Способ гидростатического нивелирования

;"как Союз Соввтских Социалистичвсмих РвспубликОПИС ИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ г 1 и 673843 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5 76 (21) 2419260(18 - 10вки-01 С 5/04 п исое нием з Государстввкный комктет СССР по делам кзооретенкй к открытий23) Приорите 53) УДК 528.546 (088.8) Опубликовано 15.07.79 Дата опубликования оп юллетень26 ания 25.07.79(72) Авторы изобретеии А. К. Мозгов, А, Г. Прихода и В. С. Скобя ибирский научно-исследовательский институт геолог геофизики и минерального сырья) 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 аналогич ного 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 элект 1 в рических сигналов, формируемых на опорной и определяемой точках (сигналы пропорциональны соответствующим значениям давления воздуха) и сравниваемых с некоторым эталонным сигналом 1. Устройство 1 Б 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 искомои 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, предусматривающий исключение влияния темпера. туры 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 учетуР:Ьур, (5) ь=р, (б) где у - ускорение силы тяжести; р - плотность жидкости, заполняющей гидростатическую систему. откуда изменений температуры окружающей среды,Это вынуждает иметь на участке большедвух базисных точек. Наиболее близким кизобретению по технической сушности идостигаемому результату является способгидростатического нивелирования, основан- зный на измерении давления столба жидкостипосредством пружинных датчиков давления,типа мембраны или трубки Бурдона 4.Он характеризуется зависимостью точностиизмерений от влияния изменения темпера 1 Отуры окружающей среды.Для уменьшения влияния температурыокружающей среды на датчик давления,т. е, повышения точности определения превышений предлагается посредством датчиков давления измерять объем газа, заключенного в гидростатической системе, под давлением, соответствующим определяемомупревышению, 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 которойнаходится воздух под некоторым незначи- дтельным давлением Ро, оказываемым столбом жидкости высотой 11 о, находяшейсяв компенсационной камере 1.Согласно уравнению Клайперона для объема газа, находящегося под давлением Ро,(при постоянном превышенииЬ о) имеем зоф =В = сопэт, (1)где Р о иЧо - давление и объем газа притемпературе Т (при измерении исходногопревышения) .Уравнение состояния газа, находящегосяпод давлением Р; (для опоеделяемого пре:вышения 11; при той же температуре имеетвидР" =В = сооэ(, (2)ггде Р; и 7, - соответственно давление и объем газа при температуре Т (при измерении 40искомого превышения).Из равенств (1) и (2) следует, что-- (3)Р . офДля колиброванной трубки с постояннымсечением отношение объемов может быть заменено на отношение отсчетов по этой трубке при разных значениях давления,Ри;Известно, что давление жидкости в такойгидростатической системе является функцией превышения концов профиля местности, Омежду которыми расположена эта система,т. е. С учетом равенства (4) при неизменных значениях р иу получаем)ВфР)откудаъ = ф .ь.Формула (8) не отражает зависимостизаключенного в гидростатической системеобъема газа от температуры. В то же время известно, что величина давления газав замкнутом объеме изменяется примернона 3 мб при изменении его температуры на1 С, что для гидростатической системы, заполненной водой, соответствует 30 мм. Исходя из сказанного, возникает вопрос строгого учета влияния температуры объема гаДопустим, что температура газа в датчике 1 изменилась и стала равной Т 1. Дляэтой температуры уравнение (3) с учетомравенств (1), (2) и (4) принимает вид(9)где Ч и Ч - соответственно объемы газаво время измерения исходного и искомогопревышения при температуре Т.Давления газа Ро и Р при температуреТ равны соответствующим давлениям притемпературе То (согласно закону Гей-Люсака).Приравнивая правые части уравнений (4)и (9) плуч, . (10)Пр пС учетом выражения (5) получаем(11)Таким образом, если снимать показанияприбора при одной и той же температуре(т. е. одновременно) для исходного и определяемого превышения, можно исключатьвлияние температуры,Реализация такого способа может бытьосуществлена, например, путем замера давления жидкости, соответствующего определяемому превышению (см. фиг. 2), и давления, соответствующего превышению Ь путемснятия нагрузки с объема газа в трубке 4,т. е. соединив,его посредством крана 3 с атмосферой.Описываемый способ гидростатическогонивелирования позволяет создавать сравнительно простые устройства для измерения,исключать влияние гистерезиса и упругогопоследействия, а также температуры газа,что в конечном счете повышает точность определения превышений. Погрешность определения превышений этим способом, послевведения поправок за изменения атмосферного давления, не превышает+2 ен.Формула изобретенияСпособ гидростатического нивелирования, основанный на зависимости определяемого превышения от давления жидкости в гидростатической системе, измеряемого673843 Составитель Л. Колюбакнна Редактор Л. Тюрина Техред О. Луговая Корректор Ю.Макаренко Заказ 4058/36 Тираж 865 Подписное ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 45посредством датчиков давления, отличаюи 1 ийся тем, что, с целью повышения точности путем исключения влияния температуры газа внутри прибора, измеряют объем газа, заключенного в гидростатической системе, под давлением, соответствующим определяемому превышению, и под постоянным давлением и определяют отношение объемов, пропорциональное отношению определяемого превышения к величине постоянного превышения. 6Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Патент Японии Мз 49 в 444,кл. 111 С 22, 1974.2. Патент США Ма 3561127, кл. 33-209,1971.3. Авторское свидетельство СССРМо 82591, кл. 6 01 С 5/06, 1948.4. Авторское свидетельство СССРМо 224105, кл. б О 1 Ч 7/02 1967.