Гидростатический нивелир
1.ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ НИВЕЛИР содержащий два датчика давления и компенсационную камеру, соединенны между собой и заполненные жидкостью - I ./: / отличающийся тем, что, с целью повьошения точности путем уменьшения влияния механических воздействий , а также увеличения производительности , он установлен на транспортном средстве и снабжен блоками управления и регистрации, один из датчиков давления расположен над другим по отвесной линии на фиксированной относительно него высоте, датчики давления и компенсационная камера расположены вдоль продольной оси транспортного средства на расстоянии, равном длине окружности колеса, с которым связан датчик его оборотов, служащий блоком управления, выход которого соединен с входом блока регистрации, а второй и третий входы этого блока соединены с датчиками давления.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
А (19) (11) 3(5)) G 01 С 5/04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬП ИЙ (21) 3408166/18-10 (22) 15. 03. 82 (46) 30. 09. 83. Бюл. Р 36 (72) A.K.Ìîçãîâ, А.Г.Прихода, А.Е.Блюм и B.Â.D1åðáàêîâ (71) Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья (53) 528.541(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
В 583403, кл. G 01 С 5/04, 04.,04.76.
2. Патент США Р 3815423, кл. G 01 С 5/04, 1974.
3. Авторское свидетельство СССР
Р 303606, кл.. G 01 С 5/04,04.12.69 (прототип). (54)(57) 1.ГИДРОСТАТИЧЕСКИЯ НИВЕЛИР, содержащий два датчика давления и компенсационную камеру, соединенные между собой и заполненные жидкостью, отличающийся тем,что, с целью повышения точности путем уменьшения влияния механических воздействий, а также увеличения производительности, он установлен на транспортном средстве и снабжен блоками управления и регистрации, один из датчиков давления расположен над другим по отвесной линии на фиксированной относительно него высоте, датчики давления и компенсационная камера расположены вдоль продольной оси транспортного средства на расстоянии, равном длине окружности колеса, с которым связан датчик его оборотов, служащий блоком управления, выход которого
С соединен с входом блока регистрации, а второй и третий входы этого блока соединены с датчиками давления.
С::
1044976
2. Нивелир по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что компенсационная камера установлена с возможностью иэме1
Изобретение относится к измеритель- ной технике и может быть использовано для определения превышений на местности в режиме непрерывной записи.
Известны гидростатические ниве- 5 лиры, содержащие сообщающиеся емкости, соединенные трубопроводами и заполненные жидкостью, в которых для уменьшения влияния гидроудара трубопровод, составленный иэ вертикальных и горизонтальных частей, выполнен в виде кольцевых витков, симметрич ны х от носит ель но н апра вл ен ия движения жидкости при гидроударе 11.) .
Недостатком указанных гидростати- ческих нивелиров является снижение точности измерения при быстро меняющихся величинах измеряемых превышений. Это вызвано тем, что при определении превышения часть жидкости иэ верхней емкости перетекает в нижнюю, после чего измеряется уровень жидкости в обеих емкостях.
Кольцевые нитки увеличивают время перетекания жидкости, поэтому при быстро меняющихся иэмеряемых величинах превышений отсчеты будут сниMBTbcR до установления истинного уровня, соответствующего определенному превышению.
Известны гидростатические ниве- 30 лиры для определения превышений между точками местности, содержащие манометрический датчик давления с предохранительным узлом для исключения влияния гидравлических 35 ударов на датчик в момент переноса прибора с точки на точку, соединенные с компенсационной камерой.
С помощью предохранительного узла оператор отключает воздейстние
40 столба жидкости на датчик давления на время переноса прибора с точки на точку. Одна из конструкций компенсационной камеры (ей придана обтекаемая форма) позволяет работать с бранным нивелиром одному оператору. В данном случае оператор переме-. щает (подтягивает) компенсационную камеру к себе, устанавливает на точку, а сам с манометрическим датчиком .переходит на следующую точку хода 121. 50
Однако взятие отсчета по данному нивелиру производится только после прекращения колебательных движений жидкости.
Наиболее близким к предлагаемо- 55 му по технической сущности и достиганения ее положения в горизонтальной и вертикальной плоскостях корректиру-. ющим приспособлением. емому результату является двухсторонний гидростатический нивелир, содержащий два одинаковых измерительных блока, соединенных между собой соединительным шлангом. Каждый блок содержит датчик давления, соединенный посредстном вспомогательного шланга с перераспределительным устройством (компенсационной камерой) в виде дополнительной емкости для автоматического перераспределения давления жидкости с одного датчика давления на другой при изменении знака наклона местности Г31.
К недостаткам известного нивели- ра также относятся низкая точность при воздействии гидравлических ударов и невысокая производительность нивелирования, в частности, из-эа невозможности применения транспортных средств.
Цель изобретения — повышение точности гидростатического нивелира путем уменьшения влияния механических воздействий, а также увеличение про изводительности.
Поставленная цель достигается тем, что гидростатический нивелир, содержащий два датчика давления и компенсационную камеру, соединенные между собой и заполненные жидкостью, :,установлен на транспортном средст(ве и снабжен блоками управления и регистрации, один иэ датчиков дав ления расположен над другим по отвесной линии на фиксированной относительно него высоте, датчики давления и компенсационная камера расположены вдоль продольной оси транспортного средства на расстоянии, равном длине окружности колеса, с которым связан датчик его оборотов, служащий блоком упранления, вы ход которого соединен с входом блока регистрации, а второй и третий входы этого блока соединены с дат:чиками давления.
