RU2287831C1

RU2287831C1 - Indicator showing deviation of running speed of surface or submersible watercraft from preset magnitude

Info

Publication number: RU2287831C1
Application number: RU2005112921/28A
Authority: RU
Inventors: Валерий Константинович Маслов (RU); Валерий Константинович Маслов; Сергей Григорьевич Цыганков (RU); Сергей Григорьевич Цыганков; Юрий Николаевич Власов (RU); Юрий Николаевич Власов
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2006-11-20

Abstract

FIELD: measurement technology; speed stabilizers of various submersible vehicles.

SUBSTANCE: proposed method consists in directing harmonic sound wave to two fiber-optic coils of interferometer; frequency of this wave is so selected that wave should come to coils in one phase for given magnitude of submersible vehicle speed. Output signal of fiber-optic interferometer is equal to zero in this case. As a result, output signal at indicator output is proportional to deviation of submersible vehicle motion from preset magnitude directed to speed regulator.

EFFECT: enhanced efficiency.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в стабилизаторах скорости движения подводных и надводных самодвижущихся плавсредств.The invention relates to instrumentation and can be used in speed stabilizers of underwater and surface self-propelled watercraft.

Известны устройства аналогичного назначения, измеряющие фазовым акустическим способом скорость движения потока жидкости относительно неподвижного объекта или скорость объекта относительно жидкости. [Патент Великобритании №2099146, кл. G 1 G (G 01 P 5/00), 1982; Патент США №3575049, кл. 73-194 (G 01 P 5/00), 1971; Патент ФРГ №3429099, кл. G 01 P 5/00, G 01 P 21/00, 1986; Патент ФРГ №2429822, кл. G 01 F 1/66, 1976].Known devices for a similar purpose, measuring in a phase acoustic manner the speed of a fluid flow relative to a stationary object or the speed of an object relative to a fluid. [UK patent No. 2099146, CL G 1 G (G 01 P 5/00), 1982; US patent No. 3575049, CL. 73-194 (G 01 P 5/00), 1971; Germany patent No. 3429099, class G 01 P 5/00, G 01 P 21/00, 1986; Germany patent No. 2429822, class. G 01 F 1/66, 1976].

Недостатком известных аналогов является отсутствие на их выходе сигнала, пропорционального величине отклонения скорости движения объекта от заданного значения.A disadvantage of the known analogues is the lack of a signal at their output proportional to the deviation of the object’s speed from a given value.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является спидометр для измерения скорости движения подводного объекта (ПО), содержащий генератор гармонических колебаний (ГГК), подключенный к гидроакустическому излучателю (ГИ), два приемника звука, расположенные на известном расстоянии от ГИ, усилитель, фазовый дискриминатор и регистратор скорости движения ПО. /Патент США №3349614, кл. 73-181 (G 01 P), 1967/.The closest in technical essence to the claimed invention is a speedometer for measuring the speed of movement of an underwater object (ON), containing a harmonic oscillation generator (GGC) connected to a hydroacoustic emitter (GI), two sound receivers located at a known distance from the GI, amplifier, phase discriminator and speed recorder software. / US Patent No. 3349614, cl. 73-181 (G 01 P), 1967 /.

Данный спидометр может выполнять роль указателя отклонения скорости движения ПО от заданного значения и поэтому выбран за прототип.This speedometer can act as an indicator of the deviation of the software speed from a given value and therefore is selected as a prototype.

Недостатком прототипа является, как и у аналогов, отсутствие на его выходе сигнала, пропорционального величине отклонения скорости движения ПО.The disadvantage of the prototype is, as with analogues, the absence of a signal at its output proportional to the deviation of the software speed.

Техническим результатом, появляющимся от внедрения изобретения, является получение на выходе устройства выходного сигнала, пропорционального величине отклонения скорости движения ПО от заданного значения.The technical result arising from the implementation of the invention is to obtain at the device output an output signal proportional to the deviation of the software speed from the set value.

