PL194522B1 - Pochyłomierz grawitacyjny kwarcowy - Google Patents

Abstract

Pochylomierz grawitacyjny kwarcowy skla- dajacy sie z dwóch wahadel z obciaznikami, rezonatorów kwarcowych, ukladów elektronicz- nych do wzbudzania drgan rezonatorów oraz zespolu elektronicznego do pomiaru czestotli- wosci tych drgan, znamienny tym, ze wahadla (2) i (3) stanowia rezonatory kwarcowe, w ksztal- cie plytek plasko-równoleglych, które sa usytu- owane symetrycznie wzgledem osi (X-X) i przy- mocowane w górnej czesci do plaskich po- wierzchni oprawek (4) i (5), odchylonych od pozycji pionowej o kat (a). PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest pochyłomierz grawitacyjny kwarcowy do zdalnego, automatycznego pomiaru nachyleń różnych obiektów zwłaszcza zapór wodnych, wysokich budynków i kominów.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 191 314 pochyłomierz grawitacyjny kwarcowy wyposażony w dwa wahadła usytuowane symetrycznie względem osi pionowej, które stykają się z rezonatorami kwarcowymi poprzez kulki umieszczone w ich górnej części. Zmiana położenia korpusu, do którego są przymocowane jednym końcem poprzez oprawki rezonatory kwarcowe, powoduje zmianę nacisku kulek na te rezonatory, a tym samym zmianę naprężeń rezonatorów i częstotliwości ich drgań. Częstotliwości drgań rezonatorów są przesyłane poprzez zespół elektroniczny do komputera, gdzie specjalny program pomiarowy przetwarza te drgania na wartości kąta pochylenia, wyrażone w ustalonych jednostkach kątowych.

W przyrządzie o tak złożonej konstrukcji występują trudności w ustawianiu rezonatorów kwarcowych na taką samą częstotliwość drgań przy ich jednoczesnym symetrycznym usytuowaniu względem osi pionowej, co jest powodem zmniejszenia zakresu pomiarowego przyrządu, natomiast tarcie pomiędzy kulką wahadła i rezonatorem oraz wielkość histerezy rezonatorów i zawieszek wahadeł ma wpływ na obniżenie dokładności przyrządu.

Znany jest również z polskiego opisu patentowego nr 180 845 pochyłomierz grawitacyjny wyposażony w dwustrunowy czujnik z wahadłem umieszczony wewnątrz korpusu pochyłomierza i podwieszony do jego głowicy poprzez przegub wahadła w taki sposób, że napięte struny czujnika są usytuowane symetrycznie względem osi przegubu wahadła, do którego są zamocowane górne końce strun, natomiast dolne końce są zamocowane do korpusu w jego dolnej części. Pomiar pochylenia badanego obiektu polega na rejestracji zmian częstotliwości drgań napiętych strun, których zmiana napięcia a tym samym zmiana częstotliwości drgań jest wywołana zmianą położenia korpusu zamocowanego do bolca ustabilizowanego na obiekcie.

Długotrwała eksploatacja pochyłomierza przy częstym pobudzaniu strun do drgań, powoduje wydłużenie strun, a tym samym zmianę częstotliwości ich drgań, co ma wpływ na zmianę charakterystyki przyrządu i w konsekwencji na obniżenie dokładności pomiaru.

Pochyłomierz grawitacyjny kwarcowy według wynalazku ma dwa wahadła, które stanowią rezonatory kwarcowe w kształcie płytek płasko-równoległych, usytuowanych symetrycznie względem osi X-X. Górne końce rezonatorów są przymocowane do płaskiej powierzchni oprawek, które są odchylone od pozycji pionowej o kąt a.

Pochyłomierz według wynalazku, dzięki zastosowaniu jako wahadeł rezonatorów kwarcowych pozwala na pomiar pochylenia w większym zakresie pomiarowym. Zwiększenie zakresu pomiarowego uzyskano przez zmniejszenie czułości przyrządu i zmniejszenie histerezy rezonatorów kwarcowych. Zjawisko histerezy w przedstawionym rozwiązaniu zależy tylko od sprężystości rezonatora. Zastosowanie rezonatorów kwarcowych jako wahadeł również znacznie upraszcza konstrukcję pochyłomierza, zmniejsza jego gabaryty i ciężar.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig.1 przedstawia pochyłomierz grawitacyjny kwarcowy w przekroju wzdłuż osi bolca stabilizacyjnego i pionowej osi X-X.

