Хвилеграф

Изобретение относится к области океанографических измерений и предназначено для определения параметров ветрового волнения на морях и водохранилищах, а также для технологического контроля уровня в цистернах. Цель изобретения - повышение точности и экономичности. Одновременно напря жение с генератора 5 синусоидального напряжения (ГСН) подается на усилитель 6, затем через ключ 9 на электромагнит 2 и через ключ 10 - на электромагнит 3, а также на вход формирователя 7 прямоугольных импульсов (ФПИ), на его выходе формируются прямоугольные импульсы, которые поступают на вход инвертора 11. Электромагниты 2 и 3 работают поочередно, смещая струну 1 то в одну, то в другую сторону с частотой ГСН 5. С приемника 4 сигнал поступает на вход ФПИ 8, затем на блок 12 сравнения фаз, на первый вход которого поступает сигнал от ГСН 5 через ФПИ 7.Блок 12 сравнивает фазы колебаний напряжения ГСН 5 и колебании струны и на входе формирует сигнал, пропорциональный разности фаз, фиксируемый регистратором 13. Переход от фазового сдвига к высоте волны осуществляется с помощью градукровочной характеристики регистратора 13. 2 ил. tz -1 10 П фиг 1 % 30 ю t 1 224582 * Изобретение относится к устройстсоединен с входами усилителя 6 мощвам для океанографических измерений ности и формирователя 7 прямоугольных и может быть использовано при опреимпульсов. делении параметров ветрового волнеУсилитель 6 мощности предназначен ния на морях и водохранилищах, а так- j для усиления синусоидального напряже для технологического контроля урожения генератора 5 до величины, довня в цистернах, например, при хранестаточной для питания электромагнинии и транспортировке нефтепродуктов, тов 2 и 3. Выход усилителя 6 мощвиноматериалов и т.п. ности подключен к обмотке электромагЦель изобретения - повышение точ- tO нита 2 через ключ 9 и к обмотке электромагнита 3 через ключ 10. ности и экономичности волнографа. Ключи 9 и 10 служат для подачи На фиг.1 приведена структурная на электромагниты 2 и 3 полуволны схема предлагаемого устройства; на напряжения только одной полярности. фиг.2 - временные диаграммы сигналов на отдельных блоках. 15 Дня управления работой ключей слуВолнограф содержит (фиг.1) чувстжит формирователь 7, выход которого вительный элемент t, электромагниты 2 соединен с управляющим входом клюи 3, приемник 4 колебаний, генерача 9 непосредственно и с управляющим тор 5 синусоидального напряжения, входом ключа 10 через инвертор 11. усилитель 6 мощности, формировате„ Инвертор 11 необходим для того,чтобы ли 7 и 8 прямоугольных импульсов, ключи 9 и 10 работали в противофазе, ключи 9 и 10, инвертор 11, блок 12 и может быть реализован на логичессравнения фаз и регистратор 13. ком элементе И-НЕ. Формирозатель 7 предназначен для Чувствительный элемент 1 является колебательной системой. Он выпол- 2* преобразования синусоидального напряжения генератора 5 в последовательнен в виде струны из ферромагнитного ность прямоугольных импульсов той материала с хорошими упругими свойже частоты с длительностью импульсов, ствами, например из рояльной стали. равной половине периода синусоидальСтруна закреплена в натянутом состояного напряжения. Формирователь 7 нии на корпусе волнографа с помощью может быть реализован по известным кронштейнов и винтов. , _ схемам на основе интегрального компаВблизи струны на корпусе волноратора, например, 521САЗ. графа укреплены электромагниты 2 и З , Цепь выходного сигнала чувствисвязанные между собой электромагниттельного элемента 1 образована приным полем, Электромагниты 2 и 3 слу- " емником 4 колебаний, формирователем 8 жат для возбуждения колебаний чувпрямоугольных импульсов, блоком 12 ствительного элемента 1. Они распосравнения фаз и регистратором 13. ложены соосно и симметрично относиПриемник 4 колебаний предназначен тельно струны 1, т.е. торцы электродля преобразования механических ко40 лебаний чувствительного элемента 1 в магнитов образуют зазор, в середине которого проходит струна. Электроэлектрический сигнал. В качестве примагниты 2 и 3 должны быть идентичныемника 4 можно использовать, наприми. Можно использовать стандартные мер, пьезоэлемент, механически свяэлектромагниты переменного тока с занный с чувствительным элементом 1, напряжением питания 2-3 В, имеющие Приемник 4 может быть реализован и цилиндрическую форму. в виде блока приемных катушек-звукоКанал питания электромагнитов 2 снимателей, равномерно закрепленных и 3 образован из генератора 5 синусопо окружности вблизи чувствительного идального напряжения, усилителя 6 элемента 1. Выход приемника 4колебамощности, формирователя 7 прямоу гольний подсоединен