RU2513635C1 - Thermal probe for measurement of vertical distribution of water temperature - Google Patents

Thermal probe for measurement of vertical distribution of water temperature Download PDF

Info

Publication number
RU2513635C1
RU2513635C1 RU2012154193/28A RU2012154193A RU2513635C1 RU 2513635 C1 RU2513635 C1 RU 2513635C1 RU 2012154193/28 A RU2012154193/28 A RU 2012154193/28A RU 2012154193 A RU2012154193 A RU 2012154193A RU 2513635 C1 RU2513635 C1 RU 2513635C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
thermal probe
housing
temperature
cable
measuring
Prior art date
Application number
RU2012154193/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Федорович Зеньков
Александр Ефимович Дроздов
Алексей Славович Амирагов
Евгений Евгеньевич Павлюченко
Владимир Васильевич Чернявец
Виктор Сергеевич Аносов
Николай Николаевич Жильцов
Алексей Филиппович Мирончук
Вадим Юрьевич Шаромов
Original Assignee
Андрей Федорович Зеньков
Александр Ефимович Дроздов
Алексей Славович Амирагов
Евгений Евгеньевич Павлюченко
Владимир Васильевич Чернявец
Виктор Сергеевич Аносов
Николай Николаевич Жильцов
Алексей Филиппович Мирончук
Вадим Юрьевич Шаромов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Андрей Федорович Зеньков, Александр Ефимович Дроздов, Алексей Славович Амирагов, Евгений Евгеньевич Павлюченко, Владимир Васильевич Чернявец, Виктор Сергеевич Аносов, Николай Николаевич Жильцов, Алексей Филиппович Мирончук, Вадим Юрьевич Шаромов filed Critical Андрей Федорович Зеньков
Priority to RU2012154193/28A priority Critical patent/RU2513635C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2513635C1 publication Critical patent/RU2513635C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: thermal probe is proposed for measurement of vertical distribution of water temperature, comprising a body that represents a stiff structure, equipped with a stabiliser and placed in a cassette, equipped with a mechanism of partitioning with a thermal probe body. Inside the thermal probe body there are two primary temperature converters, two measuring generators, communication lines, two filters, two converters of frequency-voltage and a recorder, and also a sensor of depth, a sensor of electric conductivity and a flow meter. The body in the lower part is equipped with an anchor weight with a hydroacoustic disconnector and a transceiving antenna of the hydroacoustic communication channel. In the upper part of the thermal probe body there is an antenna of a radio transmitter of a satellite communication radio channel, which is placed inside the body of the thermal probe.
EFFECT: expansion of functional capabilities of a device.
2 dwg

Description

зобретение относится к области геофизических исследований, а именно к устройству зондирования гидросферы, и может быть использовано в составе зондирующих стационарных, якорных, дрейфующих и донных станций.The acquisition relates to the field of geophysical exploration, namely to the hydrosphere sounding device, and can be used as part of probing stationary, anchor, drifting, and bottom stations.

Известные устройства, представляющие собой зонды (патенты RU №38233U1, 27.05.2004,. RU №67057 U1, 10.10.2007, RU №56593 U1, 10.09.2006, авторское свидетельство SU №868434 A1, 30.09.1981, патент JP №2112779 A, 25.04.1990, патент RU №2365940 C1, 27.08.2009, патент RU №2370787, 20.10.2009 [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7] или подводные зонды, содержат прочный корпус, выполненный в форме цилиндра, внутри которого размещена информационно-измерительная аппаратура, программно-управляющая аппаратура, блок энергопитания и устройство для регулирования плавучести зонда.Known devices that are probes (patents RU No. 38233U1, 05.27.2004 ,. RU No. 67057 U1, 10/10/2007, RU No. 56993 U1, 09/10/2006, copyright certificate SU No. 868434 A1, 09/30/1981, JP patent No. 2112779 A, 04/25/1990, patent RU No. 2365940 C1, 08.27.2009, patent RU No. 2370787, 10.20.2009 [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7] or underwater probes, contain a robust housing made in the form cylinder, inside which is placed information-measuring equipment, program-control equipment, power supply unit and a device for regulating the buoyancy of the probe.

Технический результат известных устройств заключается в уменьшении габаритов и массы, повышения надежности работы, что достигается конструктивным исполнением устройств регулирования плавучести, представляющих собой сложные конструкции, включая устройство для перемещения магнитной жидкости, камеру сгорания. Преимущество данных устройств, которые содержит корпус, включающий в себя балластный блок, состоящий из камеры, верхняя часть которой наполнена рабочей магнитной жидкостью и сообщена с нижней частью этой камеры, где происходит вытеснение или прием жидкого балласта при помощи трубки, средняя часть которой уложена по спирали в статоре асинхронного электродвигателя, который преобразует энергию вращающегося магнитного потока статора в поступательное движение рабочей жидкости, позволяет уменьшить не только габариты зонда, но и обеспечивает регулирование положительной и отрицательной плавучести зонда, что обеспечивает его перемещение в водной среде.The technical result of the known devices is to reduce the size and weight, increase the reliability, which is achieved by the design of the buoyancy control devices, which are complex structures, including a device for moving magnetic fluid, a combustion chamber. The advantage of these devices, which contains a housing that includes a ballast block consisting of a chamber, the upper part of which is filled with a working magnetic fluid and communicated with the lower part of this chamber, where liquid ballast is displaced or received by a tube, the middle part of which is laid in a spiral in the stator of an asynchronous electric motor, which converts the energy of the rotating magnetic flux of the stator into the translational movement of the working fluid, it allows not only to reduce the dimensions of the probe, but also to ensure t regulation of positive and negative buoyancy of the probe, which ensures its movement in an aqueous medium.

