SU195136A1

SU195136A1 - WOLNOGRAPH

Info

Publication number: SU195136A1
Application number: SU1076130A
Authority: SU
Original assignee: В. М. Морозов А. Дрейер Государственный океанографический институт

Description

Данное изобретение относитс к области океанографических исследований. Развитие теоретических исследований ветрового волнени , современные представлени о процессах, протекающих на границах раздела вода-воздух , предъ вл ют новые требовани к приборам дл исследовани волнени в природных услови х. При регистрации колебаний волнового уровн в точке прибор должен фиксировать весь спектр гравитационных колебаний, включа и его высокочастотную часть. Учитыва трехмерность процесса волнени , происход щего в нриродных услови х, необходимо, чтобы прибор помимо амплитуды и частоты волновых колебаний в точке позвол л проводить регистрацию уклонов водной поверхности одновременно в нескольких направлени х.This invention relates to the field of oceanographic research. The development of theoretical studies of wind waves, modern concepts of the processes occurring at the water-air interface, make new demands on devices for studying waves in natural conditions. When registering oscillations of the wave level at a point, the device must record the entire spectrum of gravitational oscillations, including its high frequency part. Taking into account the three-dimensionality of the process of waves occurring under natural conditions, it is necessary that the device, in addition to the amplitude and frequency of the wave oscillations at the point, allow the recording of the slopes of the water surface simultaneously in several directions.

Кроме того, при применении в дальнейшем разных методов обработки материала необходимо , чтобы уровни снимаемых сигналов позвол .ли использовать регистраторы разных типов.In addition, when applying further different material processing methods, it is necessary that the levels of the removed signals allow using different types of recorders.

Известные в насто щее врем струнные волнографы , состо щие из блока питани и многокаиального измерительного устройства, каждый канал которопо содержит струнный датчик , блок индикации и регистр, как правило, дают возможность измер ть колебани уровн воды только в одной точке и не обладают Currently known string waveguides, consisting of a power supply unit and a multi-channel measuring device, each channel contains a string sensor, an indicating unit and a register, as a rule, make it possible to measure water level fluctuations only at one point and do not have

достаточной точностью измерений, вследствие нелинейности их систем.sufficient measurement accuracy due to the nonlinearity of their systems.

Предлагаемый струнный многоканальный волнограф предназначен дл одновременной регистрации колебаний волнового уровн в нескольких точках и помимо регистрации амплитуд и частот колебаний уровн позвол ет проводить измерени мгновенных уклонов водной поверхности в нескольких направлени х . Это достигаетс благодар тому, что в блок питани его введен генератор неременного напр л ени пр моугольной формы, подключенный к выходу стабилизированного выпр мител и св занный с несколькими струнными датчиками.The proposed multi-channel string wave scanner is designed to simultaneously record wave level oscillations at several points and, in addition to recording amplitudes and frequency oscillations of the level, allows measuring instantaneous slopes of the water surface in several directions. This is achieved due to the fact that a rectangular-shaped alternating current generator, connected to the output of a stabilized rectifier and connected to several string sensors, is inserted into its power supply unit.

В блок индикации каждого из этих датчиков введен делитель, передающий напр жение питани в усилительный каскад дл частичной компенсации нанр жени , поступающего с датчика при записи мелких волн в крупном масштабе. В указанный усилительный каскад введен кремниевый стабилитрон дл стабилизации режима каскада по посто пному току. Благодар выполнению волнографа многоканальным с несколькими струнными датчиками возможно измерение пространственных характеристик исследуемого процесса.A divider is inserted into the display unit of each of these sensors, transmitting the supply voltage to the amplifier stage to partially compensate for the input from the sensor when recording small waves on a large scale. A silicon Zener diode is introduced into the specified amplifier stage to stabilize the cascade mode at a constant current. Due to the implementation of the waveguide multichannel with several string sensors, it is possible to measure the spatial characteristics of the process under study.