Компенсационная камера установлена с возможностью.изменения ее положения в горизонтальной и вертикальной плоскостях корректирующим приспособлением.
На фиг.1 изображена принципиальная схема предлагаемого нивелира; на фиг.2 — расположение нивелира на транспортном средстве.
Гидростатический нивелир (фиг.1) содержит датчик 1 давления (напри1044976 мер, манометрический, газовый или жидкостный), расположенный непосредственно над таким же датчиком 2 давления на фиксированной высоте;б и соединенный с ним жестким трубопроводом 3, компенсационную камеру 4, соединенную с верхней частью трубопровода шлангом 5, блок 6 регистрации, входы которого соединены с датчиками давления че рев преобразователи 7 и 8, и механически соединенные с ними штоки 9 и 10, а также с выходом блока ll управления. Компенсационная камера 4 закреплена на основании 12 с помощью винтов 13 и 14. Основание 12 и винты 13 и 14 выполняют функции корректирующего приспособления, изменяющего положение компенсационной
:камеры в горизонтальной и вертикальной плоскостях, Вся система залита рабочей жидкостью (например, ртутью) .и расположена на транспортном средстве (фиг.2). Расстояние между дат(чиками Ь = 2 В, где R - радиус коле са транспортного средства.
Блок 6 регистрации представляет собой регистратор с магнитной лентой или диском.
Преобразователи 7 и 8 представляют собой устройства, преобразующие неэлектрические величины - линейные перемещения штоков 9 и 10 в электрический сигнал, например механотронные, электромагнитные, фотоэлектрические устройства, обеспечивающие высокую точность преобразования в широк м диапазоне рабочих частот.
Блок 11 управления представляет собой датчик оборотов колеса транспортного средства и может быть выполнен, например, в виде магнита и катушки, фотоэлемента и источника света и т.п.
Работа устройства основана на следующем. Если транспортное средство стоит на площадке, имеющей уклон, датчик 1 будет испытывать
° давление Р„ равное
Р дп (1) где h — высота столба жидкости
1 от уровня жидкости в компенсационной камере до датчика 1;
9 — плотность жидкости; ускорение силы тяжести в данной точке.
Датчик 2 будет испытывать давление P равное
= р9) (2)
Разделив равенство (1) на равенство (2), получим.
Рл и
1,, (3)
В момент действия на гидростатический нивелир механических нагруэок, вызывающих гидроудар (удар вибрация, изменение скорости движения транспортного средства и т.д.), изменится ускорение, действующее на столб жидкости (g ), что вызовет соответственно изменение давлений, измеряемых датчиками 1 и 2, и которые будут равны соответственно
P„= yg 10 Иэ равенства (4) следует, что P„ k4 (5) Приравнивая левые части уравнений (3 ) и (5), получим 15 Р„ (6) иэ которого находим P= — -P Р Рт (7) Таким образом, имея на любой момент показания датчиков 1 и 2, зная 45 величину а, находится искомое превышение в условиях воздействия на гидростатический нивелир гидравлических ударов. Гидростатический нивелир работает .следующим образом. Для определения превышений на 1 естности прибор размещают на трансортном средстве, при этом датчики давления и компенсационную камеру располагают вдоль его продольной оси, а расстояние между ними устанавливают равным длине -окружности колеса тра. портного средства. При движении транспортного средства сигнал в виде изменения давления пре60 образуется датчиками 1 и 2 давления в линейные перемещения штоков 9 и 10, которые, в свою очередь, преобразуются в электрический сигнал преобразователями 7 и 8, При прохождении ф транспортным средством расстояния, Учитывая, что в современных гидростатических нивелирах измеряемые превышения считывают непосредственно с унифицированной шкалы прибора, измеряющего давления жидкости, предварительно проградуирован- ной в единицах высоты, получим ! Ьл а",, . (8) Ho h, как видно на фиг.l, равно 2. — +а, (9) 2 ! где а — известное, фиксированное 35 расстояние между датчиками 1 и 2 давления ° С учетом выражения (9) рабочая формула определения превышения для гидростатического нивелира будет иметь вид %„-„, „, %„; (10) 1044976 Составитель Л.Колюбакина Редактор A.Лежнииа Техред М,Костик Корректор О.Билак Эакаэ 7533/38 Тираж 602 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 когда компенсационная камера 4 находится точно над предыдущей, точкой расположения датчиков 1 и 2, по команде с блока 11 управления электрический сигнал с преобразователей 7 и 8 поступает в блок б регист- 5 рации, где записывается на магнитную ленту. С помощью винтов„ 13 и 14 осуществляется корректировка положения компенсационной камеры 4, В горизонтальной плоскости корректиров- 10 ка осуществляется винтом 13 с целью точной установки расстояния между датчиками давления и компенсацион-, ной камерой, равного длине окружности колеса транспортного средства. Несоответствие длины окружности .колеса транспортного средства расстоянию между датчиками и компенсационной камерой определяется на специальном профиле длиной 0,5-1,0 км, В вертикальной плоскости корректировка осуществляется винтом 14 с целью исключения и учета систематической погрешности датчиков 1 и 2, обусловленной их нелинейностью. Ве- . личина вертикального перемещения компенсационной камеры определяется на высотном базисе (тот же базис длиной 0,5-1,0 км, имеющий известные высоты конечных точек) . Конструкция гидростатического нивелира позволяет повысить точность измерений при воздействии гидравлических ударов и использовать его на транспортных средствах, что значительно повышает производитель- ность работ. Экономический эффет от использования предлагаемого гидростатического нивелира по сравнению с базовым объектом составляет 4700 руб. в год за счет повышения производительности труда.
