ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ НИВЕЛИР Советский патент 1971 года по МПК G01C9/14 

Изобретение относится к области геодезического приборостроения и предназяачено для проведения непрерывных нивелировочных работ методом гидростатического нивелироваиия в усЛОвиях, опасных для обслуживающего персонала, с дистанционным отсчетом показаний.

Известные устройства с емкостными гидростатическими датчиками не позволяют с необходимой точностью проводить измерения с дистанционным отсчетом показаний.

Для повышения точности при дистанционном непрерывном измерении, измерительная мостовая схема предлагаемого прибора выполнена таким образам, что два плеч-а моста образованы двухсекционньгм переменным конденсатор01М, два других плеча - двумя обмотками высокочастотного трансфор-матора с тесной индуктивной связью, датчики уровня жидкости соединены с мостом посредством провода в двойном экране, причем провод и наружный экрап подключены в плечи -моста параллельно секциям дифференциального переменного конденсатора, а внутренний экран соединен с общей точкой индуктивно связанных плеч моста.

На фиг. I показана схема описываемого гидростатического нивелира; на фиг. 2 - схема подключения датчика к измерительному мосту.

В отличие от обычного гидростатического нивелира предлагаемый нивелир имеет изолированный электрод (или систему электродов) 1, расположенный в корпусе 2 и являющийся

потенциальной обкладкой конденсатора емкостного датчика уровня жидкости, вторым (заземляющимся в электрическом отношении) электродом которого является корпус пивелира 2. Иосредством гидропровода 5 нивелир 2

образует систему сообщающихся сосудов с нивелиром 4, в котором также установлен электрод 5 емкостного датчика уровня жидкости.

К измерительному устройству 6 подключены электрическими проводами 7 электроды

датчиков.

В качестве измерительного устройства может быть использован электрический мост, питающийся от генератора 8 переменного тока. Емкости электродов 2 и 5 включены в два

смежных плеча моста, два других плеча которого образованы конденсаторами 9 и 10.

Разбаланс моста, зависящий от разности уровней жидкости в нивелирах, отсчитывается по индикатору разбаланса.

При большом расстоянии между нивелирами и измерительным устройством емкость электрических соединительных проводов 7 может достичь значительной величины. Она будет щунтировать емкости датчиков, что сник нестабильности показаний из-за вариаций емкости соединительных проводов.

Для исключения влияния емкости Соединительных проводов емкости датчиков 2 и 5 нивелира подключены к измерительному мосту посредством соединительного кабеля, представляюш,его собой провод в двойном экраненаружном 11 и внутреннем 12, изолированных друг от друга. Электроды датчиков соединены измерительным мостом посредством центрального проводника кабеля и его наружного экрана. В качестве измерительного моста в этом случае применяется мост с тесной индуктивной связью плеч, обмотки 13 и 14 которого, являясь плечами моста, имеют тесную индуктивную связь плеч, а обмотка 15 - выходная возбуждает нуль-орган 16. Генератор 8 обеспечивает питание моста. Внутренние экраны 12 соединительных кабелей соединены с потенциальным выходом генёраторЪ 5, питающего мост.

Таким образом, обеспечивается нейтрализация влияния емкостей соединительных кабелей на равновесие измерительного моста теоретически при сколь угодно большой длине соединительных кабелей.

Поскольку при равенстве уровней--нивелируемых точек поверхности сооружения датчики 2 и 5 нивелиров имеют равные емкости, мост находится в состоянии баланса -при равенстве емкостей секций дифференциального переменного конденсатора 9 и 10. Перераспределение жидкости в сообщающихся сосудах приводит к разбалансу моста на величину разности емкостей датчиков, пропорциональной разности уровней нивелируемых точек поверхности (что обеспечивается конструкцией электродов датчиков). Вращением ротора неременного конденсатора добиваются баланса моста и по углу его поворота, необходимому для приведения моста в состояние равновесия, производят отсчет разности уровней.

Описываел1ЫЙ нивелир, позволяет организовать дистанционное нивелирование, в том числе и непрерывное, без 1применания прецизионных кинематических узлов, подверженных .быстрому износу. .Для автоматизации нивел.ировочных работ в мост с тесной индуктивной связью плеч включают дополнительную обмотку с секциями, коммутируемыми с определенной низкой частотой (например, 50 гц) ключом, что при последовательном включении секций дополнительной обмотки с плечом

(например, 13) моста вызывает модуляцию магнитного потока сердечника моста и, как следствие, модулирует выходное напряжение моста, получаемое с обмотки 15. Причем фаза огибающей выходного напряжения меняется на 180° при изменении знака разбаланса моста. Это напряжение усиливается усилителе.м высокой частоты, детектируется каскадом, усиливается до мощности, необходимой для управления электроприводом посредством усилителя. Электропривод, имея кинематическую связь с конденсатором, меняет его емкость при вращении. Таким образом, образуется следящая система авторегулирования, которая

устанавкой ротора конденсатора на определенный угол, пропорциональный разности нивелируемых точек поверхности, поддерживает мост в состоянии равновесия. При этом исключено влияние емкостей соединительных кабелей. Следует заметить, что ключмодулятора целесообразнее выполнить бесконтактным.

, При необходимости измерения уровней нескольких точек создают единую систему нескольких сообщающихся сосудов, датчик одноге из которых должен быть подключен к мосту постоянно, обеспечивая сигнал уровня опорно.й точ.ки,..а .остальные,.датчики подключаются к месту поочередно на время, необхоимое для съема информации, переключатеем. Одна секция переключателя коммутирует внутренние экраны соединительного кабеля, а ругая секция коммутирует датчики.

Предмет изобретения

35

Гидростатический нивелир, содержащий два сообщающихся сосуда, заполненных рабочей жидкостью, в которых расположены электроды емкостных датчиков уровня жидкости,

и измерительную мостовую схему, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности при дистанционном непрерывном измерении, в нем два плеча моста образованы двухсекционным переменным . конденсатором, два других

плеча - двумя обмотками высокочастотного трансформатора с тесной индуктивной связью, а датчики уровня жидкости соединены с мостом посредством провода в двойном экране, причем провод и наружный экран подключены

в плечи моста параллельно секциям дифференциального пер.еменного конденсатора, а внутренний экран соединен с общей точкой индуктивно связанных 1плеч моста.