SU607462A1 - Method of measuring vortical component of sea current velocity - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВИХРЕВОЙ КОМПОНЕНТЫ СКОРОСТИ МОРСКИХ ТЕЧЕНИЙ(54) METHOD OF MEASUREMENT OF VORTEX COMPONENTS OF MARINE FLOW RATE

Изобретение относитс  к области океанографической измерительной техники и может быть использовано дл  регистрации различных вихревых возмущений в жидкой среде, в частности Дл  измерени  вихревой компоненты скорости морских течений.The invention relates to the field of oceanographic measurement technology and can be used to register various eddy disturbances in a liquid medium, in particular for measuring the eddy component of the velocity of sea currents.

Раньше делались попытки определ т вихревую компоненту rotV путем отдельных измерений У в нескольких точках (с последующим вычисле , . avy 9V,Earlier, attempts were made to determine the vortex component rotV by separate measurements Y at several points (with the subsequent calculation,. Avy 9V,

,; aVy 9V,4 ,; aVy 9V, 4

но это неBut it is not

нием готby goth

y y

 вл етс  непосредственным измерением roiV.is a direct measurement of roiV.

Известны способы измерени  скорости потока, основанные на излучении в исследуемый поток ультразвуковых колебаний по незамкнутым лини м в двух противоположных направл ющих туда и обратно и измерении разности времени или фаз этих колебаний, котора   вл етс  мерой скорости потока жидкости И Methods are known for measuring the flow rate, based on radiation of ultrasonic vibrations along open lines in two opposite directions to and from the flow and measuring the time difference or phase of these oscillations, which is a measure of the flow rate of the liquid AND

Однако все эти способы позвол ют ..определ ть лишь некоторую компоненту скорости V., . В силу того, что в известных способах реализуетс  принцип посылки сигналов туда и обратно However, all these methods allow .. to define only a certain component of the velocity V.,. Due to the fact that in the known methods the principle of sending signals back and forth

по незамкнутым лини м, с их помощью невозможно непосредственно измерить вихревую компоненту скорости PotV, котора  непременно должна содержать в себе информацию о процессах на исследуемой площади потока.along open lines, it is impossible to directly measure the vortex component of the PotV velocity, which must necessarily contain information about the processes in the flow area under study.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  способ измерени  скорости течени  реки, согласно которому течение измер ют при помощи трех ультразвуковых преобразователей , второй из которых расположен на одном берегу реки, а первый и третий - на другом берегу. Ультраввуковые колебани  посылают от первого и третьего преобразователей на второй , и в обратном направлении - соответственно на третий или на -первый -г преобразователь. Предусмотрено дополнительное возбуждение первого и третьего преобразователей, так чтобы они становились соответственно излучател ми или приемниками колебаний. При этом измер ют сумму и разность времени прохождени  ультразвуковых колебаний от .первого до третьего преобразовател  и времени прохождени  сигнала от третьего до первого. По сумме и разности этого времени определ ют скорость течени  реки 2| .The closest to the invention in its technical essence is a method for measuring the flow velocity of a river, according to which the flow is measured using three ultrasonic transducers, the second of which is located on one side of the river, and the first and third are on the other side. Ultrasonic vibrations are sent from the first and third transducers to the second and in the opposite direction, respectively, to the third or to the first transducer. Additional excitation of the first and third transducers is provided so that they become, respectively, emitters or oscillation receivers. In this case, the sum and difference of the transit time of the ultrasonic vibrations from the first to the third transducer and the transit time of the signal from the third to the first are measured. The sum and difference of this time determine the speed of the flow of the river 2 | .

Указанный способ хот  и не исключает крупномасштабных измерений, но в силу использовани  принципа линейных измерений не позвол ет определить непосредственно вихревую компоненту скорости потока.Although this method does not exclude large-scale measurements, by virtue of the use of the principle of linear measurements, it is not possible to determine directly the vortex component of the flow velocity.

Цель изобретени  обеспечение возможности крупномасштабных непосредственных измерений вихревой компоненты скорости течений.The purpose of the invention is the provision of the possibility of large-scale direct measurements of the vortex component of the flow velocity.

Это достигаетс  тем, что по предлагаемому способу ультразвуковые колебани  направл ют по замкнутому контуру , охватывающему исследуемую область потока,This is achieved by the fact that, according to the proposed method, ultrasonic oscillations are directed in a closed loop covering the flow area under study,

Сущность предлагаемого способа по сн етс  приведенным чертежом.The essence of the proposed method is illustrated in the drawing.