к входу формчроватеных импульсов, ключей 9 и 10 и инля 8, вертора 11 , Формирователь 8 служит для преобразования выходного электрического Генератор 5 служит для создания сигнала синусоидальной формы в послесинусоидального напряжения. Он может довательность прямоугольныхсимпульбыть выполнен, например, на основе сов той же частоты. Он выполнен анаинтегрального операционного усилилогично преобразователю 7. Выход фортеля", охваченного обратной связью в мирователя 8 подан на один из входов виде моста Вина. Выход генератора 5 З 1 224582 4 блока 12 сравнения фаз, другой вход кая сила F возбуждает гармонические которого соединен с выходом формироколебания струны 1 той же частоты, вателя 7. которые приемником 4 колебаний преБлок 12 сравнения фаз предназнаобразуются в пропорциональный электчен для выделения сигнала, пропоррический сигнал, С приемника 4 сигционального разности фаз изменяющенал поступает на вход формироватегося выходного напряжения чувствиля 8 прямоугольных импульсов, а зательного элемента 1 (преобразовантем на второй вход блока 12 сравненого в последовательность прямоугольния фаз, на первый вход которого поных импульсов той же частоты) и стаступает сигнал от генератора 5 синубильного напряжения, возбуждающего соидального напряжения через формиколебания чувствительного элемента рователь 7 прямоугольных импульсов. (также преобразованного в последоваБлок 12 сравнивает фазы колебаний тельность прямоугольных импульсов). напряжения генератора 5 синусоидальВ качестве блока 12 может быть исного напряжения и колебаний струны пользован, например, выпускаемый сеи на выходе формирует сигнал, прорийно электронный цифровой фазометр. порциональный разности фаз, который Выход блока 12 подан на вход регистфиксируется регистратором 13. Перератора 13. ход от фазового сдвига к высоте волПри использовании фазометра ре20 ны осуществляется с помощью градуировочной характеристики регистратогистратором может быть цифровой вольт ра 13. метр. При использовании фазометра с частотным выходом регистратором мо/ жет служить стандартный частотомер. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Волнограф работает следующим об- 25 Волнограф, содержащий чувствительразом. ный элемент в виде натянутой струны, После погружения волнографа в электромагнит и приемник колебаний, воду подается питание на измерительгенератор синусоидального напряжения, ную схему. Напряжение с генератора 5 выход которого соединен с входом усисинусоидального напряжения 5 (фиг.2а) лителя мощности, и блок сравнения фаз, подается на усилитель 6 мощности, а выход которого соединен с входом резатем через ключ 9 на электромаггистратора, о т л и ч а ю щ и й с я нит 2 и через ключ 10 на электромагтем, что, с целью повышения точности нит 3. Одновреме* но напряжение с геи экономичности, в него введены втонератора 5 синусоидального напряжения подается на вход формирователя 7 35 рой электромагнит, два формирователя прямоугольных импульсов, два ключа и прямоугольных импульсов, на выходе инвертор, при этом второй электромагкоторого формируются прямоугольные нит выполнен идентичным первому электимпульсы (фиг.26), которые управляют ромагниту и установлен соосно с ним работой ключа 9. Одновременно эти имсимметрично относительно струны, выпульсы поступают на вход инвертора 11 ход генератора синусоидального напрягде инвертируются (фиг.2в) и управжения соединен с входом первого форляют работой ключа 10. Ключ 9 пропусмирователя прямоугольных импульсов, кает на вход электромагнита 2 половыход которого соединен с первым вхожительную полуволну напряжения ге45 дом блока сравнения фаз,с управляющим нератора синусоидального напряжения входом первого ключа и входом инвер(фиг.2г), а ключ 10 пропускает на тора, выход которого соединен с упвход электромагнита 3 лишь отрицаравляющим входом второго ключа, выход тельную полуволну (фиг.2д). Таким усилителя мощности подключен через образом, электромагниты работают поочередно, смещая струну 1 от поло- 50 ключ к первому электромагниту и через второй ключ к второму электромагниту, жения равновесия то в одну, то в друвыход приемника колебаний соединен с гую сторону с частотой напряжения гевходом второго формирователя прямонератора синусоидального напряжения, угольных импульсов, выход которого и результирующая сила F, действующая 55 соединен с вторым входом блока сравна струну 1, получается близкой к нения фаз. синусоидальной (фиг.2е). Гармокичес и 1224582 а I I Редактор А.Огар I I I Составитель В.Половинко Техред И.Попович Корректор М.Самборская Заказ 1938/37 Тираж 670 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