SU742783A1 - Зондирующее устройство дл измерени параметров водной среды - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и южeт быть использовано дл  измерени  параметров водной среды в процессе непрерывного вертикальногх) зондировани .

Известен глубоководный зонд, содержащий подводный блок (погружаемое устройство) с измерительными преобразовател ми , соединенный через элемент св зи с бортовым устройством). Бортовое устройство глубоководного зонда содержит блок управлени , миниЭВМ , блок дистанционной индикации, таймер, магнитную запись, цифропечать , телетайп, регистраторы и блок ручного управлени . Информаци  об измер емых параметрах, полученна  при опросе измерительных преобразователей , в виде частотно-модулированных сигналов через элемент св зи и устройство управлени  подаетс  непосредственно или после обработки мини-ЭВМ на регистраторы.Частота измерени  посто нна  1.

Недостатком этого зонда  вл етс  .неоптимальный режим работы, так как частота опроса датчиков и скорости зондировани  выбираетс  на основе субъективных оценок и не завис т от

характеристик измер емой среды в точках измерений.

Известен также зонд-батометр ЦКБ ГМП, содержащий погружаемое устройство с датчиками параметров морской среды и преобразовател ми, соединенное через элемент св зи с бортовым устройством. Бортовое устройство зонда-батометра содержит блоки управлени  и св зи, блок формировани  телеграфного кода, блок преобразовани  информации, телетайп и р егистраторы 2.

Недостатком зонда-батометра  вл етс  увеличение времени зондировани  и избыточность информсщии при уменьшении динс1мических погрешностей измерени  параметров морской среды.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  цифровой адаптивный измеритель элементов физических полей океана, содержащий датчик, соединенный с преобразователем аналог-код, вычислитель, вход

которого соединен с выходом преобразовател  аналог-код, систему автоматического регулировани , вход которой срединен с выходом вычислител , исполнительный механизм и генератор

частоты измерений, выходы которых соединены с выходом системы автоматического регулировани , а выходы соответственно с датчиком и преобразователем аналог-код, а также регистратор , соединенный с выходом преобразовател  аналог-код 3,

Недостатками данного устройства  вл етс  то, что в устройстве не учи тываетс  посто нна  времени первичного преобразовател  (датчика), а, следовательно, йе обеспечиваетс  фактическа  адаптаци  измерени  среды . Каждый датчик, как известно, позвол ет в зависимости от величины собственной посто нной времени измер ть с погрешностью меньше заданной только те процессы, в которых градиент изменени  параметров не превышает определенной критической величины 4т-крит, где Дх - градиент измер емого параметра; ЛЪ - градиент времени. Если таким датчиком измер т процессы, имеющие большие градиенты, то по вл юща с  динамическа  ошибка превышает допустимую, а следовательно , и результат измерени  искажаетс  Задачей адаптации должна сто ть необходимость обеспечени  взаимного соответстви  технических возможностей прибора и параметров среды. В данном устройстве управл ющий сигнал по вл етс  в результате сравнени  среднего приращени  (полученного на основании п измерений за неизвестное врем ) с неким опорным. Очевидно, что при таком подходе адаптации, как таковой, не происходит. Допустим, что на каком-то промежутке перемещени  устройства существует градиент .параметра, равный Д . Так как имеетс  возможность изменени  частоты опроса, то на этом интервале перемещени  возможно получить п измерений или за врем  At, или за какое-то другое врем  utj. Несмотр  на разное врем  измерени , устройство вырабатывает один и тот же управл ющий сигнал , никакой адаптации не происходит хот  услови  измерени  в первом и во втором случа х принципиально различаютс , результаты измерений имеют различный пор док динамической ошибки, а при сокращении времениизмереЬи  меньше допустимого возможно по вление услови  ЛХ/ JL |коиТ.,

дТ- At l

где л Х( - текущий градиент параметра

ut, - текущий градиент времени, при котором результат наблюдени  должен быть забракован. Естественно, что данна  структура не позвол ет работать в наиболее эффективном, оптимальном режиме с обеспечением услови 

Д X

4Х,

JKPUT-.

ut ut

Кроме ТО-ГО-, в устройстве отсутствуют услови  дл - выполнени  зондировани  в минимальное врем  с обеспечением величины динамических погрешностей меньше определенного значени  Минимальное врем  обеспечиваетс , совместно регулиру  частоту опроса и скорость погружени , причем выбор нужного режима работы должен осущестл тьс  на основе данных о текущих значени х частоты, скорости и градиента параметров. В данном устройстве адаптаци  сводитс  к изменению либо темпа измерени , либо скорости погружени .

