Способ гидростатического нивелирования
;«на я
Союз Соввтских
Социалистиивсмих
Рвслублик
ОП ИС И-
ИЗОБРЕТЕН ИЯ пи673843
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.11.76 (21) 2419260/18 — 10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—
Опубликовано 15.07.79. Бюллетень№ 26
Дата опубликования описания 25.07.79 (51) M Кт
G 01 С 5/04
Государстввкный комктет
СССР по делам кзооретенкй и открытий (53) УДК 528.546 (088.8) (72) Авторы изобретения
А. К. Мозгов, А. Г. Прихода и В. С. Скобяк
Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья (71) Заявитель (54) СПОСОБ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО НИВЕЛИРОВАНИЯ
Изобретение относится к геодезии и предназначено для определения на местности разности высот смежных точек, в том числе при отсутствии между ними оптической видимости.
Известно несколько способов аналогичного назначения и устройств, предназначенных для реализации этих способов. Известны способы и устройства для их осуществления, предназначенные для автоматического измерения высот методом барометрического нивелирования путем сравнения электрических сигналов, формируемых на опорной и определяемой точках (сигналы пропорциональны соответствующим значениям давления воздуха) и сравниваемых с некоторым эталонным сигналом (1). Устройство не предусматривает возможности исключения влияния температуры. Известны способы определения превышения контролируемых точек относительно опорной точки с использованием сообщающихся сосудов.
Способ предусматривает создание давления на опорной точке, равного давлению столба жидкости в трубке на удаленной (искомой) точке. По уровню жидкости в шланге на искомой точке осуществляется ее вынос на проектное место (2). Этот спосоо также не предусматривает исключения влияния температуры жидкости, что может привести к ошибкам. Известен также спосоо, предус5 матривающий исключение влияния температуры окружающей среды, а не температуры газа внутри прибора (3). Этот способ основан на сравнении перепадов атмосферного давления, измеренного барометрами на двух базисных точках с известными отметками с перепадом давления. вычисленным по барометрическим таблицам (иными словами определяется натуральная барометрическая ступень для данного участка работ, сравнивается с табличкой барометрической ступенью, а результаты измерений на определяемых точках исправляют я поправкой за расхождение натуральной и табличной барометрических ступеней). Для реализации этого способа необходимо иметь на участке работ, кроме определяемых точек, две базисные точки. Натуральная оарометрическая ступень, определенная на базисных точках, распространяется на весь участок работ, что приводит к неполному учету
673843
p =hgP (5) ь=р, (6) где у — ускорение силы тяжести; p — плотность жидкости, заполняющей гидростатическую систему. откуда изменений температуры окружающей среды.
Это вынуж-,ает иметь на участке больше двух базисных точек. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ гидростатического нивелирования, основанный на измерении давления столба жидкости посредством пружинных датчиков давления, типа мембраны или трубки Бурдона (4).
Он характеризуется зависимостью точности измерений от влияния изменения темпера10 туры окружающей среды.
Для уменьшения влияния температуры окружающей среды на датчик давления, т. е. повышения точности определения превышений предлагается посредством датчиков давления измерять объем газа, заключен ного в гидростатической системе, под давлением, соответствующим определяемому превышению, и под постоянным давлением, и определять отношение объемом, пропорциональноеотношению определяемого превышения к величине постоянного превышения.
Гидростатическая система (см. фиг. 1) состоит из компенсационной камеры 1, соединительного шланга 2, крана 3 и колиброванной трубки 4 с делениями, в которой находится воздух под некоторым незначи- д тельным давлением Р0, оказываемым столбом жидкости высотой h 0 находящейся в компенсационной камере 1.
Согласно уравнению Клайперона для объема газа, находящегося под давлением Р, (при постоянном превышенииЬD) имеем " = В = const, (1) гдеР0 HVo — давление и объем газа при температуре Т (при измерении исходного превышения) .
Уравнение состояния газа, находящегося под давлением Р; (для определяемого пре: вышения h; при той же температуре имеет вид р =В = const, () г где Р; nV; — соответственно давление и объем газа при температуре То (при измерении 40 искомого превышения) .
Из равенств (1) и (2) следует, что — — (3)
Vo
Для колиброванной трубки с постоянным сечением отношение объемов может быть за- 4> менено на отношение отсчетов по этой трубке при разных значениях давления, Ъ Ж " (4)
Известно, что давление жидкости в такой гидростатичес кой системе является функцией превышения концов профиля местности, между которыми расположена эта система, т. е.
С учетом равенства (4) при неизменных значениях р и0 получаем
11 ° IIo (7) отку да
? „= ф.ь. (6)
Формула (8) не отражает зависимости заключенного в гидростатической системе объема газа от температуры. В то же время известно, что величина давления газа в замкнутом объеме изменяется примерно на 3 мб при изменении его температуры на
1 С, что для гидростатической системы. заполненной водой, соответствует 30мм. Исходя из сказанного, возникает вопрос строгого учета влияния температуры объема газа.
Допустим, что температура газа в датчике 1 изменилась и стала равной Т q . Для этой температуры уравнение (3) с учетом равенств (1), (2) и (4) принимает вид (9) где V и V; — соответственно объемы газа во время измерения исходного и искомого превышения при температуре Т<.
Давления газа Ро и Р при температуре
Т равны соответствующим давлениям при температуре Тф (согласно закону Гей-Люсака).
Приравнивая правые части уравнений (4)
" (9), полу"аем (1О)
Пр п
С учетом выражения (5) получаем (11)
Таким образом, если снимать показания прибора при одной и той же температуре (т. е. одновременно) для исходного и определяемого превышения, можно исключать влияние температуры, Реализация такого способа может быть осуществлена, например, путем замера давления жидкости, соответствующего определяемому превышению (см. фиг. 2), и давления, соответствующего превышению 1 путем снятия нагрузки с объема газа в трубке 4, т. е. соединив,его посредством крана 3 с атмосферой.
Описываемый способ гидростатического нивелирования позволяет создавать сравнительно простые устройства для измерения, исключать влияние гистерезиса и упругого последействия, а также температуры газа, что в конечном счете повышает точность определения превышений. Погрешность определения превышений этим способом, после введения поправок за изменения атмосферного давления, не превышает 2е .
Формула изобретения
Способ гидростатического нивелирования, основанный на зависимости определяемого превышения от давления жидкости в гидростатической системе, измеряемого
673843
Риг, 2
Составитель Л. Колюбакнна
Редактор Л. Тюрина Техред О. Луговая Корректор Ю. Макаренко
Заказ 4058/36 Тираж 865 Подписное
UН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ПП П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
5 посредством датчиков давления, отличаюи1ийся тем, что, с целью повышения точности путем исключения влияния температуры газа внутри прибора, измеряют объем газа, заключенного в гидростатической системе, под давлением, соответствующим определяем ому превышению, и под постоянным давлением и определяют отношение объемов, пропорциональное отношению определяемого превышения к величине постоянного превышения.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент Японии № 49 — 44426, кл. 111С 22, 1974.
2. Патент США № 3561127, кл. 33-209, 1971.
3. Авторское свидетельство СССР № 82591, кл. G 01 С 5/06, 1948.
4. Авторское свидетельство СССР
N0 224105, кл. G 01 Ъ 7!02 1967.
