Розробка і дослідження характеристик робочого засобу виміру швидкості поширення ультразвуку для систем контролю морського середовища - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Розробка і дослідження характеристик робочого засобу виміру швидкості поширення ультразвуку для систем контролю морського середовищаРабота виконана у Морському гідрофізичному інституті НАН України (м. Бабій В. І., кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник (Морський гідрофізичний інститут НАН України, м. Офіційні опоненти: Гайський В.О.,доктор технічних наук, старший науковий співробітник (Морський гідрофізичний інститут НАН України, м. Ловягин В. А.,кандидат фіз.-мат. наук, доцент (Науковий Центр Військово-Морських сил України) Захист відбудеться “29 ”березня 2000 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 50.052.01 в Севастопольському державному технічному університеті (99053, м.Швидкість звуку є комплексною фізичною характеристикою водяної маси і входить у рівняння стану морської води. Практична реалізація таких співвідношень дотепер обмежується тим, що метрологічні і експлуатаційні характеристики використовуваних у даний час методів і засобів виміру швидкості звуку не відповідають задачам, повязаним з одержанням достовірної інформації про структуру поля швидкості звуку в морському середовищі в широкому діапазоні просторово-часових масштабів. Для досягнення поставленої мети вирішувалися завдання: розробити загальні вимоги до методів і засобів виміру швидкості звуку, призначених для дослідження поля швидкості звуку в морському середовищі в широкому діапазоні просторово-часових масштабів; розробити робочий засіб виміру швидкості звуку (ВШЗ), що відповідає поставленій меті і дослідити його характеристики; розробити спосіб і пристрій контролю функціонування ВШЗ у процесі експлуатації; розробити метрологічне забезпечення лабораторних та натурних іспитів ВШЗ і дослідити характеристики дослідних зразків ВШЗ у лабораторних та натурних умовах. Запропоновано нове технічне рішення, що реалізує частотно-часовий метод виміру з двохбазовим первинним акустичним перетворювачем, на підставі якого розроблено вимірювач швидкості звуку, призначений для одержання високоточних даних про структуру поля швидкості звуку в морському середовищі в широкому діапазоні просторово-часових масштабів. Розроблений ВШЗ є робочим засобом виміру швидкості поширення звуку у водяному середовищі, метрологічні й експлуатаційні характеристики якого дозволяють, по-перше, підвищити ефективність контролю стану навколишнього водяного середовища; по-друге, одержати прямим методом високоточну інформацію про найважливішу первинну акустичну характеристику морського середовища і уточнити результати досліджень структури поля швидкості звуку в морському середовищі в широкому діапазоні просторово-часових масштабів; по-третє, підвищити достовірность інформації, одержуваної за допомогою гідрологічних вимірювальних комплексів.У першому розділі, виходячи з завдання отримання високоточної інформації про структуру поля швидкості звуку в морському середовищі, розроблені загальні вимоги до методів та засобів виміру швидкості звуку. На підставі аналізу задач, розвязаних із притягненням інформації про швидкость звуку, показано, що в галузі прикладної гідроакустики для розрахунку дальності дії гідроакустичних систем, підвищення достовірності виміру дистанцій, сейсмоакустичного зондування, акустичної томографії швидкість звуку необхідно вимірювати з похибкою DC ? 0,5 м?с-1, ціною одиниці найменшого розряду вихідного коду МС ? 0,1 м?с-1 при часовому і просторовому масштабах осереднення t ? 1,0 с и h ? 1,0 м, відповідно; для обчислення вторинних параметрів морського середовища (щільності, солоності, вертикальної стійкості водяних мас) ті ж показники призначення повинні задовольняти наступним вимогам: DC ? 0,05 м?с-1; МС ? 0,01 м?с-1; t ? 0,1с; h ? 0,1 м. Виконано аналіз технічних характеристик відомих методів одержання інформації про швидкость звуку в морському середовищі, досліджено потенційні можливості цих методів із погляду рішення поставлених завдань, оцінені характеристики засобів виміру швидкості звуку, що реалізують ці методи. Показано, що застосування непрямих методів не дозволяє забезпечити необхідні просторово-часові характеристики, а загальним недоліком відомих прямих способів виміру є наявність додаткових часових затримок в електронно-акустичних трактах вимірювачів. З принципу роботи пристрою часової привязки луна-сигналів випливає, що часові положення перепадів напруги на виході двохрівневого граничного пристрою в моменти часу t2 і t4 практично не залежать від змін амплітуди та форми цих сигналів і можуть з високою точністю визначати взаємне положення в часі цих сигналів, а отже, і тривалість інтервалу часу тс між ними.Програма досліджень містила в собі оцінювання для кожного ВШЗ номінальної функції перетворення; систематичної складової основної похибки ; СКВ випадкової складової основної похибки ; додаткової похибки, обумовленої впливом діючих чинників; ціни одиниці найменшого розряду вихідного коду МС; часової характеристики.

2. Основний зміст роботи