Акустический гидростатический нивелир

 

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам для определения превышений с помощью сообщающихся сосудов, наполненных однородной жидкостью, и может быть использовано для систематических измерений осадок промышленных и гидротехнических сооружений. Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых превышений. Предлагаемое устройство снабжено усилителем, формирователем и блоком фиксации эхо-импульса, соединенными со схемой обработки сигналов. Экран с отверстием размещен внутри каждого сосуда на заданном расстоянии от двух акустических преобразователей таким образом, чтобы полностью экранизировать акустический сигнал первого преобразователя и беспрепятственно пропускать прямой и отраженный от поверхности жидкости акустический сигнал второго преобразователя. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s )s G 01 С 5/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ь ()

jQl 6д .р (21) 4731448/10 (22) 22.08.89 (46) 07,07.91. Бюл. М 25 (72) В.В.Доценко и В.А.Беляев (53) 528.546 (088.8) (56) Васютинский И.Ю. Гидронивелирование. — М,: Недра, 1983, с, 74 — 75.

Авторское свидетельство СССР

М 1247650, кл, G 01 С 5/04, 28.01.85, (54) АКУСТИЧЕСКИЙ ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ НИВЕЛИР (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к устройствам для определения превышений с помощью сообщающихся сосудов, наполненных однородной жидкостью, и может быть использовано

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для определения превышений с помощью сообщающихся сосудов, наполненных однородной жидкостью, и может быть использовано для систематических измерений осадок промышленных, гидротехнических и других сооружений, Цель изобретения — расширение диапазона измерений.

На фиг.1 приведена блок-схема нивелира;. на фиг.2 — схема, поясняющая его работу.

Акустический гидростатический нивелир содержит сообщающиеся сосуды 1 и 2 с рабочей жидкостью 3, соединенные трубопроводом 4, В торцовых частях сосудов установлены первые акустические преобразователи 5, на заданном расстоя5U 1661573 А1 для систематических измерений осадок промышленных и гидротехнических сооружений. Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых превышений, Предлагаемое устройство снабжено усилителем, формирователем и блоком фиксации эхоимпульса, соединенными со схемой обработки сигналов. Экран с отверстием размещен внутри каждого сосуда на заданном расстоянии от двух акустических преобразователей таким образом, чтобы полностью экранизировать акустический сигнал первого преобразователя и беспрепятственно пропускать прямой и отраженный от поверхности жидкости акустический сигнал второго преобразователя. 2 ил. нии t от которых размещены экраны 6 с отверстиями 7. Регистрирующая часть устройства содержит синхронизатор 8, подключенный к первым входам двух идентичных измерительных каналов 9 и 10, каждый из которых содержит последовательно включенные генератор 11 зондирующих импульсов, выход которого через первые выходы измерительных каналов 9 и

10 соединен с входом соответствующего первого акутического преобразователя 5, первый усилитель 12, первый формирователь 13, первый блок 14 фиксации эхоимпульса, блок 15 измерения времени задержки, блок 16 счетчиков, установочный вход которого соединен с выходом синхронизатора 8, последовательно соединенные блок 17 опроса, входы которого соединены с выходами первого и второго измерительных каналов 9 и 10, арифметический блок ",8, 1661573 индикатор 19 и генератор 20 счетных импульсов, Рядом с первым акустическим преобразователем 5 но -..онусной акустической ловушке 21 размещен второй акустический 5 преобразователь 22, соединенный с выходом генератора 11 зондирующих импульсов и входом второго усилителя 23, выход кото, рого через последовательно соединенные второй формирователь 24 и блок фиксации 10 эхоимпульса соединен с входом блока 15 измерения времени задержки.

Акустическая ловушка 21 выполнена из материала, имеющего большую акустическую вязкость, например, из латуни. Акусти- 15 ческие преобразователи 5 и 22 изготовлены, например, фрезерованием пластины из титаната бария, предварительно наклеенной компаундом на торец акустической ловушки

21, что обеспечивает идентичность их акусти- 20 ческих характеристик.

Для того, чтобы полностью экранировать сигнал первого акустического преобразователя 5 и свободно пропускать акустический сигнал второго преобраэова- 25 теля 22, диаметр dc сосуда, диаметры d> и

dz акустических преобразователей, диаметр бо отверстия 7 в экране 6, расстояние С между преобразователями, минимальная ширина экрана 6 над преобразователем 5 и 30 угол а апертуры излучения преобразователей связаны соотношениями;

d0 > d2+! SlA а, С >2) з!па, Ь > d1+ l.çln а, 35 бо > d> + бг + 2l з1п а.

Угол а апертуры на частотах 3-10 МГц, обеспечивающих точность измерения 0,1—

0,1 мм, а5-7 для преобразователей из 40 титаната бария.

Акустический гидростатический нивелирр работает следующим образом.

