Спосіб визначення відносної зміни висоти і кута нахилу об’єкта

МПКС01 С 5/04 " ,G 01 С 9/22 Спосіб визначення відносної зміни висоти і кута нахилу об'єкті Винахід відноситься до вимірювальної техніки в області геодезії і призначений для визначення зміни висоти і просторового кута нахилу земної поверхні або споруд, таких як: магістральні газопроводи, поверхні реакторів атомних електростанцій. Відомий спосіб вимірювання величини відносної зміни рівня поверхні споруд, обладнання та земної поверхні за допомогою гідростатичного нівеліра, що містить сполучені посудини, в кожній з яких розміщено коаксіально по два електроди, причому один електрод охоплює поверхню другого електрода. Посудина заповнена робочою рідиною, що омиває електроди, які, таким чином, утворюють давач цієї рідини Один з електродів підключений до спільної точки послідовно з'єднаних діодів, один з яких підключений до посудини Паралельно до ланки діодів підключений конденсатор. Паралельно до конденсатора підключений міліамперметр для вимірювання постійного струму (А. С. СССР N 508674 М. Кл.2 G 01C 5/04,9/18, 1976 р.; Даний спосіб не забезпечує високої точності вимірювання відносних змін рівня точок об'єкта контролю, оскільки до кожної з сполучених посудин поєднується міліамперметр із власними характеристиками точності, які залежать від навантаження, а величина перезарядки конденсатора залежить від тривалості імпульсів генератора, що приводить до значних похибок вимірювання. Відомий спосіб визначення величини відносної зміни висоти споруд, обладнання та земної поверхні гідростатичним нівелюванням найбільш близький до винаходу за сукупністю ознак, який містить давач, що встановлений в реперній опорній точці об'єкта, п давачів, що встановлені в точках вимірювання зміни рівня об'єкта. Кожен давач містить ємнісний рівнемір із зовнішньою і внутрішньою обкладками, причому обкладки є резервуаром системи сполучених посудин' ємнісний рівнемір включений в частотозадавальну ланку, наприклад, в С-контур автогенератора, вихід якого відділений від ланки живлення високочастотним дроселем. Виходи автогенераторів є виходами давачів системи гідростатичного нівелювання і з'єднані одножильними коаксіальними кабелями з входами комутатора, а вихід автогенератора давача - кабелем з входом частотного детектора, вихід якого з'єднаний із входом індикатора. Вихід комутатора з'єднаний з другим входом частотного детектора, а через дросель - з виходом блоку живлення. Центральна жила коаксіального кабеля і давача з'єднана з входом блоку живлення через дросель. Індикатор є кінцевим блоком пристрою (А. С N 823861 М Кл.3 G 01 С 5/04, 9/22, 1981 p.). Даний спосіб не забезпечує високої точності вимірювання величини відносної зміни висоти об'єктів, які експлуатуються в геологічно складних умовах, зокрема, в гірській місцевості, де відбуваються обвали породи і зміни рівня поверхні, де вибір місця розташування реперної точки є ускладненим. За допомогою цього способу неможливо точно визначити, чи відбулося осідання поверхні, чи лише її нахил, оскільки вся система складає сполучені посудини, і при зміні рівня рідини в одній з посудин змінюється рівень рідини в посудині, що є в реперній точці, а також неможливо визначати динаміку зміни поверхні об'єкта контролю через інерційність системи. Перетворювач, який розміщений в реперній точці, змінює свою ємність, а отже і частоту коливань генератора через зміну рівня рідини хоча б в одному з перетворювачів. Частота коливань від інших контролюючих перетворювачів в п точках об'єкта також зміниться. Таким чином, частота від перетворювача в реперній точці, що є опорною для решти перетворювачів, змінюється, тобто однозначно не можна встановити, чи відбулося просідання поверхні, чи лише її нахил; оскільки інформативний сигнал є функцією, як мінімум двох змінних- зміни частоти генератора від перетворювача в реперній точці і зміни частоти генератора від хоча б одного з контролюючих перетворювачів. Це призводить до неоднозначності результатів контролю, а отже і низької точності визначення зміни висоти об'єкта контролю. Запропонований спосіб направлений на вирішення задачі