Pochyłomierz grawitacyjny kwarcowy składa się z korpusu 1, wewnątrz którego są umieszczone dwa wahadła w postaci rezonatorów kwarcowych 2 i 3 o kształcie cienkich płytek płasko równoległych, których górne końce są przytwierdzone do płaskich powierzchni oprawek 4 i 5 a dolne są obciążone za pomocą obciążników 6 i 7. Oprawki 4 i 5 są przymocowane do korpusu 1 za pomocą wkrętów 8 i są usytuowane symetrycznie względem pionowej osi X-X pochyłomierza i odchylone od niej o kąt a. Rezonatory kwarcowe 2 i 3 są połączone z układami elektronicznymi 9 i 10 a te poprzez kable 11 z zespołem elektronicznym 12 i komputerem 13. Korpus 1 pochyłomierza grawitacyjnego kwarcowego jest przymocowany od góry poprzez łącznik 14 do sztywnego bolca stabilizacyjnego 15 połączonego z badanym obiektem 16, a w dolnej części na wysokości obciążników 6 i 7 jest wyposażony we wkręty stabilizacyjne 17 i 18.

Pomiar pochylenia badanego obiektu 16 polega na pomiarze pochylenia sztywnego bolca stabilizacyjnego 15 połączonego z obiektem. Do bolca stabilizacyjnego 15 jest przymocowany poprzez łącznik 14 korpus 1 pochyłomierza grawitacyjnego kwarcowego. W wyniku nachylenia badanego obiektu 16 następuje względny obrót korpusu 1 oraz przytwierdzonych do korpusu za pomocą wkrętów 8 oprawek 4 i 5, umieszczonych symetrycznie względem pionowej osi X-X pochyłomierza. Do

PL 194 522 B1 płaskich powierzchni oprawek 4 i 5 są przymocowane jedne końce rezonatorów kwarcowych 2 i 3, zaś ich drugie końce są obciążone za pomocą obciążników 6 i 7. W celu wstępnego naprężenia rezonatorów, oprawki 4 i 5 a tym samym rezonatory są odchylone od pozycji pionowej o kąt a. Kąt a został tak dobrany aby przy pionowym położeniu osi X-X pochyłomierza, oba rezonatory znajdowały się w środkowym zakresie pomiarowym i wykazywały jednakową częstotliwość drgań. Nachylenie obiektu spowoduje odchylenie korpusu 1 i oprawek 4 i 5 a tym samym górnych końców rezonatorów. Rezonatory mają w dolnej części zamocowane obciążniki 6 i 7 i odchylenie oprawek spowoduje wygięcie rezonatorów a tym samym zmniejszenie naprężenia jednego rezonatora i zwiększenie naprężenia drugiego. Zmiana naprężenia rezonatorów wywoła zmianę częstotliwości drgań rezonatorów, które są pobudzane do drgań przez układy elektroniczne 9 i 10. Częstotliwości drgań rezonatorów są przesyłane kablami 11 poprzez zespół elektroniczny 12 do komputera 13, gdzie specjalny program przetwarza te drgania na wartości kąta pochylenia, wyrażone w ustalonych jednostkach kątowych. Jednoczesny pomiar częstotliwości drgań obu rezonatorów i uzyskana różnica częstotliwości drgań rezonatorów jest podstawą do określenia pochylenia badanego obiektu 16. Do ustawienia zakresu pomiarowego rezonatorów służą wkręty stabilizacyjne 17 i 18, które po wkręceniu do oporu spowodują zablokowanie obciążników 6 i 7, a tym samym zabezpieczą rezonatory 2 i 3 przed uszkodzeniem podczas zdejmowania przyrządu z bolca stabilizacyjnego 15 i w czasie transportu urządzenia.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Pochyłomierz grawitacyjny kwarcowy składający się z dwóch wahadeł z obciążnikami, rezonatorów kwarcowych, układów elektronicznych do wzbudzania drgań rezonatorów oraz zespołu elektronicznego do pomiaru częstotliwości tych drgań, znamienny tym, że wahadła (2) i (3) stanowią rezonatory kwarcowe, w kształcie płytek płasko-równoległych, które są usytuowane symetrycznie względem osi (X-X) i przymocowane w górnej części do płaskich powierzchni oprawek (4) i (5), odchylonych od pozycji pionowej o kąt (a).