Волнограф содержит стабилизированный источник посто нного напр жени /, генератор // переменного напр жени пр моугольной формы, несколько однотипных струнных датчиков ///11-П1„, блоков индикации /KI-IVи и регистратор У.The wave scanner contains a stabilized source of constant voltage /, a generator // of alternating voltage of rectangular form, several single-type string sensors /// 11-П1, display units / KI-IV and a recorder U.

Стабилизированный источник посто нного напр жени необходим как дл питани генератора пр моугольного напр жени , так и усилительных каскадов блоков индикации и включает два выпр мител на диодах /-4, стабилизирующую RC-цепочку 5, фильтр 6 и стабилизатор на транзисторах 7-12.The stabilized DC voltage source is necessary both for powering the rectangular voltage generator and the amplifier stages of the display units, and includes two diode switches / -4, stabilizing RC-chain 5, filter 6 and stabilizer on transistors 7-12.

В качестве источников опорнопо напр жени в стабилизаторе используютс кремниевые стабилитроны 13, 14. Последовательно с ними дл термокомпенсации включены три стабилитрона 15, 16, 17. Схема стабилизатора содержит два усилительных каскада на транзисторах 11, 12. Это позвол ет уменьшить нестабильность выходного напр жени до +0,25Vo при изменении напр жени питающей сети на +20о/о.Silicon Zener diodes 13, 14 are used as sources of reference voltage in the stabilizer. Three Zener diodes 15, 16, 17 are included in series with them for thermal compensation. The stabilizer circuit contains two amplifier stages on transistors 11, 12. This reduces the output voltage instability to + 0.25Vo when the supply voltage changes by + 20o / o.

Генератор иеремеииого напр жени пр моугольной формы предназначен дл питани струнных датчиков, с целью исключепи пол ризации на электродах, и содержит задающий блокииг-генератор на транзисторе 18, работающий в автоколебательном режиме и выдающий короткие импульсы с частотой 7-8 кгц, частота которого регулируетс с помощью переменного сопротивлени 19: блокинг-трансформатор 20; триггер на транзисторах 21 и 22, ключевые транзисторы 23, 24 и выходиой трансформатор 25. Генератор через балластные сопротивлени 26 св зан со струнными датчиками, подключаемыми к многожильному кабелю через щтепсельные разъемы 27, 28, 29.A rectangular shaped square voltage generator is designed to power the string sensors to eliminate polarization on the electrodes, and contains a blocking oscillator on a transistor 18 that operates in self-oscillating mode and generates short pulses with a frequency of 7-8 kHz, the frequency of which is adjustable with using variable resistance 19: blocking transformer 20; the trigger on transistors 21 and 22, the key transistors 23, 24, and the output transformer 25. The generator, via ballasts 26, is connected to string sensors connected to a multicore cable via pin connectors 27, 28, 29.

В качестве датчиков в данном волнографе используютс проволочные струны из сплава высокого сопротивлени (константан, нихром), диаметром 0,3-0,5 мм, не измен ющие своих характеристик в морской воде. При работах на малых глубинах струны нат гиваютс между кронштейнами, которые креп тс ниже и выше уровн воды на неподвижной основе. При исследовании характеристик волиени в открытом море струнные датчики креп тс на кронштейнах мачты притопленного бу , но в этом случае собственные колебани системы учитываютс специальным датчиком и исключаютс из сигналов струн.As sensors in this waveguide, wire strings made of a high resistance alloy (constantan, nichrome), 0.3-0.5 mm in diameter, which do not change their characteristics in seawater, are used. When working at shallow depths, the strings are tightened between brackets that are fixed below and above the water level on a fixed base. When studying the characteristics of volatility in the open sea, string sensors are attached to the mast brackets of a submerged bu, but in this case the natural oscillations of the system are taken into account by a special sensor and excluded from the string signals.

Дл увеличени механической прочности датчика струна может нат гиватьс вместе с металлическим тросиком в иолихлорвиниловой изол ции.To increase the mechanical strength of the sensor, the string can be pulled together with a metal cable in a PVC insulation.

