SU554468A1

SU554468A1 - Hydronic Level

Info

Publication number: SU554468A1
Application number: SU2097560A
Authority: SU
Inventors: Игорь Аронович Таплашвили; Рафаел Акопович Мовсесян; Андраник Андраникович Мартиросян
Original assignee: Ереванский Политехнический Институт Имени К.Маркса
Priority date: 1975-01-21
Filing date: 1975-01-21
Publication date: 1977-04-15

Description

1one

Изобретение относитс к области геодезического приборостроени и предназначено дл измерени превышений отдельных точек оснований и сооружений.The invention relates to the field of geodetic instrumentation and is intended to measure the elevation of individual points of foundations and structures.

Известны гидростатические нивелиры, в которых измерени .уровн производ тс либо по отсчетным устройствам, расположенным в каждом сообщающемс сосуде, либо по отсчетному устройству одного сосуда, установленного на репере, и сигнальным устройствам (электродам), расположенным в контролируемых сосудах (1, 2).Hydrostatic levels are known in which level measurements are made either by the readout devices located in each communicating vessel, or by the readout device of one vessel mounted on the bench mark, and signaling devices (electrodes) located in controlled vessels (1, 2).

Недостатками известных гидростатических нивелиров вл ютс сложность их конструкции , а также мала производительность измерени превышений, особенно при большом числе контролируемых точек, что затрудн ет автоматизацию процесса измерений.The disadvantages of the known hydrostatic levels are the complexity of their design, as well as the low measurement performance of exceedances, especially with a large number of controlled points, which makes it difficult to automate the measurement process.

Известны гидростатические системы, в которых производитс автоматизаци измерений , однако значительно затрудн етс одновременный съем информации с большого числа датчиков (3).Hydrostatic systems are known in which measurement automation is performed, but it is significantly more difficult to simultaneously retrieve information from a large number of sensors (3).

Наиболее близким по технической сущности к описываемому устройству вл етс гидронивелир, содержащий сообщающиес сосуды с расположеиными в них электродами уровн жидкости, устройство дл изменеии уровн л идкости в сосудах и блок обработки информации (4, 5). Конструкци этих устройств, обеспечивающих одновременный дистанционный съем информации, получаетс несколько проще, чем описываема . Однако при этом получаетс более сложна математическа обработка результатов измерений , так как необходимо вводить поправку за врем установлени уровн жидкости в системе, что заметно снижает производительность общего объема работ. Другим недостатком системы, основанной на гидродинамическом способе нивелировани , вл етс тот факт, что вследствие движени жидкости в трубоироводах этот способ целесообразно использовать только в стационарных системах, так как дл подобных переносных нивелиров необходимо будет вводить дополнительную ионравку, учитывающую действие сил Кориолиса.The closest in technical essence to the described device is a hydraulic leveling device containing communicating vessels with liquid level electrodes located in them, a device for changing the level of liquid in vessels and an information processing unit (4, 5). The design of these devices, which provide simultaneous remote reading of information, is somewhat simpler than the one described. However, this results in a more complex mathematical processing of the measurement results, since it is necessary to introduce an amendment during the establishment of the fluid level in the system, which significantly reduces the performance of the total amount of work. Another disadvantage of the system based on the hydrodynamic leveling method is the fact that, due to the fluid movement in the pipelines, this method is advisable to use only in stationary systems, since for such portable levels it will be necessary to introduce an additional ion correction that takes into account the effect of Coriolis forces.

Дл повышени производительности дистанционных измерений в предлагаемом гидронивелире устройством дл измеиеии уровн жидкости Б сосудах служит камера газового давлени , соединенна с измерительнойTo improve the performance of remote measurements in the proposed hydraulic leveling device for changing the level of liquid B vessels is a gas pressure chamber connected to the measuring

частью каждого из сосудов, выполненной в виде пьезометрической трубки, погруженной в жидкость, заполн ющую сосуд, причем в верхней части ньезометрической трубки закреплеи электрод регистратора уровн .a part of each of the vessels, made in the form of a piezometric tube, immersed in the liquid filling the vessel, with the level recorder electrode attached to the top of the metering tube.

