Учебный прибор по инженерной геодезии Советский патент 1986 года по МПК G09B23/08 

1

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано при обучении геодезии.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

На чертеже приведена ,блок-схема устройства.

Устройство состоит из последовательно соединенных синхронизатора 1, фильтра-смесителя 2, источника 3 питания, разделительного фильтра 4, триггера 5, блока 6 задержки, генератора 7 зондирующих импульсов,усилителя-ограничителя 8, измерителя 9 времени, второй вход которого соединен с первым выходом триггера 5,блока ИЛИ 10 с магистральным усилителем одноканальный вход которого подключен к второму выходу триггера 5, ма- гистрального усилителя 11, блока 12 опроса, первый одноканальный вход которого подключен к вькоду синхро низатора 1 через формирователь 13, вход которого соединен с вторым од- ноканальным входом блока 12 опроса и выходом блока 14 селекции кода начала измерений, вход которого соединен с выходом магистрального усилителя 11.

К выходу блока 12 опроса подключен арифметический блок 15 с индикатором, который является оконечным блоком устройства. Кроме того, устройство снабжено по крайней мере двумя акустическими преобразователями 16 и 17, которые установлены в торцах, например верхних, сосудов 18, соединенных между собой трубопроводом 19, заполненных частично жидкостью 20, причем акустические преобразователи 16 и 17 подключены к со ответствующим входам коммутатора 21, первый одно- канальньй вход которого соединен с вторым выходом триггера 5, а второй- с выходом генератора 7 зондирующих импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Перед демонстрацией проведения измерений сосуды 18, соединенные трубопроводом 19, наполняют жидкостью 20 и устанавливают на исследуемом объекте: если выполняется нивелировка,то один из сосудов 18 размещают на ре- пере: если определяется прогиб конструкции, то сосуды 18 размещают с заданным шагом вдоль изгибаемого эле39 2

мента. Жидкость 20 по трубопроводу 1 распределяется в сосудах 18 согласно закону сообщающихся сосудов. При Включении устройства напряжение от источника 3 питания подается на основные блоки, в том числе через фильтр-смеситель 2, коаксиальный кабель и разделительный фильтр 4, на шины питания блоков 5-10, 21. В арифметический блок 15 вводят соответствующую программу обработки числовых результатов.

Синхронизатор 1 вырабатывает короткие периодически следующие импульсы, которые через фильтр-смеситель 2, коаксиальньй кабель и разде- лительньй фильтр 4 подаются на счет- ньй вход триггера 5, вызывая каждый раз изменение его состояния. Поло- жительньй потенциал (выбор полярности только для наглядности описания), появляющийся на втором выходе триггера 5, вызывает изменение состояния счетчика коммутатора 21, вследствие чего к входу генератора 7 зондирующих импульсов подключается акустический преобразователь 16 и 17 (на практике число акустических преобразователей может быть много больше),номер которого определяется выходным кодом счетчика ко -1мутатора 21. С приходом, очередного синхроимпульса триггер 5 изменяет свое состояние и положительный потенциал появляется на его первом выходе. При этом измеритель 9 времени переводится в. режим измерения: осуществляется сброс информации в его встроенном счетчике, после чего начинается счет времени. Спустя интервал времени,необходимьй для перевода измерителя 9 времени в режим измерений, на выходе блока 6 задержки тоже появляется импульс, которым осуществляется запуск генератора 7 зондирующих импульсов.Выходным импульсом генератора 7 возбуждается акустический преобразователь 16 и 17 (или иной, если устройство содержит большее число акустических преобразователей) , которьй был подключен коммутатором 21 в предшествукмцем цикле. Акустический преобразователь 16 (17) посыпает в направлении поверхности жидкости 20 ультразвуковой импульс, который отражается от ее поверхности и вновь преобразуется в электрический сигнал, поступающий через коммутатор 21 на вход усилиJ

теля-ограничителя 8. На выходе усилителя-ограничителя 8 вырабатывается импульс, передний фронт которого совпадает по времени с моментом регистрации эхо-импульса. Названный им- пульс останавливает процесс отсчета времени в измерителе 9, в его счетчике сохраняется число, равное времени распространения ультразвукового сигнала от момента его посылки до момента регистрации эхо-импульса.

Поскольку скорость распространени ультразвука в воздухе известна, то по измеренному времени можно вычислить расстояние от поверхности акус- тическогр преобразователя до поверхности жидкости. Для этого предназначены другие блоки устройства, которые работают следующим образом.

Входы блока ИЛИ Ю подключены к выходам счетчиков коммутатора 21 и измерителя 9 -времени. Если на выходе триггера 5 имеется положительный . потенциал, то на выходе блока ИЛИ 10 появляется выходной код (номера под- ключенного акустического преобразователя) встроенного счетчика коммутатора 21, усиленньм с помощью внутреннего магистрального усилителя,В противном случае на выходе блока 10 появляется код результата измерения времени встроенного счетчика измерителя 9 времени. Выходные потенциалы блока ИЛИ 10 с магистральным усилителем передаются по многожильному низкочастотному кабелю на вход магистрального усилителя 11. Необходимость введения названных магистральных усилителей обусловлена тем, что в случае демонстрации устройства в больших аудиториях расстояние между зоной контроля и самим комплексом может измеряться десятками метров. При этом возникает необходимость согласования выходного сопротивления блока ИЛИ 10 и входного сопротивления блоков с волновым сопротивлением низкочастотного кабеля.

