HU218333B - Portable measuring equipment for high precision measuring levels of still- and river-waters in electronic way - Google Patents

Abstract

Hordozható mérőberendezés álló- és folyóvizek szintjének elektronikusúton történő nagy pontosságú méréséhez, amely mérőberendezésmérőérzékelőt (1) és ahhoz elektronikusan kapcsolt meghajtó-kijelzőelektronikát tartalmazó műszert (2) foglal magában. A találmányunkszerinti berendezés egy függőlegesre állítható és rögzíthető, ahullámzás hatását perforációval (6) csillapító mérőcsövet (3)tartalmaz, ahol a mérőcső (3) szintezésre alkalmas felülettel (3/a)van kiképezve, továbbá a mérőérzékelő (1) a szintezésre alkalmasfelület (3/a) és a mérőérzékelő (1) érzékelési síkja (1/a) közöttipontosan ismert távolságban van a mérőcsőben (3) elhelyezve. ŕ

Description

A találmány tárgya az álló- és folyóvizek szintjének (vízállásának) nagy pontosságú mérésére szolgáló hordozható berendezés, mely lehetővé teszi, hogy vízrajzi (hidrológiai) mérések keretében nagy pontosságú vízszintregisztrálókat állíthassunk be, és hogy a folyóvizek esését nagy pontossággal mérhessük.

A vízrajz területén régi probléma a kis esésű vízfolyásokra vonatkozó megbízható vízállás-vízhozam kapcsolat készítése. Az ilyen folyószakaszok adott helyén ugyanis a vízhozam (az ott másodpercenként átfolyt vízmennyiség) nemcsak a folyó vízszintjének a magasságától (a vízállástól, s a folyó e vízszint alatti medrének a vízállással egyértelmű kapcsolatban levő geometriai jellemzőitől), hanem a vízfelszín esésétől (az adott helyen a vízfelszín érintőjének az iránytangensétől) is függ. Ez utóbbinak a gyakorlati meghatározásánál azonban egyedüli lehetséges megoldás az érintőnek egy olyan szelővel történő helyettesítése, amelynek iránytangense kellő mértékben megközelíti az érintő iránytangensét. így a vízfelszín esésének gyakorlati meghatározásához elengedhetetlen egy viszonylag rövid folyószakasz két végén az azonos magassági síkra vonatkoztatott vízszintmagasságok, majd ezekből a szakasz két vége közötti vízszintkülönbség pontos (a 0,5 centiméteres határértéket semmiképpen sem meghaladó hibával) meghatározása, ami a hullámzás és a kis szintkülönbség miatt nem egyszerű feladat. Hasonló módon nagy pontosságú vízszintmérés szükséges a kis vízhozamok mérésére épített vízhozammérő műtárgyaknál. Ezeknél ugyanis a vízszintméréssel kapcsolatban a vízszintmagasság és vízhozam közötti egyértelmű összefüggés és a mérendő kis vízállásértékek következtében merül fel a fokozott pontosság iránti igény.

Kisebb pontosságú vízszint méréséhez elterjedten alkalmaznak - például a Magyar Vízrajzi Szolgálatnál adatgyűjtőhöz csatlakoztatott nyomásmérés elvén működő mérőérzékelőket. Ezek a rendszerek a mérőérzékelő beépítési helyéhez mint „0” ponthoz képest mérik a relatív vízállást. Pontosságuk azonban az alkalmazott műszaki megoldás mellett rosszabb ±0,5 cm-nél. Ennek oka egyrészt az, hogy a mérőérzékelők csillapítatlan víztérben kerülnek elhelyezésre, s így hullámzással együtt mérik a fölöttük elhelyezkedő vízoszlop hidrosztatikai nyomását, másrészt hogy a mérőeszközöket a folyó medrének egy jól meghatározott helyére úgy építik be, hogy segítségükkel mind az ott előforduló legalacsonyabb, mind pedig a legmagasabb vízszintet mérni lehessen akár 10 m vízszintingadozást meghaladó folyókon is. Még egy igen jó minőségű (0,1% névleges értékre vonatkoztatott pontosságú) 10 m névleges vízszintértéket mérő mérőérzékelő pontossága is rosszabb, legfeljebb körülbelül ± 1 cm, mint az előirt ±0,5 cm-es érték.