Реперный сосуд 1 устанавливают на элементе конструкции в точке с известной абсолютной высотной отметкой, а измерительный сосуд 2 размещают в точке, высотное положение которой необходимо определить. Спустя некоторое-время жидкость 3 в сосудах 1 и 2, перетекая через ". 0 трубопровод 4, установится на onределенном уровне, причем расстояние от поверхности жидкости до соответствующих акустических преобразователей 22 будет отличаться на величину разности высотных 55 отметок точки измерения и реперной точки.

rlocne включения прибора синхоонизатор 8 начинает вырабатывать короткие периодически следующие электрические импульсы, скважность которых определяется быстродействием конкретного типа арифметического блока 18, Каждый синхроимпульсом осуществляется запуск генератора

11 зондирующих импульсов., установка в исходное состояние блсков 14-16 и 25 в каждом измерительном канале 9 и 10, При поступлении каждого синхроимпульса генератор 11 вырабатывает мощные короткие импульсы, которыми возбуждаются соответствующиее акустические и реобраэователи 5 и 22. В результате в направлении поверхности жидкости 3 преобразователями 5 и 22 излучаются короткие ультразвуковые импульсы

Ультразвуковой импульс преобразователя 5 отражается от экрана 6, а ультразвуковой импульс преобразователя 22, свободно проходя через стверстие 7 в экране 6, — от поверхности рабочей жидкости 3.

Принятые преобразователями 5 и 22 зхоимпульсы трансформируются в электрические сигналы и далее передаются через соответствующие усилители 12 и 23 на входы формирователей 13 и 24. С выходов формирователей 13 и 24 импульсы поступаю на блоки 14 и 25 фиксации, а затем на блок l5 измерения времени задержки импульсов первого 5 и второго 22 акустических преобразователей. На тр тий вход блока 15 поступают импульсы с генератора 20 счетных импульсов, Из блока 15 счетные импульсы проходят на соответствующие входы блока 16 в течение времени ""--а-деажки эхоимпульсов первого 5 и второго 22 преобра-. зователей. В блоке 16 счетчики подсчитывают счетные импульсы, результаты счета за ем записываются в соответствующие регистры блока 16 для эхоимпульсов каждого акустического преобразователя по отдельному регистру.

Управление записью в регистре осуществляется по двум шинам с бло".а 15. После прихода соответствующего зхоимпульса блок 15 выдает сигнал запрета на блоки 14 и 25, запрещающие прохождение последующих эхоимпульсов на выходы блоков 14 и

25. Информация от каждого измерительного канала 9 и 10 с регистров блока 16 в виде параллельного двоично-десятичного кода поступает на входы блока 17 опроса, откуда затем вводится в арифметический блок 18.

Результаты счета отображаются индикатором 19.

Разность о-гметок в реперных и измерительных точках вычисляется арифметическим блоком по формуле

1661573 где 11 и!2 — расстояние акустических преобразователей до экранов в первом и втором сосудах; т1 и 6 — время задержки эхоимпульса отраженного от экрана 6 в каналах 9 и 10 соответственно; т и т — время задержки эхоимпульса, отраженного от поверхности жидкости в каналах 9 и 10 соответственно.

В качестве арифметического блока 18 и индикатора 19 целесообразно применить программируемый микрокалькулчтор, в который перед измерением вводятся константы 11 и!2 и программа. вычислений, Уровень жидкости s сосуде без потери точности целесообразно иметь в пределах (1 — 10) l.

Формула изобретения

Акустический гидростатический нивелир, содержащий сосуды с акустическими экранами и отверстиями в них, частично заполненные жидкостью и связанные между собой жидкостным трубопроводом, синхронизатор, генератор счетных импульсов и последовательно соединенные блок опроса, арифметический блок и индикатор, В донной части каждого из сосудов расположен первый акустический преобразователь. связанный с соответствующим генератором зондирующих импульсов и с соответствующими последовательно включенными первым усилителем, первым формирователем, первым блоком фиксации эхоимпульсов, блоком измерения Времени задержки и блоком счетчиков, выходы которого соединены

5 с соответствующими входами блока опроса, а установочный вход подключен к выходу синхронизатора. связанному с входами Генератора зондирующих импульсов, первого блока фиксации зхоимпульсов и блока изме10 р-;-ия времени задержки. соответствующий

ВхОд которОГО сВязан с выходом Генеоятора счетных импульсов, о т л и ч à ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона измерен ;A. Он снабжен по числу сосудов

15 конусными акустическими ловушками и последоьательно включенными акустическими преобразователями, соединенными с соответствующими генераторами зондирующих импульсов, Вторыми усилителями, 20 вторыми формирователями и вторыми блоками фиксации зхоимпульсов, связанными с выходом синхронизатора и с соответствующими блоками измерения времени задержки. причем в каждом из сосудов конусная

25 акустическая ловушка установлена между дном и первым акустическим преобразователем, первый и второй акустические преобразователи жестко связаны с ней., а отверстие в акустическом экране располо30 жено над вторым акустическим преобразователем и выполнено с поперечным сечением, большим сечения второго акустического преобразователя, 1661573

Составитель В. Сараханов

Редактор О, Хрипта Техред M.MopãåHòçë Корректор T,Ïàëèé

Заказ 2115 Тираж 306 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откритиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101