33

С целью повышени точности измерений, внутренний диаметр d пьезометрической трубки выбран из услови :In order to improve the measurement accuracy, the inner diameter d of the piezometric tube is selected from the condition:

0,3 d. где Дс - внутренний диаметр сосуда. - диаметр электрода регистратора уровн . На чертеже приведена принципиальна схема предлагаемого гидронивелира. Гидронивелир содержит сосуд 1, устанавливаемый на репере, и сосуд 2, устанавливаемый на контролируемой точке. В каждом сосуде расположена вертикальна пьезометрическа трубка 3, котора своим ниж-15 ним концом не достает дна сосуда (т. е. сосуд и иьезометрическа трубка вл ютс сообшаюшимис сосудами). В верхней части пьезометрической трубки расположен регистратор уровн в виде игольчатого электрода20 4, закрепленного на изолированной шайбе 5, в которой имеютс сквозные отверсти дл передачи в объем пьезометрической трубки внешнего давлени Р„. подводимого через отвод б от отдельной общей камеры давле- 25 ни 7, где перемешаетс поршень 8. Каждый игольчатый электрод через герметический изол тор 9 подключаетс своим проводом к блоку 10 обработки ииформации. Отводы 11 и 12 сосудов служат дл сообшени их тру- зо бопроводами как по жидкости, так и по атмосферному давлению Вс система заливаетс рабочей жидкостью 13 до некоторого уровн В статическом состо нии (т. е. при Ра- 35 -Pn consi.) уровень жидкости в пьезометрических трубках стабилизирован, и он будет выше или ниже уровн жидкости в сосудах в зависимости от того, будет ли атмосферное давление Ра в сосудах больше или 40 меньще внешнего давлени РП в объемах пьезометрических трубок. Гидронивелир работает следующим образом .45 После установлени равновеси жидкости в сосудах 1 и 2, а соответственно, и в пьезометрических трубках 3 запускают одновременно отсчетное устройство в блоке 10 обработки информации и привод, который иачи- Q нает равномерно перемешать поршень 8, создава равномерно измен юшеес во времени разрежение в камере давлени 7, а вместе с тем и в иьезометрических трубках 3 ( т. е. const), вызыва в последних55 dt подъем жидкости с равномерной скоростью. В блоке 10 обработки информации производитс измерение времени подъема жидкости в пьезометрических трубках с момента нача-go ла изменени внешнего давлени РП в них, т. е. с момента начала в них движени жидкости до момента контактировани жидкости с соответствуюшим электродом 4. При одинаковом удалении электродов 4 от осно-650.3 d. where Ds is the internal diameter of the vessel. - diameter of the level recorder electrode. The drawing shows a schematic diagram of the proposed hydraulic level. The hydraulic leveling device contains a vessel 1 mounted on a bench mark, and a vessel 2 mounted on a controlled point. In each vessel there is a vertical piezometric tube 3, which at its bottom-15 end lacks the bottom of the vessel (i.e. the vessel and the measuring tube are communicating vessels). In the upper part of the piezometric tube there is a level recorder in the form of a needle electrode 20 4 fixed on an insulated washer 5, in which there are through holes for transmitting external pressure Pn into the volume of the piezometric tube. the pressure of pressure 7 supplied through a tap b from a separate common chamber, where the piston 8 is mixed. Each needle electrode is connected through its own wire to the information processing unit 10 through a hermetic insulator 9. The taps 11 and 12 of the vessels serve as a pipe for both their fluid and atmospheric pressure. The whole system is filled with the working fluid 13 to a certain level. In the static state (i.e. at Pa-35 -Pn consi.) The fluids in the piezometric tubes are stabilized and it will be higher or lower than the level of the fluid in the vessels, depending on whether the atmospheric pressure Pa in the vessels is greater or 40 less than the external RP pressure in the volumes of the piezometric tubes. The hydro leveling device works as follows .45 After equilibration of the fluid in vessels 1 and 2 and, accordingly, in the piezometric tubes 3, the reading device at the same time is started in the information processing unit 10 and the actuator, which evenly mixes the piston 8, creating uniformly changing in time, the vacuum in the pressure chamber 7, and at the same time in the measuring tubes 3 (i.e., const), in the last 55 dt causes the fluid to rise at a uniform speed. In the information processing unit 10, the time taken to lift the fluid in the piezometric tubes from the moment of the beginning of the change in the external pressure of the RP in them, i.e. from the moment the fluid moves in them until the contact of the fluid with the corresponding electrode 4, is measured. 4 from the base 65

