ОТСЧЕТНОЕ УСТРОЙСТВО ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО НИВЕЛИРА Российский патент 1998 года по МПК G01C9/06 

Изобретение относится к разделу технической физики, в частности к геодезическому приборостроению, и может быть использовано в качестве отсчетного устройства гидростатического нивелира с дистанционным (автоматическим) съемом информации.

Известны отсчетные устройства (измерители уровня жидкости) гидростатического нивелира, содержащие источник света, фотоприемник и регистрирующее устройство, в которых источник света и фотоприемник размещены на сосуде гидростатического нивелира, выход фотоприемника подключен к регистрирующему устройству [1].

При очевидном достоинстве - возможности дистанционных (автоматических) измерений - указанные отсчетные устройства обладают общим недостатком - они закрепляются внутри сосуда гидростатического нивелира и содержат перемещаемые узлы.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков (прототипом) является отсчетное устройство, состоящее из источника света и фотоприемника, размещенных на боковых сторонах сосуда гидростатического нивелира, и регистрирующего устройства, к которому подключен выход фотоприемника [2].

Наряду с основными достоинствами - размещение узлов отсчетного устройства снаружи сосуда гидростатического нивелира, отсутствие перемещаемых узлов - прототип обладает рядом недостатков;
- диапазон измерения ограничен размерами фотоприемника;
- ошибка измерения зависит от прозрачности и мениска жидкости.

Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в расширении диапазона и повышении точности измерений за счет устранения действия указанных факторов.

Для решения этой задачи в отсчетном устройстве, содержащем источник света, оптически связанный с фотоприемником, и регистрирующее устройство, источник света согласно изобретению и в отличие от прототипа содержит одну или несколько пар точечных источников света, расстояние между которыми в каждой паре определяется из соотношения:

где
L_n - расстояние между точечными источниками света в n-ой паре;
n - порядковый номер пары точечных источников света (n - 1, 2,...);
K - постоянный коэффициент;
X_max - задаваемое максимальное расстояние между изображениями точечных источников света;
X_min - задаваемое минимальное расстояние между изображениями точечных источников света;
H_min - задаваемый минимальный измеряемый уровень жидкости в сосуде гидростатического нивелира.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично представлен один из возможных вариантов предлагаемого отсчетного устройства.

Отсчетное устройство гидростатического нивелира состоит из корпуса 1, в котором установлены источник света, содержащий три пары точечных источников света 2, 3, 4, и фотоприемник в виде телекамеры 5, выход которого подключен к регистрирующему устройству в виде компьютера 6.

Отсчетное устройство может быть установлено на сосуде гидростатического нивелира 7 как внутри, так и снаружи сосуда, как над, так и под измеряемым уровнем жидкости 8.

Отсчетное устройство работает следующим образом. Изображения пар точечных источников света 2, 3, 4, отраженные от поверхности жидкости 8, попадают на телекамеру 5, выходным сигналом которого служит полный телевизионный сигнал (ПТС). Изображения точечных источников света, содержащиеся в ПТС, вводят в компьютер 6 и измеряют расстояния между ними. При этом уровень жидкости определяют из соотношения:
H = K_n/X_n,
где
H - измеряемый уровень жидкости в сосуде гидростатического нивелира;
n - порядковый номер пары точечных источников света;
K_n - коэффициент, постоянный для n-ой пары;
X_n - измеряемое в компьютере расстояние между изображениями точечных источников света в n-ой паре.

Если уровень жидкости находится в крайнем верхнем положении, то в поле зрения телекамеры попадают и вводятся в компьютер изображения пары точечных источников света 2 с минимальным расстоянием между ними (n = 1). При этом измеряемое в компьютере расстояние между изображениями точечных источников света будет равно заданному максимальному значению X_max. С понижением уровня жидкости это расстояние уменьшается, и при заданном минимальном его значении X_min в поле зрения телекамеры 5, помимо изображений пары точечных источников 2, попадают изображения пары точечных источников света 3, затем 4 и так до n, если количество пар точечных источников равно n.

Ошибка измерения уровня жидкости в предлагаемом изобретении не зависит от вида жидкости, ее цвета, характера мениска, размера телекамеры и ее расположения относительно точечных источников света.

Предлагаемое отсчетное устройство может использоваться как в стационарном, так и в переносном вариантах. Оно может быть использовано также для измерения уровня взрывоопасных, агрессивных, ядовитых, радиоактивных и прочих прозрачных и непрозрачных жидкостей в резервуарах, хранилищах (нефтехранилищах), реакторах и др. Использование в нем фотоприемника в виде телекамеры и отсчетного устройства в виде компьютера позволяет стандартным образом решать задачу передачи информации на расстояние, ее ввода в компьютер и последующей обработки.

Устройство предназначено для геодезических работ в качестве отсчетного устройства гидростатического нивелира с дистанционным (автоматическим) съемом информации. Отсчетное устройство состоит из корпуса 1, в котором установлен источник света, содержащий одну или несколько пар точечных источников света 2, 3,4, оптически связанных с фотоприемником в виде телекамеры 5. Выход телекамеры 5 подключен к регистрирующему устройству в виде компьютера 6. Точечные источники света в каждой паре устанавливаются на расстоянии, определяемом из соотношения:
L_n = K [ X_max/X_min]^n-1 • H_min,
где L_n - расстояние между точечными источниками света в n -ой паре; h - порядковый номер пары точечных источников света ( n = 1,2...); K - постоянный коэффициент; X_max - задаваемое максимальное расстояние между изображениями точечных источников света; X_min задаваемое минимальное расстояние между изображениями точечных источников света; H_min - задаваемый минимальный измеряемый уровень жидкости в сосуде гидростатического нивелира. Устройство может использоваться как в стационарном, так и переносном вариантах для измерения уровня взрывоопасных, агрессивных, ядовитых, радиоактивных и других прозрачных и непрозрачных жидкостей в резервуарах, нефтехранилищах, реакторах. 1 ил.

Отсчетное устройство гидростатического нивелира, содержащее источник света, оптически связанный с фотоприемником, и регистрирующее устройство, к которому подключен выход фотоприемника, отличающееся тем, что источник света содержит одну или несколько пар точечных источников света, при этом точечные источники света в парах установлены на расстоянии, определяемом из соотношения

где L_n - расстояние между точечными источниками света в n-ой паре;
n - порядковый номер пары точечных источников света (n=1,2,...);
К - постоянный коэффициент;
X_max - задаваемое максимальное расстояние между изображениями точечных источников света;
X_min - задаваемое минимальное расстояние между изображениями точечных источников света;
H_min - задаваемый минимальный измеряемый уровень жидкости в сосуде гидростатического нивелира.