CS262067B1 - Capacity system for hydrostatic levelling - Google Patents

Capacity system for hydrostatic levelling Download PDF

Info

Publication number
CS262067B1
CS262067B1 CS872883A CS288387A CS262067B1 CS 262067 B1 CS262067 B1 CS 262067B1 CS 872883 A CS872883 A CS 872883A CS 288387 A CS288387 A CS 288387A CS 262067 B1 CS262067 B1 CS 262067B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
sensors
capacitive
sensor
leveling
capacitive sensors
Prior art date
Application number
CS872883A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS288387A1 (en
Inventor
Vladimir Ing Rebik
Vaclav Ing Sanda
Original Assignee
Rebik Vladimir
Sanda Vaclav
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rebik Vladimir, Sanda Vaclav filed Critical Rebik Vladimir
Priority to CS872883A priority Critical patent/CS262067B1/en
Publication of CS288387A1 publication Critical patent/CS288387A1/en
Publication of CS262067B1 publication Critical patent/CS262067B1/en

Links

Abstract

Kapacitní systém, hydraulické nivelace je tvořen konstrukcí snímacích kapacitních čidel, v nichž se mění poměr výšky hladiny k celkové délce snímače, přičemž čidla jsou elektricky propojena výstupy se vstupy měřicí ústředny. Kapacitní čidla umístěná na nivelovaném objektu jsou propojena potrubím s expanzní nádobou, se srovnávacím čidlem a s etalonovým čidlem, které jsou umístěny na pevném základu. Automatická činnost zařízení je dána programem měřicí ústředny.Capacitive system, hydraulic leveling is formed by the construction of sensing capacitive sensors, in which the level ratio changes the total length of the sensor, the sensors being electrically connected by outputs with measuring inputs exchange. Capacitive sensors mounted on leveled object are connected by pipeline with expansion vessel, with comparator sensor and with standard sensor, which are placed on a solid foundation. Automatic the operation of the device is given by the measuring program exchange.

Description

Vynález řeší koncepci nového kapacitního systému hydrostatické nivelace s elektrickými čidly využívajícími dielektrické vlastnosti hydraulického média pro automatické stanovení odchylek od nivelační roviny pro geodetické účely.The invention solves the concept of a new capacitive hydrostatic leveling system with electrical sensors utilizing the dielectric properties of the hydraulic medium to automatically determine deviations from the leveling plane for geodetic purposes.

Čidla s přenosem elektrických signálů užívaná pro nivelační práce byla převážně aplikována v párech jako koncová zařízení. Systémy užívané pro hydrostatickou nivelaci užívaly nejčastěji typy čidel se způsoby odečtů na stupnicích i pomocí dotyků elektrod s hladinou. Jedná se o dnes běžně známou a užívanou technologii měření. Uvedené systémy však zpravidla pracovaly na jednoduchých hydraulických okruzích tvořených prakticky párem čidel. Tvoření okruhů s větším počtem měřicích čidel přinášelo neúměrně složité problémy, které byly vyřešeny až systémem automatické hydrostatické nivelace, kde byla užita čidla na principu plovákového převodníku polohy hladiny na elektrickou veličinu napětí nebo proudu. Tato čidla jsou citlivá na relativní výškové změny a jsou schopna rozlišovat rozdíly pohybů hladin až do řádově přesnosti 10-3 mm. přesný přepočet na délkové míry je však dán nastavením zesílení na každém čidle individuálně. Praktické použití soustavy bylo umožněno až zavedením tzv. etalonu hydrostatické nivelace, kde bylo možno jednotně stanovovat zesílení každého polohového čidla.Sensors with electrical signal transmission used for leveling work were mainly applied in pairs as terminal devices. The systems used for hydrostatic leveling most often used types of sensors with the methods of reading on the scale and by means of electrode contact with the surface. It is currently known and used measurement technology. These systems, however, usually worked on simple hydraulic circuits consisting of practically a pair of sensors. The creation of circuits with a large number of measuring sensors brought disproportionately complicated problems, which were solved only by the system of automatic hydrostatic leveling, where the sensors were used on the principle of float transducer of level position to electrical quantity of voltage or current. These sensors are sensitive to relative height changes and are able to distinguish differences in level movements up to the order of 10-3 mm . however, the exact conversion to length measures is given by setting the gain on each sensor individually. The practical use of the system was made possible by the introduction of the so-called standard of hydrostatic leveling, where it was possible to uniformly determine the gain of each position sensor.