вани сосудов величина превышени между двум сосудами будет определ тьс по формулеvanities of vessels the magnitude of the excess between the two vessels will be determined by the formula

h ,V,t,V,J,,(I) 10 где V , и V-S, -скорости подъема жидкости в соответствуюших пьезометрических трубках, а 1 и tz - врем подъема жидкости в них с момента начала изменени давлени РП до момента контактировани жидкости с электродами. Учитыва высокую скорость передачи давлени в газах, практически можно считать, что выполн етс условие Кт, -Ут:, -.У-с„ V . При этом превышение между двум сосудами будет определ тьс по формуле: ЛА - 1/ / - / 19 - т(2 il- () Измерение времени можно производить, например, с помощью генератора импульсов заданной частоты следовани f и счетчика импульсов, расположенных в блоке 10 обраf л п N отки информации. При этом врем -, где Л/ - число импульсов, зафиксированное счетчиком. Тогда формула (2) принимает следуюший вид: , f / / / где - разность числа импульсов , зафиксированна счетчиком. Следовательно , превышение может определ тьс как разностью времени, так и по разности числа импульсов. При этом легко ввести и знак превышени с зависимости, от того, с какого электрода первым поступает сигнал. Дл конкретной системы гидронивелировани Vm будет вл тьс некоторой посто нной величиной а величина - - а в (3) есть ие что / иное, как цена одного импульса, выраженна в единицах длины. Гидронивелир приходит в исходное состо пие по мере возвращени поршн 8 в исходное положение. При измерени х важно, чтобы перед последуюшим замером жидкость во всех пьезометрических трубках установилась па некотором уровне, иричем не об зательпо , чтобы этот уровень совпадал с уровнем предыдушего замера. Измерение можно производить как кодово-импульсным , так и врем -импульсным методами . Оба эти метода пригодны дл работы гидронивелира. Вообше говор , врем -импульсный метод может обеспечить достаточно высокую точность отсчета. Однако при этом методе требуетс строгое соблюдение равномерной скорости перемешени поршн камеры давлени в пределах всего рабочего диапазона, что ведет к усложнению кинематической схемы устройства. При кодово-имнульсном методе кинематика устройства получаетс болееh, V, t, V, J ,, (I) 10 where V, and VS, are the fluid lifting speeds in the corresponding piezometric tubes, and 1 and tz are the lifting time of the fluid in them from the moment the RP pressure pressure changes to the moment the fluid contacts with electrodes. Taking into account the high pressure transmission rate in gases, it can practically be considered that the condition Kt, -Um: -U.S.V. In this case, the excess between the two vessels will be determined by the formula: LA - 1 / / - / 19 - t (2 il- () The time measurement can be made, for example, using a pulse generator of a predetermined tracking frequency f and a pulse counter located in the block 10 rounds of information. At that, time is where L / is the number of pulses recorded by the counter. Then formula (2) takes the following form:, f / / / where is the difference of the number of pulses recorded by the counter. Therefore, the excess can determined by both the time difference and the difference in the number of them It is easy to enter the sign of the excess from the dependence on which electrode the signal comes in first.For a specific water leveling system, Vm will be some constant value and the value - - and in (3) there is nothing / other than the price of a single pulse, expressed in units of length, the hydraulic level returns to its original state as the piston 8 returns to its original position. When measuring, it is important that before the next measurement the fluid in all piezometric tubes is set to a certain level, which does not matter lpo to this level coincides with the level of the previous one measurement. Measurement can be made both pulse code, and time - pulse methods. Both of these methods are suitable for the operation of a hydraulic level. In general, the time-pulse method can provide a fairly high accuracy of reference. However, this method requires strict adherence to uniform speed of mixing of the piston of the pressure chamber within the entire working range, which leads to complication of the kinematic scheme of the device. With the code-pulse method, the kinematics of the device are more

