Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

В теперішній час при контролі прямолінійності і точності технологічного устаткування і будівельно-монтажних конструкцій, а також при деяких методах створних вимірювань значного застосування отримали методи і пристрої, які базуються на референтних прямих і геодезичних площинах. Референтні прямі можуть бути задані двома основними метода­ми, а саме, за допомогою натягненої струни і оптичними методами, а опорна геодезична площина може задаватись тільки оптичними методами і засобами при розгортанні світло­вого променя в діапазоні від 0 до 360°. Обидва методи мають впровадження в практиці геодезичних робіт, незважаючи на їх окремі недоліки.

6.1. ЗАСТОСУВАННЯ В ЯКОСТІ РЕФЕРЕНТНОЇ ПРЯМОЇ ОСІ НА ТЯГНЕНОЇ СТРУНИ

Натягнена струна використовується в якості референтної прямої для винесення на місцевість будівельно-монтажних і технічних осей, при спостереженні за плановими де­формаціями споруд та інше. Приладами вертикального проектування визначають відхи­лення елементів конструкції від заданого віссю струни напряму. Струнний метод вимірю­вання легко піддається автоматизації, наприклад, при застосуванні індуктивних або фото­електричних (тіньових) перетворювачів.

Суть методу створення референтної лінії струною полягає в тому, що струну підви­щують на спеціальних пристроях натягування і орієнтують в заданому напрямі між пункта­ми / і І! (рис. 6.1 а). Натягання і необхідні переміщення струни здійснюються спеціальни­ми пристроями, конструкції яких обумовлюються в кожному конкретному випадку особли­востями споруди, допустимою стрілкою прогину f струни, прийнятим методом фіксації по­ложення проміжних точок відносно осі струни. Стрілка прогину струни в середині прогону обчислюється по формулі [189] d ал л

Рис. 6.1. Схема застосування осі натягненої струни

де: G — маса 1 м струни;

І — довжина прогону (м)

Н — сила натягу.

Для розрахунків максимально допустимого натягу струни можна рекомендувати зна­чення близьке до Н -100d2, де d — діаметр струни (проволоки). Під впливом повітряних потоків натягнена струна відхиляється від прямолінійного напряму (рис. 6.1 б). Значення А відхилення струни в середині прогону обчислюється за формулою:

A = Pfk/G, (6.2)

де: Р — тиск бокового потоку повітря на 1 м струни;

к — коефіцієнт, обумовлений необхідністю врахування напряму потоків повітря

(0<к <1)

Р = &S,

де: q — динамічний тиск потоку повітря;

s — площа перетину одиниці довжини проволоки;

£ — функція критерію Рейнольдса Re,

значення якого визначається із співвідношення

Re = Vd / v,

де: V — швидкість потоку повітря,

v — кінематична вязкість повітря.

В якості струни, як правило, застосовують спеціальні калібровані проволоки. Для ви­сокоточного створення референтного напряму необхідно мати струни з великим опором на розрив і з постійним діаметром. Найбільш придатна для цих цілей стальна калібрована струна, так як вона відповідає приведеним вище вимогам. Особливо міцною є струна виго­товлена із пружної сталі типу ОВС діаметром 0,2 мм. Коливання діаметра такої струни не перевищують 4 мкм. Дослідженнями встановлено, що якщо струна має похибки діа­метром до 15 мкм, але ці зміни симетричні відносно осі струни і вони йдуть плавно без стрибків, то таку струну можна застосовувати для створення референтних прямих. Сталь­ні проволоки діаметром 0,5 + 1 мм застосовуються при вимірюваннях середньої точності, так як вони мають велику амплітуду коливань, більшу стрілку прогину і значні перекручен­ня загальної стрілки прогину місцевими похибками форми At,. Найбільш придатними є струни діаметром 0,2 + 0,4 мм. Вони мають резонансні коливання великої частоти, але амплітуда їх мала.

Велике значення при використанні референтної лінії створеної натягнутою струною має спосіб визначення (фіксації) просторового положення струни за допомогою автома­тичних пристроїв. В розділі III розглянуті методи і засоби реєстрації положення струни в частотних датчиках, які можуть бути використані і для автоматичного визначення рефе­рентної лінії створеної струною. До таких засобів в першу чергу, слід віднести індуктивні і ємнісні перетворювачі. Більш перспективною є реєстрація просторового положення стру­ни фотоелектричними засобами. В [189] приведена схема, яка дозволяє в автоматичному режимі виконувати реєстрацію положення струни шляхом аналізу розподілу освітлення в тіні, яку створює струна.