Конструктивно сосуды 18 выполнены таким образом, что между рабочей по- верхностью акустического преобразователя 16 (17) и поверхностью жидкости 20 всегда имеется воздушный зазор, а следовательно, результат измерения времени всегда отличен от нуля. Состояние встроенного счетчика коммутатора 21 может быть равным 00. ..О в начальном цикле измере

5 0

15

20 5 о

0 5

5

0

5

394 .

ния. Код 00...О выделяется блоком 14 селекции кода начала измерений, который вырабатывает импульс установки исходного состояния блока 12 опроса и формирователя 13 только при поступлении названного кода. Код 00....О появляется каждый раз после опроса всех акустических преобразователей 16 (17 и других,если они предусмотрены устройством).

Благодаря установке начального состояния формирователь 13 вырабатывает управлякяцие сигналы, поступающие на вход 12 опроса, только при поступлении на его вход четных импульсов от синхронизатора 1. При этом на входе блока 12 опроса появляется код результата измерения времени, поступающий с выхода магистрального усилителя 11. Блок 12 опроса последовательно вводит в соответствующие регистры арифметического блока 15 числовые значения результатов измерения времени, а затем автоматически вырабатывает команду перевода арифметического блока 15 в режим вычислений. Результат вычислений отображается на индикаторе блока 15, При поступлении на вход формирователя 13 нечетных импульсов с выхода синхронизатора 1 импульс запуска блока 12 опроса не вьфаба- тывается.Данное состояние совпадает с интервалом времени, когда на много- канальньй вход формирователя 13 поступает код номера подключенного акустического преобразователя 16 (17), Этот код используется для переключения счетчика регистра адреса блока 12 опроса. Для этого используется не импульсное, а потенциальное управление, осуществляемое по выходу формирователя 13, Конструктивно это обеспечивается включением в структуру формирователя 13 симметричного триггера, переключаемого импульсами синхронизатора 1 и устанавливаемого в исходное состояния выходным импульсом блока 14 селекции кода начала измерений,.

Названные операции повторяются до завершения своего цикла опроса всех акустических преобразователе 16 (17), В момент окончания ввода в арифметический блок 15 последнего результата измерений программно вво- .дится команда на окончательные вычисления, в процессе которых опреде51

ляются искомые значения превышений. Затем цикл измерений повторяется в указанной последовательности.

При использовании изобретения по- вьпиается оперативность измерений в ряде точек контроля (по крайней мере в двух), что расширяет функциональные возможности устройства:учебный прибор позволяет демонстрировать измерение прогибов конструкций,если число точек контроля (сосудов) более трех. Предлагаемая совокупность блоков и цепей и их связи позволяют демонстрировать учебный прибор в системах с дистанционным контролем, кроме того,предложенное решение снимает ограничения на число подключаемых сосудов-датчиков.

Формула изобретения

Учебный прибор по инженерной геодезии, содержащий сообщающиеся сосуды с жидкостью, соединенные трубопроводом, в торце которых установлены акустические преобразователи, синхронизатор, триггер, генератор зондирующих импульсов, выходом связанный через усилитель-ограничитель с первым входом измерителя времени, блок опроса, выходом связанный с входом арифметического блока, и формирователь, первым входом связанный

Редактор Н.Швьщкая

Составитель В.Ермакова

Техред М.Ходанич Корректор Г.Решетник

Заказ 2290/51 Тираж 455Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

396

с первым входом блока опроса, о т - .личающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены блок селекции, магистральный усилитель,логический блок ИЛИ, коммутатор, блок задержки, разделительный фильтр, фильтр-смеситель и источник питания, выходом связанный с первым входом фильтра-смесителя, второй вход которого связан с выходом синхронизатора и с вторым входом формирователя, выходом связанного с вторым входом блока опроса, первым входом связанного с выходом блока селекции, вход которого соединен с третьим входом блока опроса и через магистральный усилитель - с первым выходом логического блока ИЛИ, вторым выходом соединенного с вторым входом измерителя времени, третий вход которого соединен с первым выходом триггера и через блок задержки и генератор зондирующих импульсов - с первым входом коммутатора, второй вход которого связан с первым входом логического блока ИЛИ и с вторым выходом триггера, входом связанного через разделительный фильтр с выходом фильтра-смесителя, причем второй вход логического блока ИЛИ связан с выходом коммутатора, третий вход .которого связан с акустическими преобразователями.

Изобретение позволяет расширить функциональные возможности учебного прибора по инженерной геодезии. В приборе последовательно соединены синхронизатор 1, фильтр-смеситель 2, источник питания 3, разделительный фильтр 4, триггер 5, блок 6 задержки, генератор 7 зондирующих импульсов, усилитель-ограничитель 8, измеритель времени 9, второй вход которого соединен с первым выходом триггера 5, блок 10 ИЛИ с магистральным усилителем, одноканальный вход которого подключен к второму выходу триггера 5, магистральный усилитель 11, блок 12 опроса, первьй одноканальньм вход которого подключен к выходу синхронизатора 1 через формирователь 13, вход которого соединен с вторым од- ноканальным входом блока 12 опроса и с выходом блока селекдии 14 кода начала измерений, выход которого соединен с выходом усилителя 11. К выходу блока 12 подключен арифметический блок 15 с индикатором, который является оконечным блоком. Два акустических преобразователя 16 и 17 установлены в торцах верхних сосудов 18, соединенных трубопроводом 19, запол- ненных частично жидкостью 20. Преобразователи 16 и 17 подключены к соответствующим входам коммутатора 21, первый одноканальный вход которого соединен с вторым выходом триггера 5, а второй - с выходом генератора 7 зондирующих импульсов. 1 ил. о со