Гидростатический нивелир Советский патент 1981 года по МПК G01C5/04 G01C9/22 

. ...: . ; Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для проведения непрерывных нивелировочны работ методом гидростатического нивелирования с дистанционным отсчетом показаний в условиях, опасных для об луживакадёго персонала. Известны гидростатические нивелиры, используемые для измерения превышений точек местности и« Известны также гидростатические нивелиры, в сообп ающихся сосудах которых установлены емкостные датчики И и Ш. Недостатком этих устройств является существенное влияние на точност измерений параметров подводящих кабелейt которые при большой длине обладают емкостью, во много раз превыша щей емкость самих измерительных датчиков. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является гидростатический нйрелир, содержащий два сообщающихся сосуда, заполненных рабочей жидкость.ю, в которых располо жены электроды емкостных датчиков уровня жидкости, коммутатор, блок питания и измерительную мостовую схе му 4. Недостатками известного нивелира являются: а) низкая оперативность измерений, обусловленная сложностью коммутации датчиков в единой системе гидростатического нивелирования объекта; .б) низкая стабильность результатов измерений, .обусловленная сложной балансировкой измерительного моста, . влиянием флуктуации емкостей кабелей; в) необходимость применения дорогостоящего кабеля с двойным экраном. Цель изобретения - повышение оперативности, измерений и воспроизводимости результатов. Эта цель достигается тем, что гидростатический нивелир, содержащий сообщающиеся сосуды, заполненные рабочей жидкостью, снабженные электродами емкостных датчиков уровня с несколькими входами и одним выходом, коммутатор, индикатор и блок питания, снабжен автогенераторами с частотозадаюЩими цепями,высокочастотными дросселями и частотным детектором,при- . чем электроды емкостных датчиков уровня включены в частотозадакнцие цепИ соответствующих автогенераторов, расположенных на резервуарах сообщающихся сосудов, выходы автогенераторов Отделены от цепей их питания высокочастотными дросселями и соединены од ножильными коаксиальными кабелями со входами коммутатора, выход которого соединен с индикатором через частотный детектор, соединенный с одним из автогенераторов,подключенным к емкос ному датчику уровня, установленному в сосуде, закреплённом на опорной то ке, а источник питания через высокочастотные дроссели соединен с центральными жилами коаксиальных кабелей связи. Такое включение позволяет исключить элементы и блоки, вносяидие наибольшую нестабильность в результаты измерений, а также существенно упростиТь коммутацию датчиков, исключить необходимость применения дорогостоящего кабеля с двойным экранированием. В результате повышаются оп ративность измерений и воспроизводимость результатов. На чертеже представлена блок-схема гидростатического нивелира. Нивелир содержит датчик 1, установленный в реперной опорной точке объекта, датчики 2, 11п-общее число датчиков объекта контроля), установленные в точках измерения превыше ний. Каждый датчик содержит емкостной уровнемер с внешней 3 и внутренней 4 обкладками, причем обкладки 3 являются резервуаром системы сообщающихся сосудов; емкостной уровнемер включен в частотоэсщающую цепь, например, в С-контур автогенератора 5,выход которого отделен от цепи питания высокочастотным дросселем . 6.Выходы автогенераторов являются в ходами датчиков 2 системы гидростатического нивелирования и соединены одножильными коаксиальными кабелями 7 со входами коммутатора 8, а выход автогенератора 5 датчика 1 - кабелем 9 со входом частотного детектора 10, выход которого соединен со входом ин дикатора 11. Выход коммутатора 8 сое динен с другим входом частотного детектора 10, а через дроссель б - с выходом блока 12 питания. Центральна жила коаксиального кабеля 9 и датчика 1 соединена с выходом блока 12 пи тания через-дроссель 6. Индикатор 11 является конечным блоком .устройства. Гидростатический нивелир работает следующим образом. При сдаче объекта в эксплуатацию датчик 1 устанавливают в реперной то .