Известные устройства сложны в изготовлении, занимают значительный внутренний полезный объем.Known devices are difficult to manufacture, occupy a significant internal usable volume.

Известные подводные зонды для вертикального распределения температуры воды, по способу связи с обеспечивающим судном могут быть разделены на три группы: с кабельной линией связи, с автономной регистрацией данных и с гидроакустическим каналом связи термозонды (B.C. Ястребов. Методы и технические средства океанологии. Л.: Гидрометеоиздат. 1986, с.33-34 [8]). Зондирующие зонды с кабельным каналом связи обеспечивают достаточно высокую точность измерений и надежную передачу зарегистрированной информации. В качестве линии связи используются одножильные и многожильные кабель-тросы. Информация, поступающая на борт судна, как правило, оперативно обрабатывается судовой ЭВМ. В погружаемой части размещены лишь датчики температуры и давления резистивного типа. В качестве датчика давления используются мембранные, геликсные или иные чувствительные элементы с потенциометрическим выходом. Измерительная схема находится на борту судна и с зондом связана многожильным кабелем. В качестве измерительных схем в зондах используются уравновешенные мосты постоянного тока. Напряжение с выхода моста подается на двухкоординатный потенциометр-регистратор или через преобразователь аналог - код на вход ЭВМ.Known underwater probes for the vertical distribution of water temperature, according to the method of communication with the supply vessel, can be divided into three groups: with a cable communication line, with autonomous data recording, and with a sonar communication channel for a thermal probe (BC Yastrebov. Methods and technical means of oceanology. L .: Gidrometeoizd. 1986, p. 33-34 [8]). Probing probes with a cable communication channel provide a sufficiently high measurement accuracy and reliable transmission of recorded information. Single and multi-core cable cables are used as a communication line. The information received on board the vessel, as a rule, is quickly processed by the ship's computer. The immersion part contains only resistive type temperature and pressure sensors. Membrane, helix or other sensitive elements with a potentiometric output are used as a pressure sensor. The measuring circuit is located on board the vessel and is connected to the probe by a multicore cable. As measuring circuits in the probes, balanced DC bridges are used. The voltage from the output of the bridge is supplied to a two-coordinate potentiometer-recorder or through an analog converter - a code for the input of the computer.

Известны также так называемые теряемые термозонды (B.C.Ястребов. Методы и технические средства океанологии. Л.: Гидрометеоиздат. 1986, с.34). Они погружаются в режиме свободного падения, при этом с зонда разматывается тонкая проволока - кабель, по которой передается информация на судно. Когда кабель полностью размотан, зонд обрывается. В этих зондах нет датчика давления и глубина определяется по времени погружения. Структурная схема теряемого термозонда включает первичный преобразователь температуры, линию связи, измерительную схему и регистратор. В некоторых конструкциях таких зондов применяются кодовые или частотно-модулированные системы передачи данных. Они отличаются высокой помехоустойчивостью передачи информации и позволяют использовать одножильные кабель-тросы. Структурная схема таких зондов состоит из двух первичных преобразователей температуры, двух измерительных генераторов, линии связи, двух фильтров и двух преобразователей частота - напряжение и регистратора. Датчики температуры и глубины включены в схемы измерительных генераторов. Частотно-модулированные сигналы с выходов генераторов через кабельную линию поступают в судовой измерительный комплекс. Полосовые фильтры разделяют сигналы температуры и глубины, после чего они поступают на преобразователи частота -напряжение и далее на двухкоординатный потенциометр-регистратор или записываются на магнитную ленту или ленту перфоратора.The so-called lost thermal probes are also known (B.C. Yastrebov. Methods and technical means of oceanology. L .: Gidrometeoizdat. 1986, p. 34). They are immersed in free fall mode, while a thin wire is unwound from the probe - a cable through which information is transmitted to the vessel. When the cable is completely unwound, the probe breaks. In these probes there is no pressure sensor and the depth is determined by the time of immersion. The block diagram of the lost thermal probe includes a primary temperature transducer, a communication line, a measuring circuit, and a recorder. In some designs of such probes, code or frequency modulated data transmission systems are used. They are characterized by high noise immunity of information transmission and allow the use of single-core cable cables. The structural diagram of such probes consists of two primary temperature converters, two measuring generators, a communication line, two filters and two frequency-voltage converters and a recorder. Temperature and depth sensors are included in the circuits of the measuring generators. Frequency-modulated signals from the outputs of the generators through the cable line enter the ship’s measuring complex. Band-pass filters separate signals of temperature and depth, after which they are fed to frequency-voltage converters and then to a two-coordinate potentiometer-recorder or recorded on magnetic tape or perforator tape.

