что это такое и каким бывает такое устройство, классификация и принцип работы

Геодезисты и другие специалисты строительного дела часто для работы используют нивелиры. Что это такое и как работает? Так называется специальный прибор, который используется при проведении крупных масштабных измерений на открытой местности, при выполнении ремонтных работ или возведении сложных объектов.

• Определение и классификация
• Подробные характеристики
  • Описание оптико-механических устройств
  • Лазерные приборы, их применение и виды
  • Проекционные приборы
  • Нивелиры ротационного типа
  • Цифровые нивелиры

Определение и классификация

Нивелир — это измерительный прибор, с помощью которого вычисляется разница в уровнях расположения точек в пространстве по отношению к условно заданной поверхности. Их часто применяют топографы или геодезисты при исследовании рельефа, а также строители, когда нужно при возведении или ремонте объектов строго соблюдать определенные параметры.

Данные приборы нужны везде, где нужно идеально выровнять поверхность по вертикали или горизонтали или же придать определенному предмету или строению тот или иной уровень уклона.

Они классифицируются по двум признакам: принципам своей работы и точности измерения.

По точности снятия параметров существует три группы приборов:

• высокоточные — допускается квадратичная ошибка при измерениях на квадратный метр двойного хода в размере 0,2−0,5 мм;
• точные — допустимая квадратичная ошибка составляет 0,5−1 мм на квадратный метр двойного хода соответственно;
• технические — показатель ошибки составляет 2−10 мм соответственно.

Чтобы выполнить элементарную разметку местности и определить перепады рельефа, а также его привязку к нужным точкам, можно использовать простые приборы технического типа. А вот более точные устройства потребуются для определения параметров на всех этапах строительных работ.

Что касается классификации нивелиров по принципу работы, то они бывают такими:

• Геометрические. Такие устройства излучают визирующий луч и приводят его в горизонтальное положение. С их помощью устанавливается разница в положении точек на той или иной местности. Данные точки нужно отмечать с помощью специальных реек. Геометрическое нивелирование бывает простым или сложным. В первом случае оно проводится из одной точки, во втором — из нескольких, которые поступательно меняются;
• Тригонометрические. По-другому их еще называют теодолитами, и используются они для установления между отметками превышений посредством наклонного луча. Между прибором и контрольной точкой измеряют угол наклона и расстояние, а потом, согласно формуле, определяется нужная величина. Это достаточно сложно, на больших расстояниях или пересеченных поверхностях результат может быть неточным;
• Гидростатические. Данные устройства состоят из двух сосудов с жидкостью, соединенных друг с другом. По уровню жидкости и определяется разница высот в различных точках. Полные сосуды соединяются друг с другом посредством рукава и шланга и ставятся в контрольных точках. Величина превышения одной точки над другой определяется по разнице между высотой столба жидкости в каждом из сосудов. Такой способ хоть и высокоточный, но ограничивается расстоянием длины шланга или рукава;
• Оптико-механические. С помощью таких устройств параметры точек определяются посредством светового луча и реек, размеченных специальным способом. Приборы имеют оптическую трубу для наблюдений, а также приспособление для выравнивания строго горизонтально. Но чтобы проводить с их помощью измерения, нужно обладать рядом специализированных навыков и знаний;
• Лазерные. Это высокоточные приборы, в которых посредством лазера на поверхность проецируется узконаправленный луч. Они очень просты в применении, с их помощью можно работать не только с точками, но еще и с плоскостями;
• Цифровые. Нивелиры оптического или лазерного типа, отображающие информацию в цифровом виде, способны ее запоминать, а в некоторых случаях даже частично анализировать. Эти устройства точные, ими можно управлять одному человеку, но они отличаются высокой стоимостью и чувствительностью к повреждениям механического типа.

Существуют и особые способы нивелирования, они проводятся с помощью таких приборов, как:

• радиолокаторы;
• барометры;
• эхолокаторы;
• стереоскопы и т. д.

Однако все эти методы почти не используются для бытовых нужд.

Подробные характеристики

Среди новичков и профессионалов больше всего популярны нивелиры оптического, лазерного или цифрового типа. Ниже они будут рассмотрены более подробно.