простой, так как Требовани к характеру перемещени поршн несколько снижаютс . Однако при кодово-импульсном методе диапазон измерений ограничиваетс максимальным ходом индикатора часового типа, на базе которого выполн етс датчик перемещени .simple, since the requirements for the movement of the piston are somewhat reduced. However, in the pulse code method, the measurement range is limited by the maximum stroke of the dial indicator, on the basis of which the displacement sensor is performed.

В описанном устройстве используетс электропроводна жидкость; при этом пьезометрические трубки, выполненные из металла и блок обработки информации должны соедин тьс общей корпусной шиной (дл упрощени чертежа на схеме не показана).The device described uses an electrically conducting fluid; at the same time, piezometric tubes made of metal and the information processing unit should be connected with a common body bus (not shown in the diagram for simplicity of the drawing).

При использовании неэлектропроводной жидкости, дл фиксапни уровн в пьезометрических трубках можно использовать емкостные или фоторегистрирующие устройства.When using an electrically non-conducting fluid, capacitive or photo-recording devices can be used to fix the level in piezometric tubes.

Гидроиивелир, облада сравнительно простой конструкцией, позвол ет не только увеличить производительность измерений при большом числе контролируемых точек на объекте, но и полностью автоматизировать процесс дистанционных измерений превышений .The hydraulic valve, having a relatively simple design, allows not only to increase the measurement performance with a large number of controlled points on the object, but also to fully automate the process of remote measurements of exceedances.

В гидронивелире математическа обработка результатов по существу сведена к минимуму , и, кроме того, такой гидронивелир может быть рекомендован как дл стационарных систем, так и дл переносных нивелиров, так как в процессе работы движение л :идкости в трубопроводах практически отсутствует . Единственным условием, которое должно выполн тьс в переносном варианте, вл етс соблюдение посто нного объема трубопроводов (шлангов), соедин ющих измерительные части сосудов и камеру давлени , с целью сохранени посто нного значени цены импульса.In a hydraulic leveling device, mathematical processing of the results is essentially minimized, and, in addition, such a leveling device can be recommended for both stationary systems and portable levels, since during operation there is almost no movement in the pipelines. The only condition that must be fulfilled in a portable version is that a constant volume of pipelines (hoses) connecting the measuring parts of the vessels and the pressure chamber is maintained in order to maintain a constant value of the impulse price.

Claims

1.Hydronyvelier, containing communicating vessels with electrodes of liquid level recorders located in them, a device for changing the level of liquid in vessels and an information processing unit, characterized in that, in order to improve the performance of remote measurements, there is a device for changing the level of liquid in vessels serves as a gas pressure chamber connected to the measuring part of each of the vessels, made in the form of a piezometric tube, immersed in a liquid, filling the vessel,

moreover, the level recorder electrode is fixed in the upper part of the piezometric tube.

2. A hydraulic pressure regulator according to claim 1, characterized in that the internal diameter d of the piezometric tube is selected from the condition:

0.3D: 55 (22

where Ds is the internal diameter of the vessel,

ye is the diameter of the level recorder electrode.

Sources of information taken into account in the examination:

1. Copyright certificate № 342052, M. Kl.2 G 01C 9/22, 1970.

2. Copyright certificate № 393577, M. Cl.2 G QIC 5/04, 1971.

3. The patent of Czechoslovakia No. 101570, cl. 42c, 24/02, 1961.

4.P. A. Movses and others. "Hydrodynamic leveling and observation of structures," Geodesy and Cartography, No. 7, 1975, p. 24-28.

5. The copyright certificate number 480906, M. Kl.2 G 01C 9/22, 1973 (prototype).

/five