с выходом приемника акустических импульсов преобразовательную и обрабатывающую аппаратуру, расположенную внутри буя нейтральной плавучести, приемник акустических импульсов выполнен в виде двух волоконных катушек, расположенных в морской среде на известном расстоянии друг от друга и оптически связанных в интерферометр с источником когерентного света и фотоприемником, при этом одна из волоконных катушек снабжена фазосдвигающим устройством, причем приемник акустических импульсов закреплен на буе нейтральной плавучести, а излучатель - на поплавке нейтральной плавучести с расположенным внутри него блоком питания.
Кроме того, синхронизирующий вход блока питания излучателя акустических импульсов электрически соединен с выходом преобразовательной и входом обрабатывающей аппаратуры.
Изобретение поясняется чертежом, на фиг.1 которого представлена конструктивная схема устройства; на фиг.2 - его оптическая схема с блоками электронной аппаратуры; на фиг.3, 4 - диаграммы для пояснения принципа работы устройства.
Измеритель параметров внутренних волн в морской среде содержит кинематически связанные между собой буй 1 нейтральной плавучести и поплавок 2 нейтральной плавучести, на которых напротив друг друга жестко закреплены излучатель 3 (фиг.1) и приемник акустических импульсов, выполненный в виде двух катушек 4, 5, оптически связанных в интерферометр (например, Маха-Цендера) с источником 6 когерентного света и фотоприемником 7 (фиг.2).
В одной из волоконных катушек (например, 4) установлено фазосдвигающее устройство 8.
Выход фотоприемника 7 подключен через усилитель 9 (преобразовательная аппаратура) к компьютеру 10 и регистратору 11 (обрабатывающая и регистрирующая аппаратура).
Электронные блоки 9, 10, 11 расположены в буе 1 нейтральной плавучести и обозначены на фиг.1 под позицией 12.
Выход усилителя 9 электрически связан с синхронизирующим входом блока питания излучателя 3 акустических импульсов, которые расположены на поплавке 2 нейтральной плавучести. (На фиг.1 блок питания обозначен под позицией 13).
Буй 1 и поплавок 2 нейтральной плавучести связаны между собой направляющими 14 (фиг.1) таким образом, что поплавок 2 с излучателем 3 и волоконные катушки 4, 5 интерферометра (приемник акустических импульсов) всегда установлены напротив друг друга. При этом поплавок 2 нейтральной плавучести выполнен с возможностью совершения свободных колебаний внутри направляющих 14 с амплитудой ΔL, периодически приближаясь и удаляясь от приемника акустических импульсов, выполненного в виде волоконных катушек 4, 5, прикрепленных к бую 1 с помощью державок 15.
На фиг.1 расстояние между волоконными катушками обозначено через X; расстояние между приемником и излучателем акустических импульсов - через L (масштаб между расстояниями Х и L не соблюден).
Морская поверхность обозначена на фиг.1 под позицией 15.
Измеритель параметров внутренних волн работает следующим образом.
Перед началом эксплуатации измерителя начальную разность фаз на преобразовательной кривой 17 (фиг.3) устанавливают с помощью фазосдвигающего устройства 8 (фиг.2) равной 90°. При этом рабочая точка А находится в зоне наибольшей кривизны и линейности кривой 17, являющейся синусоидальной.
От излучателя 3 в сторону волоконных катушек 4, 5 направляется акустический импульс 18 (фиг.1-3), распространяющейся в морской среде со скоростью звука С.
Через определенное время импульс 18 последовательно достигнет волоконных катушек 4, 5 и на выходе интерферометра появятся импульсы фототока 19. Первый импульс 19 появится в момент генерации акустического импульса 18 ввиду наличия электрической связи блоков 9-13 (фиг.1, 2). Второй импульс 19 появится на выходе интерферометра через время L/C, третий - через время X/L - после появления второго импульса.
По известным расстоянию L между излучателем и приемником акустических импульсов и величине дисперсии ΔL/C времени около среднего значения L/C (фиг.4) определяют амплитуду, колебательную скорость и величину колебательного ускорения поплавка 2 нейтральной плавучести, а значит, и кинематические параметры внутренней волны, вызывающей колебания поплавка 2.
При изменении скалярных параметров морской среды (температуры, гидростатического давления, солености, плотности) происходит изменение скорости акустического импульса в морской среде. Это приведет к появлению погрешностей в определении параметров внутренних волн.
Для исключения подобного рода погрешностей в измерителе происходит постоянное слежение за изменениями скорости звука в морской среде. Поскольку расстояние Х между волоконными катушками 4, 5 интерферометра неизменно, по измерению величины X/L и Х/ΔС определяют изменение ΔС скорости звука во времени, после чего вводят поправку в измерения амплитуды колебаний поплавка 2. При этом изменения скалярных величин морской среды на показаниях самого интерферометра не сказываются, поскольку одновременно воздействуют на оба плеча интерферометра (обе волоконные катушки 4, 5 одновременно).
После прихода на приемник первого импульса 18 происходит его обработка и регистрация выходного сигнала в компьютере 10 с регистратором 11 и повторный запуск излучателя 3 по цепи обратной связи между блоками 12, 13 (фиг.1). Это предотвращает наложение двух и более импульсов одновременно на обе катушки 4, 5 интерферометра и сбои в его работе.
