Устройство для измерения высоты Советский патент 1981 года по МПК G01C5/06 

1

Изобретение предназначено для высотного обоснования геофизических, топографических и других видов съемок.

Известно устройство для измерения высоты, состоящее из стационарных и подвижных измерительных баростанций l. Измерения, проведенные на этих станциях, синхронизируются после окончания измерени с целью учета барометрической тенденции.

В результате использования этого комплекса уходит много времени между полевыми измерениями и получением конечного результата и остгиотся погрешности, обусловленные неточностью приведения к единому времени значений давления, измеренных в разных пунктах.

Наиболее близким к предложенному устройству является устройство, в котором стационарные баростанций укомплектовывают радиопередающими устройствами, через которые осуществляют передачу информации об атмосферном давлении на подвижную .измерительную баростанцию 2. Это ;позволяет заметно-повысить точность барометрического нивелирования

(путем исключения погрешностей за несинхронность измерения давления), существенно сократить время измерения барического поля.

Основными элементами блок-схемы такой барометрической системы являются стационарные (выносные барометрические радиопередающие станции (ВБС), содержащие преобразователи атмосферного давления, например, в частоту электрических сигналов и подвижные измерительные баростанций содержащие приемные устройства (по числу ВБС), преобразователь атмосферного давления (аналогичный преобразователям ВБС ) и устройство измерения информации об атмосферном давлении в измеряемом пункте и на ВВС .

При этом барометрическое нивелирование проводится по методике натуральной барометрической ступени и обработка результатов измерения (для случаев сравнительно небольших превышений и удалений от ВБС) производится по алгоритму (без учета горизонтального барического градиента):

Р P.D

11

где - измеряемое превышение между опорным пунктом № 1 и измеряемым i-ым пунктом; ,-высотное положение опорных

Н,Н2 пунктов;

, давление, измеренное в опор(ных И измеряемом пунктах.

При наличии минимум двух ВВС, укомплектованных преобразователями атмосферного давления с частотным выходом, блок-схема барометрической системы состоит из стационарных радиопередающих баростанций, приемноизмерительной баростанций, преобразователей атмосферного давления ВВС и измерительной станции соответственно приемных устройств и измерителей первичной информации.

Методика определения превышений включает следующие операции:

измерение первичной информации о давлении атмосферного воздуха в пунктах установки ВВС и измерительной баростанций;

преобразование первичной информации в форму, удобную для ее регистрации на накопителе информации

запись информации на накопитель и хранение ее;

ввод информации с накопителя в устройство вычисления превышения;

операция вычисления превышения.

Таким образом, несмотря на достинутую автоматизацию/ обеспечивающую быстроту процесса получения первичной информации (информации о давлении атмосферного воздуха), процесс обработки этой информации (т.е. перевода измеренного давления в высоту) занимает много времени и связан с прохождением сигналов через различные устройства (преобразователи ввода, вывода, хранения информации и др.). Все это существенно сказывается на быстродействии барометрической системы (на скорости получен высотного положения измерительной баростанций) и снижает надежность системы наличием дополнительньрс узлов и устройств, участвующих в процессах преобразования, хранения и обработки первичной информации.

Целью изобретения является повышение производительности труда путе непосредственного определения превышений на подвижной измерительной барфстанции.

то достигается тем, что в предложенном устройстве для измерения высоты, содержащем не менее двух стационарных баростанций, каждая из которых содержит преобразователь атмосферного давления, радиопередат чик, к управляющему входу которого подключен выход преобразователя атмосферного давления, а также подвижную измерительную баростанцию, содержащую приемные устройства по чис лу стационарных баростанций, и преобразователь атмосферного давления, подвижная измерительная баростанция снабжена минимум двумя блоками формирования разностей первичной информации, блоком отношения разностей первичной информации и умножителем при этом первый и второй входы первого блока формирования разности первичной информации подключены к входам приемных устройств, первый вх второго блока формирования разности первичной информации подключен к выходу одного из приемных устройств а второй вход - к выходу преобразователя атмосферного давления, а выходы блоков формирования разности первичной информации подключены к входам блока отношения разностей первичной информации, выход которого соединен с входом умножителя, на второй вход которого подается заданный коэффициент.

На чертеже представлена блоксхема предложенного устройства (для случая двух ВВС).

Система содержит: I, II, III стационарные и подвижную баростанций; 1, 2, 3 - преобразователи атмосферного давления стационарных и подвижной баростанций 4,5- радиопередатчики стационарных баростаций; 6,7- радиоприемники подвижной баростанций , 8, 9 - блоки формирования разностей первичной информации; 10 - блок отношения разносте первичной информации; 11 - умножитель.

