SU1287085A1

SU1287085A1 - Зондирующее устройство дл измерени гидрофизических параметров водной среды

Info

Publication number: SU1287085A1
Application number: SU853902177A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Анатольевич Зори; Геннадий Петрович Еремин; Эдуард Иосифович Красовский; Владислав Никифорович Стасенко; Елена Осиповна Савкова; Николай Александрович Ярошенко; Алексей Иванович Яценко
Original assignee: Донецкий политехнический институт
Priority date: 1985-05-29
Filing date: 1985-05-29
Publication date: 1987-01-30

Abstract

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может быть использовано дл измерени параметров водной среды в процессе непрерывного вертикального зондировани . Цель изобретени - повьшение точности измерени параметров водной среды. Цель достигаетс за счет управлени скоростью лебедки и выбора частоты опроса датчиков по прогнозируемому значению градиента измер емого параметра на следующий шаг опроса. Расчет прогнозируемого значени градиента выполн етс по выбранному экстрапол цион- ному полиному. В устройство включены между блоками приема и преобразовани и блоком градиентов аналого-цифровой преобразователь, схема задержки цифровой информации на такт, регистр пам ти, вычислитель, блок пам ти , блок расчета прогнозируемых значений градиентов, цифроаналоговый преобразователь и генератор синхроимпульсов . 1 ил. ё (Л

Description

tc

00

«

о

00

сд

10

11287085

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может быть использовано дл измерени параметров водной среды в процессе непрерывного вертикального зондировани .

Цель Изобретени - повьппение точности измерени параметров водной среды.

На чертеже изображена структурна схема зондирующего устройства дл измерени гидрофизических параметров водной среды.

Зондирзпощее устройство дл измерени гидрофизических параметров водной среды содержит погружной контейнер 1, в состав которого вход т датчики 2 параметров водной среды, преобразователь 3, входы которого соединены с выходами соответствующих датчиков 2, приемопередатчик 4, вход и выход которого соединены с выходом и входом преобразовател 3 соответственно , бортовое устройство 5, в состав которого вход т, блок 6 прието ний , входы которого соединены с выходами блока 18 выбора частоты опроса и блока 19 управлени лебедкой, а выход соединен со вторым входом схемы управлени 8 и через инвертор 17 со вторым входом схемы управлени 16, регистратора 21, вход которого соединен с выходом блока 6 приема и преобразовани , синхрогенератора 22, выход которого соединен со входами аналого-цифрового преобразовател 7, схемы 8 задержки цифройой информации на один такт, регистра пам ти вычислител 10, блока пам ти 11, блока 12 15 расчета прогнозируемых значений градиентов и цифроаналогового преобразовател 13, лебедку 23, соединенную с блоком 19 управлени лебедкой и погружным контейнером 1, линию св зи, соедин ющую блок 6 приема и преобразовани , и приемопередатчик 4.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Из блока 6 приема и преобразова20

JJC

ма и преобразовани , аналого-цифровой - ни информации через линию св зи на преобразователь 7, вход которого сое- приемопередатчик 4 поступают команды динен с выходом блока 6 приема и пре- на измерени . По этим командам преоб- образовани , схема 8 задержки цифро- разователь 3 подключаетс к соответ- вой информации на один такт, вход ко- ствующему датчику, принимает от него торой соединен с выходом аналого-циф- - информацию и преобразует в вид, удоб- рового преобразовател 7, регистр ный дл передачи по линии св зи. Измеренные данные через приемопередатчик 4 и линию св зи поступают на блок 6 приема и преобразовани , а за- 35 тем в регистратор 21 дл накоплени и отображени информации.

пам ти 9, вход которого соединен с выходом схемы 8 задержки цифровой информации на один такт, вычислитель

10,первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразо-. вател 7, а второй вход - с выходом регистра пам ти 9, блока пам ти 11, первый вход которого соединен с выходом вычислител 10, блока 12 расчета прогнозируемых значений градиентов, вход которого соединен с выходом блока пам ти 11, цифроаналогового преобразовател 13, вход которого соединен с выходом блока 12 расчета прогнозируемых значений градиентов, блока 14 градиентов, вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразовател 13, схемы 15 и 16 управлени , первые входы которых соединены с выходом блока 14 градиентов, инвертора 17, блока 18 выбора частоты, вход которого соединен с выходом схемы 16 управлени , а выход соединен с входом блока 6 приема и преобразовани и со вторым входом блока пам ти

11,блока 19 управлени лебедкой, вход которого соединен с выходом схемы 15 управлени , дешифратора 20 сосСинх рогенератор 22 служит дл синхронизации работы введенных элемен40 тов 7-13.