Nagy pontosságú vízszintmérésre az irodalomban alig található utalás. Megoldására napjainkig mindössze két, már nagyon régóta ismert eljárást alkalmaznak különféle változatokban. Ezek azonban annyira nehézkesek és időigényesek, hogy a gyakorlatban, azaz rendszeres, üzemszerű használatban sehol sem terjedtek el.

Mindkét megoldás (Németh Endre: Hidrológia és hidrometria, Tankönyvkiadó, Budapest, 1954., 356-360. oldal) alapvető sajátossága az, hogy a vízbe gázolva a part közelében (amennyiben ott elég kicsiny a vízmélység és ehhez megfelelő a talaj) egy oldalán kis lyukakkal ellátott hengerpalástot nyomnak a talajba, és a vízszint magasságát nem közvetlenül a folyóban, hanem a hengerpalást belsejében mérik. Az így kialakított hengerpalástnak a rajta kiképzett kis lyukak következtében ugyanis jellemzője az, hogy a vízfolyás hullámzásának hatására a külseje és a belseje között rövid ideig előálló nyomáskülönbségek miatt mind befelé, mind kifelé csak igen kis vízmennyiségek áramolhatnak, vagyis e palást a hullámzás hatását igen nagy mértékben csillapítja, gyakorlatilag kiküszöböli.

Magát a nagy pontosságú vízszintmérést tehát mindkét esetben az említett hengerpalást belsejében, csillapított térben végzik. Az említett két eljárás pedig csak annyiban tér el egymástól, hogy az egyik esetben (Németh Endre: Hidrológia és hidrometria, Tankönyvkiadó, Budapest, 1954., 356-359. oldal) a (csillapított) vízfelszínig egy megfelelően kiképzett fakarót vernek le, a másik esetben (Németh Endre: Hidrológia és hidrometria, Tankönyvkiadó, Budapest, 1954., 357. oldal) pedig egy olyan acélkarót, amelyhez rögzítve egy csavar mozgatható le és fel mindaddig, amíg annak teteje a (csillapított) vízzel nem színei.

Ezt követően pedig mindkét esetben az eljárás az, hogy a levert fakaró vagy a beállított csavar tetejét egy közeli fix ponthoz viszonyítva a szintezőműszerrel bemérik.

Tehát a vizek szintjének korszerű, nagy pontosságú, egyszerűen kivitelezhető mérése még megoldatlan feladat annak ellenére, hogy jelentős igény mutatkozik rá. Célkitűzésünk egy ilyen készülék kifejlesztése volt.

A találmány szerinti megoldás a következőkben tér el az ismert megoldásoktól.

A találmány szerinti berendezés a nagyon nehezen kivitelezhető, hosszadalmas, sok emberi tényezőtől függő, és ebből adódóan igen könnyen pontatlanságot eredményező ismert megoldásokkal szemben korszerű, az emberi tényezőktől gyakorlatilag független megoldást nyújt, amely a vízszint helyzetét nyomásmérés elvén, mérőérzékelővel mérő berendezéssel elektronikus úton határozza meg, továbbá a mérőérzékelő a hullámzás hatását csillapító, szintezésre alkalmas felületet és a víz gyors bejutását lehetővé tevő, nyitható-zárható nyílásokat tartalmazó mérőcsőben van elhelyezve.

A találmány tehát hordozható mérőberendezés állóés folyóvizek szintjének elektronikus úton történő nagy pontosságú méréséhez, amely mérőberendezés mérőérzékelőt és ahhoz elektronikusan kapcsolt meghajtókijelző elektronikát tartalmazó műszert foglal magában. A találmányunk szerinti berendezés egy függőlegesre állítható és rögzíthető, a hullámzás hatását perforációval csillapító mérőcsövet tartalmaz, ahol a mérőcső szintezésre alkalmas felülettel van kiképezve, továbbá a mérőérzékelő a szintezésre alkalmas felület és a mérőérzékelő érzékelési síkja közötti pontosan ismert távolságban van a mérőcsőben elhelyezve.