Systém byl prakticky vyzkoušen, ale klade značné nároky na mechanickou konstrukci čidla, neboť plováková část snímače je vlivem tření o stěny náchylná k mírnému drhnutí.The system has been practically tested, but places considerable demands on the mechanical design of the sensor, since the float part of the sensor is prone to slight scrubbing due to friction on the walls.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny podle vynálezu nahrazením plovákových čidel sledujících hladinu hydraulického média upravenými kapacitními čidly, přičemž podstata vynálezu úpravy systému kapacitní nivelace spočívá v tom, že všechny snímací kapacitní čidla opatřená vysílači naměřených elektrických hodnot celé soustavy jsou napojena svým výstupem na vstupy měřicí ústředny, kde každé kapacitní čidlo tvoří svou povrchovou elektrodou s vnitřní elektrodou kondenzátor, jehož dielektrikem je zčásti hydraulické médium měnící se s výškou hladiny hydraulického média a zbývající část nad hladinou tvoří vzduch, přičemž potrubím je rozvedeno hydraulické médium z vyrovnávací nádrže a vzduchový prostor nad hladinou v čidlech je uveden na stejný tlak jako je ve vyrovnávací nádrži.The above-mentioned drawbacks are eliminated according to the invention by replacing the float sensors monitoring the level of the hydraulic medium with the adjusted capacitive sensors, the essence of the invention of the modification of the capacitive leveling system is that all sensing capacitive sensors equipped with transmitters of measured electrical values of the whole system are each capacitive sensor forms a capacitor with its surface electrode and internal electrode, the dielectric of which is partly a hydraulic medium varying with the level of the hydraulic medium and the remainder above the surface is air, the pipeline distributing the hydraulic medium from the buffer tank and to the same pressure as in the expansion tank.

Příkladné uspořádání kapacitního systému hydrostatické nivelace je znázorněno na připojených výkresech, kde na obr. 1 je celkové uspořádání a na obr. 2 je znázorněno v osovém řezu snímací kapacitní Čidlo.An exemplary configuration of a capacitive hydrostatic leveling system is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is an overall configuration and Fig. 2 is an axial section of a sensing capacitance sensor.

Zařízení je znázorněno na obr. 1 a spočívá v uspořádání a zapojení soustavy kapacitních snímačů s čidly 1 a výšky hladiny 2 v systému hydrostatické kapacitní nivelace. Vlastní kapacitní snímač tvoří dvě sou4 osé válcové elektrody 3, 4, kde povrchová elektroda 3 tvoří nádobu čidla 1 a v níž je izolovaně uložena vnitřní elektroda 4. Prostor mezi oběma elektrodami 3, 4 vyplňuje až po hladinu 2 hydraulické médium a zbytek vzduch. Takto vytvořený kondenzátor je propojen s elektronickou vyhodnocovací části 5 snímačů s čidly 1, která je svým výstupním vedením 6 připojena na jeden z kanálů vstupu 7 mikroprocesory řízené měřicí ústředny 8. Všechny kapacitní snímače s čidly 1 upevněné na sledovaných novelovaných bodech jsou připojeny na rozvod 10 hydraulického média a spojeny s vyrovnávací nádrží 11, srovnávacím čidlem 12 a etalonovým čidlem 13, které jsou umístěny na pevné podložce 14. Vyrovnání hladiny 2 hydraulického média je zabezpečeno buď dalším vzduchovým rozvodem 15, nebo bez něho, je-li zajištěn stejný atmosférický tlak u všech čidel 1, 12, 13 i vyrovnávací nádrže 11.The device is shown in Fig. 1 and consists in arranging and connecting a set of capacitive sensors with sensors 1 and level 2 in a hydrostatic capacitive leveling system. The capacitive sensor itself consists of two co-axial cylindrical electrodes 3, 4, where the surface electrode 3 forms the sensor container 1 and in which the inner electrode 4 is insulated. The space between the two electrodes 3, 4 fills the hydraulic medium and the rest air. The capacitor formed in this way is connected to the electronic evaluation part 5 of the sensors with sensors 1, which is connected to one of the input channels 7 by the microprocessor controlled measuring panel 8 with its output line 6. All capacitive sensors with sensors 1 mounted on monitored points are connected to The fluid level 2 is provided either by or without an additional air distribution system 15, provided the same atmospheric pressure is maintained at the same pressure. all sensors 1, 12, 13 and buffer tank 11.