Данный технический результат достигают за счет того, что известный указатель отклонения скорости движения ПО от заданного значения, содержащий ГГК, подключенный к ГИ, два приемника звука, расположенные на известных расстояниях от ГИ, усилитель, фазовый дискриминатор и регистратор скорости движения, дополнительно содержит полосовой фильтр и нуль-индикатор, а фазовый дискриминатор выполнен в виде волоконно-оптического интерферометра (ВОИ), включающего в себя источник когерентного света, оптически согласованный через две волоконные катушки с фотоприемником, при этом волоконные катушки ВОИ выполняют функцию двух приемников звука, а ГГК и полосовой фильтр выполнены перестраиваемыми по частоте, причем выход фотоприемника через последовательно соединенные усилитель и полосовой фильтр подключен к нуль-индикатору, выход ГГК дополнительно подсоединен к регистратору скорости движения, а синхровыход - к управляемому входу перестраиваемого полосового фильтра.This technical result is achieved due to the fact that the known indicator of the deviation of the software speed from the set value, containing a GGC connected to the GI, two sound receivers located at known distances from the GI, an amplifier, a phase discriminator and a speed recorder, additionally contains a band-pass filter and a null indicator, and the phase discriminator is made in the form of a fiber optic interferometer (VOI), which includes a coherent light source, optically matched through two fiber ki with a photodetector, while the fiber optic coils of VOI serve as two sound receivers, and the GGC and the bandpass filter are tunable in frequency, the output of the photodetector through a series-connected amplifier and a bandpass filter connected to a null indicator, the GGC output is additionally connected to the speed recorder, and sync output to the controllable input of a tunable bandpass filter.

При этом волоконные катушки ВОИ могут быть выполнены с возможностью изменения расстояния между ними.In this case, the fiber coils of VOI can be made with the possibility of changing the distance between them.

А в одной из волоконных катушек ВОИ установлено фазосдвигающее устройство.And in one of the fiber coils of VOI a phase-shifting device is installed.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена оптикоэлектронная схема указателя.The invention is illustrated in the drawing, which shows the optoelectronic circuit of the pointer.

Указатель отклонения скорости движения ПО от заданного значения содержит ГГК1, подключенный к ГИ2. Напротив ГИ2 на известном расстоянии друг от друга установлены волоконные катушки 3, 4 ВОИ, включающем в себя также источник 5 когерентного света и фотоприемник 6. Выход фотоприемника 6 подключен через последовательно соединенные усилитель 7 и перестраиваемый полосовой фильтр 8 к нуль-индикатору 9.The pointer to the deviation of the software speed from the set value contains GGK1 connected to GI2. Opposite GI2, fiber optic coils 3, 4 of VOI are installed at a known distance from each other, which also includes a coherent light source 5 and a photodetector 6. The output of the photodetector 6 is connected through a series-connected amplifier 7 and a tunable band-pass filter 8 to a null indicator 9.

Волоконные катушки 3, 4 выполнены с возможностью измерения расстояния между ними вдоль направления распространения акустической волны 10.Fiber coils 3, 4 are configured to measure the distance between them along the propagation direction of the acoustic wave 10.

В одной из волоконных катушек ВОИ, например в волоконной катушке 4, может быть установлено фазосдвигающее устройство 11.In one of the fiber optic coils of VOI, for example in fiber spool 4, a phase-shifting device 11 can be installed.

Выход ГГК1, выполненного перестраиваемым по частоте, подключен к регистратору 12, в качестве которого может использоваться частотомер, отградуированный в единицах скорости. Синхровыход ГГК1 соединен с управляемым входом перестраиваемого полосового фильтра 8.The output of the GGK1, tuned in frequency, is connected to a recorder 12, which can be used as a frequency meter, calibrated in units of speed. The clock output GGK1 is connected to the controlled input of the tunable band-pass filter 8.

