Гидростатический нивелир Советский патент 1985 года по МПК G01C5/04 

IPu. 1 Изобретение относится к геодезическому приборостроению в частности к устройствам для изменения вертикальных смещений элементов вибрирующих объектов. Цель изобретения - расиирение диапазона измерений и повьппение точности путем увеличения точности фиксации уровня жидкости. На фиг. 1 представлен гидростатический нивелир; на фиг. 2 - измерительный стакан. Гидростатический нивелир содержит измерительные стаканы 1, соединенные трубопроводами 2 между собой и с баком 3, который служит для измерения уровня проявителя во всей системе (путем перемещения в вертикальные плоскости)о В каждом измери тельном стакане 1 устанавливаются по две фотопластинки в светонепроницаемых кассетах 4. Кассеты могут быть установлены либо параллельно (как на схеме), либо перпендикулярно друг другу. В последнем случае можно проконтролировать наклон оснований измерительных стаканов 1 за счет непараллельности уровня проявителя на фотопластинках и плоскостей оснований кассет 4, Измерительные стаканы состоят из основания 5, выполненного съемным для экспонирования шкалы с прозрачной основы, закрепленной на постоянной высоте, на фотопластинки, устанавливаемые на своих основаниях,внешнего стакана с двойными стенками 6, штуцеров 7 и 8, необходимых для подвода соответственно рабочей и охлаждающей жидкостей. Штуцеры 7 подключают измерительные стаканы 1 и бак 3 к трубопроводу 2 с рабочей жидкостью а штуцеры 8 - к внешней трубе 9, в которую помещен трубопровод 2 с проточной охлаждающей жидкостью (водой) Утечку проявителя исключает резиновая прокладка 10, уложенная по всему периметру основания Внешний стакан с двойными стенками 6 скрепляется с основанием с помо щью болтовых соединений. Измерительные стаканы 1 устанавливаются на муф тах 11 опорных подшипников вертикаль но с помощью накладного уровня (не показан) и могут свободно перемещать ся с ними в вертикальные плоскости. Бак 3 выносится из зоны сильных вибраций и служит, помимо изменения уровня проявителя по всей системе, для компенсации резких колебаний уровня в измерительных стаканах 1 при останове и пуске турбины. Время заполнения измерительных стаканов 1 регулируется с помощью кранов 12с целью исключения влияния всплесков на црямолинейность уровня при фиксации его на фотопластинках, а также скоростью подъема бака 3. Измерительные стаканы 1 подключаются к трубопроводу 2 паралпельно (как на чертеже) либо последовательно (в этом случае их основания выполняются со сквозными . отверстиями). Измерительные стаканы 1, кассеты 4 и бак 3 выполняются из нержавеющей стали, а соединительные трубопроводы 2 могут быть из жесткого полиэтилена. Гидростатический нивелир работает следующим образом. В исходном положении бак 3 занимает нижнее положение, при этом уровень проявителя располагается ниже основания 5 измерительных стаканов 1. Во всех измерительных стаканах 1 устанавливаются кассеты 4 с фотопластинками и крепятся к основанию 5 стаканов 1, а затем раскрываются шторки кассет 4 (для освобождения светочувствительного слоя фотопластинок) . Перед этим затеняется верх стаканов, чтобы исключить засветку во время фиксации. Поднятием бака 3 одновременно заполняют проявителем систему, а опустив его после фиксации, снова понижают уровень. Это позволяет свободно снять кассеты 4, предварительно закрыв шторки кассет. Свободная поверхность жидкости всегда устанавливается нормально к направлению силы тяжести и в сообщакицихся сосудах располагается на одном уровненезависимо от.массы жидкости и от поперечного сечения сосудов. Поэтому, зафиксировав этот уровень на фотопластинках, устанавливаемых на дно измерительных стаканов, можно найти превьш1ение между точками установки по формуле: h а - Ь, (Л где а, b - высоты столбов проявителя, измеренные на фотопластинках из заднего и переднего измерительньк стаканов. Формула (1) отличается от обычных формул вычисления превьштений при гидростатическом нивелировании лишь тем, что высоты столбов рабочей жидкости (проявителя) измеряются не непосредственно в измерительных стаканах (на объекте), а по фотопластинкам в лабораторных условиях) , Одним из основных источников погрешностей гидростатического нивелирования является влияние разносте температуры рабочей жидкости в измерительных стаканахо В предлагаемом нивелире влияние этого источника погрешностей уменьшается за счет термостатирования, т.