Гидростатический нивелир Советский патент 1989 года по МПК G01C5/04 

10

ts

20

Изобретение относится к геодезическому приборостроению, в частности к устройствам гидростатического нивелирования ,

Цель изобретения - повышение TOXIHOC- .ти измерений за счет уменьшения влияния ошибок, обусловленных нестабильностью источника света.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема гидростатического нивелира; на фиг. 2 - развертка циливд- рического светофильтра.

Гидростатический нивелир выполнен в виде двух сообщающихся сосудов 1 с внутренней отражающей поверхностью 2, внутри каждого из них размещены два цилиндрических светофильтра 3 и 4, сопряженных между собой по винтовой линии 55 шаг которой равен высоте цилиндрических светофильтров 3 и Ai В верхней части сосудов 1 расположен источник б света, оптически взаимодействующий с делителем 7 светового потока 5 коллиматором 8 и не- прозрачной пластиной 9 с узкой кольцевой прозрачной полосой 10. Пластина 10 закреплена на верхнем основании отражателя 11 света, вьтолненного в . виде усеченного конуса, жестко зак- 30 репленного на поплавке 12, На непрозрачной пластине 9 соосно с поплавком 12 закреплен конусньй отражатель 13, отражающая поверхность 14 которого оптичестш взаимодейств ет с отража- 35 ющей поверхностью 2 сосуда 1, причем отражающая поверхность 14 вьтолнена параболической с фокусньпм расстояни«- ем, оптически согласованным с линзовым конденсором 15, жестко связан- 40 кым с конусным отражателем 13, Через отражатель 16 конденсор 15 оптически взаимодействует с частотно-селективСветовой поток от источника 6 света делителем 7 разделяется на два световых пучка, один из которых поступает на контрольный фотоприемник 23s а другой, пройдя через коллиматор 8 J преобразуется в пучок параллельных лучей, который проходит через кольцевую прозрачную полосу 10 пластины 9 и падает на боковую поверх- но.сть отражателя 11 света в -виде узкого светового кольца. Отклоненный отражателем 11 световой поток в виде световой кольцевой полосы падает под углом d на отражающую поверхность 2 сосуда 1, пройдя по сути светофильтры 3 и 4, один из которых пропускает только свете длиной волны /1, ,а другой - Л1,Отразившись от поверхности 2, световой поток поступает на параболическую отражающую поверхность 14 конусного отражателя 13 и, пройдя затем через линзовый конденсатор 15 выходит из него в.виде-пучка параллельных лучей с длинами волн А, и ;ij , причем суммарная интенсивность световых лучей с длиной волны Л и суммарная интенсивность лучей с длиной волны д2 зависит только от высоты Н.на которой световая кольцевая полоса пересекает светофильтры 3 и 4 (фиг, 2), т,е. от высоты уровня жидкости в сосуде 1. Это вызвано тем, что вследствие сопряжения светофильтров 3 и 4 по винтовой линии 5 в зависимости от положения поплавка 12 световой поток пересекает светофильтры на участках с различной, длиной

ным фильтром 17, оптически связанным с фотоприемниками 18 и 19, выходы которых через дифференциальньй усилитель 20 и дешифратор 21 связаны с регистратором 22, Контрольный фотоприемник 23, оптически взаимодействую) ющий с источником 6. светаэ электри- 50 чески подключен к управляющему входу усилителя 20, Поплавок 12 перемещается вдоль направляющих 24, которые могут быть .выполнены в виде вертикальных стержней центрирующих попла-55 вок относительно оси сосуда,

Устройство работает образом.

L и Lj. Из линзового конденсатора 15 пучок параллельных лучей, отразив- щись от отражателя 16, поступает на частотно селективный фильтр 17, пропускающий свет с длиной волны А, и отражающий свет с длиной волны Лг , 45 причем прошедший свет пропускает на фотоприемник 18, а отраженный - на фотоприемник 19, с вьгходов которых напряжение, пропорциональное интенсивности падающ1ах на них световых йотоков, поступает через усилитель 20 на вход дешифратора 21, который по величине входных сигналов определяет положение уровня жидкости в сосуде и выводит данные на регистратор 22, Выходное напряжение конт- .рольного фотоприемника 23 управляет коэффициентом усиления дифференциследующим ального усилителя 20, т.е, при колебаниях интенсивности светового по10

