Гидростатический нивелир

;Э.3;, .УО11ЬЛГРь о й О П И С А Й-И-"3" ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Реслублик(51)М. Кл.С 01 С 5/04 0 01 С 9/22 с присоединенИем заявки Йо Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийДата опубликования описания 0 70 780(71) Заявитель Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки , и картографии(54) ГИДРОСТЬТИЧЕСКИЙ НИВЕЛИР 1Изобретение относится к области геодезического приборостроения, в частности к приборам гидростатического нивелирования.Известны гидростатические нивелиры, в которых измеряются не разность уровней, а гидростатические давления в каждом сосуде. Они содержат соединенные между собой измерительнае блоки, каждый из которых имеет датчик давления в виде мано- метра 1) и 2.Известны гидростатические системы для иэмерейия разности высот, содержащие соединенные шлангомсосуд-датчик и измерительную головку, выполненную в виде горизонтально расположенногосильфона, полностью заполненного жидкостью, Подвижная часть сильфона подпружинена и связана с датчиком перемещений 3).Известны также высотомеры, действие которых основано на измерении гидростатического давления 4),Наиболее близким к предлагаемОму по технической сущности и достигаемому результату является гидро- статический нивелир, использующий в качестве датчика гидростатического давления датчик малых перемещений контактирующий с дномсильфона, ввиде которого выполнен сосуд 51.Недостатком этого устройства является гистерезис сильфона, снижающий точность измерений. К тому же.такую систему необходимо делать закрытой, чтобы изменения внешнего(атмосферного) давления на нивелируемых точках, которые могут быть 0 обусловлены ветром, а в помещенииналичием вентиляционных установок,не снижалиточность нивелирования.Информация о гидростатическом давлении снимается с каждого датчика 15 в отдельности, в то время как,в итоге нужнО знать разность давлений,или величину превышения между точками.Цель изобретения - повышение точ ности измерений, непосредственноеопределение превышения между нивелируемыми точками и исключение влияния внешнего (атмосферного) давления на нивелируемых точках.25 Цель достигается тем, что в гидростатическом нивелире, содержащемчастично заполненные жидкостью сообщающиеся сосуды, датчик гидростатического давления в каждом из ,30 них и регистрирующий прибор, датчикгидростатического давления включает в себя пьезоэлемент и электромеханический преобразователь,жестко вмонтированный в дно сосуда,причем воспринимающая давление поверхность пьезоэлемента контактируетс заполняющей сосуды жидкостью, противоположная ей поверхность механи-.чески и акустически соединена с согласованной акустической нагрузкой,которая в свою очередь соединена св.гходрм электромеханического пре 10образователя, выход же пьезоэлемента через усилитель электрически подключен ко входу электромеханического преобразователя, а регистрирующий прибор включен между выходами , 15двух усилителей, принадлежащий к сообщающимся сосудам. Кроме того, воздушные объемы сосудов соединены с атмосферой, а не соприкасающаяся сжидкостью часть датчика гидростати Оческого давления вакуумирована припомощи кожуха.На фиг. 1 приведены структурнаясхема гидростатического нивелира; нафиГ. 2 в .конструкция ОднОЙ из ГОЛОвок. Устройство состоит из головок 1,"связанных между собой шлангом 2. Каж дая головка 1 содержит сосуд 9, соединенный со шлангом 2 и частично заполненный жидкостью 8. Воздушныйобъем сосуда 9 соединен с атмосферойчерез патрубок 10. В дно сосуда 9вклеен дисковый пьезоэлемент 7, воспринимающий давление, поверхностькоторого контактирует с-заполняющейсосуд жидкостью, 8 и заземлена, апротивоположная ей механически иакустически соединена с согласованнойакустической нагрузкой б. Выход пье Озоэлемента 7 через усилитель 13 со-"единен со входом электромеханическогопреббразователя; Выход усилителя 13Гсоединен также со входом вольтметра 14,шкала которого отградуирована в единицах превышения. Второй вход вольтметра 14 соединен с выходом усилителя13 другой головки 1. Вход электромеханического преобразователя выполнен, например в виде соленоида 5, ужестко соединенного с дном сосуда 9,Внутри соленоида 5, по его оси рас"положен якорь 4 из магнитотвердогоматериала, являющийся выходом электромеханического преобразователя и жестко соединенный с согласованнойакустической нагрузкой б. Кожух 3,соединенный с нижней частью дна сосуда 9, изготовлен из материала,экранизирующего электрические имагнитные поля, снабженный разъемами 11 и 12, через которые усилитель13 соединен с пьезоэлементом 7 исоленоидом 5,Устройство работает следующимобразом. 