Аналогичную конструкцию имеет теряемый термозонд «Data Acquisition Systems» модели Mk-12 (1991, Sippican Inc., 7 Bamabas Road, Marion, MA 02738-9983, p.B-4 [9]). Термозонд размещается в цилиндрической металлической коробке, в верхней части коробка сочленена с контактным устройством. В верхней части коробки размещен термозонд, соединенный проволокой с контактным устройством. При контакте коробки с водной поверхностью шпилька выдергивается и контактное устройство вместе с термозондом погружается в сторону дна. Во время погружения посредством термозонда измеряют температуру воды и записывают измеренные температуры на ленту перфоратора, которая размещена в контактном устройстве, которое находится на поверхности. Когда проволока полностью размотана, зонд обрывается. Буксируемые приборы применяются для измерения пространственного распределения температуры воды в поверхностном и приповерхностном слое на ходу судна. При этом буксируемым прибором является термометр сопротивления, буксируемый за судном на кабель-тросе в поверхностном слое воды. Для исследования пространственного распределения температуры воды в слое толщиной несколько сот метров используются буксируемые гондолы и буксируемые термокосы с сосредоточенными и распределенными датчиками температуры. Буксируемые гондолы и термокосы имеют возможность перемещения по вертикали за счет управления рулями заглубляющих устройств.A similar design has the lost Data Acquisition Systems thermal probe of the Mk-12 model (1991, Sippican Inc., 7 Bamabas Road, Marion, MA 02738-9983, p.B-4 [9]). The thermal probe is placed in a cylindrical metal box, in the upper part the box is articulated with a contact device. In the upper part of the box there is a thermal probe connected by a wire to a contact device. When the box contacts the water surface, the pin is pulled out and the contact device, together with the thermal probe, plunges toward the bottom. During the dive, the temperature of the water is measured by means of a thermal probe and the measured temperatures are recorded on a punch tape, which is located in the contact device, which is located on the surface. When the wire is completely unwound, the probe breaks. Towed instruments are used to measure the spatial distribution of water temperature in the surface and near-surface layers while the vessel is sailing. In this case, the towed device is a resistance thermometer towed behind the vessel on a cable cable in the surface layer of water. To study the spatial distribution of water temperature in a layer several hundred meters thick, towed nacelles and towed thermal braids with concentrated and distributed temperature sensors are used. Towed gondolas and thermal braids have the ability to move vertically by controlling the rudders of deepening devices.

Буксируемые гондолы представляют собой герметичный аппаратурный контейнер, связанный кабель-тросом с судном. Контейнер имеет специальные заглубители, которые позволяют удерживать его на заданном горизонте. Помимо датчика температуры часто устанавливается датчик электропроводности и другие измерители. Данные измерений обычно передаются по кабелю на борт судна, где регистрируются и обрабатываются. Иногда регистрация данных производится в аппаратном контейнере. Буксируемые термокосы представляют собой кабель-трос, по длине которого установлены датчики температуры - обычно термометры сопротивления. На нижнем конце кабель-троса закреплен заглубитель и установлен датчик давления, регистрирующий глубину хода нижнего конца термокосы. Датчики температуры подключены к линиям связи кабель-троса, по которым данные измерений передаются на судно. Схема измерения и преобразования строится по принципу последовательного или параллельного опроса датчиков. Данные измерений регистрируются самописцам в виде изотерм, которые характеризуют пространственное распределение температуры в верхнем слое воды.Towed gondolas are a sealed instrument container connected by a cable-rope to the vessel. The container has special deepeners that allow you to hold it on a given horizon. In addition to the temperature sensor, a conductivity sensor and other meters are often installed. Measurement data is usually transmitted by cable to the side of the vessel, where it is recorded and processed. Sometimes data is recorded in a hardware container. Towed braids are a cable-cable, along the length of which temperature sensors are installed - usually resistance thermometers. A deepener is fixed at the lower end of the cable and a pressure sensor is installed that records the depth of travel of the lower end of the braid. Temperature sensors are connected to cable-cable communication lines, through which measurement data are transmitted to the vessel. The measurement and conversion scheme is based on the principle of sequential or parallel polling of sensors. Measurement data are recorded by recorders in the form of isotherms that characterize the spatial temperature distribution in the upper water layer.

Интегральная температура слоя от глубины z1 до z2 определяется выражениемThe integral temperature of the layer from depth z 1 to z 2 is determined by the expression

