SU408254A1 - УСТРОЙСТВО дл ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОТЕРМИЧЕСКОГО ПОТОКА - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к геофизике и предназначено дл  геотермических исследований на море.

Известно устройство дл  измерени  теплового потока через дно акваторий, при помощи которого определение величины удельного геотермического потока производ т путем измерени  геотермического градиента в осадках океанического дна и удельной теплопроводности осадков, причем градиент измер ют непосредственно на дне, а измерение теплопроводности производ т в лаборатории на борту судна. Дл  этого устройство содержит зонд с двум  датчиками температуры и регистрирующую систему, включающую в себ  усилитель и коллекторный двигатель посто нного тока. Зонд этого устройства представл ет собой конструкцию, аналогичную геологической донной трубке, способную брать образцы , по которым определ етс  теплопроводность донных осадков.

Однако конструкци  известного устройства не позвол ет производить р д измерений теплового потока без подъема его на борт судна , так как зонд устройства переполн етс  осадками, что приводит к потере информации о глубине залегани  того или иного сло ; изза отсутстви  у оператора информации о ходе измерени  трудно определить тот момент времени, когда температура датчиков установилась , и поэтому приходитс  выдерживать зонд в осадках максимально возможное дл  установлени  температуры врем , в результате чего судно может быть настолько далеко

отнесено ветром или течением, что при выдергивании зонда из осадков возникнет горизонтальное усилие, изгибающее зонд и делающее его непригодным дл  повторного погружени  в осадки; оператору так же трудно установить вошел ли зонд в осадки и не выдергиваетс  ли он из осадков за счет дрейфа судна. Отсутствие информации о работе снижает также надежность .работы прибора и может привести к дополнительным безрезультатным нотер м судового времени и в случае неправильной заправки самописца или какого-либо повреждени  нрибора в процессе измерени . Из-за отсутстви  информации трудно также вы снить причину того или иного эффекта, возникшего при измерении.

Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности измерени  нутем проведени  многократных измерений теплового потока в близлежащих точках без подъема устройства

на поверхность.

Дл  этого прибор содержит схему формировани  импульсов, вход которой электрически св зан с цепью ротора коллекторного двигател ; по крайней мере, один дистаиционно управл емый нагреватель датчика, причем вход квадратичного элемента подключен к выходу усилител , а выход его подключен ко входу схемы управлени  скоростью двигател .

На чертеже приведена блок-схема устройства .

Устройство содержит датчики температуры и 2 (например терморезисторы), установленные на трубе зонда 3, котора  прикреплена к герметичному контейнеру 4.

.Внутри контейнера 4 находитс  устройство дл  определени  разности температур 5, содержащее радиальный реохорд 6, например мост, выход этого устройства - токосъемник реохорда электрически св зан с усилителем 7. Механически подвижный токосъемник реохорда св зан через редуктор 8 с коллекторным двигателем посто нного тока 9. К выходуусилител  присоединен вход схемы совпадений 10. В цепи ротора двигател  имеетс  нагрузочный резистор 11, к которому подключен вход схемы формировани  импульса , например усилитель-ограничитель 12. Выход этой схемы подаетс  на второй вход схемы совпадений Ю. Выход схемы совпадений 10 св зан со входом модул тора генератора радиоимпульсов 13, выход которого через фильтр 14 подключен к тросу-проводу 15. Сигнал с другого выхода усилител  7 поступает на квадратичный элемент 16 (при сигнале переменного тока, когда в схеме применен усилитель 7 с преобразованием это может быть амплитудный детектор), выход которого св зан с управл ющей цепью регул тора оборотов 17 двигател  9.

Выход фильтра, например С-фильтра, св зан со входом схемы дистанционного включени  тока 18 нагревател  19.

Б случае, если устройство имеет не одну, а несколько пар датчиков, т. е. многоканальное устройство, датчики 20, 21 подключают к своей измерительной схеме 22, аналогичной схеме устройства 5, а реохорд 6 делаетс  таким, что его подвижный контакт переходит с резистора - калиброванного проводника, вход щего в устройство 5, на резистор - калиброванный проводник, вход щий в схему 22. В многоканальном устройстве схема дистанционного включени  тока нагревателей может включать подогрев не одного, а одновременно нескольких датчиков.