Az érzékelési sík a mérőérzékelőben a gyártó által ismert, kívülről nem látható helyen van rögzítve, ez

HU 218 333 Β az a szint, mely fölötti vizoszlop magasságát méri az eszköz.

Előnyös, ha a mérőcsövön a víz bejutását és gyors eltávolítását biztosító zárható-nyitható nyílás van kialakítva a mérés meggyorsítása érdekében.

További előnyös megvalósítási forma, ha a mérőcső talajba verhető rúdhoz, háromlábú állványhoz és a mérőcső alját körbefogó csészéhez egyaránt rögzíthetően és függőleges helyzetbe állíthatóan van kialakítva. így különböző mérési körülmények között is biztosítani lehet a pontos mérés feltételeit.

Előnyös továbbá a mérőcső szintezése és csészében történő pontosan reprodukálható rögzítésének megvalósítása érdekében, ha a mérőcső teteje és alja le van gömbölyítve. A legömbölyített tetejű mérőcső lehetővé teszi, hogy a mérőcső tetejének helyzete az ismert szintezési eljárással meghatározható egy, a mérés helyszínéhez közeli, általában tengerszint feletti magassággal jellemzett fix ponthoz képest.

A találmány szerinti berendezést ismertető ábrák:

1. ábra Nagy pontosságú vízszintmérő

2. ábra Talajba verhető rúddal történő rögzítés

3. ábra Háromlábú állvánnyal történő rögzítés

4. ábra Fixen beépített csészében történő rögzítés

A találmány szerinti berendezést az ábrákkal összhangban az alábbiak szerint ismertetjük részletesen

1. ábra:

a berendezés 6 perforációval és nyitható-zárható nagyobb 7 nyílással ellátott, a vízszint magasságát előíró minimum és maximum 14 jelzéssel ellátott, tetején és alján legömbölyített 3 mérőcsőből, a benne elhelyezett 1 mérőérzékelőből, az érzékelő megtáplálására és jelének kivezetésére szolgáló 4 kábelből, annak 5 csatlakozójából és a meghajtó-kijelző elektronikát, valamint az energia ellátását biztosító újratölthető elemeket tartalmazó 2 műszerből áll;

a berendezés lényeges tartozékai a rögzítésre szolgáló elemek:

2. ábra:

az egyik rögzítési megoldást mutatja be, mely talajba verhető 8 rúdból, a 8 rúd és a 3 mérőcső párhuzamos rögzítését biztosító két oldható 9 bilincsből, a 8 rúd függőlegessé tételéhez szükséges, mellé illeszthető 20 libellából áll;

3. ábra:

egy másik megoldási példát mutat be, amely a hegyes végű, mozgatható, 12 csavarokkal rögzíthető és 15 taposótalpakkal ellátott háromlábú 10 állványból, a háromlábú 10 állvány és a 3 mérőcső egymáshoz rögzítését lehetővé tevő három 16 rögzítőcsavarral és a 3 mérőcső függőlegessé tételét lehetővé tevő három 13 talpcsavarral ellátott beállító 11 foglalatból, s rá elmozdulásmentesen feltehető szelencés 21 libellából áll;

4. ábra:

egy harmadik megoldási példát mutat be, mely a 3 mérőcsövet befogadó, öblítő 19 nyílásokkal és 18 rögzítőcsavarral ellátott 17 csészéből és annak függőlegessé tételét lehetővé tevő, s rá elmozdulásmentesen feltehető szelencés 22 libellából áll; a 17 csésze belsejében gömbölyű kiemelkedés van, mely illeszkedik a mérőcső legömbölyített aljához, valamint a 17 csésze a rögzítőcsavar segítségével acélszerkezethez erősítve vagy betonaljzatba betonozva fixen be van építve; a nyílások a csészében lerakódó hordalék kimosását teszik lehetővé.

A találmány szerinti berendezés méri a vízszint helyzetét az 1 mérőérzékelő gyártó által meghatározott és rögzített 1/a érzékelési síkjához mint „0” szinthez képest, miközben e sík és a 3 mérőcső 3/a szintezésre alkalmas módon kialakított felülete közötti távolság ismert, ez utóbbi felület helyzete pedig egy közeli, általában tengerszint feletti magassággal jellemzett fix ponthoz viszonyítva az önmagában ismert szintezési eljárással meghatározható. Ezekből az adatokból a vízszint helyzete pontosan, gyorsan és egyszerűen kiszámolható.

