Гидростатический нивелир Советский патент 1980 года по МПК G01C5/04 G01C9/22 

(54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ НИВЕЛИР

1

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к гидростатическим нивелирам, используемым, например, при геофизических исследованиях.

Известны гидростатические-нивелиры, содержащие заполненные жидкостью сообщающиеся сосуды, чувствительный элемент, преобразователи уровня и отсчетные устройства 1 .

Известен также гидростатический ннвелир, в котором один из сосудов установлен на одно из плеч двуплечего рычага, снабженного вертикально расположенным микрометрическим винтом, рабочий конец которого контактирует со вторым плечом, а головка кинематически связана с электроприводом 2.

Ближайщим по технической сущности к предлагаемому изобретению является гидростатический нивелир 3, содержащий заполненные жидкостью сообщающиеся сосуды, с помещенными в них попловками, преобразователи уровня и отсчетное устройство, в котором один из сосудов, измерительный, установлен на одно из плеч двуплечего рычага, снабженного вертикально расположенным микрометрическим винтом, рабочий коней, которого контактирует со вторым плечом рычага, а головка кинематически связана с электроприводом и с устройством для автоматической подачи калиброванных импульсов, выполненным в виде датчика перемещений, состоящим из подвижного диска с радиальным пазом и трех фотодиодов, один из которых нулевой, а два боковых установлены с возможностью перемещения по периметру подвижного диска, связанного с микрометрическим винтом через редуктор, выходной вал которого жестко соединен с

10 электродвигателем посредством муфты с электромагнитным тормозом, на которой укреплен подвижный диск датчика.

В этом устройстве точность обработки достигается применением подвижного диска

15 достаточно больщого диаметра и прецизионного редуктора. Как видно из описания, датчик перемещений состоит из значительного количества узлов и деталей.

Кроме того, в процессе работы происходит износ трущихся поверхностей, который ведет к увеличению зазоров между сопряженными поверхностями, появлению значительных люфтов, что может привести к некоторому снижению точности измерений. Целью изобретения является упрощение и удешевление конструкции при сокращении заданной точности измерений. Цель достигается тем, что в предлагаемом гидростатическом нивелире устройство для автоматической подачи калиброванных импульсов выполнено в виде магнитострикционного вибратора, преобразующего энергию магнитного поля в энергию механических колебаний вибратора, задающих определенное перемещение измерительному сосуду. На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого нивелира; на фиг. 2 - схема его работы. Основанием нивелира служит станина 1, в которую помещен подвижный столик 2, соединенный с измерительным сосудом 3, заполненным жидкостью до определенного уровня. Сосуд имеет отверстие 4 для жидкостного щтуцера, отверстие 5 для воздушного штуцера и гнездо 6 фотоэлемента. Подвижный столик через шарик 7 опирается на одно из плеч двуплечего рычага 8, способного поворачиваться в вертикальной плоскости. На противоположном конце рычага установлено устройство для автоматической подачи калиброванных импульсов, состояшее из сердечника 9, выполненного из магнитострикционного материала, электромагнитной катушки 10 и источника тока 1.1, включаемого контактными часами 12 и реле времени 13. Сердечник 9 упирается в микрометрический винт 14, связанный с электродвигателем 15. Внутри сосуда находится поплавок 16 с установленной на нем непрозрачной шторкой 17, которая может отсекать часть светового пучка осветителя 18, получающего питание от источника тока 11. В гнездо 6 сосуда встроен фотоэлемент 19, который вместе с фотоэлементом 20 другого сосуда подключен по дифференциальной схе ме к гальванометру 21. Нивелир работает следующим образом. Станина 1, получив некоторое перемещение, вызванное изменением уровня контролируемой поверхности, передает это перемещение столику 2 и установленному на нем измерительному сосуду 3. Пучок света, устан-авливаемый одинаковым для обоих сообщающихся сосудов, от осветителя 18 через диафрагму поступает на систему щторка 17 - фотоэлемент 19. Изменение относительного расположения фотоэлемента и шторки, вызванное изменением уровня земной поверхности, приводит к изменению светового пучка, поступающего от осветителя на фотоэлемент. Регистрация превыщений (наклонов) производится дистанционно на одну ленту с помощью фотоэлектрического преобразователя. Калибровка нивелира осуществляется следующим образом. Контактные часы включают источник тока, в результате чего увеличивается напряженность магнитного поля катушки и происХОДИТ удлинение сердечника, которое через двуплечий рычаг сообщает определенное перемещение подвижному столику с закрепленным на нем одним из сообщающихся сосудов. В результате в одном из сосудов понижается уровень жидкости, в то же время повышаясь в другом, и происходит раскомпенсация дифференциальной схемы, фиксируемая гальванометром и записываемая на регистрационной ленте. Требуемое перемещение задается величиной напряжения, подводимого к катушке. Одновременно с подачей напряжения включается реле времени, продолжительность включения которого и определяет длительность калиброванного импульса. Реле времени выключаясь, отключает источник тока. Вследствие чего напряженность магнитного поля катущки и длина сердечника возвращаются к первоначальному значению. Соотношение смешения сосуда и величина отклонения на ленте дают значение чувствительности прибора, которое определяется по формуле V- ЛЬ г - -z. где Z - величина импульса, подаваемого для контроля чувствительности; Ah - заданное смешение. В процессе работы прибора через определенное время автоматически подается напряжение на электромагнитную катушку, что ведет к увеличению магнитного поля катушки и длины сердечника. Это увеличение перемешает подвижный столик с закрепленным на нем одним из сообщающихся сосудов на величину, определяемую величиной напряжения, подаваемого на электромагнитную катущку, и записываемую гальванометром на регистрационной ленте в виде калиброванного импульса, точность отработки которого достигается подачей строго определенного напряжения. Кроме того, система электродвигательмикрометрический Ейнт дистанционно приводит прибор на нуль. Для этого, включив электродвигатель., получив тем самым смещение подвижного сосуда, приводят последний в такое оолюжение, при котором система фотоэлементов компенсируется, о чем судят по шкале гальванометра. Эффективность нивелира заключается в применении устройства для автоматической подачи калиброванных импульсов, позволяющих определить цену деления отсчетного устройства на любом участке записи, тем самым повысить точность измерения. Формула изобретения Гидростатический нивелир, содержащий заполненные жидкостью сообщающиеся сосуды с помещенными в них поплавками, преобразователи уровня и отсчетное устрой

ство, в котором один из сосудов, измерительный, установлен на одно из плеч двуплечего рычага, снабженного вертикально расположенным микрометрическим винтом, рабочий конец которого контактирует со вторым плечом рычага, а головка кинематически связана с устройством для автоматической подачи калиброванных импульсов и электроприводом, отличающийся тем, что, с целью упрощения и удешевления конструкции при сохранении заданной точности измерений, в нем устройство для автоматической подачн калиброванных импульсов выполнено в виде магнитострикционного вибратора, преобразующего энергию магнитного поля в энергию механических колебаний вибратора, задающих определенное перемещение измерительному сосуду.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 409069, кл. G 01 С 5/04; G 01 С 9/22, 1971.

№ 401890, кл. G 01 С 5/04; G 01 С 9/22, 1971.

3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2486930, кл. G 01 С 5/04, 18.05.77 (прототип).