T ¯ = 1 / z 2 z 1 z 1 z 2 T ( z ) d z

Figure 00000001
T ¯ = one / z 2 - z one z one z 2 T ( z ) d z
Figure 00000001

Термокоса состоит из датчиков интегральной Т, поверхностной То и глубинной Тк температуры. На конце косы установлены датчик и заглубитель. Конструктивно коса представляет собой кабель-трос с заглубителем и аппаратурным контейнером на конце. В контейнере размещены преобразователь измеренной температуры в частоту и коммутатор каналов. В качестве датчиков температуры используются кварцевые пластины с температурным срезом. Точность преобразования температуры в частоту определяется в основном стабильностью опорного кварцевого генератора и временным дрейфом датчиков. Для измерения давления использовался датчик типа ПДВ-50А с классом точности 0,25. В качестве датчика интегральной температуры использовался трехжильный кабель-трос КТБ-6 с резиновой изоляцией медных жил. Длина кабеля 3000 м. Чувствительным элементом распределенного преобразователя температуры служат два соединенные между собой внутренние медные жилы кабеля. Третья жила и оплетка кабель-троса являются линией связи между аппаратурным контейнером и судном.Thermocosa consists of sensors integrated T, surface To and deep Tk temperature. A sensor and a burrower are installed at the end of the spit. Structurally, the braid is a cable with a deepener and a hardware container at the end. The container contains a transducer of the measured temperature into frequency and a channel commutator. As temperature sensors, quartz plates with a temperature cut are used. The accuracy of temperature to frequency conversion is determined mainly by the stability of the reference crystal oscillator and the temporary drift of the sensors. To measure the pressure, a PDV-50A type sensor with an accuracy class of 0.25 was used. A three-core cable cable KTB-6 with rubber insulation of copper conductors was used as an integral temperature sensor. Cable length 3000 m. The sensitive element of the distributed temperature converter are two interconnected internal copper cable conductors. The third core and the braid of the cable are the communication line between the equipment container and the vessel.

Информация от датчиков температуры и давления после преобразования в частоту поступает по кабелю на судно. Первичный преобразователь температуры включен в плечо прецизионного моста, который является стабилизированным напряжением и находится в термостате. В другое плечо моста помимо магазина сопротивлений включен компенсатор, представляющей собой отрезок кабель-троса КТБ-6. В диагональ моста включен самопишущий потенциометр КСП-4, регистрирующий интегральную температуру. Частотный сигнал датчика давления и глубинной температуры подается через фильтр низкой частоты на частотомер, с выхода которого он в виде параллельного двоично-десятичного кода поступает на преобразователь код-аналог и далее на самописец КСП-4. Термокоса для измерения интегральной температуры характеризуется следующей чувствительностью датчиков: интегральной температуры 0,02 градуса С, температуры поверхностных вод 0,005 градуса С, температуры глубинных вод 0,005 градуса С. Существенным недостатком буксируемых зондов является ограничение по погодным условиям.Information from temperature and pressure sensors after conversion to frequency is transmitted via cable to the vessel. The primary temperature transducer is included in the shoulder of a precision bridge, which is voltage stabilized and located in a thermostat. In addition to the resistance store, a compensator is included in the other shoulder of the bridge, which is a segment of the cable cable KTB-6. The diagonal of the bridge includes a recording potentiometer KSP-4, which registers the integral temperature. The frequency signal of the pressure and depth temperature sensor is fed through a low-pass filter to a frequency meter, from the output of which it is supplied in the form of a parallel binary decimal code to a code-analog converter and then to a KSP-4 recorder. Thermocouple for measuring the integral temperature is characterized by the following sensors sensitivity: integral temperature 0.02 degrees C, surface water temperatures 0.005 degrees C, deep water temperatures 0.005 degrees C. A significant drawback of towed probes is the limitation on weather conditions.

Задачей заявляемого технического предложения является упрощение конструкции термозонда с одновременным расширением функциональных возможней. Термозонд для измерения вертикального распределения температуры воды, состоящий из корпуса, представляющего собой жесткую конструкцию, снабженного стабилизатором и размещенного в кассете, снабженной механизмом расчленения с корпусом термозонда, внутри корпуса термозонда размещены два первичных преобразователя температуры, два измерительных генератора, линии связи, два фильтра, два преобразователя частота - напряжение и регистратор, а также датчик глубины, датчик электропроводности и измеритель течения, отличается тем, что корпус в нижней части снабжен якорь -грузом с гидроакустическим размыкателем и приемопередающей антенной гидроакустического канала связи, в верхней части корпуса термозонда размещена антенна радиопередатчика спутникового радиоканала связи, который размещен внутри корпуса термозонда.The objective of the proposed technical proposal is to simplify the design of the thermal probe while expanding the functional capabilities. Thermal probe for measuring the vertical distribution of water temperature, consisting of a housing, which is a rigid structure, equipped with a stabilizer and placed in a cassette equipped with a dismemberment mechanism with a thermal probe case, two primary temperature transducers, two measuring generators, communication lines, two filters are placed inside the thermal probe case two frequency converters - voltage and a recorder, as well as a depth sensor, a conductivity sensor and a flow meter, is different in that the housing is in the lower part is equipped with an anchor-load with a sonar disconnector and a transceiver antenna of a sonar communication channel; in the upper part of the thermoprobe housing, there is a radio transmitter antenna of the satellite radio channel, which is located inside the thermoprobe housing.

