Гидронивелир

Гидронивелир

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ 111 554468

Союз Советских

Социалистимеских

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.01.75 (21) 2097560/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.04.77. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 19.05.77 (51) М, Кл.2 G 01С 5/04

G 01С 9/22

Государственный комитет

Совета Министров СССР.Ро делам, изобретений и открытий (53) УДК 528.546(088.8) (72) Авторы изобретения

И. А. Таплашвили, Р. А. Мовсесян и А. А. Мартиросян

Ереванский политехнический институт им. К. Маркса (71) Заявитель (54) ГИДРО Н И ВЕЛ И P

Изобретение относится к области геодезического приборостроения и предназначено для измерения превышений отдельных точек оснований и сооружений.

Известны гидростатические нивелиры, в которых измерения .уровня производятся либо по отсчетным устройствам, расположенным в каждом сообщающемся сосуде, либо по отсчетному устройству одного сосуда, установленного на репере, и сигнальным устройствам (электродам), расположенным в контролируемых сосудах (1, 2).

Недостатками известных гидростатических нивелиров являются сложность их конструкции, а также малая производительность измерения превышений, особенно при большом числе контролируемых точек, что затрудняет автоматизацию процесса измерений.

Известны гидростатические системы, в которых производится автоматизация измерений, однако значительно затрудняется одновременный съем информации с большого числа датчиков (3) .

Наиболее близким по технической сущности к описываемому устройству является гидронивелир, содержащий сообщающиеся сосуды с расположенными в них электродами уровня жидкости, устройство для изменения уровня жидкости в сосудах и блок обработки информации (4, 5). Конструкция этих устройств, обеспечивающих одновременный дистанционный съем информации, получается несколько проще, чем описываемая. Од5 нако при этом получается более сложная математическая обработка результатов измерений, так как необходимо вводить поправку за время установления уровня жидкости в системе, что заметно снижает производительи ность общего объема работ. Другим недостатком системы, основанной на гидродинамическом способе нивелирования, является тот факт, что вследствие движения жидкости в трубопроводах этот способ целесообразно ис1в пользовать только в стационарных системах, так как для подобных переносных нивелиров необходимо будет вводить дополнительную поправку, учитывающую действие сил

Кориолиса.

gp Для повышения производительности дистанционных измерений в предлагаемом гидронивелире устройством для изменения уровня жидкости в сосудах служит камера газового давления, соединенная с измерительной частью каждого из сосудов, выполненной в виде пьезометрической трубки, погруженной в жидкость, заполняющую сосуд, причем в верхней части пьезометрической трубки закреплен электрод регистратора уровня.

С целью повышения точности измерений, внутренний диаметр d пьезометрической трубки выбран из условия:

0 3 Д )d)10 d42, где Дс — внутренний диаметр сосуда.

d, — диаметр электрода регистратора уровня.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого гидронивелира.

Гидронивелир содержит сосуд 1, устанавливаемый на репере, и сосуд 2, устанавливаемый на контролируемой точке. В каждом сосуде расположена вертикальная пьезометрическая трубка 3, которая своим нижним концом не достает дна сосуда (т. е. сосуд и пьезометрическая трубка являются сообщающимися сосудами) . В верхней части пьезометрической трубки расположен регистратор уровня в виде игольчатого электрода

4, закрепленного на изолированной шайбе 5, в которой имеются сквозные отверстия для передачи в объем пьезометрической трубки внешнего давления Р„, подводимого через отвод 6 от отдельной общей камеры давления 7, где перемещается поршень 8. Каждый игольчатый электрод через герметический изолятор 9 подключается своим проводом к блоку 10 обработки информации. Отводы 11 и 12 сосудов служат для сообщения их трубопроводами как по жидкости, так и по атмосферному давлению Р,. Вся система заливается рабочей жидкостью 13 до некоторого уровня.

В статическом состоянии (т. е. при Р— — Pal=const.) уровень жидкости в пьезометрических трубках стабилизирован, и он будет выше или ниже уровня жидкости в сосудах в зависимости от того, будет ли атмосферное давление Р в сосудах больше или меньше внешнего давления Р в объемах пьезометрических трубок.

Гидронивелир работает следующим образом.

После установления равновесия жидкости в сосудах 1 и 2, а соответственно, и в пьезометрических трубках 3 запускают одновременно отсчетное устройство в блоке 10 обработки информации и привод, который начинает равномерно перемещать поршень 8, создавая равномерно изменяющееся во времени разрежение в камере давления 7, а вместе с тем и в пьезометрических трубках 3 дР„ (т. е. " =const), вызывая в последних

Ot подъем жидкости с равномерной скоростью.

