Баровысотомер Советский патент 1981 года по МПК G01C5/06 

Изобретение предназначено для высотного обоснования геофизических, топографических и других видов съемо Известна барометрическая система, в которой стационарные баростанции укомплектовываются радиопередающими устройствами, с помощью которых осуществляется передача информации об атмосферном давлении на подвижную из мерительную баростанцшо, имеющую для приема этой информации радиоприемное устройство ll- Это позволяет исключить погрешности измерений за несинхронность измерения давления и существенно сократить время измерения ба рического поля. Несмотря на достигнутую в этих системах автоматизацию процесса измерения барического поля, процесс обработки полученной информации (т.е. перевод измеренного давления в высоту) занимает много времени, связан с прохождением сигналов через различные устройства и требует много времени на получение конечного результата. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является барометрическая система. состоящая минимум из двух стационарных баростанции, содержащих каждая радиопередающее устройство с датчиками атмосферного давления И подвижные измерительные баростанции, которые содержат приемные устройства по числу стационарных баростанции, датчик атмосферного давления, блок разностей информации, давления между одной из стационарных баростанции и датчика атмосферного давления измерительной баростанции, блок отношения разностей информации давления и умножитель C lПринцип работы системы состоит в следующем. Принимаемая приемниками измерительной баростанции информация о давлении барического поля в пунктах установки стационарных баростанции с одного из приемников поступ; ет, например, на один из входов блока разности информации между каждой парой . стационарных баростанции, а с выхода другого приемника - на второй вход блока разности информации между стационарными баростанциями и первый вход блока разности информации между стационарной баростанцией и датчиком атмосферного давления, подключенного ко второму входу этого блока.в результате на выходе одного блока образуется разность давления Л . -P-f Р«. где Р и Р - давление на баростанциях N 1 и 2, а навыходе второго блока -ДР Р - Р, где Р - давление, иэме ранное на измерительной баростанции. Выходы обоих блоков разности ин формации давления подсоединены к со ответствующим входам блока отношения разностей информации, на выходе которого образуется сигнал, ха рактеризующий отношение сигнал поступает на умножитель, на втором управляющем входе которогозадается коэффициент умножения,равн ЛН/12. .Н - Hi, где Н , Н - высотн положение датчиков атмосферного дав ления стационарных баростанций. Таким образом, на выходе умножителя образуется сигнал, характеризующий превышение определяемого пункта относительно пункта установки, датчика давления, например, баростанци № 1, преобразованный по алгоритму (при методике натуральной барометри ческой ступени) ТР Р---Е,.ДР,; (} где Ец - натуральная барометрическа ступень. Недостаток прототипа состоит в том ,что преобразование измеряемой информации барического поля в высот осуществляется по алгоритму линейной интерполяции изменения давления с высотой, пригодного лишь для вычисления превышений в очень узком высотном интервале. Целью изобретения является повышение точности и.расширения диапазо на измерений путем учета нелинейности изменения давления с высотой. Цель достигается тем, .что баро высотомер, содержащий три стационар ные баростанций, каждая из которых состоит из преобразователя атмосферного давления, выход которого св зан со входом радиопередатчика, и измерительную баростанцию, состоящу из трех радиоприемников, преобразователя атмосферного давления, блока разности давлений стационарных баро станций, блока разности давлений ст ционарной и измерительной баростанций, первый вход которого связан с выходом преобразователяатмосферног давления, блока отношения разностей первый и второй входы которого свя заны с выходом блока разности давл стационарных баростанций и выходом блока разности давлений стационарн и измерительной баростанций, а вых связан с первым входом умножителя, баровысотомер снабжен блоком сумма ора и коммутатором, содержащем, пя направлений и три положения, при этом первое и второе направления подключены к первому и второму входам блока разности, информации давления между стационарными баростанциями, третье направление подключено к второму входу блока разности информации давления