Сущность заявляемого технического предложения поясняется чертежами (фиг.1 и фиг.2). Фиг.1 - конструкция термозонда. Термозонд состоит из корпуса 1, представляющего собой жесткую конструкцию, снабженного стабилизатором 2 и размещенного в кассете 3, снабженной механизмом 4 расчленения с корпусом 1 термозонда, внутри корпуса 1 термозонда размещены два первичных преобразователя температуры 5, два измерительных генератора 6, линии связи 7, два фильтра 8, два преобразователя 9 частота - напряжение и регистратор 10, а также датчик глубины 11, датчик 12 электропроводности и измеритель 13 течения. Корпус 1 в нижней части снабжен якорь-грузом 14 с гидроакустическим размыкателем 15 и приемопередающей антенной 16 гидроакустического канала связи с пусковым устройством 17, в верхней части корпуса 1 термозонда размещена антенна 18 радиопередатчика 19 спутникового радиоканала связи, который размещен внутри корпуса термозонда. Режимы работы термозонда регулируются блоком управления 20. Внутри корпуса термозонда также размещен источник питания 21. Фиг.2 - структурная схема радиопередатчика. Радиопередатчик 19 состоит из опорного генератора 22, формирователя 23 коротких импульсов, мультиплексора-формирователя 24 уровня девиации, двухконтурного фильтра-модулятора 25 девятой гармоники, утроителя 26 частоты до 135 МГц, схемы 27 фазовой автоподстройки частоты, утроителя 28 частоты до 405 МГц, усилителя мощности 29, штыревой антенны 18. Корпус 1 термозонда представляет собой жесткую конструкцию и может быть выполнен из синтактика (сферопласта) или специальных пластмасс, например, макрлона. Стабилизатор 2 предназначен для стабилизации термозонда при его погружении и всплытии и выполнен в виде резинового амортизатора.The essence of the claimed technical proposal is illustrated by drawings (figure 1 and figure 2). Figure 1 - design of the thermal probe. The thermal probe consists of a housing 1, which is a rigid structure, equipped with a stabilizer 2 and placed in a cassette 3, equipped with a dismemberment mechanism 4 with a thermal probe case 1, two primary temperature transducers 5, two measuring generators 6, communication lines 7, two are placed inside the thermal probe 1 filter 8, two frequency converters 9 — voltage and a recorder 10, as well as a depth sensor 11, a conductivity sensor 12, and a flow meter 13. The housing 1 in the lower part is equipped with an anchor weight 14 with a sonar disconnector 15 and a transceiver antenna 16 of a sonar communication channel with a starting device 17, in the upper part of the housing 1 of the thermal probe there is an antenna 18 of the radio transmitter 19 of the satellite radio channel, which is located inside the body of the thermal probe. The operating modes of the thermal probe are regulated by the control unit 20. Inside the thermal probe housing, a power source 21 is also located. Figure 2 is a structural diagram of a radio transmitter. The radio transmitter 19 consists of a reference oscillator 22, a short pulse shaper 23, a deviation level multiplexer 24, a ninth harmonic bypass filter modulator 25, a frequency tripler up to 135 MHz, a 27 phase locked loop, a frequency tripler 28, a frequency tripler up to 405 MHz, and a power amplifier 29, of the pin antenna 18. The case 1 of the thermal probe is a rigid structure and can be made of syntactic (spheroplast) or special plastics, for example, macrolon. The stabilizer 2 is designed to stabilize the thermal probe when it is immersed and ascended and is made in the form of a rubber shock absorber.

Стабилизация термозонда достигается смещением центра тяжести вниз (глубоко под воду), малой надводной и подводной парусностью. Радиопередатчик 19 предназначен для передачи результатов измерения гидрометеорологических параметров по радиоканалу спутниковой системы, обеспечивающей по радиосигналам идентификацию дрейфующего зонда и определение координат его местоположения, и выполняет функции формирования передаваемого кадра, формирования радиосигнала и передачи информационного кадра в импульсом режиме излучения.Stabilization of the thermal probe is achieved by shifting the center of gravity down (deep under the water), low surface and underwater windage. The radio transmitter 19 is designed to transmit the results of the measurement of hydrometeorological parameters via the radio channel of the satellite system, which identifies the drift probe and determines the coordinates of its location by radio signals, and performs the functions of generating a transmitted frame, generating a radio signal and transmitting an information frame in a pulse radiation mode.

Радиопередатчик 19 обеспечивает работу в режиме передачи на несущей частоте 405937,5±5кГц.The radio transmitter 19 provides operation in the transmission mode at a carrier frequency of 405937.5 ± 5 kHz.