В блоке 10 обработки информации производится измерение времени подъема жидкости в пьезометрических трубках с момента начала изменения внешнего давления Р, в них, т. е. с момента начала в них движения жидкости до момента контактирования жидкости с соответствующим электродом 4. При одинаковом удалении электродов 4 от основания сосудов величина превышения между двумя сосудами будет определяться по формуле

М = Ь, — Ь, = 1 „ t „/„(1)

5 где 1 т, и Ут2 — скорости подъема жидкости в соответствующих пьезометрических трубках, а t< и 4 — время подъема жидкости в них с момента начала изменения давления

10 Рп до момента контактирования жидкости с электродами.

Учитывая высокую скорость передачи давления в газах, практически можно считать, что выполняется условие V, = 1 т, = ...V „=15 = V„. При этом превышение между двумя сосудами будет определяться по формуле:

Т (2 1) (2)

Измерение времени можно производить, 20 например, с помощью генератора импульсов заданной частоты следования f и счетчика импульсов, расположенных в блоке 10 обраМ ботки информации. При этом время t

25 где N — число импульсов, зафиксированное счетчиком. Тогда формула (2) принимает следующий вид: ьа= () лт, (21

У f У где AN=N — N< — разность числа импульсов, зафиксированная счетчиком. Следовательно, превышение может определяться как разностью времени, так и по разности числа импульсов. При этом легко ввести и знак превышения в зависимости от того, с какого электрода первым поступает сигнал. Для конкретной системы гидронивелирования Vm будет являться некоторой постоянной величи40 ной, а величина =а в (3) есть не что

f иное, как цена одного импульса, выраженная в единицах длины.

45 Гидронивелир приходит в исходное состояние по мере возвращения поршня 8 в исходное положение. При измерениях важно, чтобы перед последующим замером жидкость во всех пьезометрических трубках установилась на некотором уровне, причем не обязательно, чтобы этот уровень совпадал с уровнем предыдущего замера.

Измерение можно производить как кодово-импульсным, так и время-импульсным методами. Оба эти метода пригодны для ра6оты гидронивелира.

Вообще говоря, время-импульсный метод может обеспечить достаточно высокую точность отсчета. Однако при этом методе требуется строгое соблюдение равномерной скорости перемещения поршня камеры давления в пределах всего рабочего диапазона, что ведет к усложнению кинем атической схемы устройства. При кодово-импульсном методе

65 кинематика устройства получается более № 393577, простой, так как требования к характеру перемещения поршня несколько снижаются.

Однако при кодово-импульсном методе диапазон измерений ограничивается максимальным ходом индикатора часового типа, на базе которого выполняется датчик перемещения.

В описанном устройстве используется электропроводная жидкость; при этом пьезометрические трубки, выполненные из металла и блок обработки информации должны соединяться общей корпусной шиной (для упрощения чертежа на схеме не показана) .

При использовании неэлектропроводной жидкости, для фиксации уровня в пьезометрических трубках можно использовать емкостные или фоторегистрирующие устройства.

Гидронивелир, обладая сравнительно простой конструкцией, позволяет не только увеличить производительность измерений при большом числе контролируемых точек на объекте, но и полностью автоматизировать процесс дистанционных измерений превышений.

В гидронивелире математическая обработка результатов по существу сведена к минимуму, и, кроме того, такой гидронивелир может быть рекомендован как для стационарных систем, так и для переносных нивелиров, так как в процессе работы движение жидкости в трубопроводах практически отсутствует. Единственным условием, которое должно выполняться в переносном варианте, является соблюдение постоянного объема трубопроводов (шлангов), соединяющих измерительные части сосудов и камеру давления, с целью сохранения постоянного значения цены импульса.

6

Формула изобретения

1. Гидронивелир, содержащий сообщающиеся сосуды с расположенными в них электродами регистраторов уровня жидкости, устройство для изменения уровня жидкости в сосудах и блок обработки информации, о тличающийся тем, что, с целью повышения производительности дистанционных измерений, в нем устройством для изменения уровня жидкости в сосудах служит камера газового давления, соединенная с измерительной частью каждого из сосудов, выполненной в виде пьезометрической трубки, погруженной в жидкость, заполняющую сосуд, причем в верхней части пьезометрической трубки закреплен электрод регистратора уровня.

2, Гидронивелир по и. 1, отлич BIQIIIèйся тем, что внутренний диаметр d пьезометрической трубки выбран из условия:

О,ЗД, )d 10d, где Д, — внутренний диаметр сосуда, d> — диаметр электрода регистратора уровня.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство № 342052, M. Кл. G 01С 9/22, 1970.

2. Авторское свидетельство

М. Кл. - G 01С 5/04, 1971.

3. Патент Чехословакии № 101570, кл. 42с, 24/02, 19б1.

4. P. А. Мовсесян и др. «Гидродинамическое нивелирование и наблюдение за сооружениями», «Геодезия и картография», № 7, 1975, с. 24 — 28.

5. Авторское свидетельство № 48090б, М. Кл. G 01С 9/22, 1973 (прототип), 554468

Составитель Л. Комобакнна

Корректор Л. Денискина

Техред М. Семенов

Редактор И. Шейкин

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 978/12 Изд. № 385 Тираж 904 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5