Целью изобретени   вл етс  сокращение времени зондировани .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в бортовое устройство введены схемы управлени , дешифратор состо ний, входы которого соединены с выходами блока выбора частоты опроса и блока управлени  лебедкой, а выход непосредственно и через инвертор соединен с одними входами схем управлени  и блок градиентов, вход которого соединен с выходом блока приема и преобразовани , а выход через другие входы схем управлени  соединен с блоком выбора частоты опроса и блоком управлени  лебедкой.

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

Зондирующее устройство дп  измерени  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 б приема и преобразовани , блок 7 градиентов, вход которого соединен с выходом блока б приема и преобразовани , схемы 8 и 9 управлени , первые входы которых соединены с выходом блока градиентов инвертор 10, блок 11 выбора частоты опроса, вход которого соединен с выходом схемы 9 управлени , а выход соединен с входом блока б приема и преобразовани , блок 13 управлени  лебедкой, вход которого соединен с ВЫХОДОМ- схемы 8 управлени , дешифратор 13 состо ний, входы которого соединены с выходами блока 11 выбора частоты опроса и блока 12 управлени  лебедкой, а выход соединен со вторым входом схемы 8 управлени  и через инвертор 10 со вторым входом схемы 9 управлени , регистратор 14, вход которого,соединен с выходом блока приема и преобразовани , лебедку 15, соединенную с блоком управлени  лебедкой и погружным контейнером, линию 16 св зи, соедин ющую блок б приема и преобразовани  и приемопередатчик 4, Датчики 2 измер ют пара метры водной среда такие, как.напри мер температуру, удельную электрическую проводимость, давление (глу1бину ) , содержание кислорода и т.д. Преобразователь 3 обеспечивает подключение датчиков 2 с необходимой частотой опроса и преобразование вы ходных параметров датчиков в вид, удобный дл  передачи по линии 16 св зи. Приемопередатчик 4 принимает команду на опрос датчиков с бортово го устройства и передает значение измеренных 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 измеренных параметров водной среды и выдачу информации на регистрацию. Блок градиентов 7 вычисл ет градиен ты измеренных параметров и сравнива ет их с допустимыми пороговыми значени ми . В зависимости от программы адаптации в блоке градиентов вычисл етс  отношение Л У/ где приращение текущего значени  параметра, например температуры; Лу-- приращение координаты времени или какого-либо друго го измеренного параметра, например глубины. Определение градиентов осуществл етс  непрерывно или по серии послед вательных измерений. Блок И выбора частоты опроса регулирует частоту опроса датчиков в зависимости от градиента параметров и может быть выполнен в виде реверсивного счетчи ка с параллельным выходом. В этом случае схема 9 управлени  обеспечивает переключение счетчика на вычитание или сложение, а также фиксирование счетчика в любом промежуточ ном значении. Блок 12 управлени  ле бедкой регулирует скорость погружен в зависимости от градиента параметров и также может быть выполнен в виде счетчика с параллельным выходом причем управление его работой осуще ствл етс  схемой 8 управлени . Дешифратор 13 состо ний в зависимости от соотношени  текущих значений час тоты опроса и скорости погружени  формирует соответствующие команды управлени  на блок 12 управлени  ле бедкой и блок 11 выбора частоты, обеспечива  тем самым оптимальный режим зондировани  с учетом достиже ни  минимального времени работы. Устройство работает следующим об разом. Из блока 6 приема и преобразовани  через линию 16 св зи на приемопередатчик 4 поступают команды на измерени . По этим командам преобразователь 7 подключаетс  к соответствующему датчику 2, принимает информаЬ ,ию от него и преобразует в соответствующий вид. Измеренные данные через приемопередатчик 4 и линию 16 св зи поступают на блок 6 приема и преобразовани , а затем в регистратор и блок 7 градиентов, где они, анализируютс  с целью определени  градиентов , измеренных параметров и сравнени  их с допустимыми пороговыми значени ми . В блоке 7 градиентов формируютс  также и временные метки. В зависимости от пpoгpa 1мы адаптации в блоке вычисл ютс  отношени  Определение градиентов осуществлйетс  непрерывно или по двум последним измерени м, или по серии последовательных последних измерений. Допустимые пороговые значени  вычисл ютс  заранее, исход  из допустимых динамических погрешностей, дискретности измерени , посто нной временидатчиков и устанавливаютс  в блоке 7градиентов в качестве исходных данных. Если в результате анализа вы вл етс , что градиент измеренного параметра находитс  в допустимых пределах, то на выходе блока 7 градиентов формируетс  сигнал О, который закрывает схемы 8 и 9 управлени . Этим самым достигаетс  неизменность состо ний блока 12 управлени  лебедкой и блока 11 выбора частоты опроса, и, следовательно, сохран етс  оптимальный режим зондировани . Если в результате анализа вы вл етс , что градиент измер емого параметра превьлшает допустимый, то дл  достижени  оптимального режима зондировани  необходимо либо увеличить скорость опроса датчиков, либо уменьшить скорость движени  погружаемого контейнера 1. На выходе блока 7 градиента формируетс  сигнал , по которому схема 9 управлени  разрешает переход реверсивного счетчика блока 11 выбора частоты опроса в состо ние, соответствующее более высоким скорост м опроса датчиков. Этот же сигнал поступает на схему 8управлени  и разрешает переход реверсивного счетчика блока 12 управлени  лебедкой в состо ние, соответствующее меньшим скорост м зондировани . Переход счетчиков в новое состо ние возможен лишь при поступлении команды с дешифратора 13 состо ний , который, проанализировав текущие значени  скорости погружени  и час.тоты опроса датчиков, формирует необходимый управл юмшй сигнал. Оптимальные соотношени  Между скоростью погружени  и частотой опроса датчиков анализируетс  заранее, исход  из возможностей лебедки, режимов работы регистраторов, обеспечени  минимального времени работы и т.д., и закладьшаютс  в виде жесткой программы в схему дешифратора 13 состо ний.

