Гидростатический нивелир

Гидростатический нивелир

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

! ;Э 3; ..У" У .. 11

4 1

ОП ИСА @

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

11746183

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕДЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 090678 (21) 2626332/1 8-10 (51)М. Кл.2

С Ol С 5/04

G Ol С 9/22 с присоединенИем заявки Но

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070780, Бюллетень Hо 25 (53) УД)(528. 546 (088. 8) Дата опубликования описания 0 70 780 (72) Авторы изобретения

A.Ì. Амельянец и И.Ю. Васютинский (73) Заявитель

Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки, и картографии (54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИЯ НИВЕЛИР

Изобретение относится к области геодезического приборостроения, в частности к приборам гидростатического нивелирования.

Известны гидростатические нивелиры, в которых измеряются не разность уровней, а гидростатические давления в каждом сосуде. Они содержат соединенные между собой измерительнае блоки, каждый из которых имеет датчик давления в виде мано= метра (1) и (2) .

Известны гидростатические системы для иэмерейия разности высот, содержащие соединенные шлангом сосуд-датчик и измерительную головку, выполненную в виде горизонтально расположенного сильфона, полностью заполненного жидкостью, Подвижная часть сильфона подпружинена и связана с датчиком перемещений (3).

Известны также высотомеры, действие которых основано на измерении гидростатического давления (4), Наиболее близким к предлагаемОму по технической сущности и достигаемому результату является гидростатический нивелир, использующий в качестве датчика гидростатического давления датчик малых перемещений контактирующий с дном сильфона, в виде которого выполнен сосуд (5).

Недостатком этого устройства является гистерезис сильфона, снижающий точность измерений. К тому же. такую систему необходимо делать закрытой, чтобы изменения внешнего (атмосферного) давления на нивелируемых точках, которые могут быть

®0 обусловлены ветром, а в помещенииналичием вентиляционных установок, не снижалиточность нивелирования.

Информация о гидростатическом давлении снимается с каждого датчика

15 в отдельности, в то время как .в итоге нужно знать разность давлений, или величину превышения между точками.

Цель изобретения — повышение точ20 ности измерений, непосредственное определение превышения между нивелируемыми точками и исключение влияния внешнего (атмосферного) давления на нивелируемых точках.

Цель достигается тем, что в гидростатическом нивелире, содержащем частично заполненные жидкостью сообщающиеся сосуды, датчик гидростатического давления в каждом из ,30 них и регистрирующий прибор, датчик

74 6183 гидростатического давления включает в себя пьезоэлемент и электромеханический преобразов атель, жестко вмонтированный в дно сосуда, причем воспринимающая давление поверхность пьезоэлемента контактирует с заполняющей сосуды жидкостью, противоположная ей поверхность механически и акустически соединена с согласованной акустической нагрузкой, которая в свою очередь соединена с в гходрм электромеханического пре10 образователя, выход же пьезоэлемен та через усилитель электрически под ключен ко входу электромеханического преобразователя, а регистрирующий прибор включен между выходами, 15 двух усилителей, принадлежащий к сообщающимся сосудам. Кроме того, воздушные объемы сосудов соединены с атмосферой, а не соприкасающаяся с жидкостью часть датчика гидростати- Щ ческого давления вакуумирована при помощи кожуха.

На фиг. 1 приведены структурная схема гидростатического нивелира; на фиг. 2 вЂ,конструкция ОднОЙ из ГОЛО- 2 вок.

Устройство состоит из головок 1,связанных между собой шлангом 2. Каж дая головка 1 содержит сосуд 9, соединенный со шлангом 2 и частично заполненный жидкостью 8. Воздушный объем сосуда 9 соединен с атмосферой через патрубок 10. В дно сосуда 9 вклеен дисковый пьезоэлемент 7, воспринимающий давление, поверхность которого контактирует с-заполняющей сосуд жидкостью. 8 и заземлена, а противоположная ей механически и акустически соединена с согласованной акустической нагрузкой б. Выход пьезоэлемента 7 через усилитель 13 со-" единен со входом электромеханического

"преббразователя; Выход усилителя 13 >соединен также со входом вольтметра 14, шкала которого отградуирована в единицах превышения. Второй вход вольтметра 14 соединен с выходом усилителя

13 другой головки 1. Вход электромеханического преобразователя выполнен, например в виде соленоида 5, gp жестко соединенного с дном сосуда 9.

