SU1295234A1 - Устройство измерени параметров лед ного покрова (его варианты) - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к приборостроению , к устройствам дл  гидрофизических измерений. Цель изобретени  - уменьшение трудоемкости и получение возможности многократного измерени  . Вмороженные в лед t чувствительные элементы 2 и 3 (ЧЭ) и контактный электрод 4 подключены к измерительным резистивно-емкостным мостам 13 и 14. Диагонали питани  обоих мостов подключены к выходам генератора 15 переменного напр жени , а выходные диагонали - к узлам 16 и 17 выпр млени  напр жени  (ВН). Выход узла 16 ВН подсоединен к инвертирующему входу дифференциального узла 18 вычитани  и одновременно к входу двухканального регистратора 19 напр жени . Выход узла 17 ВН подсоединен к неинвертирующему входу узла 18 вычитани , а выход последнего подсоединен к входу регистратора 19 напр жени . К источнику 20 тока нагрева подключена петл  ЧЭ. 2. 2 с.п.ф-лы, 3 ил. с & (Л 12 12 fff S 12 to со ел Юо Фаг. 1

Description

Изобретение относитс  к приборостроению , а именно к устройствам дл  гидрофизических измерений, и может быть использовано дл  получени  информации о толщине и плотности как натурного лед ного покрова, так и моделированного в услови х исследовательских опытовых бассейнов.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение трудоемкости и получение возможности многократного измерени .

На фиг.1 приведена схема устройства с размещением элементов по углам треугольной платформы на фиг.2 - функциональна  блок-схема устройства, на фиг.З - конструкци  устройства, вариант.

В лед 1 вмораживают чувствительные элементы 2 и 3 и контактный электрод 4. Все три элемента укреплены в углах платформы 5 треугольной формы, опирающейс  на поверхность лед ного покрова 1. Оба чувствительных элемента выполнены в виде жесткой одинарной петли 6 из металла, помещаемой в диэлектрическую оболочку. Кантактнг,ш электрод 4 выполнен в виде металлического штыр  с контактной площадкой 7 на нижнем конце. Длина элементов (2-4.превышает максимально возможную толщину лед ного покрова 1, поэтому нижние участки элементов 2 и 3 и контактна  площадка 7 посто нно наход тс  в воде под поверхностью лед ного покрова. Чувствительный элемент 2 снабжен двум  выводами 8 от петли, а чувствительный элемент 3 и контактный электрод 4 снабжены одинарными выводами 9 и 10. При проведении измерений чувствительный элемент 2 подключаетс  к источнику тока нагрева, в результате протаиваетс  лунка 11. Б лунку 11 поднимаетс  вода до своего свободного уровн  12, обусловленного различием плотностей воды и льда и соответствующего уровню при свободно плавающей льдине.

Вмороженные в лед 1 чувствительные элементы 2 и 3 и контактный электрод 4 (фиг.2) подключены к измерительным резистивно-емкостным мостам 13 и 14. Диагонали питани  обоих мостов подключены к выходам генератора 15 переменного напр жени , а выходные диагонали - к отдельным узлам 16 и 17 выпр млени  напр жени . Выход узла 16 подсоединен к инвертирующему входу дифференциального узла 18 вычитани 

5

0

5

и одновременно к входу двухканального регистратора 19 напр жени . Выход у.з- ла 17 подсоединен к неинвертирующему входу узла 18, а выход узла 18 подсоединен к второму входу регистратора 19. Устройство снабжено также источником 20 тока нагрева, к которому обоими выводами подключена петл  чувствительного элемента 2.

Устройство по второму варианту содержит опорную платформу 21 кольцевой формы (фиг.З), опирающуюс  на поверхность льда 1 и скрепленную диаметральными ст жками 22. По окружности платформы установлен нагреваемый чувствительный элемент 23, выполненный в виде многопетлевой цилиндрической сетки с длиной, образующей цилиндр , превыпшющей тотп ту льда 1, т„е. погруженной своей нижней частью в воду 24. Соосно с нагреваемым элементом установлен второй (ненагреваемый ) элемент 25, выполненный также в виде многопетлевой цилиндрической сетки, однако имеющей меньший диаметр по сравнению с сеткой элемента 23, - Обе сетки снабжены диэлектрическими оболочками (не показаны). По оси устройства расположен опорный элемент 26, выполненный в виде металлического штыр  с контактной площадкой 27, располагающейс  в воде 24. Вывод 28 опорного элемента совместно с выводом 29 от элемента 25, а также совместно с одним из Еъшодов 30 от элемента 23 подключен к емкостным плечам измерительных мостовых схем. Оба вывода 30 от элемента 23 подключены к источнику напр жени  нагрева.

