Устройство измерения параметров ледяного покрова (его варианты)

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 G 01 F 23/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3830937/24-10 (22) 25.12 ° 84 (46) 07.03.87. Бюл. № 9 (72) И.А.Степанюк (53) 681,128.6(088.8) (56) Патент США ¹ 4371790, кл. G 01 F 23/22, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА (ЕГО ВАРИАНТЫ) (57) Изобретение относится к приборостроению, к устройствам для гидрофизических измерений. Цель иэобретения — уменьшение трудоемкости и получение воэможности многократного измерения. Вмороженные в лед 1 чувствительные элементы 2 и 3 (ЧЭ) и контак„„SU„„1295234 A 1 тный электрод 4 подключены к измерительным резистивно-емкостным мостам

13 и 14, Диагонали питания обоих мостов подключены к выходам генератора

15 переменного напряжения, а выходные диагонали — к узлам 16 и 17 выпрямления напряжения (ВН). Выход узла 16 BH подсоединен к инвертирующему входу дифференциального узла 18 вычитания и одновременно к входу двухканального регистратора 19 напряжения. Выход узла 17 ВН подсоединен к неинвертирующему входу узла 18 вычитания, а выход последнего подсоединен к входу регистратора 19 напряжения. К источнику

20 тока нагрева подключена петля ЧЭ.

2. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

1295234

Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам для гидрофизических измерений, и может быть использовано для получения информации о толщине и плотности как натурного ледяного покрова, так и моделированного в условиях исследовательских опытовых бассейнов.

Целью изобретения является уменьшение трудоемкости и получение возможности многократного измерения.

На фиг.1 приведена схема устройства с размещением элементов по углам треугольной платформы, на фиг.2— функциональная блок-схема устройства, на фиг.3 — конструкция устройства, вариант.

В лед I вмораживают чувствительные элементы 2 и 3 и контактный электрод

4. Все три элемента укреплены в углах платформы 5 треугольной формы, опирающейся на поверхность ледяного покрова 1. Оба чувствительных элемента выполнены в виде жесткой одинарной петли 6 из металла, помещаемой в диэлектрическую оболочку. Контактный электрод 4 выполнен в виде металлического штыря с контактной площадкой

7 на нижнем конце. Длина элементов

<2-4. превышает максимально возможную толщину ледяного покрова 1, поэтому . нижние участки элементов 2 и 3 и контактная площадка 7 постоянно находятся в воде под поверхностью ледяного покрова. Чувствительный элемент 2 снабжен двумя выводами 8 от петли, а чувствительный элемент 3 и контактный электрод 4 снабжены одинарными выводами 9 и 10. При проведении измерений чувствительный элемент 2 подключается к источнику тока нагрева, в результате протаивается лунка 11, В лунку l1 поднимается вода до своего свободного уровня 12, обуслов. в ного различием плотностей воды и льда и соответствующего уровню при свободно плавающей льдине.

Вмороженные в лед i чувствительные элементы 2 и 3 и контактный электрод 4 (фиг.2) подключены к измерительным резистивно-емкостным мостам

13 и 14, Диагонали питания обоих мостов подключены к выходам генератора

15 переменного напряжения, а выходные диагонали — к отдельным узлам 16 и t7 выпрямления напряжения. Выход узла

16 подсоединен к инвертирующему входу дифференциального узла 18 вычитания и одновременно к входу двухканального регистратора 19 напряжения. Выход уз— 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 петля чувствительного элемента 2.

10 Устройство по второму варианту содержит опорную платформу 21 кольцевой формы (фиг.3), опираюшуюся на поверхность льда 1 и скрепленную диаметральными стяжками 22. По окружности платформы установлен нагреваемый чувствительный элемент 23, выполненный в виде многопетлевой цилиндрической сетки с длиной, образующей цилиндр, превышающей толщину льда 1„

20 т.е, погруженной своей нижней частью в воду 24. Соосно с нагреваемым элементом установлен второй (ненагреваемый) элемент 25, выполненный также в виде многопетлевой цилиндрической

25 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, выйолненный в виде металлического штыря с контактной площадкой 27, располагающейся в воде 24..Вывод 28

/ опорного элемента совместно с выводом

29 от элемента 25, а также совместно с одним из выводов 30 от элемента 23 подключен K емкостным плечам измерительных мостовых схем, Оба вывода 30 от элемента 23 подключены к источнику напряжения нагрева.

Целесообразно также выполнение конструкций платформ 5 (фиг,1) и 21 (фиг.3) из полых элементов, В платформе 5 такие элементы образуют все три стороны треугольника и выполняются, например, из герметичных труб.

