Учебный прибор по инженерной геодезии

(191 (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРФ 1125645, кл, С 09 В 23/18, 1983.(54) УЧЕБЙЫЙ ПРИБОР ПО ИНЖЕНЕРНОЙГЕОДЕЗИИ(57) Изобретение позволяет расширитьфункциональные воэможности учебногоприбора по инженерной геодезии. Вприборе последовательно соединенысинхронизатор 1, фильтр-смеситель 2,источник питания 3, разделительныйфильтр 4, триггер 5, блок 6 задержки, генератор 7 зондирующих импульсов, усилитель-ограничитель 8, измеритель времени 9, второй вход которого соединен с первым выходом триггера 5, блок 10 ИЛИ с магистральнымусилителем, одноканальный вход которого подключен к второму выходу триггера 5, магистральный усилитель 11, блок 12 опроса, первый одноканальный вход которого подключен к выходу синхронизатора 1 через формирователь 13, вход которого соединен с вторым одноканальным входом блока 12 опроса и с выходом блока селекции 14 кода начала измерений, выход которого соединен с выходом усилителя 11, К выходу блока 12 подключен арифметический блок 15 с индикатором, который является оконечным блоком. Два акустических преобразователя 16 и 17 установлены в торцах верхних сосудов 18, соединенных трубопроводом 19, заполненных частичножидкостью 20. Преобразователи 16 и 17 подключены к соответствующим входам коммутатора 21, ( , первый одноканальный вход которого соединен с вторым выходом триггера 5, ф а второй - с выходом генератора 7 зондирующих импульсов, 1 ил. ЮИзобретение относится к учебнымприборам и может быть использованопри обучении геодезии.Целью изобретения является расширение функциональных возможностейустройства,На чертеже цриведена,блок-схемаустройства.Устройство состоит из последовательно соединенных синхронизатора 1,Фильтра-смесителя 2, источника 3 питания, разделительного фильтра 4,триггера 5, блока 6 задержки, генератора 7 зондирующих импульсов,усилителя-ограничителя 8, измерителя 9времени, второй вход которого соеди-,нен с первым выходом триггера 5,блока ИЛИ 10 с магистральным усилителем,одноканальный вход которого подключен к второму выходу триггера 5, магистрального усилителя 11, блока 12опроса, первый одноканальный входкоторого подключен к выходу синхронизатора 1 через Формирователь 13,вход которого соединен с вторым одноканальным входом блока 12 опросаи выходом блока 14 селекции кода начала измерений, вход которого соединен с выходом магистрального усилителя 11,К выходу блока 12 опроса подключен арифметический блок 15 с индикатором, который является оконечнымблоком устройства. Кроме того, устройство снабжено по крайней мере двумя акустическими преобразователями 16и 1, которые установлены в торцах,например верхних, сосудов 18, соединенных между собой трубопроводом 19,заполненныхчастично жидкостью 20,причем акустические преобразователи16 и 17 подключены к соответствующимвходам коммутатора 21, первый одноканальный вход которого соединен свторым выходом триггера 5, а второй -с выходом генератора 7 зондирующихимпульсов.Устройство работает следующим образом.Перед демонстрацией проведения измерений сосуды 18, соединенные трубопроводом .1 9, наполняют жидкостью 20 и устанавливают на исследуемом объекте: если выполняется нивелировка,то один из сосудов 18 размещают на репере: если определяется прогиб конструкции, то сосуды 18 размещают с заданным шагом вдоль изгибаемого злемента. Жидкость 20 по трубопроводу 19распределяется в сосудах 18 согласнозакону сообщающихся сосудов, Привключении устройства напряжение от 5 источника 3 питания подается на основные блоки, в том числе черезфильтр-смеситель 2, коаксиальный кабель и разделительный фильтр 4, нашины питания блоков 5-10, 21. В ариФметический блок 15 вводят соответствующую программу обработки числовыхрезультатов,Синхронизатор 1 вырабатывает короткие периодически следующие пмпульсы, которые через фильтр-смеситель 2, коаксиальный кабель и разделительный фильтр 4 подаются на счетный вход триггера 5, вызывая каждый 20раэ изменение его состояния. Положительный потенциал (выбор полярности только для наглядности описания),появляющийся на втором выходе триггера 5, вызывает изменение состояниясчетчика коммутатора 2 1, вследствиечего к входу генератора 7 зондирующих импульсов подключается акустический преобразователь 16 и 17 (на практике число акустических преобразователей может быть много больше), номеркоторого определяется выходным кодомсчетчика коммутатора 21С приходомочередного синхроимпульса триггер 5изменяет свое состояние и положительный потенциал появляется на его первом выходе. При этом измеритель 9времени переводится в режим измерения: осуществляется сброс информациив его встроенном счетчике, после чего начинается счет времени, Спустя 40 интервал времени, необходимый для перевода измерителя 9 времени в режим измерейий, на выходе блока 6 задержкитоже появляется импульс, которым осуществляется запуск генератора 7 зон дирующих импульсов, Выходным импульсом генератора 7 возбуждается акустический преобразователь 16 и 17(или иной, если устройство содержитбольшее число акустических преобра эователей), который был подключенкоммутатором 21 в предшествующем цикле, Акустический преобразователь 16(17) посыпает в направлении поверхности жидкости 20 ультразвуковой им пульс, который отражается от ее поверхности и вновь преобразуется вэлектрический сигнал, поступающийчерез коммутатор 21 на вход усилителя-ограничителя 8, На выходе усилителя-ограничителя 8 вырабатывается импульс, передний фронт которого совпадает по времени с моментом регистрации эхо-импульса. Названный импульс останавливает процесс отсчета времени в измерителе 9, в его счетчике сохраняется число, равное времени распространения ультразвукового сигнала от момента его посылки до момента регистрации эхо-импульса.