Princip činnosti celého zařízení je založen na změně kapacity u každého kapacitního snímače 5 čidly 1, která je závislá podle obr. 2 na výšce hladiny 2 hydraulického média. Elektrody 3, 4 tvoří válcový kondenzátoř, jehož kapacita odpovídá vztahu πεο (slil + εζΐζ) , vThe principle of operation of the whole device is based on the change of capacity of each capacitive sensor 5 by sensors 1, which is dependent on the level 2 of the hydraulic medium according to Fig. 2. Electrodes 3, 4 form a cylindrical capacitor whose capacity corresponds to the relation πεο (slil + εζΐζ), in

Π [F; F/m, m, F] kde značí:Π [F; F / m, m, F] where denotes:

(H + I2J = konstanta, εο — dielektrická konstanta vakua, ει — dielektrická konstanta vzduchu, ε: ·— dielektrická konstanta hydraulického média, — délka válcového kondenzátoru (konst.j,(H + I2J = constant, εο - vacuum dielectric constant, ει - air dielectric constant, ε: · - hydraulic medium dielectric constant, - cylindrical condenser length (const.j,

1’2/ri — poloměry elektrod 4, 3 (koňst.) a1’2 / ri - electrode radii 4, 3 (bones) a

K — parazitní kapacity (konst.j.K - parasitic capacities (const.

V případě snímače využíváme změny dielektrické konstanty ε v závislosti na délce ponoření elektrod 3, 4, kde pro vzduch činí εΐ S 1 a pro vodu ε2 á 80. Výsledná kapacita se pak jeví jako součást kapacit dvou kondenzátorů a s odlišným dielektrikem, kde se mění poměr délek li a I2.In the case of the sensor we use changes of dielectric constant ε depending on the immersion length of electrodes 3, 4, where for air is ε pro S 1 and for water ε2 and 80. The resulting capacity then appears as part of capacitors of two capacitors and different dielectric, where lengths I1 and I2.

Po odměření kapacity kondenzátoru je signál upraven v zesilovači 5 a výstupní měřená veličina 6 je připojena k , měřící ústředně 8. Obdobným způsobem jsou propojeny s měřicí ústřednou 8 všechna čidla 1, 12, 13 systému, čímž vzniká nový systém hydrostatické nivelace. Zpracování naměřených hodnot mikropočítačem měřicí ústředny 8 zůstává prakticky stejné jako u systému hydrostatické nivelace s plovákovými čidly. Rozsah soustavy je dán počtem nivelovaných míst 9 zajišťovaného objektu a je limitován počtem vstupů 7 měřicí ústřednyAfter measuring the capacitor capacitance, the signal is adjusted in the amplifier 5 and the output variable 6 is connected to the control panel 8. Similarly, all the sensors 1, 12, 13 of the system are connected to the control panel 8, thereby creating a new hydrostatic leveling system. The processing of the measured values by the microcomputer of the control panel 8 remains practically the same as in the hydrostatic leveling system with float sensors. The range of the system is given by the number of leveling points 9 of the secured object and is limited by the number of inputs 7 of the control panel

8.8.

Výhodou nového kapacitního systému hyd262067The advantage of the new hyd262067 capacity system

S rostatické nivelace ve srovnání s dosud užívaným je jednak odstranění nespolehlivosti při drhnutí plovákových čidel a jednak rozšíření měřicího rozsahu nivelované soustavy. Přesnost soustavy ve srovnání se soustavou plovákovou zůstává v daném rozsahu měření srovnatelná (tj. do 8 mm), se zvětšujícím se rozsahem přesnost úměrně klesá. Další výhody lze spatřovati v jednodušší výrobě čidel, než jsou čidla plováková a zejména ve snížených nárocích na přesnost montáže, neboť čidla není nutno při montáži vyvažovat ani mechanicky justovat.S rostatic leveling compared to the previous one is to eliminate unreliability when scrubbing float sensors and secondly to extend the measuring range of the leveling system. The accuracy of the system in comparison with the float system remains comparable in the given measuring range (ie up to 8 mm), the accuracy decreases proportionally with the increasing range. Further advantages can be seen in simpler production of sensors than float sensors, and in particular in reduced demands on assembly accuracy, since the sensors do not need to be balanced or mechanically adjusted during assembly.