Описание оптико-механических устройств

До недавнего времени такие приборы считались наиболее используемыми во всех сферах, где они были нужны. Они отличаются доступной ценой, с их помощью измерения производятся с максимальной точностью, также они надежно показывают себя в применении независимо от условий.

Ключевой элемент подобного прибора — это зрительная труба с увеличением в 20−34 раза. Она стоит на трегере, высоту можно регулировать. Также на устройстве имеется цилиндрический уровень, предназначенный для горизонтального выравнивания, а еще элевационный винт — чтобы было легче ориентироваться в пространстве.

Перед началом работ нивелир нужно поставить на штатив, а затем строго выровнять горизонтально с помощью подъемных винтов. Определить данное положение можно посредством встроенного пузырькового уровня. Затем с помощью визира труба наводится на поставленную рейку, а потом вращением окулярного кольца настраивается на резкость.

Точная фиксация на рейку выполняется за счет наводящего и фокусировочного винтов, все показания будут сняты и записаны, после чего можно приступать ко второй точке.

Лазерные приборы, их применение и виды

Лазерные нивелиры в последнее время стали пользоваться большой популярностью и уверенно отодвигают старые оптические приборы на второй план. По сравнению с ними они обладают такими преимуществами, как:

• удобство и простота применения;
• компактный размер;
• универсальность.

С помощью современных лазерных устройств можно не только в традиционной форме точно выполнить измерения, но также одновременно по нескольким плоскостям выстроить идеально прямые линии. В основе работы данного устройства лежит поток света. Он фокусируется на местности как четкая линия или яркая точка с помощью системы линз. А свет излучается посредством специального светодиода, находящегося в пластиковом корпусе вместе с линзами. Корпус помогает защитить систему от ударов, повреждений и загрязнений, а еще в нем находится вмонтированный уровень, с помощью которого устройства выравниваются горизонтально.

Работать с такими приборами очень легко и просто. Лазер ставят на ровную поверхность или же штатив и выравнивают. С помощью направленного луча на поверхности отмечается точка или линия, которая нужна для работы. При геодезической работе на открытых участках лучи направляют на рейки, а данные фиксируются в журнале. Лазерные приборы больше предназначены для внутренних строительных или ремонтных работ, поскольку при ярком свете и на большом расстоянии луч может потерять яркость и будет плохо виден. Помимо этого, «рабочая» дальность, как правило, не превышает 30 метров.

В числе других недостатков лазерных приборов — высокая стоимость, а также зависимость от электропитания, без которого они долго не смогут проработать.

Лазерные нивелиры подразделяются на проекционные и ротационные.

Проекционные приборы

Такие устройства способны строить плоскость посредством призмы. Сектор построения составляет от 120 и в некоторых случаях до 180 градусов. Лазерный луч попадает на призму и рассеивается. Без специального детектора дальность построения равна 10−50 метрам, а точность — около 0,3 мм/м. Каждый метр дистанции от устройства до стены может создавать ошибку линии вверх-вниз на указанную величину.

Проекционные нивелиры, в свою очередь, бывают точечными, линейными или комбинированными. Точечные строят от 3 до 5 разнонаправленных точек, линейные способны проецировать линии как по вертикали, так и по горизонтали, а комбинированные могут рисовать как точки, так и линии.

Нивелиры ротационного типа

В этом случае плоскость строится за счет вращения лазерного луча. Вращение происходит с регулируемой частотой до 600 оборов в минуту, в итоге вокруг устройства появляется замкнутая линия. Для получения вертикальной плоскости его нужно повернуть на 90 градусов.

Данные нивелиры подходят для работы на больших расстояниях. И если проекционные устройства при наличии приемника излучения имеют дальность до 100 метров, то у ротационных данный показатель будет выше. С их помощью можно работать в больших помещениях или на улице, но и стоимость их, по сравнению с проекционными, выше.

А еще они работают не только в ротационном режиме. Отдельные модели могут в ограниченном секторе строить линии или проецировать точки. Работа облегчается благодаря наличию дистанционного направления, если вы находитесь на расстоянии от прибора.

Цифровые нивелиры

Под цифровыми нивелирами понимают устройства оптического или лазерного типа, дополнительно оснащенные высокотехнологической электроникой. При получении сигнала они автоматически отражают требуемые показатели.

