Способ гидронивелирования и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК G01C5/04 G01C9/22 

Изобретение относится к инженерной геодезии, в частности к измерениям превышений или относительных вер- тикальных смещений между контрольными точками с помощью сообщающихся сосудов, заполненных однородной жидкостью

Целью изобретения является повьше- ние точности измерений при дистанционном съеме информации.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего способ гидронивелирования.

Устройство содержит минимум два одинаковых сообщающихся по жидкости сосуда 1 и 2, каждый из которых внутри разделен перегородкой 3 на два смежных отсека: основной ад и вспомогательный 9 t сообщающиеся между собой только по жидкости через от- верстие в донной части сосуда. В верхней части основного и вспомогательного отсеков сосудов расположены соответственно датчики 4 и 5 уровня, выполненные в виде игольчатых электро- дов, изолированных от корпуса и соединенных с блоком б обработки информации проводами 7. Газовые объемы вспомогательных 6 отсеков сосудов 1 2 соединены трубопроводами 8 с камерой 9 газового давления, в которой перемещается поршень 10 с помощью привода (не показан). Вентиль 11 предусмотрен для возможности сообщения газовых объемов вспомогательных в отсеков сосудов 1 и 2 с окружающей средой.

В газовых объемах основных отсеков с( сосудов 1 и 2 поддерживается одинаковое и постоянное атмосферное давление.

Способ гидронивелирования осуществляется следующим образом.

С помощью вентиля 11, открываемого на некоторое время, в основных « и вспомогательных в отсеках сосудов 1 и 2 выставляется исходный уровень жидкости в сосудах по линии 0-0 (для упрощения предполагаем, что атмосферное давление и температура в зоне расположения каждого сосуда одинаковы) . При этом в сосудах 1 и 2 установятся исходные высоты столбов жидкости h , и hj соответственно. Затем, закрыв вентиль 11, равномерно увеличивают давление в газовой камере 9 путем равномерного перемещения поршня 10 в прямом направлении (показано сплошной стрелкой), вызывая рав

0

5 0 5

5

0

5

0

5

0

номерное повышение давления во вспомогательных в отсеках сосудов 1 и 2.

Поскольку передача и распределение давления в газах протекают с высокой скоростью (со скоростью звука), то можно считать, что в любой момент времени давление во вспомогательных в отсеках сосудов 1 и 2 практически одинаково, а так как в любом сечении заполненного жидкостью трубопровода, соединяющего сосуды 1 и 2, жидкость уравновешена одинаковыми давлениями с обеих сторон, то с увеличением давления газа во вспомогательных отсеках жидкость в каждом сосуде будет только перетекать из вспомогательного 8 отсека в основной а «Следовательно, при равномерном повышении газового давления во вспомогательных отсеках в сосудов 1 и 2 имеет место равномерный подъем уровня жидкости в основных а отсеках до контактирования жидкости с датчиками 4 уровня. При этом уровень жидкости в основном отсеке а сосуда 1 поднимется на высоту h (J, , а в основном ч отсеке сосуда 2 - на высоту Ь отно- сительно исходного уровня жидкости в сосудах по линии 0-0. После того,как будет вьшолнен отсчет значений высот hfj и помощью блока 6 обработки информации, вновь выставляют исходный уровень жидкости в сосудах 1 и 2 путем кратковременного открывания вентиля 11. Затем равномерно

уменьшают давление в газовой камере 9 путем равномерного перемещения поршня 10 в обратном направлении (показано пунктирной стрелкой), вызывая равномерное разрежение газа во вспомогательных в отсеках сосудов 1 и 2. При этом жидкость в каждом сосуде равномерно перетекает из основного а отсека во вспомогательный е ,следствием чего будет равномерный подъем уровня жидкости во вспомогательных в отсеках сосудов до контактирования жидкости с датчиками 5 уровня, причем уровень жидкости во вспомогательном Б отсеке сосуда. 1 поднимается на высоту hg , а во вспомогательном в отсеке сосуда 2 - на высоту Ь относи- тельно исходного уровня жидкости в сосудах по линии 0-0,

Если расстояния от оснований сосудов 1 и 2 до датчиков 4 уровня (в частности, до заточенных концов электродов) в основных а отсеках сосудов

3 , 14464754

1 и 2 обозначить соответственно черезтельных g отLp и Lg, а до датчиков 5 уровня восеках сосудов

вспомогательных в отсеках - через1 и 2 после

Lg, и Lg соответственно, то установки их

на контролируhi Lj, - hg ;емые точки;

h - т - h i «h I и b ei вторые отсчеты

11 Lt Я л4 Л

высот подъема

a также 0уровня жидкости относитель 1 LC-Z hoi; /2) исходного

уровня в ос- h L hjj. новных м и

из вьфажений (1) и (2) следует,что Тотсе ;;

h, 1 (L,,-H L.,)-(h,,+ h,,); (3) « 2

1 2 01 бс 01 Bi J после перестаV, j. 0.1, 41 //чновки их маеЬ, 2 Чг- Ч.)-(Ч-ь Ч,), (4) „ „

ролируемых причем искомое превышение между ниТОЧКЗХ t

велируемыми точками„ . /в -г

Применение формулы (8) удобно для

„,, ... гидронивелира, выполненного в виде

Т- } 25 переносного прибора. Для тех случаев,

когда необходимо намерять относительУстановив сосуды 1 и 2 на контро.-/ ч

ные вертикальные смещения (осадки) лируемые точки и сняв первые отсчеты,„ ., ,-« точек, гидронивелир может быть вьтолиз выражении (3)-(5) имеем равенство.

