Зондирующее устройство для измерения гидрофизических параметров водной среды

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров водной среды в процессе непрерывного вертикального зондирования. Цель изобретения - повьшение точности измерения параметров водной среды. Цель достигается за счет управления скоростью лебедки и выбора частоты опроса датчиков по прогнозируемому значению градиента измеряемого параметра на следующий шаг опроса. Расчет прогнозируемого значения градиента выполняется по выбранному экстраполяционному полиному. В устройство включены между блоками приема и преобразования и блоком градиентов аналого-цифровой преобразователь, схема задержки цифровой информации на такт, регистр памяти, вычислитель, блок памяти , блок расчета прогнозируемых значений градиентов, цифроаналоговый преобразователь и генератор синхроимпульсов . 1 ил. ё (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 V 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н A8TOPCXOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3902177/31-25 (22) 29.05.85 (46) 30.01.87. Бюл. У 4 (71) Донецкий политехнический институт (72) А.А.Зори, Г.П.Еремин, 3.И.Красовский, В.Н.Стасенко, Е.О.Савкова, Н.А.Ярошенко и А.И.Яценко (53) 550.83(088.8) . (56) Авторское свидетельство СССР

11 1070484, кл. G 01 Р 5/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 742783, кл. С 01 N 27/02, 1978. (54) ЗОНДИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВОДНОЙ СРЕДЫ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров водной среды в процессе непрерыв„„SU 1287085 А 1 ного вертикального зондирования. Цель изобретения — повышение точности измерения параметров водной среды. Цель достигается за счет управления скоростью лебедки и выбора частоты опроса датчиков по прогнозируемому значению градиента измеряемого параметра на следующий шаг опроса. Расчет прогнозируемого значения градиента выполняется по выбранному экстраполяционному полиному. В устройство включены между блоками приема и преобразования и блоком градиентов аналого-цифровой преобразователь, схема задержки цифровой информации на такт, регистр памяти, вычислитель, блок памяти, блок расчета прогнозируемых значений градиентов, цифроаналоговый преобразователь и генератор синхроимпульсов. 1 ил.

55 ах = х- — х.

1 12

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров водной среды в процессе непрерывного вертикального зондирования.

Цель изобретения — повышение точности измерения параметров водной среды.

На чертеже изображена структурная схема зондирующего устройства для измерения гидрофизических параметров водной среды.

3ондирующее устройство для измерения гидрофизических параметров водной среды содержит погружной контейнер 1, в состав которого входят 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 преобразователя 3 соответственно, бортовое устройство 5, в состав которого входят, блок 6 приема и преобразования, аналого-цифровой преобразователь 7, вход которого соединен с выходом блока 6 приема и преобразования, схема 8 задержки цифровой информации на один такт, вход которой соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 7, регистр памяти 9, вход которого соединен с выходом схемы 8 задержки цифровой информации на один такт, вычислитель

10, первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 7, а второй вход — с выходом регистра памяти 9, блока памяти 11, первый вход которого соединен с выходом вычислителя 10, блока 12 расчета прогнозируемых значений градиентов, вход которого соединен с выходом блока памяти 11, цифроаналогового преобразователя 13, вход которого соединен с выходом блока 12 расчета прогнозируемых значений градиентов, блока 14 градиентов, вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 13, схемы 15 и 16 управления, первые входы которых соединены с выходом блока 14 градиентов, инвертора 17, блока 18 выбора частоты, вход которого соединен с выходом схемы 16 управления, а выход соединен с входом блока б приема и преобразова" ния и со вторым входом блока памяти

11, блока 19 управления лебедкой, вход которого соединен с выходом схемы 15 управления, дешифратора 20 сос87085

2 тояний, входы которого соединены с выходами блока 18 выбора частоты опроса и блока 19 управления лебедкой, а выход соединен со вторым входом схемы управления 8 и через инвертор

17 со вторым входом схемы управления

16, регистратора 21, вход которого соединен с выходом блока 6 приема и преобразования, синхрогенератора 22, выход которого соединен со входами аналого-цифрового преобразователя 7, схемы 8 задержки цифровой информации на один такт, регистра памяти вычислителя 10, блока памяти 11, блока 12 расчета прогнозируемых значений градиентов и цифроаналогового преобразователя 13, лебедку 23, соединенную с блоком 19 управления лебедкой и погружным контейнером 1, линию связи, соединяющую блок 6 приема и преобразования, и приемопередатчик 4.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Из блока 6 приема и преобразования информации через линию связи на приемопередатчик 4 поступают команды на измерения. По этим командам преобразователь 3 подключается к соответствующему датчику, принимает от него информацию и преобразует в вид, удобный для передачи по линии связи. Измеренные данные через приемопередатчик 4 и линию связи поступают на блок 6 приема и преобразования, а затем в регистратор 21 для накопления и отображения информации.