ке объекта, а остальные датчики 2 числом п устанавливают соответственн во второй и П-Н.ОЙ точках объекта. После включения дистемы гидростати-ческого нивелира автогенераторы всех датчиков настраивак)т- на частоту, рав ную или отличающуюся на постоянное значение от частоты, вырабатываемой автогенератором датчика 1, что контролируётся с помощью прибора 11 частотомера. Благодаря свойству сообщающихся сосудов рабочая жидкость в,резервуарах датчиков находится на одном горизонтальном уровне, но на разных высотах относительно оснований отдельных датчиков. При изменении превышения точности отдельного п-го датчика, изменяется положение уровня рабочей жидкости относительно электродов 3 и 4 конденсатора, что приводит к изменению его емкости, а следовательно, и частоты, напряжения, вырабатываемого автогенератором. Благодаря наличию дросселя б, отделяющего выход автогенератора от цепи его питания, высокочастотное напряжение беспрепятственно передается через коаксиальные кабели 9 и 7 в основной блок гидростатического нивелира, от .датчика 1 на вхОд частотного детектора 10, а от других датчиков -. на выходы коммутатора 8. Коммутатор 8 по заданной программе или по командам оператора осуществляет поочередное подключение датчиков ко второму входу частотного детектора 10. Связь между входами и выходами коммутатора 8 гальваническая, поскольку питание датчиков осуществляется от блока 12 питания через дроссель 6 по тем же коаксиальным кабелям, по которым передается напряжение высокой частоты, от автогенераторов. Частотный детектор 10 вырабатываетнапряжение, пропорциональное разности частот напряжений, поступающих от дат,:чика 1 и очередного датчика, подклю;ченного в данный момент времени коммутатором 8. Это напряжение зависит от величины превышения очередного датчика над датчиком 1, установленным в реперной точке, и измеряется индикатором 11. ПОСКОЛЬКУ все датчики одинаковы по конструктивному оформлению и схем ному решению, находятся в одинаковых температурных условиях и получают напряжение питания от общего источника - блока 12 питания, то температурная нестабильность частоты и флуктуации питающих напряжений Не сказываются на результатах измерений. В процессе измерений дополнительной перестройки параметров гидростатического нивелира не требуется. Коммутация одножильных коаксиальных кабелей существенно проще и надежней, чем коммутация кабелей с двойным экраном, Указанные особенности повышают оперативность измерений и воспроизводимость результатов нивелирования. Параметры кабелей связи датчиков с основными блоками нивелира не влияют на результаты измерений. Формула изобретения Гидростатический нивелир, содержащий сообщающиеся сосуды, заполненные рабочей жидкостью, снабженные электродами емкостных датчиков уровня с несколькими входами и одним вы.ходом, коммутатор, индикатор и блок питания, отличающийся тем, что, с целью повышения оперативности измерений и воспроизводимости результатов измерений, он снабжен автогенераторами с частотозадающими цепями, высокочастотными дросселями и частотным детектором, причем электроды емкостных датчиков уровня включены в частотозадающие цепи соответствующих автогенераторов,расположенных на резервуарах сообщающихся сосудов,выходы автогенераторов отделены от цепей их питания высокочастотными дросселями и соединены одножильными коаксиальными кабелями со входам коммутатора, выход которого соединен

с .индикатором через частотнып детектор; соединенный с одним из автогссераторов, подключенным к емкостному датчику уровня,установленному в сосуде, закреплён ном на опорной точке,а иточник питания через высокочастотные дроссели соединен с центральными жилами коаксиальных кабелей связи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ 2151078, кл. 42 F 34/00, опублик. 1978.

2.Авторское свидетельство СССР №257767,кл.С 01 С 9/22,24.06.68.

3.Авторское свидетельство СССР № 508674, кл. G 01 С 5/04,

G 01 С 9/18, 14.01.74.

4. Авторское свидетельство СССР № 318814, кл. G 01 С 9/14, ll,qi.69 (прототип),.

т

f v

пI

в