способ измерения высокочастотных спектров поверхностных волн и устройство для его осуществления
Классы МПК: | G01H17/00 Измерение механических колебаний или ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых колебаний с использованием средств, не отнесенных к другим группам данного подкласса |
Автор(ы): | Христофоров Г.Н., Запевалов А.С., Мищенчук Ю.А., Смолов В.Е. |
Патентообладатель(и): | Морской гидрофизический институт |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-05-07 публикация патента:
25.07.1995 |
Использование: в океанографических исследованиях. Изобретение позволяет повысить точность измерения. Сущность изобретения: два волнографа 1 и 2 устанавливают на расстоянии друг от друга, через перестраиваемые высокочастотные фильтры 3 и 4 первые входы волнографов подключают к входу коррелометра 6. Синхронно изменяя частоту среза фильтров 3 и 4, определяют частоту
р при которой сигналы двух волнографов оказываются некоррелированы. Устанавливают частоту среза третьего перестраиваемого высокочастотного фильтра 5 равной
р. Вторые выходы волнографов 1 и 2 подключают к блоку 7 вычисления разностей. С помощью спектроанализа 8 определяют спектр разностного сигнала. По спектру разностного сигнала рассчитывают спектр поверхностных влн. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2


Формула изобретения
1. Способ измерения высокочастотных спектров поверхностных волн, заключающийся в том, что измеряют разность уровней поверхности поверхностной волны в двух точках, преобразуют результат измерения в электрический сигнал, определяют спектр разностного сигнала, по которому определяют спектр поверхностных волн, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, предварительно определяют частоту

Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к океанографическим измерениям и предназначено для определения характеристик высокочастотных поверхностных волн (коротких гравитационных и гравитационно-капиллярных). Высокочастотными являются волны, имеющие частоты выше частоты основных энергонесущих волн. Основная сложность измерения коротких гравитационных и гравитационно-капиллярных волн и связанные с ней ошибки измерения обусловлены тем, что в море короткие волны существуют на более длинных, энергия которых на 6-8 порядков больше энергии коротких волн. Спектр поверхностных волн является крутоспадающим и на частотах выше частоты доминантных составляющих он пропорционален



S(I)(





S(II)(











Установлено, что у измеренных в двух точках волнового поля спектральных составляющих корреляция (или когерентность) быстро спадает с увеличением частоты. Использование этого свойства в предлагаемом способе принципиально отличает его от всех ранее известных способов измерения спектра, основанных на измерении параметров волнового поля в нескольких разнесенных по пространству точках. В раннее известных способах спектр определяется в частотной области, для которой фазовые соотношения в точках измерения были устойчивы. В предлагаемом способе устойчивость фазовых соотношений используется только для подавления составляющих с большой энергией, а спектр определяется в высокочастотной области, в которой спектральные составляющие некоррелированы. Проведенные патентно-информационные исследования показали, что отличительные признаки предлагаемого способа придают ему новое свойство повышение точности определения передаточной функции. Это обеспечивает достижение положительного эффекта повышение точности измерения высокочастотных спектров поверхностных волн, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию изобретения "существенные отличия". Наиболее близким к устройству, реализующему предлагаемый способ, является устройство [5] в виде простейшей резонансной решетки, состоящей из двух элементов. Подобные решетки называют также дифференциальными волнографами или разностными уклономерами. С целью повышения точности измерения в устройство для измерения высокочастотных спектров поверхностных волн, содержащее два волнографа, блок вычисления разностей и спектроанализатор, дополнительно введены три идентичных перестраиваемых высокочастотных фильтра и коррелометр, вход которого соединен с выходами первого и второго фильтров, входы этих фильтров соединены с первыми выходами соответственно первого и второго волнографов, а вторые выходы волнографов соединены с входом блока вычисления разностей, выход которого связан посредством третьего фильтра с входом спектроанализатора. На фиг. 1 показаны частотно-амплитудные характеристики преобразования, соответствующего разности уровней в двух точках (кривая 1) и высокочастотного фильтра (кривая 2), а также логарифмы спектра поверхностных волн (кривая 3); на фиг. 2 структурная схема устройства. Устройство содержит волнографы 1 и 2, идентичные перестраиваемые высокочастотные фильтры 3, 4 и 5, коррелометр 6, блок 7 вычисления разностей и спектроанализатор 8. Волнографы 1, 2 представляют собой полупогруженную в воду высокоомную струну, соединенную с преобразователем изменения сопротивления в электрический сигнал (6). Перестраиваемые высокочастотные фильтры 3, 4 и 5 могут быть выполнены, например, по известным схемам [7]
В качестве коррелометра 6 можно использовать, например, стандартную аппаратуру "Прибор для исследования корреляционных характеристик Х6-4". В качестве спектроанализатора 8 используют "Спектроанализатор СК-4-72". Способ осуществляют следующим образом. Два волнографа 1 и 2 устанавливают на расстоянии L. Расстояние L выбирается равным 1,5 длины волны, соответствующей нижней границе высокочастотного диапазона, в котором измеряют спектр. Длина волны определяется согласно дисперсионному соотношению. Через высокочастотные фильтры 3 и 4 первые выходы волнографов подключают к входу коррелометра 6. Синхронно изменяя частоту среза фильтров 3 и 4, определяют частоту


Класс G01H17/00 Измерение механических колебаний или ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых колебаний с использованием средств, не отнесенных к другим группам данного подкласса