Во врем первого такта исходна информаци из блока 6 приема и преобразовани заноситс в блок 7 АЦП, где происходит преобразование ана45 лог - код. Во врем второго такта

предыдущее значение измер емого параметра , хранимое в регистре пам ти 9; и полученный цифровой код поступают на соответствующие входы вычислител

50 10, при этом последнее значение поступает также IB схему задержки цифровой информации на один такт.

Таким образом, на входы вычислител -поступают два цифровых кода, ха55 рактеризующие измер емый параметр в двух точках х.{- и х.

Вычислитель 10 определ ет величину

АХ X; - X

1-1

то ний, входы которого соединены с выходами блока 18 выбора частоты опроса и блока 19 управлени лебедкой, а выход соединен со вторым входом схемы управлени 8 и через инвертор 17 со вторым входом схемы управлени 16, регистратора 21, вход которого соединен с выходом блока 6 приема и преобразовани , синхрогенератора 22, выход которого соединен со входами аналого-цифрового преобразовател 7, схемы 8 задержки цифройой информации на один такт, регистра пам ти вычислител 10, блока пам ти 11, блока 12 расчета прогнозируемых значений градиентов и цифроаналогового преобразовател 13, лебедку 23, соединенную с блоком 19 управлени лебедкой и погружным контейнером 1, линию св зи, соедин ющую блок 6 приема и преобразовани , и приемопередатчик 4.

Из блока 6 приема и преобразова

Синх рогенератор 22 служит дл синхронизации работы введенных элементов 7-13.

Во врем первого такта исходна информаци из блока 6 приема и преобразовани заноситс в блок 7 АЦП, где происходит преобразование аналог - код. Во врем второго такта

10, при этом последнее значение поступает также IB схему задержки цифровой информации на один такт.

Таким образом, на входы вычислител -поступают два цифровых кода, характеризующие измер емый параметр в двух точках х.{- и х.

Вычислитель 10 определ ет величину

АХ X; - X

1-1

котора во врем третьего такта син- хрогенератора 22 запоминаетс в блоке пам ти 1, где хранитс N значений ДХ{, полученных за N-предыдущих шагов измерений, при этом значение Дх,, полученное на N-TOM предыдущем шаге, стираетс , на его место записываетс ДХщ , на место которого заноситс и т.д. вновь введенное значение Дх хранитс на месте дх.

Одновременно в блок пам ти заноситс информаци об интервале опроса датчиков дуд со схемы 18 выбора частоты опроса и происходит сдвиг ранее хранимых временных данных. В течение этого же такта информаци из схемы 8 задержки на такт заноситс в регистр пам ти 9. По следующему синхроимпульсу .; запускаетс блок расчетов прогноного режима зондировани необходимо либо увеличить скорость опр.оса датчиков , либо уменьшить скорость движени погружаемого контейнера 1. На выходе блока 17 градиентов формируетс сигнал -1, по которому схема управлени 16 разрешает переход реверсивного счетчика блока 18 выбора частоты опроса в состо ние, соответствующее более высоким скорост м, опроса датчиков. Этот же сигнал поступает на схему управлени 15 и разрешает переход реверсивного счетчика блока 19 управлени лебедкой в состо ние , соответствлощее меньшим скорост м зондировани . Переход счетчиков в новое состо ние возможен лишь при поступлении команды с дешифратора 20 состо ний, который, проанали

зируемых значений градиентов, в кото-20 зировав текущие значени скорости

ром с помощью полинома экстрапол ции на основе N предьщущих значений градиентов , прогнозируетс , значение градиента на следующий шаг измерений. Во врем п того такта вычисленные параметры преобразуютс в цифроанало- говом преобразователе 13 и поступают в блок градиентов 14.