A 3 mérőcsövet a vízben valamihez rögzíteni kell a pontos mérés érdekében. A 3 mérőcső rögzítésére a találmány szerinti készülékben három lehetőség van: lehet azt egy talajba vert 8 rúdhoz erősíteni, lehet egy háromlábú 10 állványra helyezni, végül lehet az alsó végét egy erre a célra kialakított, azt körbefogó és a 3 mérőcsövet megfelelően rögzítő 17 csészében elhelyezni.

A 17 csésze annyiban tér el a 8 rúdtól és a háromlábú 10 állványtól, hogy fixen beépített, így a benne elhelyezett 3 mérőcső szintezését a közeli magassági fix ponthoz - ugyanazon 3 mérőcső használata esetén csak egyszer, célszerűen beépítéskor - kell elvégezni. A későbbi vízszintmagasság meghatározásához már újabb szintezésre nincs szükség.

Mind a három rögzítési mód esetén lehetőség van a 3 mérőcső függőlegessé tételére (ami a pontos mérés egyik alapfeltétele) s a 8 rúd és a háromlábú 10 állvány használata esetén a 3 mérőcső magassági helyzete is állítható.

Claims (8)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Hordozható mérőberendezés álló- és folyóvizek szintjének elektronikus úton történő nagy pontosságú méréséhez, amely mérőberendezés mérőérzékelőt és ahhoz elektronikusan kapcsolt meghajtó-kijelző elektronikát tartalmazó műszert foglal magában, azzal jellemezve, hogy egy függőlegesre állítható és rögzíthető, a hullámzás hatását perforációval csillapító mérőcsövet (3) tartalmaz, ahol a mérőcső (3) szintezésre alkalmas felülettel (3/a) van kiképezve, továbbá a mérőérzékelő (1) a szintezésre alkalmas felület (3/a) és a mérőérzékelő (1) érzékelési síkja (1/a) közötti pontosan ismert távolságban van a mérőcsőben (3) elhelyezve.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti mérőberendezés, azzal jellemezve, hogy a mérőcsövön (3) a víz bejutását és gyors eltávolítását biztosító zárható-nyitható nyílás (7) van kialakítva.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti mérőberendezés, azzal jellemezve, hogy a mérőcső (3) teteje és alja legömbölyített.
4. 4. Az 1-3. igénypont bármelyike szerinti mérőberendezés, azzal jellemezve, hogy a mérőcső (3) célszerűen talajba verhető rúdhoz (8), háromlábú állványhoz

   HU 218 333 Β (10) és a mérőcső (3) alját körbefogó csészéhez (17) egyaránt rögzíthetően és függőleges helyzetbe állíthatóan van kialakítva.
5. 5. A 4. igénypont szerinti mérőberendezés, azzal jellemezve, hogy a mérócső (3) és a talajba verhető rúd (8) 5 egymással párhuzamos, a talajba verhető rúd (8) pedig függőleges helyzetbe állíthatóan van kialakítva.
6. 6. A 4. igénypont szerinti mérőberendezés, azzal jellemezve, hogy a mérőcső (3) a háromlábú állványon (10) talpcsavarokkal (13) függőleges helyzetbe állítha- 10 tóan van kialakítva.
7. 7. A 4. vagy 6. igénypont szerinti mérőberendezés, azzal jellemezve, hogy a háromlábú állvány (10) hegyben végződő lábai mozgathatók, rögzíthetők, és taposótalpak (15) segítségével földbe nyomhatóan van kialakítva.
8. 8. A 4. igénypont szerinti mérőberendezés, azzal jellemezve, hogy a mérőcsövet (3) rögzítő csésze (17) belsejében gömbölyű kiemelkedés van kiképezve a mérőcső legömbölyített aljához illeszkedően, továbbá csészeöblítő nyílásokat (19) és rögzítőcsavart (18) tartalmaz.