Сначала нивелир устанавливают в нужном месте и в правильном положении, затем он наводится на установленную штрих-кодовую рейку. Далее, снимается отчет путем нажатия кнопки. Все полученные сведения тут же отобразятся на мониторе, а некоторые модели позволяют на месте произвести требуемые для работы расчеты. Вся информация может сохраняться в памяти прибора и переноситься на другой носитель.

Такой вариант для работы идеален, но его стоимость слишком высока. Такие нивелиры применяются преимущественно на крупных и сложных объектах, в частности, при возведении дамб, мостов, тоннелей и т. д.

Выше вы узнали, что представляют собой нивелиры, и какими они бывают. Но прежде чем приступить к работе с данными устройствами, нужно тщательно ознакомиться с их инструкциями и строго соблюдать все приведенные там рекомендации. Помните, что точные данные можно получить лишь при правильном применении данного прибора.

Чем различаются теодолит и нивелир?

Отличий теодолита от нивелира не так мало, как может показаться. При их некотором внешнем сходстве, это совершенно разные инструменты. Разница теодолита и нивелира, в первую очередь, состоит в их назначении: геодезические оптические теодолиты применяют для измерения углов, а нивелиры – для определения величины вертикальных превышений геометрическим методом. Соответственно, эти приборы имеют различное устройство, принцип работы и функциональные возможности.

Функционал теодолитов и нивелиров, конструкционные особенности

Ответ на вопрос, чем отличается теодолит от нивелира, даёт сама конструкция обоих приборов.

И теодолит, и оптический нивелир оснащаются зрительной системой с сеткой нитей, с помощью которой осуществляется наведение прибора на нужную точку. Однако зрительная труба теодолита имеет две степени свободы — она может вращаться как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости, а визирная линия зрительной системы нивелира может поворачиваться только по горизонтали, не изменяя своего высотного положения.

Принцип проведения измерений также является важным отличием теодолита от нивелира. По сути, теодолит – это угломерный прибор, а нивелир – геодезический высотомер, используемый для определения превышений между пунктами по горизонтальной линии визирования. Теодолиты имеют отсчётные круги и оснащаются оптической или электронной системой считывания.

Примерами оптических теодолитов могут служить:

• УОМЗ 2Т30П
• RGK TO-05
• Электронными теодолитами являются:
• RGK T-02
• Topcon DT-209
• Spectra Precision DET-2

Нивелиры же встроенной шкалы не имеют и предназначены для измерения превышений по шкале нивелирной рейки, которая устанавливается на измеряемых точках. Сам нивелир, без нивелирной рейки, не может выполнять измерения, он только обеспечивает задание горизонтального луча.

Возможность работать в одиночку — ещё одно отличие теодолита от нивелира. Для теодолита достаточно хорошей видимости точек визирования, тогда как измерения с помощью нивелира требуют помощника, устанавливающего и удерживающего в вертикальном положении нивелирную рейку.

Может ли заменять теодолит нивелир, и нивелир – теодолит?

Довольно часто оптические нивелиры оснащаются градуированным горизонтальным кругом открытого (как у модели RGK С-20) или закрытого типа. С помощью таких нивелиров, как и при использовании теодолитов, вы можете производить измерение горизонтальных углов и откладывание их на местности. Однако между теодолитом и нивелиром разница в точности весьма значительна: нивелир обеспечит достоверность порядка 30 угловых минут, тогда как теодолиты измеряют углы с точностью до секунды. Нивелиры больше всего подходят для оценочных измерений, или, например, для проведения разбивки в ходе строительства частного дома или дачи.

В свою очередь, закрепив зрительную трубу теодолита в строго горизонтальном положении, вы можете с его помощью производить нивелирование по нивелирной рейке. Однако при этом достигается только техническая точность, соответствующая точности теодолита при измерении вертикальных углов.

типов датчиков измерения уровня и как они работают?

Как следует из названия, преобразователь уровня представляет собой прибор, обеспечивающий непрерывное измерение уровня. Его можно использовать для определения уровня жидкости или сыпучих материалов в определенное время. С помощью преобразователя можно измерять уровни таких сред, как вода, вязкие жидкости и топливо, или сухих сред, таких как сыпучие вещества и порошки.