/ / ,1ии g виде многоточечной системы, -ГГ(Ь +h )-(h -fh ) - тируемой стационарно на контролируе21 01 62 о, 1 J„ом объекте,

Тогда для первого цикла измерений можно записать

-(Ьо, Ч,)-(Ьо,-ь L.,)l. (6)

После перестановки сосудов 1 и 2 „( и( и fr/i т ч

чг- 4 -т 4 Т м v Q1 81 /

местами и снятии вторых отсчетов ана- 35 г

логично получим равенство. . - а„,Ь,,),+Ь;,).(9)

ан . Y а( 81 61 J /лалогично для второго цикла изме- -t(4,-bL,,)-(L,,.L)5. (7) 40 Р-ий получает

(c ЛН h;-h j 1 (L,(h%hp - Решая совместно равенства (6) и / i ( вг « or ..

(7), получим формулу для определения )-(h +h )7 (10) превышения между точками °

45

1 Tri-u v, cur I, 1предполагая при этом, что значения

d Н д- lL(h,, +h j,)-(h 0 +h g, )J - являются практи..,,1, , I, . /u J.I, Л71 /-04 чески постоянными при различных -№о1 в:) - hoa+h,i)), (8) циклах измерений,

где h ,hj, ,h j и первые отсче- 50Решая совместно выражения (9) и

ты высот подъ-(10), получают формулу для определе- ема уровня жид-ния величины относительно вертикаль- кости относи-ного смещения J utt (осадки) точек тельно исход-между двумя циклами измерений ного уровня 551 г ( соответствен- ГдН ЛН - JH -т (h, h lj) но в основных «ивспомога--()j-r(ho,-ьЬ;,)-(Ь;,+Ь;,),(11)

де Ь;, ,h«, ,Ьр, Hh

г «7

; и h;.

отсчеты высот подъема уровня жидкости относительно исходного уровня в основных я и вспомогательных в отсеках сосудов 1 и 2, полученные в первом цикле измерений;

- то же, во втоh i hoi .h

ром цикле измерений.

Для дистанционного съема информаии необходимо, чтобы блок 6 обработи информации имел связь с датчиком еремещения привода поршня 10 камеры газового давления. При дискретной орме передачи информации формулы 8) и (11) соответственно примут слеующий вид:

н {(м;ч.н; ,)-(,)15

лен ках ное нос мом ти щи ния IQ онн во рав лен вре мещ ход так нов воз ном всп ном нап вре щен го ван тел

20

25

-(N;,-HN; )-()J; (12)

cf4H -Jt(,)-(N,+N;,)-t(N; .,)-(N;,+N,,) , (i3)

5

ления газа во вспомогательных отсеках сосудов и определяют относительное превьшение между сосудами по разности отсчетов, зафиксированных в моменты контакта поверхности жидкости с датчиками уровня, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений при дистанци- Q онном съеме информации, давление газа во вспомогательных отсеках сосудов равномерно изменяют в одном направлении нагнетанием давления и одновременно отсчитывают величины перемещения уровня жидкости от его исходного положения до положения контактирования с датчиками уровня основных отсеков сосудов, затем после возвращения уровня жидкости к исходному положению давление газа во вспомогательных отсеках сосудов равномерно изменяют в противоположном направлении разрежением газа и одновременно отсчитывают величины перемещения уровня жидкости от его исходного положения до положения контактирования с датчиками уровня вспомогательных отсеков сосудов.

2. Устройство для гидронивелирова- 0 ния, содержащее сосуды, каждый из которых вьтолнен в виде основного и вспомогательного отсеков, сообщающихся между собой и частично заполненных жидкостью, причем газовый

0

5

Изобретение относится к инженерной геодезии и позволяет повысить точность измерений при дистанционном съеме информации. Способ гидронивелирования заключается в том, что во вспомогательных отсеках в сосудов 1 и 2 равномерно изменяют давление газа в одном и противоположном направлениях и одновременно отсчитывают величины перемещения уровня жидкости от его исходного положения до положения контактирования с датчиками уровня соответственно основного и вспомогательного отсеков сосудов.Устройство для гидронивелирования содержит сосуды 1 и 2, каждый из которых выполнен в виде основного а и вспомогательного в отсеков, сообщающихся между собой и частично заполненных жидкостью, при зтом в отсеках а и в установлены датчики уровня 4 и 5. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. i СЛ 4 О5 4: СП

где а - цена счетного импульса, выра- ас объем вспомогательного отсека каждо- женная в единицах длины, через N с индексами вьфажены зафиксированные поканальными счетчиками числа импульсов при замерах в соответствующих

40

отсеках сосудов в соответствующие приемы (циклы) измерений.

Формула изо б р е т е н и я

го сосуда соединен с камерой газового давления, а основные отсеки сосудов снабжены датчиками уровня и сообщены с источником постоянного атмосферного давления, а также блок обработки информации, отличаю щееся тем, что, с целью повьше- ния точности измерений при дистанционном съеме информации, в него введены дополнительные датчики уровня, каждый из которых установ|1ен в соответствующем вспомогательном отсеке сосуда.

Составитель С. Коврина Редактор Л. Гратилло Техред М.Ходанич Корректор Г. Решетник

Заказ 6738/46

Тираж 680

ВНННШ1 Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

объем вспомогательного отсека каждо-

го сосуда соединен с камерой газового давления, а основные отсеки сосудов снабжены датчиками уровня и сообщены с источником постоянного атмосферного давления, а также блок обработки информации, отличающееся тем, что, с целью повьше- ния точности измерений при дистанционном съеме информации, в него введены дополнительные датчики уровня, каждый из которых установ|1ен в соответствующем вспомогательном отсеке сосуда.

Подписное