Синхрогенератор 22 служит для синхронизации работы введенных элементов 7-13.

Во время первого такта исходная информация из блока 6 приема и преобразования заносится в блок 7 АЦП, где происходит преобразование аналог — код. Во время второго такта предыдущее значение измеряемого параметра, хранимое в регистре памяти 9; и полученный цифровой код поступают на соответствующие входы вычислителя

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

Таким образом, на входы вычислителя поступают два цифровых кода, характеризующие измеряемый параметр в двух точках х„ и х .

Вычислитель 10 определяет величину

128708

15

35 которая во время третьего такта синхрогенератора 22 запоминается в блоке памяти 11, где хранится N значений dx, полученных за И .предыдущих шагов измерений, при этом значение

Ах>, полученное íà N-том предыдущем шаге, стирается, на его место записывается hx>, на место которого заносится пхи и т.д. вновь введенное значение ьк хранится на месте ах .

Одновременно в блок памяти заносится информация об интервале опроса датчиков ду со схемы 18 выбора частоты опроса и происходит сдвиг ранее хранимых временных данных. В течение этого же такта информация из схемы 8 задержки на такт заносится в регистр памяти 9. По следующему синхроимпульсу запускается блок расчетов прогнозируемых значений градиентов, в кото-20 ром с помощью полинома экстраполяции на основе N предыдущих значений градиентов, прогнозируется. значение градиента на сЛедующий шаг измерений

Во время пятого такта вычисленные параметры преобразуются в цифроаналоговом преобразователе 13 и поступают в блок градиентов 14.

Таким образом, полная работа введенных устройств осуществляется за пять тактов синхрогенератора 22.

В блоке 14 градиентов в зависимости от программы адаптации вычисляют лх „ отношения †-- и анализируются пуЬу тем сравнения с допустимыми пороговыми значениями. Допустимые пороговые значения вычисляются заранее, исходя из допустимых динамических погрешнос- 40 тей, дискретности измерения постоянной времени датчиков и устанавливают5 4 ного режима зондирования необходимо либо увеличить скорость опроса датчиков, либо уменьшить скорость движения погружаемого контейнера 1. На выходе блока 17 градиентов формируется сигнал "-1", по которому схема управления 16 разрешает переход реверсивного счетчика блока 18 выбора частоты опроса в состояние, соответствующее более высоким скоростям. опроса датчиков. Этот же сигнал поступает на схему управления 15 и разрешает переход реверсивного счетчика блока 19 управления лебедкой в состояние, соответствующее меньшим скоростям зондирования. Переход счетчиков в новое состояние возможен лишь при поступлении команды с дешифратора 20 состояний, который, проанализировав текущие значения скорости погружения и частоты опроса датчиков, формирует необходимый управляющий сигнал. Оптимальные соотношения между скоростью и частотой опроса датчиков анализируются заранее, исходя из возможностей лебедки, режимов работы регистраторов, обеспечения минимального времени работы и т.д., и заключаются в виде жесткой программы в схему дешифратора 20 состояний.

Если градиент измеряемого параметра меньше допустимого и возможно увеличение скорости погружения или снижения частоты опроса, то на выходе блока 17 градиентов формируется сигнал "+I", по которому схема управления 16 разрешает переход реверсивного счетчика блока 18 выбора частоты опроса в состояние, соответствующее меньшим скоростям опроса датчиков, а схема управления 15 разрешает увеличение скорости зондирования. ся в блоке 14 градиентов в качестве исходных данных. Если в результате анализа выявляется, что градиент измеренного параметра на следующей шаг находится в допустимых пределах, то на выходе блока 14 градиентов формируется сигнал "0", который закрывает схемы 15 и 16 управления. Этим самым достигается неизменность состояний блока 19 управления лебедкой и блока 18 выбора частоты опроса датчиков, и следовательно, сохраняется оптимальный режим зондирования.