Штыревая антенна 18 обеспечивает диаграмму излучения, аналогичную диаграмме четвертьволнового штыря с допустимыми отклонениями в пределах от -3 до 4дБ в рабочем диапазоне углов места от 10 до 60 градусов. Гидроакустический размыкатель 15 типа АГАР-МП представляет собой автоматическое телеуправляемое устройство, обеспечивающее отсоединение якоря - груза 14 от корпуса 1 термозонда. В конкретном исполнении использован гидроакустический размыкатель с электромагнитным исполнительным механизмом, который имеет следующие характеристики: максимальная рабочая глубина 6000 м; дальность связи по гидроакустическому каналу связи 8000 м; число каналов управления до 90; погрешность измерения наклонной дальности ±15 м; диапазон рабочих частот 8-12,5 кГц. Структурная схема (фиг.1.) термозонда состоит из двух первичных преобразователей 5 температуры, двух измерительных генераторов 6, линии связи 7, двух фильтров 8 и двух преобразователей 9 частота-напряжение и регистратора 10. Датчики измерения температуры глубины 11, электропроводности 12 и течения 13 включены в схемы измерительных генераторов 6. Частотно-модулированные сигналы с выходов генераторов 6 через кабельную линию связи 6 поступают в судовой измерительный комплекс. Полосовые фильтры 8 разделяют сигналы температуры и глубины, после чего они поступают на преобразователи 9 частота - напряжение и далее на двухкоординатный потенциометр-регистратор 10 или записываются на магнитную ленту или ленту перфоратора.The pin antenna 18 provides a radiation pattern similar to that of a quarter-wave pin with tolerances ranging from -3 to 4 dB in the operating range of elevation angles from 10 to 60 degrees. The sonar disconnector 15 of the type AHAR-MP is an automatic telecontrol device that provides disconnection of the armature - load 14 from the body 1 of the thermal probe. In a specific design, a sonar breaker with an electromagnetic actuator is used, which has the following characteristics: maximum working depth of 6000 m; communication range on the hydroacoustic communication channel 8000 m; number of control channels up to 90; measurement error of inclined range ± 15 m; operating frequency range 8-12.5 kHz. The structural diagram (Fig. 1.) of a thermal probe consists of two primary temperature converters 5, two measuring generators 6, a communication line 7, two filters 8 and two frequency-voltage converters 9 and a recorder 10. Sensors for measuring the temperature of depth 11, conductivity 12, and current 13 are included in the circuits of the measuring generators 6. Frequency-modulated signals from the outputs of the generators 6 through a cable communication line 6 enter the ship’s measuring complex. Band-pass filters 8 separate the temperature and depth signals, after which they are fed to frequency-to-voltage converters 9 and then to a two-coordinate potentiometer-recorder 10 or recorded on magnetic tape or perforator tape.

Сброс термозонда на водную поверхность производится с обеспечивающего судна с помощью механизма кассетных держателей.The thermal probe is discharged to the water surface from the supporting vessel using the mechanism of cassette holders.

В момент приводнения при ударе кассеты 3 о воду срабатывает механизм 4 расчленения корпуса 1 термозонда, после отстыковки кассета 3 поднимается на борт обеспечивающего судна, а термозонд под тяжестью якорь-груза 14 погружается. В момент отстыковки контейнера срабатывает таймер, входящий в состав блока управления 20 и который, в свою очередь, запускает в работу источник тока 21. После активации источника тока 21 подается напряжение на аппаратуру измерения размещенную в термозонде и пусковое устройство 17. Пусковое устройство 17 срабатывает, освобождая приемопередающую антенну 16 гидроакустического канала связи.At the moment of splashdown, when the cartridge 3 is hit by water, the mechanism 4 for breaking up the body of the thermal probe 1 is triggered, after undocking the cartridge 3 rises aboard the supply vessel, and the thermal probe under the weight of the anchor-load 14 is immersed. When the container is undocked, a timer is activated, which is part of the control unit 20 and which, in turn, starts the current source 21. After the current source 21 is activated, voltage is applied to the measuring equipment located in the thermal probe and the starting device 17. The starting device 17 is activated, releasing the transceiver antenna 16 sonar communication channel.

При достижении дна термозонд продолжает измерять гидрологические параметры по установленной программе. При выполнении программы донных измерений по команде, передаваемой с обеспечивающего судна по гидроакустическому каналу связи, срабатывает гидроакустический размыкатель 15, якорь-груз 14 отсоединяется от корпуса 1 термозонда и термозонд начинает подъем на водную поверхность, а измерительная аппаратура продолжает регистрировать гидрологические параметры. При достижении водной поверхности, по команде, передаваемой с обеспечивающего судна по гидроакустическому каналу связи, срабатывает телескопическое устройство, на котором установлена антенна 18 спутникового радиоканала связи. При этом термозонд продолжает измерять гидрологические параметры, посредством измерительной температуры, а также благодаря наличию спутникового канала связи появляется возможность определения параметров поверхностного волнения. Определение параметров волнения осуществляется путем получения профиля волнения интегральным методом исходя из данных о вертикальной скорости перемещения термозонда при слежении за ним посредством аппаратуры, установленной на искусственном спутнике Земли, что позволяет исключить из обработки грубые измерения высоты и получать информацию о движении термозонда лишь по высокоточным данным о скорости. При этом вторичная обработка данных спутникового приемника включает несколько стандартных алгоритмов, включающих рекурентный следящий фильтр с бесконечной импульсной характеристикой и постоянной времени первого порядка астатизма, следящий фильтр второго порядка астатизма, стандартные оценки среднего значения и средней квадратической ошибки, стандартные алгоритмы выделения первичной волны (первой гармоники ряда Фурье). При этом неизвестная фаза первичной волны исключается при вычислении корня квадратного из суммы квадратов, усредненных за 15 минут амплитуд косинусной и синусной составляющих, а направление распространения волн определяются по восточной и северной составляющим вариаций скорости (орбитального движения).Upon reaching the bottom, the thermal probe continues to measure hydrological parameters according to the established program. When the program of bottom measurements is carried out according to the command transmitted from the supplying vessel via the hydro-acoustic communication channel, the hydro-acoustic breaker 15 is activated, the anchor-load 14 is disconnected from the thermal probe body 1 and the thermal probe starts to rise to the water surface, and the measuring equipment continues to record hydrological parameters. When the water surface is reached, according to the command transmitted from the supporting vessel via the hydro-acoustic communication channel, the telescopic device is activated, on which the antenna 18 of the satellite radio communication channel is installed. At the same time, the thermal probe continues to measure hydrological parameters, by means of the measuring temperature, and also due to the presence of a satellite communication channel, it becomes possible to determine the parameters of surface waves. The determination of the wave parameters is carried out by obtaining the wave profile using the integral method based on the data on the vertical velocity of the thermal probe while tracking it using equipment installed on an artificial Earth satellite, which allows us to exclude rough height measurements from the processing and to obtain information about the motion of the thermal probe only from highly accurate data about speed. At the same time, the secondary processing of satellite receiver data includes several standard algorithms, including a recurrent tracking filter with an infinite impulse response and a first-order astatism time constant, a second-order astatism tracking filter, standard estimates of the mean value and mean square error, standard algorithms for extracting the primary wave (first harmonic Fourier series). In this case, the unknown phase of the primary wave is excluded when calculating the square root of the sum of squares averaged over 15 minutes of the amplitudes of the cosine and sine components, and the direction of wave propagation is determined by the eastern and northern components of the velocity variations (orbital motion).

