Баровысотомер

ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ИТВЗЬСТВУ Союз Советскнк Соцнапнстнческнк Республнк(5 ЦМ. Кл.з С 01 С 5/06 Государствеииый комитет СССР ио делам изобретеиий и открытий(72) Автор изобретения Е. В. Пасхин Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки(54 ) БАРО ВЫСОТОМЕР Изобретение предназначено для высотного обоснования геофизических, топографических и других видов съемок.Известна барометрическая система, в которой стационарные баростанции укомплектовываются радиопередающими устройствами, с помощью которых осуществляется передача информации об атмосферном давлении на подвижную измерительную баростанцию, имеющую для приема этой информации радиоприемное устройство (11. Это позволяет исключить погрешности измерений эа несинхронность измерения давления и существенно сократить время измерения ба рического поля. Несмотря на достигнутую в этих системах автоматизацию процесса измерения барического поля, процесс 20 обработки полученной информации (т.е. перевод измеренного давления в высоту) занимает много времени, связан с прохождением сигналов через различные устройства и требует 25 много времени на получение конечного результата.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является барометрическая система, 30 состоящая минимум иэ двух стационарных баростанций, содержащих каждая радиопередающее устройство сдатчиками атмосферного давления иподвижные измерительные баростанции,которые содержат приемные устройствапо числу стационарных баростанций,датчик атмосферного давления, блокразностей информации, давления междуодной из стационарных баростанций идатчика атмосферного давления измерительной баростанции, блок отношения разностей информации давления иумножитель (2 .Принцип работы системы состоит вследующем,Принимаемая приемниками измерительной баростанции информация одавлении барического поля в пунктахустановки стационарных баростанцийс одного из приемников поступ ет, например, на один иэ входов блока разности информации между каждой парой стационарных баростанций, а свыхода другого приемника - на второй вход блока разности информациимежду стационарными баростанциями ипервый вход блока разности информации между стационарной баростанцией и датчиком атмосферного давле 879304ния, подключенного ко второму входу этого блока.В результате на выходе одного блока образуется разность давления Ь Р 4 = Р - Ро, где Р и Р - давление на баростанциях М 1 и 2, а на выходе второго блока - ЬРР - Р , где Р - давление, измеренное на измерительной баростанции. Выходы обоих блоков разности информации давления подсоединены к со-, ответствующим входам блока отношения разностей информации, на вы ходе которого образуется сигнал, хай Рр рактеризующий отношение - ЭтотЬ Р сигнал поступает на умножитель, на втором управляющем входе которого 15 задается коэффициент умножения, равный ЬНя = Н - Н, где Н, Н - высотное положение датчиков атмосферного давления стационарных баростанций, Таким образом, на выходе умножителя образуется сигнал, характеризующий превышение определяемого пункта относительно пункта установки датчика давления, например, баростанции 9 1, преобразованный по алгоритму (при методике натуральной барометрической ступени)Ф 2.где ЕН - натуральная барометрическаяступень.Недостаток прототипа состоит в том ,что преобразование измеряемой информации барического поля в высоту осуществляется по алгоритму линейной интерполяции изменения давления с высотой, пригодного лишь для вычисления превышений в очень узком высотном интервале.Целью изобретения является повышение точности и расширения диапазона измерений путем учета нелинейности изменения давления с высотой,Цель достигается тем, что баро- высотомер, содержащий три стационар ные баростанции, каждая иэ которых состоит из преобразователя атмосферного давления, выход которого связан со входом радиопередатчика, и измерительную баростанцию состоящую из трех радиоприемников, преобразователя атмосферного давления, блока разности давлений стационарных баро- станций, блока разности давлений стационарной и измерительной баростанций, первый вход которого связан с выходом преобразователя атмосферного давления, блока отношения разностей, первый и второй входы которого свя.