Каждый датчик св зан с блоком индикации соответствующего измерительного канала. Блоки индикации дл всех датчиков совершенно идентичны и содержат каждый усилительный каскад на транзисторе 30, в эмиттерную цепь которого включены сопротивлени 31, 32, создающие отрицательную обратную си зь.Each sensor is associated with a display unit of the corresponding measuring channel. The display units for all sensors are completely identical and contain each amplifier stage on the transistor 30, in the emitter circuit of which resistors 31, 32 are connected, which create negative feedback.

Измен степень шуитнроваии сопротивлени 32 емкостью 33, можно регулировать глубину обратной св зи, а следовательно, коэффициеит усилени каскада и масштаб записи волн. Кроме того, в эмиттерную цепь транзистора 30 подаетс пр моугольное напр жение, снимаемое с делител на сопротивлени х 34, 35, включенного в цепь питани датчика. Последнее позвол ет частично скомненсироватьBy varying the degree of noise resistance 32 with a capacity of 33, it is possible to adjust the depth of the feedback, and therefore the gain of the cascade and the scale of wave recording. In addition, a rectangular voltage is applied to the emitter circuit of the transistor 30 and is removed from the splitter to the resistances 34, 35 connected to the sensor power supply circuit. The latter allows partial confusion.

напр жение, иоступагощее с датчика, и тем самым более рационально использовать динамический диапазон усилител при записи мелких волн в крупном масштабе. С нагрузки 36 первого каскада усилени voltage, and accessibility from the sensor, and thus more efficient use of the dynamic range of the amplifier when recording small waves on a large scale. From load 36 of the first cascade gain

сигнал подаетс на усилитель-инвертор, собраииый иа транзисторах 37, 38. Отличительной особенностью этого каскада вл етс применение кремниевого стабилитрона 39 дл стабилизации режима каскада по посто нному току. Сигнал с инвертора ностуиает на парафазный повторитель на транзисторах 40, 41, а с выходов повторител - на мостовую выпр мительную схему из диодов 42-45. Иа нагрузке выпр мител выдел етс посто нноеthe signal is fed to an amplifier-inverter, a collection of transistors 37, 38. A distinctive feature of this cascade is the use of a silicon Zener diode 39 to stabilize the cascade mode at a constant current. The signal from the inverter connects to the paraphase repeater on transistors 40, 41, and from the repeater outputs to the bridge rectifier circuit from diodes 42-45. The load on the rectifier is constant.

напр жение, равное по величине амплитуде напр жени пр моугольной формы, поступающего с усилител .a voltage equal to the amplitude of the square-wave voltage supplied from the amplifier.

Через ограничительное сопротивление 46 это напр жение подаетс на гнездо 47, к которому подключаетс вибратор шлейфового осциллографа или другой самопишущий инднкатор . Иа это же гнездо подаетс посто нное напр жение с потенциометра 48, позво т ющее электрически смещать линию записи самописца .Through the limiting resistance 46, this voltage is applied to jack 47, to which a loop oscillator vibrator or other self recording recorder is connected. The same jack is supplied with a constant voltage from a potentiometer 48, which allows an electrically displaced recording line of the recorder.

Принцип действи прибора общий дл всех электроволнографов - струнных и контактных - основан на использовании проводимости морской воды. Если электрод датчика частично опущен в воду, то при колебани х уровн воды измерительный прибор фиксирует изменени сопротивлени (напр жени или силы тока), пропорциоиальные измен ющейс длине электрода над водой. Переменное напр жение , подаваемое на датчик, исключает пол ризацию.The principle of operation of the instrument is common to all electric-wavegraphs, string and contact, based on the use of seawater conductivity. If the sensor electrode is partially lowered into water, then, when the water level fluctuates, the measuring device records changes in the resistance (voltage or current) proportional to the varying length of the electrode above the water. The alternating voltage applied to the sensor excludes polarization.