Внутри соленоида 5, по его оси расположен якорь 4 из магнитотвердогоматериала, являющийся выходом электромеханического преобразователя и жестко соединенный с согласованной акустической нагрузкой б. Кожух 3, соединенный с нижней частью дна сосуда 9, изготовлен из материала, экранизирующего электрические и магнитные поля, снабженный разъема- 60 ми 11 и 12, через которые усилитель

13 соединен с пьезоэлементом 7 и соленоидом 5.

Устройство работает следующим образом., 65

Под воздействием давления на контактирующую с жидкостью поверхность пьезоэлемента 7, последний деформируется и на его обкладках вследствие прямого пьезоэффекта генерируется электрический заряд, поступающий через разъем 11 на вход усилителя 13.

Согласованная акустическая нагрузка б предотвращает возникновение при этом отраженнйх акустических волн, способных нарушить работу устройства. Усилитель 13 преобразует заряд пьезоэлемента 7 в электрический ток, "поступающий через разъем 12 в соленоид 5. Магнитное поле соленоида воздействует на якорь 4. Сила воздействия через согласованную акустическую нагрузку б передается пьезоэлементу 7, деформирует его в про- тивоположную сторону и компенсирует тем самым генерацию заряда, Соответствующий состоянию компенсации ток в соленоиде 5 пропорционален воздействующему на пьезоэлемент давлению.

Величина тока (давления) соответствует напряжению на выходе усилителя 13.

Регистрирующий вольтметр 14, включенный между выходами двух усилителей 13 принадлежащих сообщающимся сосудам, непосредственно показывает разность давлений в гидростатических головках, являющуюся Функцией превышения. Для учета давления атмосферы не соединенная с жидкостью 8 поверхность пьезоэлемента 7 вакуумирована при помощи кожуха 3, одновременно выполняющего роль элсктромагнитного экрана, защищающего электромеханический йреобразователь и незаземленную обкладку пьезоэлемента 7 от наводок.

Заряд на входе усилителя 13, управляющего электромеханическим преобразователем, лишь в 2-3 раза превышает уровень шумов, так что пьезоэлемент 7 практически не деформируется, чем исключаются генерация вторичных акустических волн в жидкости 8 и тем самым самовозбуждение устройства из-за отражения от поверхности жидкости 8. Благодаря работе пьезоэлемента 7 в режиме с компенсацией генерации заряда, регистрируется постоянная составляющая давления.

Предлагаемый нивелир позволяет непосредственно измзрять разность давлений жидкости. и атмосферы в сообщающихся сосудах, чем исключаются необходимость в измерении температуры жидкости и давления атмосферы и ошибка, связанная с введением поправок. Устройство полностью автоматизировано, имеет аналоговый выход с непрерывным съемом информации, работает с любой жидкостью и может быть применено для высокоточного нивелирования как в переносном, так и в стационарном вариантах.

Экономическая эффективность оп-. ределяется повышением точности измере746183

Фили

r.Óæ ний, непосредственным определением превышения между точками.

Формула изобретения

1. Гидростатический нивелир, со5 держащий частично заполненные жидкостью сообщающиеся сосуды, датчик гидростатического давления в каждом из них и регистрирующий прибор, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений и непосредственного определения превышения между нивелируемыми точками, датчик гидростатического давления включает в себя пьезоэлемент и электромеханический преобразователь, жестко вмонтированный в дно сосуда, причем воспринимающая давление поверхность пьезоэлемента контактирует с заполняющей сосуды жидкостью; про- 20 тивоположная ей поверхность механически и акустически соединена о согласованной акустической нагрузкой, которая в свою очередь соединена с выходом электромеханического преобра- 25 зователя, выход же пьезоэлемента через усилитель электрически подключен ко входу электромеханического преобразователя, а регистрирующий прибор включен между выходами двух усилителей, которыми снабжены сообщающиеся сосуды.

2. Нивелир по п. 1, о т л и ч а.— ю шийся тем, что, с целью исключения влияния разности внешнего (атмосферного) давления на нивелируемых точках, воздушные Объемы сосудов соединены с атмосферой, а не соприкасающаяся с жидкостью часть датчика гидростатического давления вакуумирована при помощи кожуха.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 303506, кл. G 01 С 5/04, 1969: ! 2. Заявка Франции Р 2280881, кл. G 01 С 9/22, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 370464, кл. G 01 С 5/04, 1971.

" " 4. Патент CfrlA Р 3815423 73-432НА, 1974.

5. Авторское свидетельство СССР

Р 265472, кл. G 01 С 5/04, 1968 (прототип).

ФВ

Щ ал ППП Патент город, ул. Проектная,4 9

Ъ ;.

-Ж,Мф

ЦНИИПИ Заказ 409 3/13

Тираж 801 Подписное