SU1138649A1 - Волнограф - Google Patents

Abstract

ВОЛНОГРАФ, содержащий чувствительный элемент,выполненный в виде нат нутой cTpyHF.i,электромагнит,усилитель мощности,подключенный выходом к электромагниту, и регистратор, отличающийс  тем, что, с целью повышени  его эффективности путем получени  непрерывной.информации и повьппени  чувствительности, в него введены генератор синусоидаль ного напр жени , пьезоэлемент и блок сравнени  фаз, при этом один выход генератора синусоидального напр жени  соединен с входом усилител  . мощности, а другой выход подключен к первому входу блока сравнени  фаз, к второму входу которого через пьезоэлемент подсоединен чувствительньй элемент, а к выходу - регистратор. СО СХ) ф со

Description

Изобретение относитс  к океаногр фическим измерени м и может быть использовано дл  определени  параме ров ветрового волнени  на мор х, водохранилищах как в прибрежной зоне, так и с судов в дрейфе. Кроме того, оно может быть использовано дл  технологического контрол . уровн  в цистернах, например, при хранении и транспортировке нефтепро дуктов, виноматериалов и др. ; Известны волнографы,содержащие вибрирующий чувствительный элемент предварительный усилитель, блок зап ка,формирователь длительнос и временного интервала, блок приеНньпс ка тушек, усилитель мощности, амплитудн селектор, электромагнит и регистратор 1 3. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  волнограф,содержащий вибри рующий чувствительньш элемент,звуко сниматели, сумматор5 предварительнь усилитель, выпр митель, счетчик чис ла импульсов, ключ,РС-фш1ьтр, первы и второй нуль-органы, триггер, схему И,кварцевый генератор, усилитель мощностиS электромагнит, блок запуска и регистратор, при этом выходы вибрирзтащего чувствительного элемента св заны с входами звукоснимателей , выходы .которых соединен с входами сумматора;выход сумматора соединен с предварительным усилителем5выход которого череа после довательно соединенные выпр митель счетчик, ключ и RC-фидьтр св зан входами первого и второго нуль-органов , второй выход выпр мител  соединен с вторым входом RC-фильтр а выход первого нуль -органа - с пе вым входом триггера, второй выход которого соединен с первым выходом второго нуль-органа5второй выход которого последовательно через уси литель мощности, блок запуска и электромагнит св зан с вибрирующим чувствительным элементом, а выход триггера соединен с входом схемы Из второй вход которой подключен к кварцевому генератору, а выход схемы И св зан с входами регистратора 2, Однако дл  известного устройства характерны невозможность получени  непрерьюной информации, так как в каждом цикле измерений отсутствует информаци  в моменты срабатывани  электромагнита, а также недостаточно высока  чувствительность вследствие больщой крутизны характеристики, Цель изобретени  - повышение эффективности устройства путем получени  непрерывной информации и повышение чувствительности. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в волнограф, содержащий чувствительный элемент,выполненный в виде нат нутой струны, электромагнит , усилитель мощности, подключенный выходом к электромагниту, и регистратор, введены генератор синусоидального напр жени , пьезоэлемент и блок сравнени  фаз, при этом один выход генератора синусоидального напр жени  соединен с входом усилител  мощности, а другой выход подключен к первому входу блока сравнени  фаз, к второму входу которого через пьезоэлемент подсоединен чувствительный элементj а к выходу - регистратор. Путем введени  в схему двух усилителей-ограничителей , второго выпр мител , двух дифференцирующих цепей, пье30элемента, генератора синусоидального напр жени , а также образовани  новых св зей между блоками построена блок-схема волнографа , принцип действи  которого основан на измерении сдвига фазы между колебани ми струны и вынуждающей силы. Такое построение поз- вол ет получить непрерьгеную информацию и повысить чувствительность. На фиг.1 представлен волнограф, общий вид; на фиг.2 -его блок-схема; на фиг.З - времен1ше диаграммы работы волнографа, где а - напр жение на выходе генератора синусоидального напр жени  J б - напр жение на выходе пьезоэлемента, в напр жение на выходе второго усилител -ограничител  г - напр жение на выходе первого усилител -ограничител / д - напр жение на выходе второй дифференцирующей цепи; е - напр жение на выходе первой дифференцирующей цепи, ж - напр жение на выходе второго выпр мител ; з - напр жение на выходе первого вьшр мител ; и - напр жение на выходе триггера; на фиг.4 - график .-зависимости фазового сдвига 4 между колебани ми струны и вынуждающей силы от глубины погружени  2 струны в воду,