Питание датчиков от генератора переменного напр жени пр моугольной формы, полученное путем коммутации посто нного стабилизированного напр жени , позволило исключить из схемы питани усилитель и тем самым погрещность за счет нестабильности коэффициеита передачи усилительной схемы, повысить коэффициент использоваии питающего папрлжени , кроме того, в широких пределах выбирать иапр жение питани датчика, а также отбирать значительные мощности дл питани одновременно нескольких датчиков без ухудшени стабильности питающего напр жени .The power supply of sensors from a square-shaped alternating voltage generator, obtained by switching a constant stabilized voltage, made it possible to exclude an amplifier from the power supply circuit and, therefore, fault due to the instability of the transfer coefficient of the amplifying circuit, to increase the utilization rate of the power supply, moreover to select the power supply voltage of the sensor, as well as to select significant powers to power several sensors simultaneously without degrading the stability of the power supply tension

можно считать посто нным по амплитуде и пе завпс ш,им от измепений сопротпвлсин струп. Таким образом, иапр жепие, возникающее па струнном датчике с погрешностью в доли процепта , можно считать пропорциональным сопротивлению струны, а в конечном счете - уровню морк в точке установки датчика. Поскольку измерени ведутс одновременно несколькими датчиками при пространствеином их расположелии, имеетс возможность получить р д пространственных характеристик процесса. Измер емый сигнал с датчиков ностунает в ,блок индикации измерительного капала , выпр мл етс п подаетс па регистратор .can be considered constant in amplitude and not per se, due to changes from the resistive scab. Thus, the transmittance arising on the string sensor with an error in the fraction of the process can be considered proportional to the resistance of the string, and ultimately to the level of the Mork at the point of installation of the sensor. Since measurements are carried out simultaneously by several sensors with the space of their location, it is possible to obtain a number of spatial characteristics of the process. The measured signal from the sensors of nostunat, the display indication unit of the measuring droplet, is rectified and is fed to the recorder.

Мощность снимаемого сигнала волнографа позвол ет использовать в качестве регистратора любой многокаиальный шлейфовый осциллограф , а также устройства дл записи сигналов на магнитную ленту или перфорации даиных перед вводом их в цифровую вычислительную машину.The power of the waveform captured signal allows using any multi-channel loop oscilloscope as a recorder, as well as devices for recording signals onto a magnetic tape or perforations of these signals before entering them into a digital computer.

П р е д м е т изобретени PREDMET of the invention

Струнный волнограф, состо щий из блока питани и многоканального измерительного устройства, каждый канал которого содержит ст)уииый датчик, блок индикации и региетратор , отличающийс тем, что, с целью повыщепи точности измерений п получепп простраиственных характеристик колебаний волнового уровн н уклонов водной поверхности, в блок питани введен генератор переменного нанр жепп пр моугольной формы, подключенный к выходу стабилизироваиного выпр мител и св занный с несколькими струнными датчиками, в блоки индикации каждого из которых включен делитель, передающий нанр женне питани датчика в усилительный каскад дл частичной компенсации напр женн , поступающего с датчика при записи мелких волн в круином масштабе, а в усилптельиый каскад введен кремниевый стабилитрон.A string wave recorder consisting of a power supply unit and a multichannel measuring device, each channel of which contains a sensor, an indication unit, and a registrator, characterized in that, in order to improve measurement accuracy and receive prostatic characteristics of oscillations of the wave level of water surface slopes, A power unit is inserted into a rectangular shaped alternating voltage generator connected to the output of a stabilized rectifier and connected to several string sensors in the display units of each which included a divider transmitting the power supply of the sensor to the amplifier cascade to partially compensate for the voltage coming from the sensor when recording small waves on a cruise scale, and a silicon zener diode was inserted into the amplifier cascade.

-| |.- | | |.

h-H .J 1.h-h .j 1.

Г R

I-«JI- “J

I II I