Практическая реализация предлагаемого способа технической сложности не представляет, так как для его реализации используются средства, имеющие промышленную применимость.The practical implementation of the proposed method is not of technical complexity, since its implementation uses means having industrial applicability.

Источники информацииInformation sources

1. Патент RU №38233 U1, 27.05.2004.1. Patent RU No. 38233 U1, 05.27.2004.

2. Патент RU №67057 U1, 10.10.2007.2. Patent RU No. 67057 U1, 10.10.2007.

3. Патент RU №56593 U1, 10.09.2006.3. Patent RU No. 566593 U1, 09/10/2006.

4. Авторское свидетельство SU №868434 A1, 30.09.1981.4. Copyright certificate SU No. 868434 A1, 09/30/1981.

5. Патент JP №2112779 A, 25.04.1990.5. JP patent No. 2112779 A, 04.25.1990.

6. Патент RU №2365940 С1, 27.08.2009.6. Patent RU No. 2365940 C1, 08/27/2009.

7. Патент RU №2370787, 20.10.2009.7. Patent RU No. 2370787, 10.20.2009.

8. B.C. Ястребов. Методы и технические средства океанологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1986, с.33-34.8. B.C. Hawks. Methods and technical means of oceanology. L .: Gidrometeoizdat, 1986, p. 33-34.

9. «Data Acquisition Systems» модели Mk-12 (1991, Sippican Inc., 7 Bamabas Road Marion, MA 02738-9983, p.B-4.9. “Data Acquisition Systems” Model Mk-12 (1991, Sippican Inc., 7 Bamabas Road Marion, MA 02738-9983, p. B-4.

Claims (1)

Термозонд для измерения вертикального распределения температуры воды, состоящий из корпуса и представляющего собой жесткую конструкцию, снабженного стабилизатором и размещенного в кассете, снабженной механизмом расчленения с корпусом термозонда, внутри корпуса термозонда размещены два первичных преобразователя температуры, два измерительных генератора, линии связи, два фильтра, два преобразователя частота - напряжение и регистратор, а также датчик глубины, датчик электропроводности и измеритель течения, отличающийся тем, что корпус в нижней части снабжен якорь-грузом с гидроакустическим размыкателем и приемопередающей антенной гидроакустического канала связи, в верхней части корпуса термозонда размещена антенна радиопередатчика спутникового радиоканала связи, который размещен внутри корпуса термозонда. A thermal probe for measuring the vertical distribution of water temperature, consisting of a housing and consisting of a rigid structure, equipped with a stabilizer and placed in a cassette equipped with a partition mechanism with a thermal probe housing, two primary temperature transducers, two measuring generators, communication lines, two filters are placed inside the thermal probe housing two frequency converters - voltage and a recorder, as well as a depth sensor, a conductivity sensor and a flow meter, characterized in that the housing in the lower part it is equipped with an anchor weight with a hydroacoustic breaker and a transceiving antenna of a hydroacoustic communication channel, in the upper part of the thermoprobe housing there is a radio transmitter antenna of the satellite radio channel, which is located inside the thermoprobe housing.
RU2012154193/28A 2012-12-13 2012-12-13 Thermal probe for measurement of vertical distribution of water temperature RU2513635C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012154193/28A RU2513635C1 (en) 2012-12-13 2012-12-13 Thermal probe for measurement of vertical distribution of water temperature

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012154193/28A RU2513635C1 (en) 2012-12-13 2012-12-13 Thermal probe for measurement of vertical distribution of water temperature

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2513635C1 true RU2513635C1 (en) 2014-04-20

Family

ID=50481003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012154193/28A RU2513635C1 (en) 2012-12-13 2012-12-13 Thermal probe for measurement of vertical distribution of water temperature

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2513635C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2589515C1 (en) * 2014-12-29 2016-07-10 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Device for determining parameters of temperature field in volume of water medium, disturbed movement of ship hull or model
RU2592723C1 (en) * 2015-06-10 2016-07-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт" (ФГБУ "ААНИИ") Single action probe with acoustic communication channel for measuring temperature distribution of water by depth on ship course

