Баропрофилограф

 

(72) Авторы изобретения

Ю. С. Галкин, И. Н. Кулаков и Ю. Д.

PP 111

ЯХН ЧЕ ""Я " дода ьсйй(д

ФНЙ Юркого (71) Заявитель Центральный ордена Знак Почета научноинститут геодезии, аэросъемки и картограф (54) БАРОПРОФИЛОГРАФ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам определения высоты с помошью барометров, и может быть использовано к геодезии, топографии, при строительстве крупных линейных объектов.

Известны баропрофилографы, содержащие два датчика давления (заданного и измеряемого), дифференциальный измеритель и индикатор (1 .

1О

Недостатком указанных устройств является низкая точность определения высоты изза полного отсутствия учета независимых от высоты изменений атмосферного давления во времени, которое целиком

15 входит в ошибку определения высоты.

Изменение атмосферного давления во . времени является одной из сушественных причин, снижаюших точность измерений высоты барометрическими высотомерами.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по техническому сушеству и достигаемому результату является баропрофилограф, содержаший два датчика дав2 ления, один из которых установлен на измеряемой трассе, а другой на транспортном носителе с датчиком пути, дифференциальный измеритель и регистратор 2 j .

Указанный баропрофилограф позволяет учитывать относительно медленные изме- нения атмосферного давления, но имеет недостаток, заключаюшийся в том, что не учитывает влияние турбулентных, статических флуктуаций барического поля, и след<>. вательно, имеет низкую точность определения высоты.

11ель изобретения - повышение точности определения высоты путем исключения влияния турбулентных изменений барического поля.

Указанная цель достигается тем, что в баропрофилографе, содержащем два датчика атмосферного давления с идентичными частотными характеристиками один из ко торых установлен на транспортном носителе, снабженном датчиком пути, дифференциальный измеритель, с корорым связаны датчики атмосферного давления, и

Я =Р

И 12 211

3 . 9605 регистратор, второй датчик атмосферного. давления установлен также на транспортном носителе, закреплен на заданном расстоянии от первого датчика в направлении профильной оси транспортного носителя, а между дифференциальным измерителем и регистратором включены введенные в устройство последовательно соединенные блок масштабирования, перемножитель с двумя входами и интегратор, причем к второму . входу перемиожителя подключен. датчик пути.

На чертеже приведена блок-схема предлагаем ого барон рофилографа.

Баропрофилограф содержит первый 1 и второй 2 датчики атмосферного давления, дифференциальный измеритель 3, блок 4 масштабирования, перемножитель 5 с дву мя входами, датчик 6 пути, интегратор 7> регистратор 8, транспортный носитель 9..®

Работает баропрофилограф следующим образом.

Датчики 1 и 2 атмосферного давления измеряют давления Р и Р соответствеи . но в точках, разнесенных на величину ба- > зы д Г вдоль продольной оси транспортного носителя 9. Дифференциальный измеритель

3 работает по схеме вычитания и определяет разность давлений дР на концах базы дЕ .

Сигнал, пропорциональный ьР, с измерителя Э подается на блок 4 масштаби» рования, который с учетом барометричес» кой ступени Е и конструктивных параметр ров профилографа формирует величину

33 к е дР=к лр=е

Я 8Р де си где K - нормирующий множитель, а Кмасштабный коэффициент перехода от давления к высоте. ее

С выхода блока 4 сигнал пос тупает на один вход перемножителя 5, на другой вход которого подается сигнал прираще-. ния пути дЕ;с датчйка: B пути. Таким образом, на выходе перемножителя 5 фор- мируется сигнал ан=(к д ) аЕ, который поступает на вход интегратора 7, где производйтся формирование сигнала и вида

30 4

Результаты интегрирования подаются на регистратор 8, Таким образом, устройство позволяет получить превышение каждой точки, в которой находится транспортный носитель, относительно начала маршрута, т. е. получить высоты вдоль проходимой трассы.

Как видно иэ описания работы баро; профилографа, он реализует способ определения превышения по локальному наклону местности и пройденному пути, который обычно реализуется принципиально иным устройством - маятниковым высотомером. Устройство при реализации способа имеет то .".реимущество, что резуль таты измерений практически не зависят от динамического режима движения транспортного носителя. Вместе с тем, при конструктировании баропрофилографа необходимо обратить внимание на высокую идентичность датчиков давления и высокую их чувствительность к изменению давлении.

Относительно устранения основного не- достатка барометрйческих .измерителей вы» соты, влияния турбулентных изменений барического поля, заключение можно сделать на основании следующего доказатель» ства.

Определим дисперсию измеряемой разности давлений относительно текущей . точки Х, связанной, например, одним из датчиков давления: (Р(м)-. Р(хЦ = (Р(х+ дЕ)-Р(кф (р(х дЕ)

-P(x)3 (Р ("дЕ)- Р(х)). Р(х+дЕ) Р(х+дЕ)-p(x) p(x+ae)- Р(х+д Ю) p(x)+ Р(х) Р(к) =

= 9 2 (Й- @ 2 (ХД Е)- Я2 (ХД С) Р„„(Х) и „ > к + xxi где К„, „„- автокорреляционные фуйкции, а Я „, - взаимнокорреляционные функции флуктуаций давления в различных точках барического поля.

Для стационарного, однородного, иэозропного процесса, к которым относится флуктуапия барического поля атмосферы, ОН=К яаЕ=Н -Н и

Н„о где Ь вЂ” расстояние, пройденное транспор ным срепством 9, т. е. (Р("дЕ)-а(х)) =2. (а„„- „„)=О, q.ì < Rõx . причем неравенство тем слабее, чем стро5 960530 6 же выполняется условие д6 <<д Р, . торых установлен на транспортном носие где дР - радиус автокорреляционной функ . теле, снабженном датчиком пути, диффеш и флуктуаций давления. ренциальный измеритель, с которым свяИсследования статических параметров заны датчики атмосферного давления, и атмосферы показывают, что ЬР обычно З регистратор, о т л и ч а ю ta и и с я более нескольких десятков метров, в то тем, что, с целью повышения точности время как в устройстве Ь9- порядка определения высот путем исключения влияр ния турбулентных изменений барического . ( поля, второй датчик атмосферного давлеПодобная оценка для известного yes tO ния установлен также на транспортном ройства показывает, что для него дР»дР носителе, закреплен на заданном расстояи соответственно дисперсия измеряемой нии от первого датчика в направлении прораэности фильной оси транспортного носителя, а

P(V)-Ð(õ)) =2.é)()(ÿÎ ° между дифференциальным измерителем и регистратором включены введенные в усъКроме повышения точности измерений ройство последовательно соединенные блок устройство позволяет упростить методику масштабирования, перемножитель с двумя . барометрического нивелирования, удешевить входами и интегратор, причем к второму органиэацию и производство нивелирных входу перемножителя подключен датчик работ. 10 пути.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США ¹ 3797308, кл. 73-178, опублик. 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 394659, кл. G01 С 5/06, 2 1. 1 1.72 (прототип) .

Формула изобретения

Баропрофилограф, содержащий два дат- В чика атмосферного давления с идентичными частотными характеристиками, один иэ ко1

Составитель Л. Колюбакина

Редактор А. Козориэ Техред С.Мигунова Корректор А. ФеРенц

Заказ 7245/45 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4