В точке А (0,0) , с которой совмещено начало пр моугольных координат, на поверхности морской среды располагают ненаправленный источник ультразвуковых колебаний. На заданном рассто нии в точке В (S ,0) устанавливают ретрансл тор, который принимает поступившие из точки А колебани  и тут же излучает их снова, например на другой частоте или с некоторой известной задержкой, котора  может быть учтена. Аналогичные ретрансл торы, принимаю цие и излучающие колебани , устанавливают в точках С ( ,В ) и О ( О , ) . в- точке А располагаетс  также измерительное устройство, с помс цью которого определ ют врем  t , которое потребуетс  акустическому сигналу дл  прохождени  по замкнутсму контуру АБСТЭ А . После этого ретрансл торы начинают работать в обратном пор дке; из точки А излучаютс  ультразвуковые колебани , которые принимаютс  и воспроизвод тс  ретрансл тором ID затем - ретрансл тором С , потом - ретрансл тором Б. В этом случае измерительное устройство в точке А определ ет врем  i2, которое необходимо акустическому сигналу дл  обхода того же контура, но в обратном направлении, т.е. по пути ABCS А , На чертеже пр мое и обратное направлени  распространени  колебаний по контуру обозначены соответственно сплошными и пунктирными стреками .At point A (0,0), with which the beginning of the rectangular coordinates is combined, a non-directional source of ultrasonic vibrations is located on the surface of the marine environment. At a given distance at point B (S, 0), a repeater is installed, which receives the oscillations received from point A and immediately radiates them again, for example, at another frequency or with some known delay, which can be taken into account. Similar transponders, accepting and radiating vibrations, are installed at points C (, B) and O (O,). In-point A there is also a measuring device, with which the time t is determined, which will be required for the acoustic signal to pass along the closed loop ABSTE A. After this, the repeaters start working in reverse order; From point A, ultrasonic vibrations are emitted, which are received and reproduced by ID transponder, then by transponder C, then by transponder B. In this case, the measuring device at point A determines the time i2, which is necessary for the acoustic signal to bypass the same circuit, but in the opposite direction, i.e. along the path ABCS A, In the drawing, the forward and reverse directions of propagation of oscillations along the contour are indicated by solid and dashed streaks, respectively.

Ш1)Ш1)

f{i.i)f {i.i)

Разность измеренных времен 51 Ц вл етс  мерой средней в щревой компоненты скорости течений V (х,у) на площади 6 данного контура АВСВА , охватывающегЬ йсЬледуемую область потока, а именно, средн   инт нсивность вихревой компоненты cotglF« cCSty где й - известныйкоэффициент, который  вл етс  посто нным и определ етс  размерами контура 2 и средней скоростью звука YO.The difference between the measured times 51 C is a measure of the average velocity of the currents V (x, y) in the throat component over the area 6 of the given ABCBA contour, which covers the next-flow area, namely, the average intensity of the vortex component cotglF "cCSty where is the well-known coefficient, which is Constant and determined by the dimensions of circuit 2 and the average sound velocity YO.

Результаты измерений будут тем точнее, чем болыиим многоугольником (по числу сторон) представлен контур охватывающий исследуемую область потока . Тов. чем больше число ретрансл торов .The measurement results will be the more accurate, the larger polygon (by the number of sides) is the contour covering the flow area under study. Tov. the greater the number of repeaters.

Практически описанный способ измерений может быть осуществлен,например , при уста:Новке в море четырех и более.за коренных буев с источником и ретранс г торами ультразвуковых колебаний . Механические колебани  сами буев не играют существенной роли, так как рассто ни  К достаточно велики , а врем  каждого цикла измерений мало, причем, в случае необходимости возможно и последующее усреднение полученных отсчетов за врем , большее периода колебаний буев.Practically, the described method of measurement can be carried out, for example, with the installation of four or more in a sea. From the main buoys with the source and retransmitters of ultrasonic vibrations. The mechanical oscillations of the buoys themselves do not play a significant role, since the distances K are long enough, and the time of each measurement cycle is short, and, if necessary, the subsequent averaging of the obtained samples over a time longer than the oscillation period of the buoys is possible.

Claims (2)

Формула изобретени Invention Formula Способ измерени  вихревой компоненты скорости морских течений путем излучени  в иccлeдye lый поток ультразвуковых колебаний в двух противопо5 ложных направлени х и измерени  раз-нести времени распространени  этих колебаний, отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  возможности крупномасштабных непосредствен0 ных измерений вихревой компоненты скорости,/ ультразвуковые колебани  направл ют по замкнутому контуру, охватьШ-ающему исследуемую область потока .A method for measuring the vortex component of the velocity of sea currents by emitting ultrasonic oscillations in two opposite directions and measuring the propagation time of these oscillations, characterized in that, in order to provide the possibility of large-scale direct measurements of the vortex velocity components, / ultrasonic the oscillations are directed in a closed loop, sweeping the flow area under investigation. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе: 5 1. Авторское свидетельство. СССР № 252746, кл. Q 01 Р 5/00, 22.09.69.Sources of information taken into account in the examination: 5 1. Copyright certificate. USSR №252746, cl. Q 01 P 5/00, 09.22.69. 2. Патент Японии. 45-40356, кл. 111 А 1, 11.12.70.2. Patent of Japan. 45-40356, class 111 A 1, 11.12.70.