Датчики измерения уровня используются во множестве приложений, требующих измерения уровня в контейнерах или резервуарах. Эти передатчики часто находят свое применение в погрузочно-разгрузочных работах, производстве продуктов питания и напитков, энергетике, химической промышленности и водоочистке.

Принцип работы уровнемеров

Принцип работы упомянутых выше уровнемеров варьируется в зависимости от их основного принципа. Например, емкостные датчики уровня работают через конденсатор, гидростатические датчики уровня зависят от давления жидкости в резервуаре для измерения уровня, в то время как ультразвуковые датчики уровня преобразуют расстояние, пройденное ультразвуковой волной, для определения уровня и так далее. Однако все эти уровнемеры измеряют уровень одним из трех способов:

• Вес жидкости
• Напор жидкости
• Положение жидкости в емкости

Если вы внимательно посмотрите, все датчики давления, описанные в этом посте, учитывают любой из трех факторов, чтобы обеспечить надлежащее измерение. Измерения уровня подразделяются на два типа – прямые и косвенные измерения уровня, а также выполняемые контактными или бесконтактными преобразователями. Прямые измерения уровня считаются идеальными для небольших изменений уровня, которые наблюдаются в различных промышленных резервуарах.

Однако большинство уровнемеров предназначены для косвенных измерений уровня, поскольку они чувствительны и рассчитаны на измерения слишком высокого или слишком низкого уровня, когда прямое измерение становится затруднительным. Ультразвуковые датчики уровня могут быть контактными или бесконтактными.

Типы уровнемеров:

Датчики измерения уровня бывают семи типов. Каждый тип передатчика работает по-своему и делает его полезным для разных типов процессов.

• Емкостные датчики уровня Эти преобразователи используют жидкость, хранящуюся в резервуаре или контейнере, в качестве диэлектрической среды между двумя или более электродами. Энергоемкость конденсаторной цепи увеличивается, когда жидкости больше, и уменьшается, если жидкости меньше. Измеряя изменения значения емкости, емкостные датчики уровня могут рассчитать текущий уровень заполнения резервуара или контейнера.

• Гидростатические датчики уровня Эти датчики, также известные как датчики уровня давления, помогают определить содержимое жидкости в контейнере путем измерения давления жидкости в покоящемся теле. Чем больше сила жидкости, тем больше объем жидкости.

• Магнитные преобразователи уровня В этих передатчиках используется магнитный объект, подвешенный на плавучем поплавке. Обычно это узкая вспомогательная колонна, чтобы ограничить боковые движения поплавка. Пока поплавок находится над жидкостью, движение поплавка измеряется другим магнитным устройством. Это позволяет передавать точный и стабильный уровень заполнения. Этот метод подходит для непрерывных измерений благодаря склонности поплавка подниматься или опускаться в зависимости от уровня жидкости.

• Радарные датчики уровня заполнения Эти передатчики работают по принципу радара, используя излучение радиоволн. Эти преобразователи обычно устанавливаются в верхней части резервуара, заполненного жидкостью. Передатчик посылает сигнал радара в жидкость и получает отражение сигнала. Затем датчики анализируют текущий уровень заполнения резервуара на основе времени, которое требуется переданному сигналу для возврата.

• Ультразвуковой уровнемер В передатчике этого типа ультразвуковой преобразователь устанавливается в верхней части контейнера с жидкостью или рядом с ним. Датчик посылает ультразвуковой импульс. Импульс попадает на поверхность жидкости и отражается. Затем датчик рассчитывает уровень заполнения на основе времени между переданным и принятым сигналом.

• Направляемые микроволновые преобразователи уровня Эти передатчики работают, посылая микроволновый импульс через сенсорный кабель или стержень. Сигнал попадает на поверхность жидкости и возвращается к датчику, а затем к корпусу преобразователя. Электроника, встроенная в корпус трансмиттера, определяет уровень наполнения на основе времени, которое требуется сигналу для прохождения датчика вниз и обратно. Датчики уровня этого типа используются в промышленности во всех областях технологических процессов.