Поскольку скорость распространения ультразвука в воздухе известна, то по измеренному времени можно вычислить расстояние от поверхности акустического преобразователя до поверхности жидкости, Для этого предназначены другие блоки устройства, которые работают следующим образом,Входы блока ИЛИ 10 подключены к выходам счетчиков коммутатора 21 и измерителя 9 времени. Если на выходе триггера 5 имеется положительный потенциал, то на выходе блока ИЛИ 10 появляется выходной код (номера подключенного акустического преобразователя) встроенного счетчика коммутатора 21, усиленный с помощью внутреннего магистрального усилителя,В противном случае на выходе блока 10 появляется код результата измерения времени встроенного счетчика измерителя 9 времени. Выходные потенциалы блока ИЛИ 10 с магистральным усилителем передаются по многожильному низкочастотному кабелю на вход магистрального усилителя 11. Необходимость введения названных магистральных усилителей обусловлена тем, что в случае демонстрации устройства в больщих аудиториях расстояние между зоной контроля и самим комплексом может измеряться десятками метров. При этом возникает необходимость согласования выходного сопротивления блока ИЛИ 10 и входного сопротивления блоков с волновым сопротивлением низкочастотного кабеля. Конструктивно сосуды 18 выполнены таким образом, что между рабочей поверхностью акустического преобразователя 16 (17) и поверхностью жидкости 20 всегда имеется воздушный зазор, а следовательно, результат измерения времени всегда отличен от нуля. Состояние встроенного счетчика коммутатора 21 может быть равным 11 100. 0 в начальном цикле иэмерения, Код "000" выделяется блоком 14 селекции кода начала измерений, который вырабатывает импульсустановки исходного состояния блока 12 опроса и формирователя 13 только при поступлении названного кода.Код "00,0" появляется каждый разпосле опроса всех акустических преобразователей 16 (17 и других, если1 О они предусмотрены устройством),Благодаря установке начальногосостояния формирователь 13 вырабатывает управляющие сигналы, поступаю"щие на вход 12 опроса, только при15 поступлении на его вход четных импульсов от синхронизатора 1. Приэтом на входе блока 12 опроса появляется код результата измерения времени, поступающий с выхода магист 2 О рального усилителя 11. Блок 12 опроса последовательно вводит в соответствующие регистры арифметического блока 15 числовые значения результатов измерения времени, а за 25 тем автоматически вырабатывает ко"манду перевода арифметического блока 15 в режим вычислений. Результатвычислений отображается на индикаторе блока 15. При поступлении на входзо формирователя 13 нечетных импульсовс выхода синхронизатора 1 импульсзапуска блока 12 опроса не вырабатывается.Данное состояние совпадаетс интервалом времени, когда на многоканальный вход формирователя 13 поступает код номера подключенногоакустического преобразователя 16 (17).Этот код используется для переключения счетчика регистра адреса бло 40 ка 12 опроса. Для этого используетсяне импульсное, а потенциальное управление, осуществляемое по выходу Формирователя 13, Конструктивно этообеспечивается включением в структуРУ Формирователя 13 симметричноготриггера, переключаемого импульсамисинхронизатора 1 и устанавливаемогов исходное состояния выходным импульсом блока 14 селекции кода начала50измерений,Названные операции повторяются до завершения своего цикла опроса всех акустических преобразователе 16 (17). В момент окончания ввода в арифметический блок 15 последнего результата измерений программно вво,дится команда на окончательные вычисления, в процессе которых опредеФормула изобретения Составитель В,ЕрмаковаТехред М.Ходанич Корректор Г,Решетник Редактор Н.Швыдкая Заказ 2290/51 Тираж 455 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 5 122ляются искомые значения превышений.Затем цикл измерений повторяется вукаэанной последовательности.При использовании изобретения повышается оперативность измерений вряде точек контроля (по крайней мере в двух), что расширяет функциональные возможности устройства;учебный прибор позволяет демонстрироватьизмерения прогибов конструкций, есличисло точек контроля (сосудов) более трех. Предлагаемая совокупностьблоков и цепей и их связи позволяютдемонстрировать учебный прибор в системах с дистанционным контролем,кроме того, предложенное решение снимает ограничения на число подключаемых сосудов-датчиков,Учебный прибор по инженерной геодезии, содержащий сообщающиеся сосуды с жидкостью, соединенные трубопроводом, в торце которых установлены акустические преобразователи, синхронизатор, триггер, генератор зондирующих импульсов, выходом связанный через усилитель-ограничитель с первым входом измерителя времени, блок опроса, выходом связанный с входом арифметического блока, и формирователь, первым входом связанный 8139 6с первым входом блока опроса, о т -.л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью расширения функциональных возможностей, в него введены блок селекции, магистральный усилитель,логический блок ИЛИ, коммутатор, блокзадержки, разделительный фильтр,фильтр-смеситель и источник питания,выходом связанный с первым входом 1 О фильтра-смесителя, второй вход которого связан с выходом синхронизатораи с вторым входом формирователя, выходом связанного с вторым входомблока опроса, первым входом связанногос выходом блока селекции, вход которогс соединен с третьим входом блокаопроса и через магистральный усилитель - с первым выходом логическогоблока ИЛИ, вторым выходом соединенно" 20 го с вторым входом измерителя времени, третий вход которого соединен спервым выходом триггера и через блокзадержки и генератор зондирующих импульсов - с первым входом коммутато ра, второй вход которого связан спервым входом логического блока ИЛИи с вторым выходом триггера, входомсвязанного через разделительныйфильтр с выходом фильтра-смесителя, Зо причем второй вход логического блока ИЛИ связан с выходом коммутатора,третий вход, которого связан с акустическими преобразователями.