Таким образом, данный измеритель параметров внутренних волн в морской среде при оптическом выходном сигнале позволяет учесть изменения скалярных величин морской среды, влияющих на скорость звука в воде и на показания измерителя. Тем самым достигается поставленный технический результат.
Источники информации
1. Патент №2069046 РФ, кл. G 01 P 5/00, G 05 P 5/10, 1996.
2. Авторское свидетельство №1280321 СССР, кл. G 01 C 13/00, 1986 - прототип.
Claims (2)
1. Измеритель параметров внутренних волн в морской среде, содержащий кинематически связанные буй нейтральной плавучести и поплавок нейтральной плавучести, на которых напротив друг друга жестко закреплены излучатель и приемник акустических импульсов с блоком питания, а также последовательно соединенные с выходом приемника акустических импульсов преобразовательную и обрабатывающую аппаратуру, расположенную внутри буя нейтральной плавучести, отличающийся тем, что приемник акустических импульсов выполнен в виде двух волоконных катушек, расположенных в морской среде на известном расстоянии друг друга и оптически связанных в интерферометр с источником когерентного света и фотоприемником, при этом одна из волоконных катушек снабжена фазосдвигающим устройством, причем приемник акустических импульсов закреплен на буе нейтральной плавучести, а излучатель - на поплавке нейтральной плавучести, с расположенным внутри его блоком питания излучателя.
2. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что синхронизирующий вход блока питания излучателя акустических импульсов электрически соединен с выходом преобразовательной и входом обрабатывающей аппаратуры.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002131783/28A RU2231026C1 (ru) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | Измеритель параметров внутренних волн в морской среде |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002131783/28A RU2231026C1 (ru) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | Измеритель параметров внутренних волн в морской среде |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002131783A RU2002131783A (ru) | 2004-05-27 |
| RU2231026C1 true RU2231026C1 (ru) | 2004-06-20 |
Family
ID=32846457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002131783/28A RU2231026C1 (ru) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | Измеритель параметров внутренних волн в морской среде |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2231026C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109556828A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-04-02 | 杭州电子科技大学 | 一种悬挂球体式内波监测系统 |
-
2002
- 2002-11-27 RU RU2002131783/28A patent/RU2231026C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109556828A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-04-02 | 杭州电子科技大学 | 一种悬挂球体式内波监测系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102141427B (zh) | 一种利用激光测振仪检测液体媒介中声场参数的方法 | |
| US4321463A (en) | Low frequency laser fiberoptic detector apparatus for musical instruments and intrusion detection | |
| CN108037311B (zh) | 一种基于声光效应的高精度海水流速测量方法 | |
| RU2005110876A (ru) | Способ калибровки преобразователей акустической эмиссии и устройство для его реализации | |
| RU2231026C1 (ru) | Измеритель параметров внутренних волн в морской среде | |
| KR101832075B1 (ko) | 음향 변환기, 음향 변환 시스템, 광학 수중 청음기, 음향 변환 어레이 및 선박 | |
| CN109374113B (zh) | 末端集成微气泡的微纳光纤光栅二维振动传感器及其制作方法 | |
| Li et al. | Phase-shifted sensitivity calibration of fiber optic vector hydrophone based on heterodyne method | |
| Pang et al. | Research of very low-frequency (VLF) hydroacoustic detection based on Fizeau interferometry | |
| RU2226675C2 (ru) | Волоконно-оптическое устройство для контроля вибрации несущей конструкции гидроакустического рабочего средства измерений в натурном водоеме | |
| RU2271617C1 (ru) | Волоконно-оптический преобразователь гидрофизических параметров морской среды | |
| Wang et al. | Fiber Bragg grating sensor for measuring rate of dissipation of turbulent kinetic energy of ocean | |
| Sato et al. | Expansion of dynamic range in interferometric fiber optic hydrophone | |
| RU2610382C1 (ru) | Способ настройки максимальной чувствительности волоконно-оптического гидрофона | |
| RU2287831C1 (ru) | Указатель отклонения скорости движения подводного или надводного плавсредства от заданного значения | |
| RU2587523C1 (ru) | Система обнаружения и регистрации гидроакустических и гидродинамических воздействий | |
| RU2814647C1 (ru) | Установка для градуировки гидроакустических приемников в камере малого объема с применением параметрического резонанса | |
| RU2764403C1 (ru) | Измеритель вариаций солености морской воды | |
| SU1239586A1 (ru) | Способ измерени физических свойств жидкостей и устройство дл его осуществлени | |
| RU2587685C1 (ru) | Способ обнаружения гидродинамических воздействий | |
| Arzhanenkova Alina et al. | Dynamic range restrictions influence of the fiber-optic towed seismic streamer on the seismogram quality | |
| CN104864955A (zh) | 基于聚氨酯树脂封装的dbr光纤激光水听器 | |
| RU2047279C1 (ru) | Волоконно-оптический преобразователь гидрофизических параметров морской среды | |
| Liu et al. | Sensitivity testing of fiber optic cables based on distributed acoustic sensing | |
| RU2219567C1 (ru) | Волоконно-оптический сейсмоприёмник |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091128 |