Таким образом, полна работа введенных устройств осуществл етс за п ть тактов синхрогенератора 22.

В блоке 14 градиентов в зависимости от программы адаптации вычисл ют

и анализируютс пу- 35 блока 17 градиентов формируетс сигA s .АУ

тем сравнени с допустимыми пороговыми значени ми. Допустимые пороговые значени вычисл ютс заранее, исход

Если градиент измер емого параметра меньше допустимого и возможно увеличение скорости погружени или снижени частоты опроса, то на выходе

отношени

нал +1, по которому схема управлени 16 разрешает переход реверсивного счетчика блока 18 выбора частоты опроса в состо ние, соответствующее

из допустимых динамических погрешнос- 40 меньшим скорост м опроса датчиков, тей, дискретности измерени посто н- а схема управлени 15 разрешает уве- ной времени датчиков и устанавливают- личение скорости зондировани , с в блоке 14 градиентов в качестве

исходных данных. Если в результате Изменение состо ний блока 19 уп- анализа вы вл етс , что градиент из- 45 равлени лебедкой и блока 18 выбора.

меренного параметра на следующей шаг находитс в допустимых пределах, то на выходе блока 14 градиентов формируетс сигнал О, который закрывает схемы 15 и 16 управлени . Этим самым достигаетс неизменность состо ний блока 19 управлени лебедкой к блока 18 выбора частоты опроса датчиков , и следовательно,сохран етс оптимальный режим зондировани .

Если в результате анализа вы вл етс , что градиент измеренного параметра на следующий шаг превьш1ает допустимый , то дл достижени оптималь5

погружени и частоты опроса датчиков, формирует необходимый управл ющий сигнал. Оптимальные соотношени между скоростью и частотой опроса датчиков анализируютс заранее, исход из возможностей лебедки, режимов работы регистраторов , обеспечени минимального времени работы и т.д., и заключаютс в виде жесткой программы в 0 схему дешифратора 20 состо ний.

частоты опроса продолжаетс до тех пор, пока не будет достигнут опти- мальный режим зондировани .

Датчики 2 измер ют гидрофизические параметры водной среды, такие как, например, температуру, электрическую проводимость, давление (глубину), скорость и т.п. Преобразователь 3 обеспечивает подключение

датчиков 2 с необходимой частотой опроса и представл ет собой коммутатор аналоговых сигналов. Приемопередатчик 4 принимает команду на опрос датчиков с бортового устройства и

передает значение измер емых параметров на бортовое устройство. .

Блок 6 приема и преобразовани осуществл ет подачу команд на измерение в погружной контейнер, прием информации из погружного контейнера, вычисление в физических величинах измер емых параметров водной среды (масштабирование) и вьщачу информации на регистрацию.

Блок 18 выбора частоты опроса регулирует частоту опроса датчиков в зависимости от градиента параметров и может быть вьтолнен в виде реверсивного счетчика с параллельным выходом . В этом случае схема 16 управлени обеспечивает переключение счетчика на вычитание или сложение, а также фиксирование счетчика в любом промежуточном значении. Блок 19

i

управлени лебедкой регулирует скорость погружени в зависимости от градиента параметров и также может быть выполнен в виде счетчика с параллельным выходом, причем управление его работой осуществл етс схемой управлени I5. Дешифратор 20 состо ний в зависимости от соотношени текущих значений частоты опроса и скорости погружени форьшрует соответствующие команды управлени на блок 19 управлени лебедкой и блок 18 выбора частоты опроса, обеспечива тем самым оптимальный режим зондировани с учетом достижени минимального времени работы.

Введение новых устройств и новых св зей позвол ет существенно повысить точность измер емой информации.

