Гидростатический нивелир Советский патент 1983 года по МПК G01C5/04 

1044976

2. Нивелир по п.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что компенсационная 1 амера установлена с возможностью изменения ее положения в гориэ.онтальной и

вертикальной плоскостях корректиру-; кадим приспособлением.

1.ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ НИВЕЛИР содержащий два датчика давления и компенсационную камеру, соединенны между собой и заполненные жидкостью - I ./: / отличающийся тем, что, с целью повьошения точности путем уменьшения влияния механических воздействий, а также увеличения производительности, он установлен на транспортном средстве и снабжен блоками управления и регистрации, один из датчиков давления расположен над другим по отвесной линии на фиксированной относительно него высоте, датчики давления и компенсационная камера расположены вдоль продольной оси транспортного средства на расстоянии, равном длине окружности колеса, с которым связан датчик его оборотов, служащий блоком управления, выход которого соединен с входом блока регистрации, а второй и третий входы этого блока соединены с датчиками давления.

I

Изобретение относится к измерителной технике и может быть использован для определения превышения на местности в режиме непрерывной записи.

Известны гидростатические нивелиры, содержащие сообщающиеся емкости, соединенные трубопроводами и заполненные жидкостью. в которых для уменьшения влияния гидроудара трубопроводу составленный из вертикальных и горизонтальных частей, выполнен в виде кольцевых витков, симметричных относительно направления движения жидкости при гидроударе С .

Недостатком указанных гидростатических йивелиров является снижение точности измерения при быстро меняющихся величинах измеряемых превышений. Это вызвано тем, что при определении превышения часть жид.кости из верхней емкости перетекает в нижнюю, после чего измеряется уровень жидкости в обеих емкостях. Кольцевые витки увеличивают время Л перетекания жидкости, поэтому при быстро меняющихся измеряемых величинах превышений отсчеты будут сниматься до установления истинного уровня, соответствующего определенному превышению.

Известны гидростатические нивелиры для определения превышений между точками местности, содержащие манометрический датчик давления с предохранительным узлом для исключения влияния гидравлических ударов на датчик в момент переноса прибора с точки на точку, соединенные с компенсационной камерой. С помощью предохранительного узла оператор отключает воздействие столба жидкости на датчик давления на время переноса прибора с точки на точку. Одна из конструкцийкомпенсационно и камеры (ей придана обтекаемая форма) позволяет работать с ранным нивелиром одному оператору. В данном случае оператор перемщает (подтягивает) компенсационную камеру к себе, устанавливает на точку, а сам с манометрическим датчиком переходит на следующую точку хода t23.

Однако взятие отсчета по данному нивелиру производится только после прекращения колебательных движений жидкости.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является двухсторонний гидростатический нивелир, содержащий два одинаковых измерительных блока, соединенныхмежду собой соединительным шлангом. Каждый блок содержит датчик давления, соединенный посредством вспомогательного шланга с пеоеоасроеделительным устройством (компенсационной камерой) в виде дополнительной емкости для автоматического перераспоеделения давления жидкости с одного датчика давления на другой при изменении знака наклона местности СзЗ .

К недостаткам известного нивели- ра также относятся низкая точность при воздействии гидравлических ударов и невысокая производительность нивелирования, в частности, из-за невозможности применения транспортных средств,

Цель изобретения -- повышение точности гидростатического нивелира путем уменьшения влияния механическ воздействий, а также увеличение производительности

Поставленная цель достигается те что гидростатический нивелир, содержащий два датчика давления и компенсационную камеру, соединенные между собой и заполненные жидкостью ; установлен на транспортном средст|ве и снабжен блоками управления и регистрации, один из датчиков давления расположен над другим по отвесной линии на фиксированной относительно него высоте, датчики давления и компенсационная камера расположены вдоль продольной оси транспортного средства на расстояни равном длине окружности колеса, скоторым связан датчик его оборотов, служащий блоком управления, выход которого соединен с входом блока регистрации, а второй и третий входы этого блока соединены с датчиками давления.

Компенсационная камера установлена с возможностью.изменения ее положения в горизонтальной и вертикальной плоскостях корректирующим приспособлением.

На фиг.1 изображена принципиальная схема предлагаемого нивелира; на фиг.2 - расположение нивелира на транспортном средстве.