Выходы преобразователей атмосферного давления 1 и 2 подключены к управляющим входам радиопередатчиков 4 и 5 стационарных баростанций 1 и II соответственно. В подвижной баростанций выход радиоприемника 6 подключен к первому входу блока 8 формирования разностей первичной информации, а выход радиоприемника 7 подключен к второму входу блка В формирования и первому входу блока 9 формирования разностей информации. -К второму входу блока 9 формирования подключен выход преобразователя 3 атмосферного давления. Выходы блоков В, 9 формирования разностей информации подключены к соответствующим входам блока 10 определения отношения, выход которого подключен к информационному входу умножителя, имеющего также установочный вход.

Варометрическая система работает следующим образом.

Информация с преобразователей 1 и 2 атмосферного давления в виде электрических сигналов поступает на радиопередатчики 4 и 5, где используется для модуляции высокочастотного излучения любым из известных способов. Частоты излуче ния передатчиков 4 и 5 при этом

не совпадают. Радиоприемники 6 и 7, настроенные на высокие частоты радиопередатчиков 4 и 5, осудествляют прием сигналов высоких частот,их усиление и выделение на выходе электрических сигналрв, несущих информацию о давлении атмосферного воздуха на.ВВС.

В блоках 8 и 9 производится попарное формирование разностей поступающей информации. Б блоке 8 формируется разность первичной информации, характеризующая, например, разность атмосферного давления на ВВС I и ВВС II (). а в блоке формирования 9 - разность атмосферного давления между ВВС II и подвижной баростанцией I I I () Электрические сигналы, характеризующие разность давления ( (Р -Р), подаются на соответствующие входы блока 10 определения отношений, на выходе которого образуется сигнал, характеризующий отношение сигнала к сигналу Сигнал, характеризующий отношение поступает на информационный выхЬд множителя 11, на установочном входе которого устанавливается кодовое значение числа, равного разности высотного положения стационарных баростанций, т.е. H /jНа выходе умножителя 11 образуется сигнал, характеризующий высотное положение подвижной баростанций относительно одной из стационарных баростанций по значению натуральной барометрической ступени, определенной по высотному базису пунктов установки стационарных баростанций.

Комбинируя подключение выходов радиоприемников б и 7 к входам блоков 8 и 9, можно высотное положение подвижной, баростанций определять относительно той или иной стационарной

При числе ВВС большем двух подвижная баростанция дополняется приемными устройствами, а также блоками формирования разностей первичной информации, блоками определения отношений и умножителями .. Однако можно число блоков формирования разностей первичной информации, определителей отношения и умножителей оставить в таком же количестве, что и при двух ВВС, но в блок-схему включить коммутатор, обеспечивающий подключение входов блоков формирования разностей первичной информации к приемным устройствам в различной комбинации. Это позволит получить в одной определяемой высотной точке несколько значений превышения.

Предложенная блок-схема реализована в барометрической системе, использующей преобразователи атмос;ф рного давления е частотным выходом (струнные датчики давления). В качестве блоков формирования разностей первичной информации использованы преобразователи частоты (смесители) выходные фильтры которых ,настроены на разностную частоту, 5 Влок определения отношений представляет собой обычный счетчик импульсов, на счетный вход которого подается одна частота, а время счета ее определяется периодом второй часQ тоты. В качестве умножителя используют схему, состоящую из регистра сдвига и сумматора.

Непрерывность получения на выходе системы выходной информации в виде превышений позволяет осу5 дествить непрерывную регистрацию высотного профиля местности.

Формула изобретения Устройство для измерения высоты, содержащее не менее двух стационарных баростанций, каждая из которых содержит преобразователь атмосферного давления, радиопередатчик , к управляющему входу которого подключен выход преобразователя атмосферного давления, а также подвижную измерительную баростанцию, содержащую приемные устройства по числу стационарных баростанций и преобразователь атмосферного

давления, отличающееся

тем, что, с целью повышения производительности труда путем непосредственного определения превышений на подвижной измерительной баростанций, подвижная измерительная

5

баростанция снабжена минимум двумя

блоками формирования разностей перэичной информации, блоком отношения разностей первичной информации и умножителем, при этом первый и второй

входы первого блока формирования разности первичной информации подключены к выходам приемных устройств, первый вход второго блока формирования разности первичной информации подключен к выходу одного из

приемных устройств, а второй вход к выходу преобразователя атмосферного давления, а выходы блоков формирования разностей первичной информации подключены к входам блока отношения разностей первичной информации, выход которого соединен с первым входом умножителя, на второй вход которого подается заданный коэффициент.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе 1.Жилин Ю. А. и др. Варометрическое нивелирование при геофизических съемках в горных районах.-М.,

Недра, 1972.

2. Пасхин Е.В. и др. Варонивелирование повышенной точности с помощью высотомера Вар. Раэве дочная геофизика, вып. 74. - М. , Недра,

1977, с. 119-122 (прототип).

F

L±