заны с выходом блока разности давлений стационарных баростанций и выходом блока разности давлеиий стационарной и измерительной баростанций, а выход связан с первым входом умножителя, баровысотомер снабжен блоком сумматора и коммутатором, содержащем пять 65 направлений и три положения, при этом первое и второе направления подключены к первому и второму входам блока разности информации давления между стационарными баростанциями, третье направление подключено к второму входу блока разности информации давления между стационарной и измерительной баростанциями четвертое направление подключено к второму входу умножителя, а пятое направление подключено к выходу умножителя, при этом, выход одного иэ радиоприемников подключен к клемме первого и второго положения первого направления и к клемме третьего положения третьего направления, выход второго радиоприемника подключен к клеммам третьего, второго и первого положений соответственно первого, второго и третьего направлений, выход третьего радиоприемника подключен к клеммам первого и третьего положения второго направления и к клемме второго положения третьего направления, причем заданные коэффициенты умножения подаются соответственно на клеммы первого и второго положения четвертого направления, а клеммы первого и второго положения пятого направления соединены соответственно с первым и вторым входами блока сумматора, выход которого соединен с клеммой третьего положения четвертого направления коммутатора.В баровысотомере путем определения функциональной связи между блоками измерительной баростанции входные сигналы, характеризующие значе-ние атмосферного давления на стационарных баростанциях и в определяемых пунктах преобразуются на выходе в Сигнал, характеризующий высотное положение пункта, определенного по алгоритму интерполяции изменения атмосферного давления с высотой степенной функцией второго порядка, т.е.дЬ =одР +ЬдР Ы),где О и о - коэффициенты, определяемые по результатам измерения давления в опорных пунктах установки стационарных баростанций; Д РИ = Р- Р, Р, Р( - атмосферное давление, измеренное на о-ой стационарной баро- станции и в определяемом -ом пункте.Нусть определение высотного положения 1-го пункта производится относительно пункта установки стационарной барометрической станции 11 (п=2), находящейся в середине высотного интервала пунктов установки баростанций 1 и 111 (Н,НСН, Р) Р) Р) .Измерение давления на станционарных и измерительной баростанциях1 Н р ьУд ( ЬНэ йУкьР 4Ьгл "г l Блок-схема барометрической систе мы представлена на чертеже.Система содержит преобразователи атмосферного давления 1,2,3,4, радиопередатчики 5,6,7; радиоприемни ки 8,9,10, блок 11 разности информации давления между стационарными баростанциями, блок 12 разности информации давления между стационарной и измерительной баростанциями, блок 13 отношения разностей информации, умножитель 14, сумматор 15, коммутатор К направления коммутатора обозначены К 4К К, К 4 К и соответственно первое, второе итретье положения коммутатора Д, Ь,с.На блок-схеме Х выходы преобразователей 1,2,3 атмосферного давления подключены к управляющим входам радиопередатчиков 5,6,7, а выход преобразователя 4 - ко второму входу 4 О блока 12 разности информации давления между станционарной и измерительной баростанциями. Выход радиоприемника 8 подключен к клемме положения О и О направления К, и клем ме положения С направления К коммутатора.Выход радиоприемника 9 подключен .к клеммам положения С, Ь и О соответственно направлений К 4 К и К.Выход радиоприемника 10 подключен к клеммам положений О и С направления К 2 и к клемме положения О направления К 9. Направление К соединено с первйм входом, а направление К -со вторым входом блока 11 разности информации давления междустационарными баростанциями. Направление К 9 соединено с первым входом блока 12 разности информации давления между стационарной,и измеритель ной баростанциями. Направление К 4 соединено со вторым входом умножителя а К- с выходом умножителя.Выходы блоков 11 и 12 подключены к соответствующим входам блока 13 от ходной шинй сумматора.В третьем С положении коммутатора К на входы блока 11 поступает дают возможность написать следующуюсистему уравненийРешение системы уравнений дает следующие выражения для определениякоэффициентов О и Ь Подставляя выражения для а и Ь ввыражение (2) при п=2 после некоторых преобразований, получаем алгоритмопределения превышения в виде ЬУй (фаз ЬНйз 2 Р ь 7 ъ Ыношения разностей информации, выходкоторого соединен с первым входом умножителя 14. При этом первый и нторой входы сумматора соединены с клеммами положений С и Ь направления К а его ныхоц соединен с клеммой положения С направления К 4 . На клеммах положений 0 и О направления К 4 подаются заданные коэффициенты.Работа барометрической системы происходит следующим образом.В первом О положении коммутатора К информация о давлении атмосферного воздуха на баростанциях 1 и 11(Р, Р 4) через направления К( К поступает на входы блока 11 разности информации данления между баростанциями, а с баростанции 1 (Р)через направление коммутатора К, на первый вход блока 12 разностй инФормации между стационарной и измерительной баростанциями. На выходеб. в .