Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

При вирішенні завдань інженерно-геодезичних вимірювань велике розповсюдження отримали електролітичні датчики горизонту. Робота цих датчиків основується на реєстра­ції явища переміщення відносно корпусу ампули з електролітом бульбашки газу після на­хилу, яке виникає під дією сил земного тяжіння. Такі датчики можуть бути з ампулою, а мо­жуть мати корпус сферичної форми, бути однокоординатними і двокоординатними, в зв’язку з чим у датчиків може бути різна кількість і різна конструкція електродів.

Найбільш типова конструкція однокоординатного датчика горизонту зображена на рис. 3.16.

Рис. 3.16. Однокоординатний електролітичний датчик

Датчик має діелектричний корпус 1 верхня частина якого виконується по криволіній­ній поверхні. Корпус заповнюється електропровідною рідиною 2 так, щоб залишилась га­зова бульбашка 3 . Маються три електроди. Перший електрод 4 розміщується в ампулі під електролітом, симетрично відносно двох верхніх електродів. Два верхні електроди 5 розміщуються на криволінійній поверхні так, щоб у вихідному положенні корпусу, коли кут нахилу відносно площини горизонту дорівнює нулю, бульбашка газу розміщувалась си­метрично відносно обох електродів. Корпус датчика може бути захищений екраном 7. Пристрій знімання інформації включає мостову схему 8, джерело живлення 9 і вимірю­вальну схему 10.

В вихідному (нульовому) положенні датчика бульбашка буде знаходитись симетрич­но відносно електродів 5 . Електричні опори 6 між електродом 4 і електродами 5 будуть рівні між собою і мостова схема буде урівноваженою. Сигнал з вихідної діагоналі моста, що поступає в вимірювальну схему, буде дорівнювати нулю, тобто буде відсутнім. Нахил датчика визве лінійне переміщення бульбашки по криволінійній поверхні корпусу на вели­чину пропорційну куту нахилу. Це призведе до перерозподілу площ омивання електродів 5 рідиною, зміни електролітичних опорів між електродом 4 і електродами 5 , розбалан — сування мостової схеми і виникнення сигналу з вихідної діагоналі моста у вигляді змінної напруги, пропорційної куту нахилу. Змінна напруга перетворюється вимірювальною схе­мою в вихідну інформацію датчика. Недоліком такого виду датчика є те, що він вимірює кути нахилу в одній площині, а для побудови двокоординатної системи горизонтування приходиться застосовувати два ідентичних датчики, що призводить до ускладнення конст­рукції.

Практичним варіантом однокоординатного електролітичного датчика горизонту є датчик представлений на рис. 3.17. Він складається із трьох основних деталей: ампули з електролітом 1, основи 2 і екрану 3. Ампула представляє частину тору, виготовлену із скляної трубки з впаяними на внутрішньому радіусі тора трьома платиновими контактами, які підведені до клем 4 . Ампула заповнюється струмопровідною рідиною, при цьому зали­шається повітряна бульбашка заданих розмірів. Основа датчика звично виготовляється із алюмооксидної кераміки, на якій закріплюється скляна ампула. Простір між екраном, ам­пулою і основою заповнюється компаундом пінополіуретановим. Останнім покривається екран зовні. В деяких модифікаціях датчика ампула до основи скріплюється механічно, що дозволяє виключити шкідливий вплив деформації основи і більш надійно захистити ампу­лу від можливих ударних перенавантажень.

Датчик підключається до підсилювача, на який подається постійна напруга від блока живлення, наприклад, Б 5-8. Електрична схема підсилювача приведена на рис. 3.18. До виходу підсилювача під’єднується вимірювальний прилад типу мілівольтметра, наприклад В 3-39 або Ф 4834 . В першому випадку зняття інформації ведеться в аналоговій фор­мі, а в другому — в цифровій. Робочі зразки датчика і підсилювача представлені на фото­графіях рис. 3.19 і 3.20. Можливий варіант спільного розміщення датчиків і підсилювачів на одній основі приводиться на фотографії рис. 3.21.

#

Рис. 3.21.

Варіант конструктивного розміщення трьох електролітичних датчиків і їх підсилювачів на одній основі

Три електролітичні датчики, які розміщені на одній координатній осі, дозволяють під­вищити точність вимірювання і збільшити ресурс роботи. При необхідності датчики можуть бути розміщені по двох координатних осях, підключені до одного підсилювача і одного вимірювального приладу.

Результати експериментальних досліджень партії із 65 датчиків підтвердили, що розглянута конструкція дозволяє встановлювати основу датчика в горизонтальне поло­ження з такими середніми квадратичними похибками:

— при нормальних кліматичних умовах в діапазоні нахилів 0 + 120” -3 + 5", а в діа­пазоні 120” -120′ -5 + 10” ■

— в умовах -50°С + +50°С, після механічних навантажень в діапазоні 0 +120" -5-8", а в діапазоні 120" +120′ -10 +15";

— при збільшенні діапазону до 1.5 + 2° — 20 + ЗО".

Габарити датчика складають 75x20x25 мм, а його вимірювального блоку 200 х 200 хЮО мм. Вага датчика не перевищує 50 гр, а вимірювального блоку — 2,5 кг.

Двокоординатний електролітичний датчик горизонту (рис. 3.22) має діелектричний корпус 1 з верхньою півсферою 2 і нижньою основою 3 .

Внутрішня порожнина датчика заповнюється електролітом 4 з газовою бульбашкою 5. Чотири електроди 6 розміщуються у взаємно ортогональних площинах. Центральний електрод 7, який розміщується знизу під шаром електроліту, постачається рухомим ртут­ним струмопровідним елементом 8, що збільшує чутливість датчика. Внутрішня поверх — ність нижньої основи виконується також сферичною.

Електролітичні датчики є малогабаритними і зручними в експлуатації. їм присутні відносно прості схеми визначення вимірюваних параметрів. Чутливість датчиків досить висока і досягає значень одиниць кутових секунд. Основними недоліками електролітичних датчиків є невеликий діапазон вимірюваних кутів, що обумовлено значною нелінійністю статичної характеристики при збільшенні кутів нахилу, гірша робота при відхиленні темпе­ратури зовнішнього середовища від нормальної (-50-^+35°С ), а також неможливість ви­мірювань в режимі реверсу осі чутливості.

Комментарии запрещены.