между стационарной и измерительной баростанциями четвертое направление подключено к второму входу умножителя, а пятое направление подключено к выходу умножителя, при этом, выход одного из радиоприемников подключен к клемме первого и второго положения первого направления и к клемме третьего положения третьего направления, выход второго радиоприемника подключен к клеммам третьего, второго и первого положений соответственно первого, второго и третьего направлений, выход третьего радиоприемника подключен к клеммам первого и третьего положения второго направления и к клемме второго положения третьего направления, причем заданные коэффициенты умножения подаются соответственно на клеммы первого и втор&го положения четвертого направления, а клеммы первого и второго положения пятого направления соединены соответственно с первым и вторым входами блока сумматора, выход которого соединен с клеммой третьего положения четвертого направления коммутатора. В баровысотомере путем определения функциональной связи между блоками измерительной баростанций входные сигналы, характеризующие значение атмосферного давления на стационарных баростанциях и в определяемых пунктах преобразуются на выходе в сигнал, характеризующий высотное положение пункта, определенного по алгоритму интерполяции изменения атмосферного-давления с высотой степенной функцией второго порядка, т.е. где аи b - коэффициенты, определяемые по результатам измерения давления в опорных пунктах установки стационарных баростанций; Рц РЦ Р у Р - атмосферное давление, измеренное на п-ой стационарной баростанций и в определяемом 1-ом пункте. Пусть определение высотного положения 1-го пункта .производится относительно пункта установки стационарной барометрической станции П (п 2), находящейся в середине высотного интервал а пунктов установки баростанций I и II ( Н Н. Н ,,, f-, Р2. Р) . Измерение давления на станционарных и измерительной баростанциях дают возможность написать следующу систему уравнений лН,,,.адР,.ЬАР, (3) :.н,., Решение системы уравнений дает сле дующие выражения для определения коэффициентов О и Ъ 1 /АНан .р, ) ДРа1 52. дНг 23 Подставляя выражения для а и tJ в выражение (2) при после некото рых преобразований, получаем алгор определения превышения в виде ,.)w Д.. гъ Блок-схема барометрической сист мы представлена на чертеже. Система содержи преобразовател атмосферного давления 1,2,3,4, радиопередатчики 5,6,7; радиоприемни ки 8,9,10, блок 11 разности информации давления между стационарными баростанциями, блок 12 разности ин формации давления между стационарной и измерительной баростанциями, блок 13 отношения разностей информации, умножитель 14, сумматор 15, коммутатор К направления коммутатора обозначены К, К„, Кл, соответственно первое, второе и треть,е положения коммутатора О, Ь,с На блок-схеме X выходы преобразователей 1,2,3 атмосферного давления подключены к управляющим входам радиопередатчиков 5,6,7, а выход преобразователя 4 - ко второму входу блока 12 разности информации давления между станционарной и измерительной баростанциями. Выход радиоприемника 8 подключен к клемме положения 0( и t) направления К, и кле ме положения с направления Кя коммутатора. Выход радиоприемника 9 подключен ,к клеммам положения С, Ьи d соответственно направлений К , Ку и К Выход радиоприемника 10 подключен к клеммам положений а и С направления KQ И К клемме положения Ъ на правления Kg. Направление К соединено с первым входом, а направление К -со вторым входом блока 11 разности информации давления между стационарными баростанциями. Направ ление к 3 соединено, с первым входом блока 12 разности информации давления между стационарной, и измеритель ной баростанциями. Направление К соединено со вторым входом умножителя а К g- - с выходом умножителя. Выходы блоков 11 и 12 .подключены к соответствующим входам блока 13 отношения разностей информации, выход которого соединен с первым входом умножителя 14. При этом первый и второй входы сумматора соединены с клеммами положений а иЬ направления К, а его выход соединен с клеммой положения С направления . На клеммах положений С1 и b направления К подаются згщанные коэффициенты. Работа барометрической системы происходит следующим образом. В первом а положении коммутатора К информация о давлении атмосферного воздуха на баростанциях I и II (PSL ) через направления К, К2 поступает на входы блока 11 разности информации давления между баростанциями, ас баростанции III (Р) через направление коммутатора Kj, на первый вход блока 12 разности информации между стационарной и измерительной баростанциями. На выходе блоков разностей информации 11 и 12 образуются сигналы, характеризующие разность давления соответственно ДР2.