Гидростатический нивелир (фиг.1) содержит датчик 1 давления (например, манометрический, газовый или жидкостный), расположенный непосредственно над таким же датчиком 2 давления на фиксированной высоте;d и соединенный с ним жестким трубопроводом 3, компенсационную камеру 4, соединенную с верхней частью трубопровода шлангом 5, блок 6 регистрации, входы которого соединены с датчиками давления череЭ преобразователи 7 и 8, и механически соединенные с ними штоки 9 и 10, а также с выходом блока 11 управления. Компенсационная камера 4 закреплена на основании 12 с помощью винтов 13 и 14. Основание и винты 13 и 14 выполняют функции корректирующего приспособления, из меняющего положение компенсационно камеры в горизонтальной и вертикал ной плоскостях. Вся система залита рабочей жидкостью (например, ртуты .и расположена на транспортном сред стве (фиг.2). Расстояние между дат (Чиками L 2TR, где R - радиус кол транспортного средства. Блок 6 регистрации представляет собой регистра.тор с магнитной лентой или диском. Преобразователи 7 и 8 представляют собой устройства, преобразующие неэлектрические величины - линейные перемещения штоков 9 и 10 в электрический сигнал,например механотронные, электромагнитные, фотоэлектрические устройства, обес печивающие высокую точность преобр зования в широком диапазоне рабочи частот. Блок 11 управления представляет собой датчик оборотов колеса транс портного средства и может быть выполнен, например, в виде магнита и катушки, фотоэлемента и источника света и т.п. Раб.ота устройства основана на следующем. Если транспортное сред,ство стоит на площадке, имеющей i /уклон, датчик 1 будет испытывать давление Р равное (1) где h - высота столба жидкости от уровня жидкости в компенсационной камере до да чика 1; Р - плотность жидкости; g - ускорение силы тяжести в данной точке. Датчик 2 будет испытывать давле ние Р равное г p9h, - Р Разделив равенство (1) на равенство (2) , получим. i.... з) в момент действия на гидростати ческий нивелир механиче.ских нагрузок, вызывающих гидроудар (удар, вибрация, изменение скорости двиения транспортного средства и т.д.), изменится, ускорение, действующее на столб жидкости (д), что вызовет соответственно изменение давлений, измеряемых датчиками 1 и 2, и которые будут равны соответственно pg,h, Р рд ha (4) (4) следует, что равенства , (5) Приравнивая левые части уравнений (3) и (5), получим . Р. Р. Р Р о. из которого находим р-А Р м Учитывая, что в современных гидростатических нивелирах измеряемые превышения считывают непосредственно с унифицированной шкалы прибора, измеряющего давления жидкости,, предварительно проградуированной в единицах высоты, получим (8) как видно на фиг.1, равно известное, фиксированное расстояние между датчиками 1 и 2 давления. С учетом выражения (9) рабочая формула определения превышения для гидростатического нивелира будет иметь вид Va-V, Таким образом, имея на любой момент показания датчиков 1 и 2, зная величину о , находится искомое превышение в условиях воздействия на гидростатический нивелир гидравлических ударов. Гидростатический нивелир работает .следующим образом. Для определения превышений на местности прибор размещают на транспортном средстве, при этом датчики давления и компенсационную камеру располагают вдоль его продольной оси, а расстояние между ними устанавливают равным длине -окружности колеса трг спортного средства. При движении транспортного средства сигнал в виде изменения давления преобразуется датчико1ми 1 и 2 давления в линейные перемещения штоков 9 и 10, которые, в свою очередь, преобразуются в электрический сигнал преобразователями 7 и 8, При прохождении транспортным средством расстояния,

когда компенсационная камера 4 находится точно над предидущеП, точкой расположения датчиков 1 и 2, по команде с блока 11 управления электрический сигнал с преобразователей 7 и 8 поступает в блок 6 регистрации, где записывается на магнитную ленту. С помощью винтов 13 и 14 осуществляется корректировка положения компенсационной камеры 4. в горизонтальной плоскости корректиров ка осуществляется винтом 13 с целью точной установки расстояния между датчиками давления и компенсационной камерой, равного длине окружности колеса транспортного средства. Несоответствие длины окружности - колеса транспортного средства расстоянию между датчиками и компенсационной камерой определяете на специальном профиле длиной 0,5-1,0 к В вертикальной плоскости корректировка осуществляется винтом 14с

целью исключения и учета систематической погрешности датчиков 1 и 2, обусловленной их нелинейностью. Величина вертикального перемещения компенсационной камеры определяется на высотном базисе (тот же базис длиной 0,5-1,0 км, имеющий известные высоты конечных точек).

Конструкция гидростатического нивелира позволяет повысить точность измерений при воздействии гидравлических ударов и использовать его на транспортных средствах, что значительно повышает производитель- ность работ.

Экономический эффет от использования предлагаемого гидростатического нивелира по сравнению с базовым объектом составляет 4700 руб. в год за счет повьаиения производительности труда.