Корпус волнографа выполнен в виде трубы 1, к верхней и нижней част м которой прикреплены кронштейны 2. К корпусу крепитс  электромагнит 3, вибрирующий чувствительный элемент 4,вьтолненный из стального провода,нижним кондом крепитс  на нат жных винтах 5 выступов 6 к нижнему кронштейну, а верхний конец - к металлической упругой пластине 7, к которой приклеен пьезоэлемент 8, Бластина 7 с помощью втулки 9 и винтов 10 крепитс  к стакану 11, который прикреплен к верхнему кронштейну . Блок-схема волнограф содержит генератор 12 синусоидального напр жени , усилитель 13 мощности, электромагнит 3, чувствительный элемент 4 пьезоэлемент 8, который соединен с вторым входом блока 14 сравнени  фаз, выполненного в виде последовательно соединенных первого усилител -ограничител  15, первой дифференцирук цей цепи 16, первого выпр мител  17 и триггера 18, а также последовательно соединенных второго усилител -ограничител  19, второй дифференцирзтощей цепи 20, второго выпр мител  21, подключенного к второму входу триггера 18, Первый выход генератора 12 синусоидального .напр жени  св зан через усилитель 13 мощности с электромагнитом 3s который магнитным полем св зан с чувствительным элементом 4, выход которого св зан с входом пьезоэлемента 8, а второй выход - с вторым усилителем-ограничителем 19, Выход триггера 18 св зан с входом регистратора 22,

Устройство работает следующим образом.

После погружени  волнографа в воду подаетс  питание на измерительную схему волнографа. Напр жение генератора синусоидального напр жени  поступает через усилитель мощности на электромагнит, который начинает колебать струну с частотой, равной частоте вьшуждаю .щей силы, но с фазовым смещением Ч,

которое зависит от глубины погруже ни  струны в жидкость (фиг,4). Колебани  струны передаютс  упругой . пластине и пьезоэлементу, который

преобразует механические колебани  струны в электрические. Первый 15 и второй 19 усилители-ограничители , преобразуют напр жени  генератора синусоидального напр жени  и пьезоэлемента в пр моугольные импульсы той же частоты, которые после прохождени  через первую 16 и вторую 20 дифференцирующие цепи, а затем через первый 17 и вто15ой 21 выпр мители подаютс  на первый и второй входы триггера и управл ют его работой . -.

Импульсы с выхода первого I7 выпр мител  перевод т триггер в одно

устойчивое состо ние равновеси , а импульсы с второго 21 выпр мител  в другое, В результате коллекторный ток одного из транзисторов триггера имеют форму пр моугольного импульса,

длительность f которого пропорциональна фазовому сдвигу f, В,качестве регистратора используетс  устройство измерени  временного интервала , которое определ ет Т,

В предлагаемом устройстве в отличие От известного работа электромагнита и преобразование колебаний струны в электрический сигнал совмещены во времени ,поэтому применение блока индуктивньтх приемных катушек  вл етс  весьма затруднительным ввиду значительных электромагнитных наводок от сильного магнитного пол  электромагнита Кроме

того, наличие трех индуктивных

катушек в блоке звукоснимателей -хот  и уменьшает вредный эффект прецессировани  струны, но не устран ет полностью его. Замена блока индуктивнык звукоснимателей пьезоэлементом .устран ет эти затруднени .

Технико-экономическими преимуществами предлагаемого волнографа по сравнению с базовым объектом,

которым может быть известное устройство ,  вл ютс  Получение непрерывной информации и повышение чувст витальности.

фаг.2

Claims (1)

1. ВОЛНОГРАФ, содержащий чувствительный элемент,выполненный в виде натянутой струны,электромагнит уси- литель мощности,подключенный выходом к электромагниту, и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения его эффективности путем получения непрерывной.информации и повышения чувствительности, в него введены генератор синусоидального напряжения, пьезоэлемент и блок сравнения фаз, при этом один выход генератора синусоидального напряжения соединен с входом усилителя . мощности, а другой выход подключен к первому входу блска сравнения фаз, к второму входу которого через пьезоэлемент подсоединен чувствительный _s элемент, а к выходу - регистратор. S

   Фиг t