В платформе 21 (фиг,3) из аналогичных труб выполняются стяжки 22 и кольцевая арматура чувствитЕльных элементов

23 и 25 в их верхней части.

При проведении измерений один из вмороженных элементов нагревают пропусканием электрического тока в течение времени, достаточного для появления протаявшей лунки, В протаявшую лунку входит вода и занимает уровень, соответствующий уровню при свободно плавающей льдине, Поскольку элемент реагирует на положение повер

1295234

h„=Z„+Z где Z — положение верхней кромки 15 о непрогретого чувствительного элемента относительно верхней поверхности льда, l8 — положение поверхности воды, измеренное относительно вер- 20 хней кромки чувствительного элемента.

При этом ось расстояний Z считается направленной вниз.

Плотность льда определяется по вы- 25 ражению

Р8 у 8((Z — Z ) + (7 Z ) л ь о но 8 н8 где средняя плотность воды в районе проведения измерений, положение верхней кромки нагреваемого чувствительного элемента относительно верхней поверхности льда;

Х но

35 положение поверхности воды в лунке по данным нагреваемого элемента.

Формула и э о б р е т е н и я 4О

1. Устройство для измерения параметров ледяного покрова, содержащее ненагреваемый чувствительный элемент, подключенный через линию связи к бло-, 45 ку измерения и регистрации, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения трудоемкости и получения возможности многократного измерения, оно дополнительно снабжено нагревае- 5О мым чувствительным элементом с истойником питания, контактным электродом, платформой треугольной формы, причем все элементы закреплены в трех точ.ках, расположенных в вершинах тре55 угольника, чувствительные элементы выполнены в виде жестких электродов, помещенных в диэлектрические оболочки, при этом нагреваемый чувствительхности воды, являющейся электропроводной жидкостью, то момент вхождения воды в лунку однозначно фиксируется по резкому изменению характеристик этого элемента.

Зная исходное положение обоих элементов относительно верхней поверхности льда, несложно определить толщину льда по данным непрогретого элемента, а по разности между данными обоих 10 элементов его плотность.

Толщина определяется суммой ный элемент выполнен в виде электрода

U-образной формы, а блок измерения состоит из двух реэистивно-емкостньс мостов, двух блоков выпрямления, бло— ка вычитания, двухканального регистратора, причем один из выводов нагргваемого элемента совместно с выводом контактного электрода подключен в плечо первого реэистивно-емкостногс моста, выходная диагональ которого через первый блок выпрямления подсоединена к неинвертирующему входу блока вычитания, в плечо второго резистивно-емкостного моста подключен вывод ненагреваемого чувствительного элемента и выход этого моста через второй блок выпрямления подсоединен к инвертируюшему входу блока вычитания и параллельно к первому входу регис— оратора, к второму входу которого подсоединен выход блока вычитания.

2. Устройство для измерения параметров ледяного покрова, содержащее ненагреваемый чувствительный элемент, подключенный через линию связи к блоку измерения и регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельк уменьшения трудоемкости и обеспечения возможности многократного измерения, оно дополнительно снабжено нагреваемым чувствительным элементом с источником питания, контактным электродом, платформой цилиндрической формы, причем нагреваемый чувствительный элемент выполнен в виде распределенного по поверхности цилиндрической платформы обмотки-электрода, заключенного в диэлектрическую оболочку, коаксиально с ним установлен ненагреваемый чувствительный элемент, выполненный в виде цилиндрического электрода меньшего диаметра, контактный электрод установлен коаксиально внутри и имеет одинаковую с обоими электродами длину, а блок измерения состоит из двух резистивно-емкостных мостов, двух блоков выпрямления, блока вычитания, двухканального регистратора, причем один из выводов от нагреваемого элемента совместно с выводом от контактного электрода подключен в плечо первого резистивноемкостного моста, выходная диагональ которого через блок выпрямления подсоединена к неинвертирующему входу блока вычитания, в плечо второго резистивно-емкостного моста подключен вывод ненагреваемого элемента и выход

1295234

Фиг. Я

Составитель Г.Туманян

Техред 5.Кадар

Корректор Л.Патай

Редактор А.Шандор

Тираж ЬЯ4 Подписное

ВНИИПИ Государствеваого комитета СССР по делам изобретений и открытий

333035, Иосква, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 609/47

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 этого моста через второй блок выпрямления подсоединен к инвертирующему входу блока вычитания и параллельно к первому входу регистратора, а к второму входу регистратора подсоединен выход блока вычитания.