Способ определения превышений Советский патент 1992 года по МПК G01C5/04 

Изобретение относится к инженерной геодезии, в частности, к измерениям превышений с помощью гидростатического нивелира, состоящего из двух сообщающихся сосудов, заполненных однородной жидкостью.

Известен способ определения превышений, базирующийся на основных законах гидравлики в сообщающихся сосудах, каждый из которых снабжен измерительным устройством (см. Васютинский И.Ю. Гидронивелирование. М., Недра, 1983. с.11- 12).

Недостатком этого способа является низкая производительность измерительных и вычислительных (камеральных) работ, особенно проявляющаяся при большом числе контролируемых точек

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения превышений с помощью двух сообщающихся сосудов, из которых только один снабжен измерительным устройством

(см. Васютинский И.Ю. Гидронивелирование. М., Недра, 1983, с.71-72)- прототип

Основным недостатком данного способа является необходимость выполнения в период измерений периодической коррекции нуля измерительного устройства, которую производят при определенном обьеме жидкости, залитой в гидростатическую систему нивелирования. Это удлиняет измерительный процесс и снижает точность измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет уменьшения влияния ошибки, обусловленной непостоянством объема жидкости в сообщающихся сосудах.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения превышений, включающем установку на контролируемых точках двух сообщающихся сосудов с площадью внутренних поперечных сечений соответственно Si и $2, измерение уровня жидкости y i в первом сосуде и обработку результатов измерений, после измерения

Ё

XI

g сЈ

00

уровня жидкости у ч переставляют сосуды местами и дополнительно измеряют уровень жидкости в первом сосуде, а превышение A h между контролируемыми точками находят из выражения:

Лп ()(H - ).

На чертеже представлена принципиальная схема, поясняющая сущность предлагаемого способа определения превышений.

Два сообщающихся по жидкости сосуда 1 и 2 гидростатического нивелира при первом полуприеме располагают так, что сосуд 1 устанавливают на контролируемой точке А. а сосуд 2 устанавливают на контролируемой точке В (фиг.1а) Искомое превышение h между точками А и В в этом случае можно рассчитать с помощью формулы

Ah h 2 - h t или Д h (х2 - xi) - (у 2 - y l).

где h i и h 2 - высоты столбов жидкости в сосудах относительно их рабочих оснований;

xi и Х2 - высоты сосудов или расстояния исходных точек отсчитывания, например, острия измерительного штока при нулевом отсчете по барабану микрометрического винта относительно рабочих оснований в соответствующих сосудах;

у 1 и у 2 - значения положения уровня жидкости в сосудах относительно исходных точек отсчитывания.

Второй полуприем выполняют после перестановки сосудов местами (фиг. 1 б). При этом получим следующие равенства1

для первого полуприема fh i

Ь1

,, v

И S2(6)

и б) для второго полуприема

V i

57

ъ- $

(7)

15

20

25

30

В выражениях (6) и (7) приняты следующие обозначения:

V i и V 2 - объемы жидкости в соответствующих сосудах при первом полуприеме;

и - объемы жидкости в соответствующих сосудах при втором полуприеме;

Si и S2 - площади внутренних поперечных сечений соответствующих сосудов.

Если допустить, что геометрические размеры сосудов и трубопровода, с помощью которого сосуды сообщаются друг с другом по жидкости, являются неизменными при каждом полуприеме в диапазоне рабочих температур (такое условие практически выполнимо), то можно написать

VJ1 + V 2 + V, 3R откуда (V 2 V- V i,

(8)

V- V i.

С учетом равенств (6),(7) и (8) выражение (5) после несложных преобразований примет следующий вид:

Использование инженерная геодезия, при измерении высот точек с помощью гидростатических нивелиров. Сущность изобретения: два сообщающихся сосуда устанавливают поочередно в два полуприема на контролируемых точках. Измерение уровня жидкости производят только в одном из сосудов, А при вычислении превышения по приводному математическому выражению учитывают соотношение площадей внутренних поперечных сечений сосудов. 1 ил

Д h -

ИЛИ Д h (X1 - Х2) - (у 1 - ),

где и новые значения высот столбов жидкости в сосудах относительно их рабочих оснований;

и - новые значения положения уровня жидкости в сосудах относительно исходных точек отсчитывания.

Решая совместно равенства (2) и (4), получим:

Ah 2 У 1 -У)-( )1 (5)

Кроме того, можно написать:

Ah I ()(1+ |l)

(9)

45

50

55

Для конкретного комплекта гидростатического нивелира отношение Si/Sa является практически постоянной величиной, которую можно определить аналитически или экспериментально.

Если в гидростатическом нивелире оба сосуда имеют равные площади внутренних поперечных сечений, то есть Si 82- то выражение (9) предельно упрощается, принимая следующий вид:

h у ч -

(Ю)

Выражения (9) и (10) показывают, что для определения превышения между двумя

точками (плоскостями) достаточно, чтобы только один из двух сообщающихся сосудов (на чертеже это сосуд 1) был снабжен измерительным устройством. При этом необходимо знать площади Si и S2 внутренних поперечных сечений сосудов или отношение S1/S2.

Предлагаемый способ определения превышений осуществляют следующим образом.

При первом полуприеме (фиг.1а) сосуд 1 устанавливают на контролируемую точку А, а сосуд 2 - на контролируемую точку В, после чего производят отсчет уровня жидкости у 1 в сосуде 1. После перестановки сосу- дов местами (фиг.16) при втором полуприеме вновь в сосуде 1 производят отсчет уровня жидкости . Используя данные измерений (y i и ), по формуле (9) вычисляют превышение h между точками А и В.

Изобретение позволяет не только повысить точность измерений, но и расширить диапазон измеряемых превышений, а простота его применения на производстве спо- собствует повышению производительности

°)

измерительных работ Кроме того, предлагаемый способ определения превышений позволяет упростить, а следовательно, сделать более надежной конструкцию перенос ного гидростатического нивелира

Формула изобретения

Способ определения превышений, включающий установку на контролируемых точках двух сообщающихся сосудов с площадью внутренних поперечных сечений соответственно Si и $2. измерение уровня жидкости y i в первом сосуде и обработку результатов измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния ошибки, обусловленной непостоянством объема жидкости в сообщающихся сосудах, после измерения уровня жидкости y i переставляют сосуды местами и дополнительно измеряют уровень жидкости в первом сосуде , а превы- шение Д h между контролируемыми точками находят из выражения:

ДИ- i(y ,-y,)(1+ |i )

Ъ