Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Перспективними для застосування в інженерній геодезії є також механічні датчики горизонту. Ці датчики стабільно працюють в умовах зміни температури зовнішнього сере­довища в широкому діапазоні. Вони не потребують вакуумізації, є малогабаритними і спо­живають мінімум енергії. В залежності від конструкції, датчики забезпечують високу точ­ність вимірювань в діапазоні кутів нахилу від сотень секунд до десятків градусів. Незалеж­но від конструктивних особливостей і систем знімання інформації, робота механічних дат­чиків основується на утворені між механічними деталями тим або іншим способом повіт­ряної подушки, на якій знаходиться чутливий елемент, займаючи строго горизонтальне положення. Реєстрація кутів нахилу корпуса датчика відносно горизонтально зваженого чутливого елемента дозволяє визначити кути нахилу у і у’г (рис. 3.1).

Механічний датчик горизонту, робота якого основується на зважуванні високошвид — кісного ротора на повітряній подушці, що створюється в зазорі вал-ротор за рахунок газо­динамічних явищ, приводиться на рис. 3.14.

Цей датчик має прямий вал 1, ротор 2 з фланцями на торцях. Навкруги ротора, для забезпечення його обертання відносно нерухомого валу, по кільцю в площині поперечної симетрії ротора, розміщені обмотки збудження 3 . Для створення обертаючої сили на ро­торі закріплене кільце 4 із феромагнітного матеріалу. Чутливими елементами схеми вимі­рювання зміщення ротора є металеві стакани 5, які закріплюються з зазором навкруги
ротора через ізоляційні шайби б. Обмотки збудження ротора живляться від джерела на­пруги 7, а індикація зміщення ротора здійснюється диференціальною вимірювальною схемою 8.

При включенні джерела напруги і при горизонтальному положенні валу, змінне поле подається на обмотки збудження і ротор починає обертатись. В результаті обертання між ротором і валом виникає повітряна подушка, а тертя в зазорі різко зменшується. Ротор за­висає над валом, який знаходиться в горизонтальному положенні. Металеві стакани вияв­ляються однаково перекритими фланцями ротора. Вимірювальна система фіксує різницю сигналів, яка дорівнює нулю. Якщо корпус датчика горизонту нахилився на деякий кут, а це значить, що вал нахилився в ту ж сторону на такий же кут, то ротор під дією сил тяжін­ня зміщується і разом з ним зміщується феромагнітне кільце. Зміщення ротора відбува­ється до тих пір, поки збільшуюча сила не зрівноважить осьову складову сили тяжіння. Зміщення ротора змінить ступінь перекриття його фланців на торцях циліндричних стака­нів. Вимірювальна система зафіксує різницю сигналів пропорційну напряму і величині ку­тового нахилу. Такий датчик забезпечує чутливість 0,01" в діапазоні кутів нахилу декілька сотень кутових секунд.

Подальшого удосконалення механічні датчики горизонту отримали на прикладі ство­рення ультразвукового датчика. Робота його основується на явищі зворотнього п’єзоефек — ту. Високочастотні коливання в зазорі, який створюється поверхнями двох діелектриків, призводить до виникнення в цьому зазорі повітряної подушки. Одна із механічних дета­лей, яка зв’язана з об’єктом визначення горизонту і рухома відносно другої деталі, врівно­важується на цій повітряній подушці. Коливання в зазорі створюються п’єзоелектричним перетворювачем, який виконано на нерухомій деталі.

Датчик горизонту (рис. 3.15) має основу 1, закріплену на об’єкті, нахили якої по двох взаємно ортогональних осях необхідно визначити. У датчика є нерухома частина 2, яка постачається плоским дзеркалом 3 , нормаль до відбиваючої поверхні якого задає напрям вектора сили тяжіння д. На основі закріплюється п’єзоперетворювач 4 , який підключа­ється до джерела збудження 5. Інформація про кутовий нахил нормалі до відбиваючої поверхні плоского дзеркала відносно корпуса по двох координатах знімається двокоорди — натним оптичним перетворювачем 6, який складається із джерела 7, світлорозділювача 8, об’єктива 9, фотоприймального пристрою 10 і схеми обробки інформації 11.

П’єзоперетворювач генерує високочастотні коливання в матеріалі нерухомої деталі. В зазорі збуджується ультразвукова хвиля, що призводить до створення повітряної по­душки. Рухомий елемент підіймається над корпусом і його сферичні поверхні створюють зазор. Займаючи положення стійкої рівноваги, поверхні рухомого елемента орієнтуються в просторі так, що нормаль до плоского дзеркала розміщується уздовж вектора сили тяжін­ня д. Оптичний перетворювач, виконаний по схемі двокоординатного фотоелектричного автоколіматора, здійснює оптичний зв’язок відбивача корпуса (перехрестя в центрі поля зору) і відбивача рухомого елемента (перехрестя в полі зору, що має розузгодження по двох координатах — відповідно Ах і Лу). Схема обробки інформації по виміряних Ах і Ау виконує обчислення нахилів, які передаються користовачу.

Датчик горизонту на основі зворотнього п’єзоефекту має досить високі якісні пара­метри:

— точність відтворення площини горизонту чутливим елементом по двох взаємно ор­тогональних осях складає величину 3 кут. сек.;

— максимальний кут статичного нахилу основи складає » 30°, що виділяє цей датчик із великої групи датчиків побудованих на інших фізичних принципах;

— напруга живлення 3.5 + 4.5 вт, вага датчика 100 г.

Комментарии запрещены.