10

fS

20

ходом блока градиентов, инвертор, блок выбора частоты опроса, вход которого соединен с выходом второй схемы управлени , а выход соединен с входом блока приема и преобразовани , блок управлени лебедкой, вход которого соединен с выходом первой схемы управлени , дешифратор состо ний, входы которого соединены с выходами блока выбора частоты опроса и блока управлени лебедкой, а выход соединен с вторым входом первой схемы управлени и через инвертор с вторым входом второй схемы управлени , регистратор , вход которого соединен с выходом блока приема и преобразовани , лебедку, соединенную с выходом блока управлени лебедкой и погружным контейнером, линию св зи, соеди25

н ющую блок приема и преобразовани и приемопередатчика, отличающеес тем, что,, с целью позьшге- ни точности измерени параметров водной среды за счет управлени скоростью лебедки и выбора частоты опроса датчиков по прогнозируемому значению градиента измер емого параметра на следующий щаг опроса, путем, расчета градиента измер емого параметра

на следующий шаг по выбранному полиному на основании накопленного в блоке пам ти массива предьщущих значений градиентов, в бортовое устройст- . во введены аналого-цифровой преобра35 зователь, схема задержки цифровой информации на один такт, регистр пам ти , вычислитель, блок пам ти, блок расчета прогнозируемых значений градиентов , цифроаналоговый преобразоваувеличить объем интересующих исследо- тель и генератор синхросигналов, -при- вател данных.чем вход аналого-цифрового преобразовател подключен к второму выходу

Claims

Формула изобретени блока приема в преобразовани информации , а выход цифроаналогового преЗондирзгющее устройство дл измере- образовател подключен к входу блока

градиентов, выход аналого-хдафрового преобразовател соединен с вторым

ни гидрофизических параметров вод- . ной среды, содержащее погружной контейнер , в состав которого вход т датчики параметров водной среды, преоб- рдзователь, входы которого соединены с выходами датчиков, приемопередатчик , вход и выход которого соединены с выходом и входом преобразовател соответственно, бортовое устройство, в состав которого вход т, блок приема и преобразовани , блок градиентов, перва и втора схемы управлени , первые входы которых соединены с вы50

55

входом вычислител и через схему задержки и регистр пам ти подключен к первому входу вычислител , выход которого подключен к первому входу блока пам ти, второй вход блока п&м ти , подключен к выходу блока выбора частоты опроса, третий вход подключен к выходу генератора синхросигналов, а выход соединен с первьш входом блока расчета прогнозирующих значений градиентов, выход которого под

ходом блока градиентов, инвертор, блок выбора частоты опроса, вход которого соединен с выходом второй схемы управлени , а выход соединен с входом блока приема и преобразовани , блок управлени лебедкой, вход которого соединен с выходом первой схемы управлени , дешифратор состо ний, входы которого соединены с выходами блока выбора частоты опроса и блока управлени лебедкой, а выход соединен с вторым входом первой схемы управлени и через инвертор с вторым входом второй схемы управлени , регистратор , вход которого соединен с выходом блока приема и преобразовани , лебедку, соединенную с выходом блока управлени лебедкой и погружным контейнером, линию св зи, соеди

н ющую блок приема и преобразовани и приемопередатчика, отличающеес тем, что,, с целью позьшге- ни точности измерени параметров водной среды за счет управлени скоростью лебедки и выбора частоты опроса датчиков по прогнозируемому значению градиента измер емого параметра на следующий щаг опроса, путем, расчета градиента измер емого параметра

на следующий шаг по выбранному полиному на основании накопленного в блоке пам ти массива предьщущих значений градиентов, в бортовое устройст- во введены аналого-цифровой преобразователь , схема задержки цифровой информации на один такт, регистр пам ти , вычислитель, блок пам ти, блок расчета прогнозируемых значений градиентов , цифроаналоговый преобразователь и генератор синхросигналов, -при- чем вход аналого-цифрового преобразо50

55

входом вычислител и через схему задержки и регистр пам ти подключен к первому входу вычислител , выход которого подключен к первому входу блока пам ти, второй вход блока п&м ти , подключен к выходу блока выбора частоты опроса, третий вход подключен к выходу генератора синхросигналов, а выход соединен с первьш входом блока расчета прогнозирующих значений градиентов, выход которого подключей к входу цифроаналогового преобразовател , кроме того выход генератора синхросигналов подключен к вторым входам цифроаналогового преобразовател , блока расчета прогнозируемых значений градиентов, аналого- цифрового преобразовател и третьему входу вычислител .