Kapacitní systém hydrostatické nivelace představuje další systém nivelace dosud nepoužitý, navrhovaný pro geodetické práce při sledování deformace strojních a staveb-, nich součástí, jimiž mají býti doplňovány v budoucnu vybrané klíčové stavby s průběžně hlídanými stavebními základy jako jsou jaderné reaktory, stolice turbosoustrojí, kompresní stanice plynovodů apod. Některé aplikace možno využít i při sledování recentních pohybů Země.The capacitive system of hydrostatic leveling represents another system of leveling not used so far, designed for geodetic work in monitoring deformation of machinery and constructions, which should be supplemented in future in selected key constructions with continuously monitored building foundations such as nuclear reactors, turbine sets, compression stations gas pipelines, etc. Some applications can also be used to monitor recent Earth movements.

Claims (1)

predmetSubject Kapacitní systém hydrostatické nivelace, sestávající ze soustavy kapacitních snímačů s povrchovými elektrodami ponořenými do hydraulického média, vyznačující se tím, že všechna snímací kapacitní čidla (lj jsou napojena svým výstupem (6) na vstupy (7) měřicí ústředny (8), kde každé kapacitní čidlo (1), jehož dielektrlkem je zčásti hydraulické médium a z části vzduch, kdy poměr mezi těmito médii se mění v závislosti na změně měřené výšky (2), přičemž kapacitní čidla (1) jsou spojena jedním potrubím (10) s vyrovnávací nádrží (11) a druhým potrubím (15) s prostorem nad hladinou.A capacitive hydrostatic leveling system, consisting of a set of capacitive sensors with surface electrodes immersed in a hydraulic medium, characterized in that all sensing capacitive sensors (1j) are connected by their output (6) to the inputs (7) of the control panel (8). a sensor (1), the dielectric of which is partly a hydraulic medium and partly an air, the ratio between these mediums varying depending on the change in the measured height (2), the capacitive sensors (1) being connected by one pipe (10) to the buffer tank (11) ) and a second pipe (15) with a space above the surface.
CS872883A 1987-04-23 1987-04-23 Capacity system for hydrostatic levelling CS262067B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS872883A CS262067B1 (en) 1987-04-23 1987-04-23 Capacity system for hydrostatic levelling

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS872883A CS262067B1 (en) 1987-04-23 1987-04-23 Capacity system for hydrostatic levelling

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS288387A1 CS288387A1 (en) 1988-07-15
CS262067B1 true CS262067B1 (en) 1989-02-10

Family

ID=5367248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS872883A CS262067B1 (en) 1987-04-23 1987-04-23 Capacity system for hydrostatic levelling

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS262067B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS288387A1 (en) 1988-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3657926A (en) Method and apparatus for measuring physical phenomena
US3038336A (en) System for measuring height and density of liquids
Meier et al. Hydrostatic levelling systems: Measuring at the system limits
KR100228410B1 (en) Liquid water level flux measuring system and measuring method use strain gauge type loadcell
US5661228A (en) Liquid pressure and level sensing instruments
CN104535134A (en) Millimeter-level digital type water level sensor detecting method
US3572121A (en) Device for pneumatically measuring liquid levels
US3377861A (en) Electronic liquid measuring system
US5247833A (en) Water level measuring apparatus
CS262067B1 (en) Capacity system for hydrostatic levelling
Alva-Hurtado et al. Survey of laboratory devices for measuring soil volume change
CN211205265U (en) Constant temperature static force leveling system
CN205879171U (en) Static level gauge applied to liquid levels
SE452658B (en) VETSKENIVASYSTEM
US3134262A (en) Precision manometer
FI73834C (en) SYSTEM FOER MAETNING AV BAEDDNIVAON I EN VIRVELBAEDD.
CN105973197A (en) Liquid level static force level gauge
EP0750173B1 (en) Double pendulum device for measuring angular microvariations
US2836067A (en) U-tube manometer
Venkateshan et al. Measurement of pressure
US11946792B2 (en) Level sensor
US3613436A (en) Non-destructive testing of pressure vessels
Zeng et al. Long-term bridge deflection monitoring using a connected pipe system considering structural vibration
EP3974786A1 (en) Differential capacitance continuous level sensor systems
US3419801A (en) Capacitance-type measuring apparatus for fluids in a super-critical state including a diode linearization network