• Датчики уровня жидкости Эти преобразователи разработаны для определения уровня жидкостей. Датчики уровня жидкости также используются для обнаружения границ раздела двух разных жидкостей, таких как масло и вода. Датчики уровня жидкости в основном используются для измерения уровня жидкости в резервуарах для хранения, транспортных резервуарах, а также резервуарах для хранения воды. Эти преобразователи давления измеряют уровень путем измерения напора жидкости.

В ряде промышленных приложений одним из важных элементов управления технологическим процессом является знание того, сколько газа или жидкости находится в данном контейнере. Необходимо следить за тем, чтобы уровни заполнения данного вещества не превышали пределов. Таким образом, датчики измерения уровня играют важную роль в контроле уровня заполнения контейнеров, емкостей или резервуаров. В следующем посте мы обсудим преимущества вышеупомянутых уровнемеров. Чтобы узнать больше об этих передатчиках, вы можете связаться с экспертами.

Таблица сопутствующих товаров с датчиками уровня

Список моделей	Тип измерения	Марка	Технология	Запрос предложений
3051Л	Уровень	Розмаунт	Датчик уровня жидкости
5300	Уровень	Розмаунт	Волноводный радарный уровнемер жидкости
2051Л	Уровень	Розмаунт	Уровень жидкости с фланцевым креплением
5402	Уровень	Розмаунт	Высокочастотная версия (~26 ГГц)

Related Posts

Обзор различных типов промышленных датчиков – часть I
Обзор различных типов промышленных датчиков – часть II
Каковы преимущества различных типов датчиков измерения уровня?
Как сделать выбор между датчиком уровня и сигнализатором уровня?

Основы измерения уровня | Принцип работы и типы

Содержание

Измерение уровня — это метод измерения уровня поверхности внутри резервуара, реактора или сосуда. Для безопасности и рентабельности любых промышленных процессов важно, чтобы на заводе была надежная и точная система измерения уровня.

Неправильное или несоответствующее измерение может привести к тому, что уровни в сосудах будут чрезмерно выше или ниже их измеренных значений. Низкий уровень может привести к повреждению оборудования, в то время как высокий уровень может привести к переполнению и потенциально создать проблемы с безопасностью и окружающей средой.

Измерение уровня – это измерение линейного вертикального расстояния между контрольной точкой основания сборного контейнера и поверхностью материала в сборном контейнере.

Почему измерение уровня важно?

Точное измерение уровня материала в резервуаре или сосуде имеет решающее значение для многих технологических процессов в отрасли обработки сыпучих материалов.

1. Инвентаризация ⇒ Основная цель измерения уровня — измерение инвентаризации для отслеживания материалов с точки зрения объема или веса.

2. Эффективность процесса ⇒ Точное измерение уровня может повысить эффективность.

3. Безопасность ⇒ Неточное измерение может вызвать проблемы, например, низкий уровень может привести к повреждению оборудования, а высокий уровень может вызвать переполнение и потенциально создать проблемы с безопасностью.

---

Типы технологий измерения уровня

На основе методов измерения Измерение уровня можно разделить на две основные категории:

1. Измерение предельного уровня

Датчики предельного уровня измеряют заданные уровни жидкости, взвеси или твердой среды при заданной уставке. Когда материал достигает определенного уровня, он запускает вывод или индикацию.

Датчиками, используемыми для измерения предельного уровня, являются емкостные переключатели , механические поплавки, одно- и многоточечные переключатели уровня, переключатели с вращающимися лопастями, переключатели с вибрирующими камертонами, и т. д. Это различные устройства измерения уровня.

2. Непрерывное измерение уровня

Датчики непрерывного измерения уровня контролируют уровень твердых и жидких веществ в резервуарах для хранения, емкостях и других открытых/закрытых системах хранения.

Датчики, используемые для непрерывного измерения уровня: радарные датчики непрерывного уровня , волноводные радарные датчики уровня, гидростатические датчики, ультразвуковые датчики уровня, магнитные и пневматические визуальные указатели уровня, и т. д.

---

Измерение предельного уровня

Емкостные датчики-переключатели

Емкостные датчики-переключатели представляют собой стержнеобразные датчики, установленные в закрытых сосудах или резервуарах для хранения, которые служат конденсатором.