Если в результате анализа выявляется, что градиент измеренного параметра на следующий шаг превьппает допустимый, то для достижения оптималь45

Изменение состояний блока 19 управления лебедкой и блока 18 выбора частоты опроса продолжается до тех пор, пока не будет достигнут оптимальный режим зондирования.

Датчики 2 измеряют 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 представляет собой коммутатор аналоговых сигналов. Приемопередатчик 4 принимает команду на опрос датчиков с бортового устройства и

1287085 передает значение измеряемых параметров на бортовое устройство.

Блок 6 приема и преобразования осуществляет подачу команд на измерение в погружной контейнер, прием ин- 5 формации иэ погружного контейнера, вычисление в физических величинах измеряемых параметров водной среды (масштабирование) и выдачу информации на регистрацию. 10

Блок 18 выбора частоты опроса регулирует частоту опроса датчиков в зависимости от градиента параметров и может быть выполнен в виде ревер- . сивного счетчика с параллельным выходом. В этом случае схема 16 управления обеспечивает переключение счетчика на вычитание или сложение, а также фиксирование счетчика в любом промежуточном значении, Блок 19 20

t управления лебедкой регулирует скорость погружения в зависимости от градиента параметров и также может быть выполнен в виДе счетчика с параллельным выходом, причем управление его работой осуществляется схемой управления 15. Дешифратор 20 состояний в зависимости от соотношения текущих значений частоты опроса и скорости погружения формирует соответствующие команды управления на блок 19 управления лебедкой и блок

18 выбора частоты опроса, обеспечивая тем самым оптимальный режим зондирования с учетом достижения минимального 35 времени работы.

Введение новых устройств и новых связей позволяет существенно повысить точность измеряемой информации, увеличить объем интересующих исследо- 40 вателя данных.

Формула изобретения

Зондирующее устройство для измерения гидрофизических параметров вод, ной среды, содержащее погружной контейнер, в состав которого входят датчики параметров водной среды, преобразователь, входы которого соединены

50 с выходами датчиков, приемопередатчик, вход и выход которого соединены с вьпсодом и входом преобразователя соответственно, бортовое устройство, в состав которого входят, блок прие55 ма и преобразования, блок градиентов, первая и вторая схемы управления, первые входы которых соединены с выходом блока градиентов, инвертор, блок выбора частоты опроса, вход которого соединен с выходом второй схемы управления, а выход соединен с входом блока приема и преобразования, блок управления лебедкой, вход которого соединен с выходом первой схемы управления, дешифратор состояний, входы которого соединены с выходами блока выбора частоты опроса и блока управления лебедкой, а выход соединен с вторым входом первой схемы управления и через инвертор с вторым входом второй схемы управления, рес гистратор, вход которого соединен с выходом блока приема и преобразования, лебедку, соединенную с выходом блока управления лебедкой и погружным контейнером, линию связи, соединяющую блок приема и преобразования и приемопередатчика, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерения параметров водной среды за счет управления скоростью лебедки и выбора частоты опроса датчиков по прогнозируемому значению градиента измеряемого параметра на следующий шаг опроса, путем. расчета градиента измеряемого параметра на следующий шаг по выбранному полиному на основании накопленного в блоке памяти массива предыдущих значений градиентов, в бортовое устройство введены аналого-цифровой преобразователь, схема задержки цифровой информации на один такт, регистр памяти, вычислитель, блок памяти, блок расчета прогнозируемых значений градиентов, цифроаналоговый преобразователь и генератор синхросигналов, -причем вход аналого-цифрового преобразователя подключен к второму выходу блока приема в преобразования информации, а выход цифроаналогового преобразователя подключен к входу блока градиентов, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с вторым входом вычислителя и через схему задержки и регистр памяти подключен к первому входу вычислителя, выход которого подключен к первому входу блока памяти, второй вход блока памяти, подключен к выходу блока выбора частоты опроса, третий вход подключен к выходу генератора синхросигналов, а выход соединен с первым входом блока расчета прогнозирующих значений градиентов, выход которого под7 1287085 ключен к входу цифроаналогового преобразователя, кроме того выход генератора синхросигналов подключен к вторым входам цифроаналогового преобразователя, блока расчета прогнозируемых значений градиентов, аналогоцифрового преобразователя и третьему входу вычислителя.

Составитель И.Абрамова

Техред И.Ходанич

Корректор С.Черни

Редактор И.Сегляник

Заказ 7713/49

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4