65 Под воздействием давления на контактирующую с жидкостью поверхность пьезоэлемента 7, последний деформируется и на его обкладках вследствие прямого пьезоэффекта генерируется электрический заряд, поступающий через разъем 11 на вход усилителя 13. Согласованная акустическая нагрузка б предотвращает возникновение при этом отраженнйх акустических волн, способных нарушить работу устройства, Усилитель 13 преобразует заряд пьезоэлемента 7 в электрический ток,"поступающий через разъем 12 в соленоид 5. Магнитное поле соленоида воздействует на якорь 4. Сила воздействия через согласованную акустическую нагрузку б передается пьезоэлементу 7, деформирует его в про- тивоположную сторону и компенсирует тем самым генерацию заряда, Соответствующий состоянию компенсации ток в соленоиде 5 пропорционален воздействующему на пьезоэлемент давлению. Величина тока (давления) соответствует напряжению на выходе усилителя 13, Регистрирующий вольтметр 14, включенный междувыходами двух усилителей 13, принадлежащих сообщающимся сосудам, .непосредственно показывает разность давлений в гидростатических головках, являющуюся Функцией превышения. Для учета давления атмосферы не соединенная с жидкостью. 8 поверхность пьезоэлемента 7 вакуумирована при помощи кожуха 3, одновременно выполняющего роль элсктромагнитного экрана, защищающего электромеханический йреобразователь и незаземленную обкладку пьезоэлемента 7 от наводок.Заряд на входе усилителя 13, управляющего электромеханическим преобразователем, лишь в 2-3 раза превышает уровень шумов, так что пьезоэлемент 7 практически не деформируется, чем исключаются генерация вторичных акустических волн в жидкости 8 и тем самым самовозбуждение устройства из-за отражения от поверхности жидкости 8. Благодаря работе пьезоэлемента 7 в режиме с компенсацией генерации заряда, регистрируется постоянная составляющая давления.Предлагаемый нивелир позволяет непосредственно измерять разность давлений жидкости. и атмосферы в сообщающихся сосудах, чем исключаются необходимость в измерении температуры жидкости и давления атмосферы и ошибка, связанная с введением поп" разок, Устройство полностью автоматизировано, имеет аналоговый выход с непрерывным съемом информации, работает с любой жидкостью и может быть применено для высокоточного нивелирования как в переносном, так и в стационарном вариантах.Экономическая эффективность оп-. ределяется повышением точности измере746183 Формула изобретения 2. ФВ Щ е -Ж щф ний, непосредственным определениемпревышения между точками. 1. Гидростатический нивелир, со 5 держащий частично заполненные жидкостью сообщающиеся сосуды, датчик гидростатического давления в каждом из них и регистрирующий прибор, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений и непосредственного определения превышения между нивелируемыми точками, датчик гидростатического давления включает в себя пьезоэлемент и электромеханический преобразователь, жестко вмонтированный в дно сосуда, причем воспринимающая давление поверхность пьезоэлемента контактирует с заполняющей сосуды жидкостью; про тивоположная ей поверхность механически и акустически соединена с согласованной акустической нагрузкой, которая в свою очередь соединена с выходом электромеханического преобра зователя, выход же пьезоэлемента через усилитель электрически подключенко входу электромеханического преобразователя, а регистрирующий приборвключен между выходами двух усилителей, которыми снабжены сообщающиесясосуды.2. Нивелир по п, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью исключения влияния разности внешнего (атмосферного) давления на нивелируемыхточках, воздушные Объемы сосудовсоединены с атмосферой, а несоприкасающаяся с жидкостью часть датчикагидростатического давления вакуумирована при помощи кожуха.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 303506, кл. 0 01 С 5/04, 1969:2.Заявка Франции Р 2280881,кл. 6 01 С 9/22, 1976.3. Авторское свидетельство СССР9 370464, кл. С 01 С 5/04, 1971." "4. Патент США Р 3815423 73-432 НА,1974.5. Авторское свидетельство СССРУ 265472, кл, 6 01 С 5/04,1968 (прототип). ЦНИИПИ Заказ 4093/13 Тираж 801 Подписное Филиал ППП Патент,г.ужгород, ул, Проектная