Емкостные датчики чаще всего используются в резервуарах для хранения жидкости. Тем не менее, этот тип датчика используется в различных приложениях уровня резервуаров, таких как пищевое оборудование, мобильные контейнеры для жидкости и медицина.

Емкостные датчики уровня имеют некоторые преимущества, например,

⇒ Отсутствие механических или движущихся частей

⇒ Высокий срок службы

⇒ Простая установка и замена в случае неисправности

⇒ Малый размер

 

Уровень проводимости (сопротивления) 04 9 04 08 Датчики

А электропроводность или сопротивление — это еще один тип датчика предельного уровня, в котором используется зонд для обнаружения изменений проводимости.

Зонд имеет пару электродов, на которые подается слабый переменный ток. Когда вокруг зонда есть жидкость, она вызывает протекание тока, который сигнализирует о высоком или низком уровне.

Преимущество датчиков уровня проводимости или сопротивления:

⇒ Простая конструкция

⇒ Надежность и низкая стоимость

⇒ Возможна установка в любой точке

⇒ Возможно многоточечное обнаружение Лопастные переключатели

Вращающаяся лопасть прикреплена к валу датчика. Электродвигатель приводит в движение вал, а вращающаяся лопасть свободно вращается в отсутствие материала. Двигатель установлен на вращающемся диске с подвижной посадкой, соединенном с пружиной.

Когда лопасть покрывается материалом, требуемый крутящий момент увеличивается, что приводит к растяжению пружины. Обнаружено растяжение пружины, и питание двигателя будет отключено до тех пор, пока лопасть не выйдет из материала.

Этот тип датчика обычно используется для обнаружения твердых материалов. На срок службы датчика в основном влияют следующие факторы:

⇒ Износ из-за движения

⇒ Попадание пыли

 

Вибрационный (камертонный) датчик уровня

В вибрационных датчиках уровня используются две вилки, которые вибрируют на своей собственной резонансной частоте. Переключатель обычно монтируется сбоку или сверху резервуара с помощью фланца.

В отсутствие материала камертоны вибрируют на своей собственной резонансной частоте, определяемой детекторной схемой. При покрытии материалом частота вибрации менялась, что регистрировалось схемой детектора.

Преимущество вибрационных вилочных сигнализаторов уровня,

⇒ На них не влияет поток, пузырьки, пена

⇒ Экономичный и компактный размер

⇒ Простота установки

---

Непрерывное измерение уровня

9023

Датчик уровня 4 Ультразвуковой 04

Ультразвуковой уровень Датчики используют звуковые волны для определения уровня в закрытом баке. Звуковая волна движется к объекту и отражается обратно к отправителю. Таким образом, мы можем назвать это типом метода измерения уровня звука.

Время прохождения ультразвуковых импульсов рассчитывается для измерения расстояния до объекта. Ультразвуковой датчик уровня обычно устанавливается в верхней части закрытого резервуара.

Преимущества ультразвуковых датчиков уровня:

⇒ Отсутствие движущихся частей

⇒ Небольшой размер

⇒ Очень надежный

⇒ Измерение бесконтактного типа

⇒

Самоочистка 03

Радарный уровнемер

Радар также является датчиком уровня непрерывного типа и работает по тому же принципу, что и ультразвуковой датчик уровня. Ультразвуковой датчик уровня использует звуковые волны, тогда как радарный датчик уровня использует радиоволны. Это также тип метода измерения уровня звука.

Для измерения уровня жидкости или твердого материала сигналы радара передаются антенной радиолокационного прибора, расположенного в верхней части резервуара для хранения.

Этот радарный сигнал отражается от поверхности продукта и возвращается к антенне. Передатчик измеряет временную задержку между переданным и принятым сигналом, который используется для измерения расстояния до объекта.

Преимущества радарных датчиков уровня:

⇒ Высокая точность

⇒ Бесконтактность

⇒ Обнаруживает препятствия в желобах или прессах

⇒ Используется в труднодоступных местах 1

В этой статье мы рассмотрели базовое измерение уровня и некоторые основные датчики, используемые для измерения уровня.

Такие датчики, как емкость, сопротивление, камертон и т. д., используются для измерения точечного уровня.