визначення величини відносної зміни висоти об'єкта чи земної поверхні з високою точністю, отримання інформації про кут нахилу поверхні об'єкта контролю, визначення динамічних змін об'єкта контролю. Згідно даного способу ємнісні перетворювачі, які знаходяться в контрольованих точках, є складовою частиною коливального контура, на якому побудовано генератор коливань. Величина ємності контура, а отже і його частота, залежать від кількості рідини між обкладками ємнісного конденсатора, який із котушкою індуктивності створюють коливальний контур генератора коливань. При зміні рівня рідини в одній з посудин, які з'єднані в кільце, відповідно змінюється частота генератора коливань, до якого почергово підключаються ємнісні перетворювачі. Перетворювач в реперній точці підключається також до генератора коливань. Високостабільний кварцевий генератор можна встановити в будь-якому місці і незалежно від місця знаходження ємнісних перетворювачів в контрольованих точках. Частота високостабільного кварцевого генератора порівнюється із частотою генератора коливань, до якого почергово підключаються ємнісні перетворювачі, що розміщені в контрольованих точках і задають частоту генератора. Інформаційним сигналом є різниця частот Af між частотою високостабільного генератора кварцевої частоти fKB і частотою генератора коливань fn, до якого поєднуються почергово ємнісні перетворювачі. При настроюванні системи Af рівна "0". При зміні рідини між обкладками ємнісного перетворювача змінюється частота Afn генератора коливань і відповідно Af. Якщо частота fn генератора змінюється на однакову величину від кожного із перетворювачів, то значить, об'єкт контролю має осідання, так як f№ залишається завжди постійною. Якщо частота fn змінюється за якимось іншим законом, то має місце нахил об'єкта контролю, а динаміку зміни висоти об'єкта контролю можна визначати з дискретністю частоти високостабільного кварцевого генератора, поскільки його частота не залежить від часу заспокоювання рідини в перетворювачах. При динамічних змінах поверхні об'єкта контролю змінюватиметься рівень рідини в перетворювачах ,а отже, мінятиметься за законом зміни поверхні частота генератора коливань. Слідкуючи за зміною частоти генератора коливань шляхом опитування перетворювачів і порівнюючи її з частотою високостабіпьного кварцевого генератора, визначають динаміку зміни висоти об'єкта контролю. Таким чином, запропонований спосіб дає змогу значно підвищити у порівнянні із способами, описаними в аналогах, точність визначення величини відносної зміни висоти об'єктів контролю та отримання інформації про кут нахилу поверхні, тому що буде змінюватися тільки частота генератора коливань, зв'язаного з ємнісними перетворювачами,які розміщені в точках контролю, а частота високостабільного кварцевого генератора залишається незмінною, що також дає можливість отримувати інформацію про зміни висоти об'єкта контролю в динамічному режимі. Вказаний спосіб може бути реалізований за допомогою пристрою, блок-схема якого зображена на кресленні* Блок 1 набору л ємнісних перетворювачів, заповнених робочою рідиною і розміщених в контрольних точках на досліджуваній поверхні, з'єднаний з пристроєм керування 2, який почергово під'єднує кожен з п ємнісних перетворювачів блоку 1 з генератором 3. Блок 1 є частотозадаючою ланкою для генератора 3, з якого сигнал подається на вхід пристрою порівняння 4. Сигнал блоку генератора 3 порівнюється з сигналом, який надходить на інший вхід пристрою порівняння 4 з блоку 8 високостабільного кварцевого генератора . Таким чином, при зміні рівня рідини в робочих посудинах блоку 1 змінюється різниця порівнюваних частот генератора 3 і високостабільного кварцевого генератора 8, значення якої підсилюється пристроєм підсилення 5. Одержаний сигнал подасться на вхід пристрою обробки сигналів 6, вихід якого з'єднаний з блоком індикації 7. Описаний вище спосіб і пристрій дають можливість підвищити точність вимірювання відносної зміни висоти об'єкта контролю, кута нахилу та зміни поверхні об'єкта контролю в динамічному режимі. Блок - схема пристрою 1 2 _ .. ,..ь , ___ _ » ---- —» Д Jюта t£ 1*5 / /4,8*