е. непрерывного внешнего охлаждения измерительны стаканов 1, бака 3 и трубопроводов 2 а также подключения охлаждающей жидкости (воды), в местах максималь ных локальных температур может быть несколько подключений. Слив осущест вляется после смешивания охлаждающе жидкости в межстенных полостях бака 3, что обеспечивает среднюю температуру рабочей жидкости в исходно положении бака. Другим способом уменьшения влияния этого источника погрешностей является автоматическая компенсация температурного возрастания столба рабочей жидкости за счет линейного увеличения фотопластинок при нагреве. Для этого концентрация проявителя должна быть такой, чтобы увеличение -его столба (за счет объемного расширения при нагреве) было равно линейному увели чению части фотопластинки, находящейся в растворе Эта задача легко разрешима, так как проявитель может состоять из одного проявляющего вещества - метола или глицина либо включать в себя несколько веществ: метол и гидролинол, параминофенол и гидрохинол и т.д. Таким образом, в нивелире процес измерения разделен на две самостоятельные части: первая - пассивная фиксация уровня в результате фотохи мического взаимодействия слабого раствора нейтрального проявителя, который используется в качестве рабочей жидкости, с засвеченными когерентным светом фотопластинками (на которые экспонированы во время засветки шкалы), вторая - определение высот столбов проявителя в лабораторных условиях с целью вычисления превышений между точками установки измерительных стаканов по проявленным изображениям шкал либо непосредственно, (с помощью микроскопа), либо с помощью специального оптического когерентного кореллятора. При вычислении превьщгений по формуле (t) погрешность зависит от точности фиксации высот столбов проявителя (ив первую очередь уровня) на фотопластинках и от погрешностей измерений высот столбов на фотопластинках. Остановимся на процессе фиксации. Необходимая точность получена., если фиксировать сла1бый раствор нейтрального проявителя на фотопластинках (типа ЛОИ-2), применяемых в настоящее время для получения голограмм. Такие пластинки имеют разрешающую способность до 5000 лин./мм и линейную зависимость почернения пластинки от экспозиции (освещенность А время), а при равенстве экспозиций от времени пребьгоания в слабом растворе -.проявителя. Известно,. что при обработке фотопластинок в сильно разбавленных проявителях в эмульсионном слое образзтотся частицы серебра, подобные по своим физическим свойствам частицам коллоидного серебра. Наличие в желатиновом слое коллоидного серебра вызьшает не только амплитудную, но и фазовую модуляцию волнового фронта, проходящего через фотопластинку когерентного света. Эти свойства фотохимического взаимодействия позволяют с уверенностью говорить о возможности точного измерения высот столбов проявителя.

ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ НИВЕЛИР, содержащий сообщающиеся через трубопроводы измерительные стаканы с измерителями уровня рабочей жидкости и бак, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений и повьппения точности путем увеличения точности фиксации уровня жидкости, измерители уровня жидкости выполнены в виде кассет фотопластинок с экспонированными когерентным источником света шкалами, закрепленных посредством направляницих в основании каждого измерительного стакана, в качестве рабочей жидкости использован слабый раствор проявителя с концентрацией, обеспечивающей компенсацию увеличения столба рабочей жидкости при нагреве за счет линейного увеличения фотопластинок, стенки- измерительi ных стаканов, бака и трубопроводов выполнены двойными, при этом входы (Л межстенных полостей измерительных, стаканов и трубопроводов сообщены с введенным источником охлаждающейся жидкости, а выходы - с внутренйей полостью бака, выход которой сообщен.с введенной системой слива.