Целесообразно также выполнение конструкций платформ 5 (фиг.1) и 21 (фиг.З) из полых элементов, В платформе 5 такие элементы образуют все три стороны треугольника и выполн - ютс , например, из герметичных труб. В платформе 21 (фиг.З) из аналогичных труб выполн ютс  ст жки 22 и кольцева  арматура чувствительных элементов 23 и 25 в их верхней части.

При пров€ дении измерений один из вмороженных элементов нагревают пропусканием электрического тока в течение времени, достаточного дл  по влени  прота вшей лунки, В прота в- щую лунку входит вода и занимает уровень , соответствующий уровню при свободно плавающей льдине. Поскольку элемент реагирует на положение повер

0

5

0

50

хности воды,  вл ющейс  электропроводной жидкост ю, то момент вхождени  воды в лунку однозначно фиксируетс  по резкому изменению характеристик этого элемента.

Зна  исходное положение обоих элементов относительно верхней поверхности льда, несложно определить толщину льда по данным непрогретого элемента, а по разности между данными обоих элементов его плотность.

Толщина определ етс  суммой

- где Z - положение верхней кромки

непрогретого чувствительного элемента относительно верхней поверхности льда , Z- - положение поверхности воды,

о

измеренное относительно вер- хней кромки чувствительного элемента.

При этом ось рассто ний Z считаетс  направленной вниз. ,

Плотность льда определ етс  по вы- ражению

л

де р но

не

. -в

(2„ - Z, )

МО

(

-средн   плотность воды в районе проведени  измерений,

-положение верхней кромки нагреваемого чувствительного элемента относительно верхней поверхности льда;

- положение поверхности воды в лунке по данным нагреваемого элемента.

Claims (2)

1. Устройство дл  измерени  параметров лед ного покрова, содержащее ненагреваемый чувствительный элемент,

подключенный через линию св зи к бло- внутри и имеет одинаковую с обоими

ку измерени  и регистрации, отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  трудоемкости и получени  возможности многократного измерени , оно дополнительно снабжено нагревав- мым чувствительным элементом с источником питани , контактным электродом платформой треугольной формы, причем все элементы закреплены в трех точках , расположенных в вершинах треугольника , чувствительные элементы выполнены в виде жестких электродов, помещенных в диэлектрические оболочки , при этом нагреваемый чувствитель

0

i

0

5

0

5

0

ный элемент выполнен в виде электрод и-образной формы, а блок измерени  состоит из двух резисти но-емкостиыл мостов, двух блоков выпр млени , блока вычитани , двухканального регистратора , причем один из выводов нагреваемого элемента совместно с выводом контактного электрода подключен в плечо первого резистивно-емкостного моста, выходна  диагональ которого через первый блок выпр млени  подсоединена к. неинвертирующему входу блока вычитани , в плечо второго резистивно-емкостного моста подключен вывод ненагрёваемого чувствительного элемента и выход этого моста через второй блок выпр млени  подсоединен к инвертирующему входу блока вычитани  и параллельно к первому входу регис- ратора, к второму входу которого подсоединен выход блока вычитани .

2. Устройство дл  измерени  параметров лед ного покрова, содержащее ненагреваемый чувствительный элемент, подключенный через линию св зи к блоку измерени  и регистрации, отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  трудоемкости и обеспечени  возможности многократного измерени , оно дополнительно снабжено нагреваемым чувствительным элементом с источником питани , контактным электродом , платформой цилиндрической формы, причем нагреваемый чувствительный элемент выполнен в виде распределенного по поверх ности цилиндрической платформы обмотки-электрода, заключенного в диэлектрическую оболочку , коаксиально с ним установлен ненагреваемый чувствитель ный элемент, выполненный в виде цилиндрического электрода меньшего диаметра, контактный электрод установлен коаксиально

л

5

электродами длину, а блок измерени  состоит из двух резистивно-емкостных мостов, двух блоков выпр млени , блока вычитани , двухканального регистратора , причем один из выводов от нагреваемого элемента совместно с выводом от контактного электрода подключен в плечо первого резистивно- емкостного моста, выходна  диагональ которого через блок выпр млени  подсоединена к неинвертирующему входу блока вычитани , з плечо второго резистивно-емкостного моста подключен вывод ненагреваемого элемента и выход

51295234-6

этого моста через второй блок выпр м- к первому входу регистратора, а к лени  подсоединен к инвертирующему второму входу регистратора подсоеди- входу блока вычитани  и параллельно - иен выход блока вычитани .

Редактор А.Шандор

Фиг.З

Составитель Г.Туман н

Техред i.Кадар Корректор Л.Патай

Заказ 609/47Тираж §94Подписное

ВНИИПИ Государств(68його комитета СССР

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

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