Устройство работает следующим образом.

Зонд погружают в осадки за счет энергии падени  и веса устройства. После рассеивани  тепла, образовавщегос  при трении датчиков об ил, устанавливаетс  разность их температур, характеризующа  геотермический градиент в точке измерени .

По вление разности температур приведет к смещению того положени  подвижного контакта реохорда, при котором на входе усилител  7 будет нулевой потенциал. Подвижный контакт реохорда 6 непрерывно вращаетс  в одну сторону двигателем 9.

При вращении ротора в цепи его тока возникают импульсы, св занные коммутацией коллектором. Эти импульсы, сформированные схемой 12, будут проходить через схему совпадений 10 с того момента времени, когда подвижный контакт реохорда 6 попал на начало проволоки реохорда, и до тех пор, пока напр жение на входе усилител  7 не стало равно нулю. Этот угол поворота будет характеризовать измер емую разность температур. После прохождени  положени  подвижного контакта, соответствующего нулевому потенциалу , напр жение на выходе усилител  изменит знак и схема совпадени  перестанет пропуекать импульсы пульсаций коллекторного тока. Таким образом, число импульсов за каждый цикл прохождени  токосъемника характеризует измер емую , разность температур. Эти импульсы принимают на борту судна при помощи радиоприемника и подсчитываютс  стандартным счетчиком; результат измерени  получают в виде цифр (кода) или при наличии соответствующего преобразовател  в виде аналоговой величины.

К выходу усилител  7 подключен та«же квадратичный элемент 16 и напр жение на его входе не зависит от знака входного напр жени  (т. е. не зависит от пол рности сигнала на выходе усилител ). При подходе

токосъемника реохорда к нулевой точке скорость вращени , управл ема  регул тором 17 (который может быть выполнен в виде каскада усилител  посто нного тока) резко замедл етс , в результате чего сильно снижаетс  требование к полосе пропускани  усилител  7. от которой зависит сдвиг времени между моментом прохождени  подвижным контактом реохорда 6 точки с нулевым потенциалом и моментом закрывани  схе.мы 10.

Уменьшение полосы пропускани  усилител  7 позвол ет сделать его более чувствительным и увеличивает точность прибора. Фильтр 14 раздел ет сигналы радиоимпульсного генератора 13 от сигнала посто нного тока управлени  схемы 18, идущего с борта судна.

Нагреватель 19 включаетс  по команде оператора при измерении теплопроводности, котора  определ етс  из соотнощени  между мощностью нагревател  и скоростью изменеПИЯ температуры подогреваемого датчика. Дл  передачи информации используют троспровод 15 диаметром 4 мм. Благодар  полиэтиленовому покрытию трос не коррозирует и удобен в эксплуатации. В устройстве применепы энергетически экономичные элементы , так что общее энергопотребление его не превышает 0,5 вт. Точность устройства при одном канале 0,5% (при двух каналах 1 % и т. д.). Чувствительность его лучще чем

5- 10-3 °С.

Дл  работы с устройством не требуетс  лебедка со скольз щим контактом.

Устройство может быть также нрименено дл  получени  температурных разрезов в

толще воды.

Предмет изобретени 

Устройство дл  измерени  геотермического потока через дно акватории, содержащее зонд, по крайней мере, с одной парой термисторных датчиков температуры, усилитель, коллекторный двигатель посто нного тока, схему управлени  скоростью двигател  и квадратичный элемент,, например амплитудный детектор, отличающеес  тем, что, с

целью повышени  достоверности измерени , В него введены схема формировани  импульсов , вход которой электрически св зан с цепью ротора коллекторного двигател , по крайней мере, один дистанционно управл емый нагреватель датчика, причем вход квадратичного элемента подключен к выходу усилител , а выход его подключен ко входу схемы управлени  скоростью двигател .

10

Г