(, и ДРз-t,, которые поступают на соответствующие входы блока 13 отношения разностей информации, в котором формируется сигнал, характеризующий отношение4 Р |д1.Этот .сигнал поступает затем на первый вход умножителя, на втором входе которого через направление К устанавливается заданнЕлй коэффициент умножения (ЛН2.Х)). В результате на выходе умножителя вырабатывается сигнал, характеризующий значение () Л ,. Этот сигнал через направление коммутатора Kg подается на первый вход сумматора и там запоминается. Во втором Ъ положении коммутатора К на первые и вторые входы блока 11 через направления К и К поступает информация о давлении атмосферного воздуха на баростанциях II и III (Р2.,Рз) а на блок 12, через направление К, поступает информация о давлении атмосферного воздуха на баростанции I (P/f ) На выходах блоков 11 и 12 образуются сигналы, характеризующие разность давления Д Ра.з и 4. торые поступают на входы блока 13 отношений, для формирования сигнсШа, характеризующего отношение затем на блок умножения 14 для формирования сигнала(,/ДР25)й,Н2г;Сигнал с выхода умножителя 14 через направление коммутатора К поступает на второй вход сумматора, в котором происходит его алгебраическое сложение с запомненным ранее сигналом положения Р (т.e/uHi i/AHi/jЛРгл. Результат алгебраического сложения . ходной шинб сумматора. В третьем -С положении коммутатора К на входы блока 11 поступает информация о давлении атмосферного воздуха на баростанциях 1JI и I, а на первый вход блока 12 - Р.На выходе блока 11 образуется сигнал, характеризующий разность ДР.т, а на выходе блока 12 - P2i выходе блока 13 образуется сигнал, характеризующий отношение АPj-i/APj-f. выходе умножителя 14 сигнал, характеризующий высотное положение L-ro пункта относительно стационарной баростанции 11. Формула изобретения Баровысотомер, содержащий три ста ционарные баростанции, каждая из ко торых состоит из преобразователя ат мосферного давления, выход которого связан с входом радиопередатчика и измерительную баростанцию, состоящую из трех радиоприемников, преобразователя атмосферного давления, блока разности давлений стационарных баро станций, блока разности давлений ст ционарной и измерительной баростан ций, первый вход которого связан с выходом преобразователя атмосферног давления, блока отношения разностей первый и второй входы которого связаны с выходом блока разности давлений стационарных баростанции и вы ходом блока разности давлений стационарной и измерительной баростанции , а выход связан с первым входом умножителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точност и расширения диапазона измерений путем учета нелинейности изменения давления с высогой, баровысотомер снабжен блоком сумматора и коммутатором, содержащем пять направлений три положения; при этом первое и второе направления - подключены к первому и второму входам блока разности информации давления между стационарными баростанциями, третье направление подключено к второму входу блока разности информации давления между стационарной и измерительной баростанциями, четвертое направление подключено ко второму входу умножителя, а пятое направление под- ключено к выходу умножителя, при этом, выход одного из радиоприемников подключен к клемме первого и второго положения первого направления и к клемме третьего положения третьего направления, выход второго радиоприемника подключен к клеммам третьего, второго и первого положений соответственно первого, второго и третьего направлений, выход третьего радиоприемника подключен к клеммам первого и третьего положения второго направления и к клемме второго положения третьего направления,причем заданные коэффициенты умножения подаются соответственно на клеммы первого и второго положения: четвертого направления, а клеммы первого и второго положения пятого направления соединены соответственно с пцр,вым и вторым входами блока cyMMarojfe, выход которого соединен с клеммой третьего положения четвертого направления коммутатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Пасхин Е.В. и др. Барометрический высотомер Бар для высотного обоснования наземных геофизических съемок. Разведочная геофизика. Вып. 71, М., Недра, 1976, с. 129131. 2.заявка 2681630/18-10, кл. G 01 С 5/06, 04.11.78 ( прототип).