Элементы 2, 3, 4 указателя расположены в воде, остальные элементы и блоки указателя установлены внутри ПО за его обшивкой 13.Elements 2, 3, 4 of the pointer are located in the water, the remaining elements and blocks of the pointer are installed inside the software behind its casing 13.

Указатель работает следующим образом.The pointer works as follows.

Предварительно перед эксплуатацией прибора расстояние между волоконными катушками 3, 4 и частоту ГГК1 подбирают такими, чтобы для заданной скорости ПО звуковая волна 10 приходила на волоконные катушки 3, 4 в одной и той же фазе.Prior to the operation of the device, the distance between the fiber coils 3, 4 and the frequency of the GGK1 is selected such that for a given software speed, the sound wave 10 arrives at the fiber coils 3, 4 in the same phase.

При этом первоначальную разность фаз интерферирующих лучей в ВОИ с помощью фазосдвигающего устройства 11 задают равной 90°.In this case, the initial phase difference of the interfering rays in the VOI using the phase-shifting device 11 is set equal to 90 °.

Амплитуду звуковой волны 10 задают такой, чтобы ВОИ не выходил за пределы своего квазилинейного преобразования.The amplitude of the sound wave 10 is set such that the VOI does not go beyond its quasilinear transformation.

Во время эксплуатации на выходе фотоприемника 6 будет иметь место нулевой сигнал, если скорость ПО не будет выходить за заданное значение. При отклонении скорости ПО от заданной на выходе фотоприемника 7 появится гармонический выходной сигнал на частоте ГГК1, поступающий через усилитель 7 и полосовой фильтр 8 на нуль-индикатор 9 и на регулятор скорости движения ПО (на чертеже не представлен). При этом регулятор скорости выравнивает скорость движения ПО до первоначально заданного значения.During operation, a zero signal will occur at the output of the photodetector 6 if the software speed does not go beyond the set value. When the software speed deviates from the one set at the output of the photodetector 7, a harmonic output signal appears at the frequency GGK1, which flows through the amplifier 7 and the bandpass filter 8 to the zero indicator 9 and to the software speed controller (not shown). In this case, the speed controller equalizes the speed of the software to the originally set value.

Значение скорости движения ПО можно изменять путем изменения частоты ГГК1. При этом автоматически изменяется и частота полосового фильтра 8. А регистратор 12 при этом укажет значение скорости движения ПО для заданного расстояния между волоконными катушками 3, 4 ВОИ.The value of the speed of the software can be changed by changing the frequency GGK1. In this case, the frequency of the bandpass filter 8 also automatically changes. And the recorder 12 will indicate the value of the software speed for a given distance between the fiber coils 3,4 of the VOI.

Таким образом, на выходе указателя фиксируется непосредственно отклонение скорости движения от заданного значения, направляемое на регулятор скорости движения ПО.Thus, at the output of the pointer, the deviation of the movement speed from the set value is directly recorded, which is directed to the software speed controller.

Claims

1. An indicator of the deviation of the speed of movement of an underwater or surface boat from a predetermined value, comprising a harmonic oscillator connected to a hydroacoustic emitter, two sound receivers located at known distances from the emitter, an amplifier, a phase discriminator and a speed recorder, characterized in that it further comprises a band-pass filter and a null indicator, and the phase discriminator is made in the form of a fiber-optic interferometer, which includes a coherent source light optically matched through two fiber coils with a photodetector, while the fiber coils of the interferometer perform the function of two sound receivers, and the harmonic oscillator and the bandpass filter are tunable in frequency, and the output of the photodetector through a series-connected amplifier and a bandpass filter is connected to a null indicator, the generator output is additionally connected to the speed recorder, and the sync output is connected to the controlled input of the tunable band-pass filter.

2. The pointer according to claim 1, characterized in that the fiber coils of the fiber optic interferometer are configured to change the distance between them.

3. The pointer according to claim 1, characterized in that the fiber-optic interferometer further includes a phase-shifting device installed in one of the fiber coils.