Если градиент параметра уменьшаетс  и возможно увеличение скорости погружени  или снижение частоты опроса , то на выходе блока 7 градиента формируетс  сигнал , по которому схема 9 управлени  разрешает переход реверсивного счетчика блока 11 выбора частоты опроса в состо ние, соответствующее меньшим скорост м опроса датчиков, а схема 8 управлени разрэиает увеличение скорости зондировани .

Изменение состо ний блока 12 упралени  лебедкой и блока 11 выбора частоты опроса продолжаетс  до тех пор, пока не будет достигнут оптимальный режим зондировани .

Использование зондирующего устройства , в котором предусмотрена возможность изменени  темпа измерени  и скорости перемещени  в зависимости от характеристик изучаемой водной среды, позвол ет существенно повысить качество наблюдений за счет снижени  динамической погрешности, увеличить срок службы и надежность работы аппаратуры за счет сокращени  времени работы, снизить затраты машинного времени на обработку информации вследствие снижени  избыточности получаемых данных, повысить производительность труда.

Claims (3)

1. Проспект фирмы Нейл Браун глубоководный зонд Mark 111 СТО - Mark III СТО System. Nell Broun Instrument System I nc.

02. Маклаков А.Ф. и др. Океанографические приборы. Л., Гидрометеоиздат , 1975, с. 148.

-

3. Сб. Автоматизаци  научных исследований морей и океанов , 5 .4. 1,- Севастополь, изд. МШ АН УССР, 1972, с. 215 (прототип).

н