оков разностей информации 11 и 12 образуются сигналы, характеризующие разность давления соотнетстненно АР 4, и ЬРн, которые поступают на соответствующие входы блока 13 отношения разностей информации, в котором формируется сигнал, характеризующий отношениеАР .(ЬР.Этот .сигнал поступает затем на йервый вход умно- жителя, на втором входе которого через направление К 4 устанавливается заданный коэффициент умножения (АН). В результате на выходе умножителя вырабатывается сигнал, характеризующий значениеЬНЬРт)ЬР. Этот сигнал через направлейие коммутатора К подается на первый вход сумматора й там запоминается. Во втором О положении коммутатора К на первые и вторые входы блока 11 через направления К и К, поступает информация о данлейии атмосферного ноэдуха на баростанциях 1 и 111 (Р 2.Р) а на блок 12, через направление К, поступает информация о давлении атмосферного воздуха на баростанции(Р). На выходах блоков 11 и 12 образуются сигналы, характеризующие разность давления Ь Р 9 и ДР 4,(, которые поступают на входы блока 13 отношений, для формирования сигнала, характеризующего отношение ЬР 1/1 и затем на блок умножения 14 для формирования сигнала(аРЬР)д Н 2 Сигнал с выхода умножителя 14 через направление коммутатора К поступает на второй вход сумматора, в котором происходит его алгебраическое сложение с запомненным ранее сигналом положения О (т. е Д М,д) , Ь Р,. Результат алгебраического сложенияс ЬНЫ дНР ЬР + ЬР 1,запоминается на йыЬРяЬР 1 ъуинформация о давлении атмосферного воздуха на баростанциях 111 и 1, а на первый вход блока 12 - Р,На выходе блока 11 образуется сигнал, характеризующий разность ЬР, а на выходе блока 12 - ЬР 2. На выходе блока 13 образуется сигНал, характеризующий отношение ЬР./дУ 4 а на выходе умножителя 14 сигнал, характеризующий высотное положение -го пункта относительно стационарной баро- станции 11.Формула изобретенияБаровысотомер, содержащийтри стационарные баростанции, каждая из которых состоит из преобразователя атмосферного давления, выход которого связан с входом радиопередатчика и измерительную баростанцию, состоящую иэ трех радиоприемников, преобразователя атмосферного давления, блока разности давлений стационарных баро-. станций, блока разности давлений стационарной и измерительной баростанОий, первый вход которого связан с выходом преобразователя атмосферного давления, блока отношения разностей, первый и второй входы которого связаны с выходом блока разности давлений стационарных баростанций и выходом блока разности давлений стационарной и измерительной баростанций, а выход связан с первым входом умножителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений путем учета нелинейности изменения давления с высотой, баровысотомер снабжен блоком сумматора и коммутатором, содержащем пять направлений и ри положения; при этом первое и второе направления подключены к первому и второму входам блока разностиинформации давления между стационарными баростанциями, третье направление подключено к второму входублока разности информации давления между стационарной и измерительной баростанциями, четвертое направление подключено ко второму входуумножителя, а пятое направление подключено к выходу умножителя, приэтом, выход одного из радиоприемников подключен к клемме первого и второго положения первого направленияи к клемме третьего положения третьего направления, выход второго ра 15 диоприемника подключен к клеммамтретьего, второго и первого положений соответственно первого, второгои третьего наиравлений, выход третьего радиоприемника подключен к клеммам первого и третьего положения второго направления и к клемме второгоположения третьего направления,причем заданные коэффициенты умножения подаются соответственно на клем 25мы первого и второго положения четвертого направления, а клеммы первогои второго положения пятого направления соединены соответственно с пер.вым и вторым входами блока сумматора,выход которого соединен с клеммойтретьего положения четвертого направления коммутатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Насхин Е.В. и др. Барометрический высотомер Бар для высотногообоснования наземных геофизическихсъемок. Разведочная геофизика,Вып. 71, М., "Недра", 1976, с. 129131.4 О 2. Заявка Р 2681630/18-10,кл. 6 01 С 5/Об, 04.11,78( прототип),879304 ставительхред С,Бец Тираж 645 ВНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и о 13035, Москва,.Ж, Раушскаодп тет Заказ 9697/5 4/5 ул. Проектная,4 фи Редактор Т. Кузнецова ППП "Патент", г. Уж Г ковКорректор С. Шек исноа ССрытийнаб., д