ts

20

30 35 40 727632

Световой поток от источника 6 света делителем 7 разделяется на два световых пучка, один из которых поступает на контрольный фотоприемник 23s а другой, пройдя через коллиматор 8 J преобразуется в пучок параллельных лучей, который проходит через кольцевую прозрачную полосу 10 пластины 9 и падает на боковую поверх- но.сть отражателя 11 света в -виде узкого светового кольца. Отклоненный отражателем 11 световой поток в виде световой кольцевой полосы падает под углом d на отражающую поверхность 2 сосуда 1, пройдя по сути светофильтры 3 и 4, один из которых пропускает только свете длиной волны /1, ,а другой - Л1,Отразившись от поверхности 2, световой поток поступает на параболическую отражающую поверхность 14 конусного отражателя 13 и, пройдя затем через линзовый конденсатор 15 выходит из него в.виде-пучка параллельных лучей с длинами волн А, и ;ij , причем суммарная интенсивность световых лучей с длиной волны Л и суммарная интенсивность лучей с длиной волны д2 зависит только от высоты Н.на которой световая кольцевая полоса пересекает светофильтры 3 и 4 (фиг, 2), т,е. от высоты уровня жидкости в сосуде 1. Это вызвано тем, что вследствие сопряжения светофильтров 3 и 4 по винтовой линии 5 в зависимости от положения поплавка 12 световой поток пересекает светофильтры на участках с различной, длиной

тока, выходящего из источника 6,

происходит

НИИ,

компенсация этих колеба-i

Формула изобретения

1. Гидростатический нивелир, содержащий сообщающиеся сосуды с внутренней поверхностью, частично заполненные жидкостью, в каждом из которых установлены источник света, коллиматор, поплавок с отражателем в

виде усеченного конуса с закрепленной в нем непрозрачной пластиной с кольцевой прозрачной полосой и фотоприемник, связанный с измерительным блоком, отличающийся тем что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния ошибок, обус ловленных нестабильностью источника света, оно снабжено цилиндрическими светофильтрами расположенными по два в каждом из сосудов и сопряженными в каждом сосуде по винтовой линии, внутренняя поверхность сосудов выполнена отражающей, в каждом из сосудов размещены введенные дополнитель

15

20 472763.

ный конусный отражатель с параболической отражающей поверхностью, оптически: связанный с отражающей поверхностью с сосуда линзовый конденсор, установленный между ним и коллиматором и делитель светового потока, располо- женнь между источником света и коллиматором, оптически связанный с tQ измерительным блоком, причем фокус линзового конденсора совмещен с фокусои параболической отражающей поверхности дополнительного конусного отражателя.

2. Нивелир по п. 1, о т .л и ч а- ю щ и и с я тем, что измерительный блок выполнен в виде частотно-селективного фильтра оптически связанного с яннзовьм конденсором, дифференциального усилителя, электрически связанного с фотоприемниками, дешифратора, регистратора, контрольного фотоприемника, оптически связанного с источнике света и электрически соединенного с управляющим входом дифференциального усилителя, электрически связанного через )ратор с регистратором.

25

Изобретение относится к устройствам геодезического приборостроения и может быть использовано для гидростатического нивелирования. Целью изобретения является повышение точности. Устройство содержит сообщающиеся сосуды 1, частично заполненные жидкостью, источники света 6, коллиматор 8, поплавок 12 с отражателем в виде усеченного конуса 11, непрозрачную пластину с кольцевой прозрачной полосой 9, дополнительный конусный отражатель с параболической отражающей поверхностью 13, цилиндрические светофильтры 3,4, сопряженные по винтовой линии, линзовый конденсатор 15, делитель светового потока 16, частотно-селективный фильтр 17, дифференциальный усилитель 20, фотоприемники 18,19, дополнительный фотоприемник 23, дешифратор 21, регистратор 22. 2 ил.

Составитель в. Александров Редактор Т.,Лазоренко Техред А. Кравчуй Корректор л. Патай

Заказ 1700/41

Тираж 683

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

0Kf.2

Подписное