В якості джерела випромінювання в системах освітлення мають використовуватись лампи накалювання, світлодіоди або лазери. Приймальна частина побудована з викорис­танням фотоприймачів, які працюють в різних діапазонах довжин хвиль.

Схема пристрою (рис. 6.2.) включає фотоприймач 1, два протифазні збуджуючі світ­лодіоди 2 і 3. Світлодіоди почергово збуджуються генератором прямокутної напруги 4 (f = 2.5 кГц) через підсилювачі комутатори 5 і 6. Генератор управляє синхронним де­тектором 7. Підсилювач 8 і вольтметр 9 призначені для вимірювання сигналу фотоприй­мача. Випромінювання світлодіодів перекривається струною 10 так, що на чутливій пло­щадці фотоприймача створюється тінь, центр якої зміщується від нульового положення в залежності від положення струни відносно фотоприймача. При симетричному (відносно фотоприймача) розташуванні струни сигнал на виході фотоприймача буде дорівнювати нулю. При зміщенні струни баланс світлових потоків порушується, тінь змінює своє поло­ження на чутливій площадці фотоприймача і на його виході з’явиться сигнал, який підси­люється підсилювачем і синхронно детектується на частоті генератора. Випрямлений син­хронним детектором сигнал реєструється вольтметром. Амплітуда сигналу пропорційна величині зміщення струни, а фаза відповідає напряму зміщення. Таким чином, напруга на виході синхронного детектора відповідає величині зміщення, а його полярність відповідає напряму зміщення. Така схема вимірювання є нечутливою до зміни діаметра струни в ме­жах 1.5 + 2.5 мм при кутах розташування світлодіодів до осі в межах 10 + 30°, відстані між світлодіодами і фотоприймачем 10 +40 мм і при зміні температури в діапазоні 10 + 30° С. Схема дозволяє забезпечити похибку вимірювання 2 мкм в діапазоні ± 1 мм. Відносна похибка вимірювання із-за зміщення струни уздовж осі фотоприймача не переви­щує 1-Ю’2.

Якщо випромінюючий блок установити на рухому каретку 1 (рис. 6.3), яка переміщу­ється по гвинту 2 за допомогою двигуна 3, то легко реалізувати індикаторний метод ви­мірювання. Індикація здійснюється за допомогою датчика 4 положення струни. Датчик має модулятор 5, джерело світла б, фотоприймач 7 і лічильник імпульсів 8. На каретці установлені фотоелектричний датчик положення струни, який складається із двох світло­діодів 9 і 10 і одного фотоприймача 11. Обертання двигуна перетворюється парою гвинт-гайка в лінійне переміщення каретки з фотоелектричним датчиком положення. Пристрій реєструє момент, коли сигнал на виході фотоприймача 11 дорівнює нулю, тобто фіксує симетричне розташування тіні від струни на чутливій площадці фотоприймача.

%

8

Рис. 6.3. Автоматизація методу вимірювання переміщення струни

Модулятор має п створів, які при обертанні двигуна модулюють світловий потік дже­рела світла. В результаті на виході фотоприймача 7 формуються імпульси ціна яких ви­значається за формулою:

S

)

п

де: S — шаг гвинта, який дорівнює лінійному переміщенню каретки за один повний

оберт гвинта, мм;

п — кількість імпульсів модулятора за його повний оберт 360°.

При включеному двигуні одночасно переміщується каретка і обертається модулятор. Лічильник імпульсів зафіксує деяке число інформативних імпульсів К до того часу, поки на фотоприймачі 11 буде зафіксований нульовий сигнал і схема управління 12 відклю­чить рахунок інформативних імпульсів. Величина відхилення фотоелектричного датчика відносно опорної лінії в довільному положенні обчислюється за формулою

4=Л/Ж;.. (6.4)

Така схема вимірювання дозволяє задавати опорний напрям з середньою квадра­тичною похибкою 0.04 мм.

Комментарии запрещены.