SU1303845A2 - Измеритель профил скорости звука в жидкой среде - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к акустической технике и может быть использовано при гидроакустических измерени х в океанологии. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений за счет введени  двух дополнительных каналов измерений и учета с их помощью изменени  базы измерений. Введение датчиков глубины и скорости звука с соответствующими счетчиками позвол ет создать образцовые профили при постановке и выборке измерител , получить опорные значени  на нижней границе измерений в процессе работы и уточнить результаты измерений. 1 ил. е fS 00 о 00 00 4; ел гчз

Description

5

10

Изобретение относитс  к измерительной технике, может быть использовано при гидроакустических измерени х в океанологии и  вл етс  усовершенствованием изобретени  по авт. св. № 958868.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений путем введени  датчиков глубины и скорости.

На чертеже изображена схема измерител  профил  скорости звука в жидкой среде.

Измеритель профил  скорости звука в жидкой среде содержит излучатель 1, приемник 2, отражатель 3, выполненный 5 в Биде элементов, установленных, на фиксированных рассто ни х относительно друг друга, электрическую схему 4 возбуждени  и регистрации акустических колебаний, подключенную к излуча-20 телю 1 и приемнику 2, последовательно соединенные датчик 5 глубины и первый дополнительный счетчик 6, последовательно соединенные датчик 7 скорости и второй дополнительный счетчик В, дополнительные счетчики соединены с входами электрической схемы 4 возбуждени  и регистрации акустических колебаний.

Измеритель профил  скорости звука в жидкой среде работает следующим образом.

В момент постановки и выборки, из- .мерител  профил  скорости звука в

океане р ды значений скорости глуби- 35 где 1 ны используютс  дл  построени  образцовых профилей скорости звука, по которым производитс  уточнение рассто ний между элементами отражател . В процессе измерени  профил  после пос- 40 тановки измерител  точечные датчики 7 и 5 скорости и глубины выполн ют свою непосредственную функцию - измерение параметров на нижней грани i )i-t рассто ние от излучател  1 и приемника 2 до i-ro (i-1) элемента отражател  3. Профиль скорости звука определ етс  , например, по формуле

С() ,. I -...-f-a,,,

П-1

25

30

где к - рассто ние от излучател  1 и приемника 2 до отражател  3; ,а - посто нные коэффициенты , которые наход тс  по измеренным значени м.

Врем  t распространени  акустичес- кого импульса между любой парой элементов отражател  3 определ етс  по формуле

t- t .- ---- ,

где эффективное рассто ние между парой элементов отражател  3;

С; - средн   скорость звука между парой элементов отражател  3.

Рассто ние Ej между парой элементов отражател  3 может быть представлено как

.. .+ &2 +лН +.С

;

bf,

U,

с начальное рассто ние между парой элементов; изменение рассто ни  под действием температуры; изменение рассто ни  под действием нагрузки; задержка электроакустического тракта.

При работе в реальных услови х

це исследуемого сло  океана. 45 открытого.океана с борта дрейфующего По результатам измерений определ - основой дл  конструкции изме- етс  средн   скорость звука в i-м обрезок троса (кабельслое между любыми двум  отражател ми по формуле

jfpi-p. ) г, - .-JL

f - f i-i 1-1

троса). При этом рассто ни  между элементами отражател  3 определ ютс  rQ предварительно (например, с помощью рулетки) при разметке троса (кабель- троса) и маркировки его на палубе судна. При постановке прибора трос (кабель-трос) раст гиваетс  под дейврем  распространени  ульт- „ ствием нагрузки и частично раскручи- развукового импульса от из- ваетс . Остаточное удлинение троса лучател  1 до i-ro (i-1) эле- может составл ть 4% от начальной длины после его нагрузки. Величина & Е. зависит от материала, из которого

.где С; - средн   скорость звука в i-M слое;

t; t;M

мента отражател  3 и обратно к приемнику 2;

i)i-t рассто ние от излучател  1 и приемника 2 до i-ro (i-1) элемента отражател  3. Профиль скорости звука определ етс  , например, по формуле

С() ,. I -...-f-a,,,

П-1

где к - рассто ние от излучател  1 и приемника 2 до отражател  3; ,а - посто нные коэффициенты , которые наход тс  по измеренным значени м.

Врем  t распространени  акустичес- кого импульса между любой парой элементов отражател  3 определ етс  по формуле

t- t .- ---- ,

где эффективное рассто ние между парой элементов отражател  3;

С; - средн   скорость звука между парой элементов отражател  3.

Рассто ние Ej между парой элементов отражател  3 может быть представлено как

.. .+ &2 +лН +.С

;

начальное рассто ние между парой элементов; изменение рассто ни  под действием температуры; изменение рассто ни  под действием нагрузки; задержка электроакустического тракта.

1

При работе в реальных услови х

изготовлен трос (кабель-трос), и разности окружающей температуры при маркировке троса и постановке измерител в воду..

Задержка электроакустического тра та  вл етс  функцией мощности излучател  1, чувствительности приемника 2, их полосы пропускани , а затем величины затухани  акустического сигнала в исследуемой жидкости, которое в свою очередь зависит от характрис- тик этой жидкости, например, дл  морской воды - от температуры и солености .

Фактически точно учесть вли ние всех факторов на , , и, следовательно , на изменение рассто ни  между парой элементов отражател  3 в реальных услови х не представл етс  возможным. Использование значени  (, дл  расчета величин С,- приводит к получению заниженных значений. Однак непосредственной работе измерител  всегда предшествует его опускание до заданной глубины, а по окончании работы - подъем устройства. В предлагаемом устройстве нашичие датчиков скорости звука и глубины в погружаемом устройстве позвол ет получить два образцовых профил  скорости зву- ка в начале и в конце процесса измерени . В этом случае рассто ние между парой отражателей определ етс  по формуле

) ОБр -л -i-l -

где С- средн   скорость звука меж1 ОБО

ду парой элементов отражател , определ ема  по образцовому профилю, например по формуле трапеций

Н

10Бр

1 Обр

J

5

0

5

5

0

Кроме того, в морских услови х при наличии качки судна прив зка про- фап  скорости звука к рассто ни м от передатчика 1 и приемника 2 до элементов отражател  3 приводит к искажени м реального профил . Наличие датчика глубины на границе исследуемого сло  позвол ет прив зать рассчитанный профиль скорости звука непосредственно к значени м глубины.

Таким образом, устройство позвол ет повысить точность измерени  профил  скорости звука при работе в открытом океане с борта дрейфующего судна за счет того, что в процессе постановки и выборки измерител  производитс  калибровка рассто ний между элементами отражател  3, что позволит учесть вли ние раст жени  троса под нагрузкой,температурные изменени  рассто ний и временной задержки электроакустического тракта на точность измерени  профил  скорости звука, а в процессе работы - учесть вли ние качки и дрейфа судна на рассчитанный профиль .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Измеритель профил  скорости звука в жидкой среде по авт. св. № 958868, отличающийс  тем, что, с целью повьппени  точности измерений, он дополнительно снабжен последовательно соединенными датчиком глубины и первым дополнительным счетчиком и последовательно соединенными датчиком скорости и вторым дополнительным счетчиком, дополнительные счетчики соединены с входами электрической схемы возбуждени  и регистрации акустических колебаний.

   /

   /7v //

   //Л

   .

   V/ .

   /

   ч

   1.

   Редактор Э. Слиган

   Составитель С. Волков Техред Л.Сердюкова

   Заказ 1297/40 Тираж 500Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   - .,« ем -«ее. .i,,.™

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   .

   ч

   1.

   Корректор А. Обручар