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2276388C1 (en) * 2004-12-21 2006-05-10 Александр Александрович Парамонов Naval autonomous ground seismic station
RU66063U1 (en) * 2007-04-28 2007-08-27 Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук STATIONARY HYDROPHYSICAL MEASURING COMPLEX
RU2344962C1 (en) * 2007-07-25 2009-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Ситекрим" Self-contained near-bottom buoy station
JP4354686B2 (en) * 2001-12-10 2009-10-28 イエフペ A system aimed at collecting seismic data of seabed formations using a submarine seismic data collection station.
RU97524U1 (en) * 2010-04-05 2010-09-10 Государственное учреждение "Арктический и Антарктический научно-исследовательский Институт" (ГУ "ААНИИ") THERMOSOUND FOR MEASURING THE ENVIRONMENT TEMPERATURE PROFILE
RU106396U1 (en) * 2011-03-24 2011-07-10 Учреждение Российской академии наук Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН (ТОИ ДВО РАН) HYDROACOUSTIC COMPLEX FOR REGISTRATION OF GEOPHYSICAL PARAMETERS OF WAVE FIELDS
RU2447466C2 (en) * 2010-06-30 2012-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Опытно-конструкторское бюро океанологической техники Российской академии наук Hydrochemical bottom observatory

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4354686B2 (en) * 2001-12-10 2009-10-28 イエフペ A system aimed at collecting seismic data of seabed formations using a submarine seismic data collection station.
RU2276388C1 (en) * 2004-12-21 2006-05-10 Александр Александрович Парамонов Naval autonomous ground seismic station
RU66063U1 (en) * 2007-04-28 2007-08-27 Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук STATIONARY HYDROPHYSICAL MEASURING COMPLEX
RU2344962C1 (en) * 2007-07-25 2009-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Ситекрим" Self-contained near-bottom buoy station
RU97524U1 (en) * 2010-04-05 2010-09-10 Государственное учреждение "Арктический и Антарктический научно-исследовательский Институт" (ГУ "ААНИИ") THERMOSOUND FOR MEASURING THE ENVIRONMENT TEMPERATURE PROFILE
RU2447466C2 (en) * 2010-06-30 2012-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Опытно-конструкторское бюро океанологической техники Российской академии наук Hydrochemical bottom observatory
RU106396U1 (en) * 2011-03-24 2011-07-10 Учреждение Российской академии наук Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН (ТОИ ДВО РАН) HYDROACOUSTIC COMPLEX FOR REGISTRATION OF GEOPHYSICAL PARAMETERS OF WAVE FIELDS

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2589515C1 (en) * 2014-12-29 2016-07-10 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Device for determining parameters of temperature field in volume of water medium, disturbed movement of ship hull or model
RU2592723C1 (en) * 2015-06-10 2016-07-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт" (ФГБУ "ААНИИ") Single action probe with acoustic communication channel for measuring temperature distribution of water by depth on ship course

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4996615B2 (en) Hydrocarbon reservoir mapping method and apparatus for implementing the method
CN106768043B (en) Ocean multi-parameter profile measuring instrument
BRPI0719440A2 (en) PASSIC LISTENING AND SEA PROFILE LISTING SYSTEM, AND METHOD FOR EXACTLY DETERMINING THE POSITION OF A TOWED ELECTROMAGNETIC SOURCE AND ONE OR MORE ELECTROMAGNETIC RECEIVERS FOR USE IN A PROFILING PROFILING LEVEL
RU2605392C1 (en) Calculation of rotary motion data using translation data gradient
US10429538B1 (en) Underwater electromagnetic field measurement that factors in ocean dynamics
WO2022007319A1 (en) Integrated conductivity, temperature, depth and current detection device, system and method
CN115598217B (en) Device and method for in-situ measurement of low-frequency acoustic characteristics of seabed sediment layer
RU2513635C1 (en) Thermal probe for measurement of vertical distribution of water temperature
Frisk et al. Modal mapping experiment and geoacoustic inversion using sonobuoys
US20080052002A1 (en) Wave and tide monitoring and recording system
RU111691U1 (en) BOTTOM MODULE OF SEISMIC STATION
Rossiter et al. Ice-thickness measurement
WO2018004387A1 (en) Data collection systems for marine modification with streamer and receiver module
Sotirin et al. Acoustic navigation of a large‐aperture array
CN209945286U (en) Submarine pipeline landfill depth monitoring device
RU2392643C2 (en) Marine seismic survey system
RU2546784C2 (en) Underwater observatory
RU2559565C2 (en) Method of determining spatial position of extended objects located at depth, primarily under water, and electromagnetic line locator, primarily ship electromagnetic line locator for carrying out said method
RU130091U1 (en) BOTTOM STATION FOR MARINE SEISMIC EXPLORATION
RU2282217C1 (en) Method of determining comprehensive data on ocean condition
Morozov et al. Methodical aspects of the application of acoustic doppler current profilers in the black sea
Zhao et al. Ocean Current Velocity Measuring Device Based on Acoustic Time Difference Current Meter.
Liu Detection of underwater sound source using time reversal mirror
RU2812614C1 (en) Method for measuring average water level in open reservoirs and device for its implementation
RU27954U1 (en) SOUND SPEED METER IN LIQUID