Проектирование модульной конструкции измерителя барометрического давления для барометрического нивелирования
Курсовой проект - Геодезия и Геология
Другие курсовые по предмету Геодезия и Геология
равниваемых пунктов; определить же с некоторой точностью высоту над поверхностью моря некоторой части материка, очень удаленной от берега, по этим формулам нельзя, даже если пользоваться, как было сказано выше, средними высотами барометра, определенными из продолжительных наблюдений. Такие сравнения были, между прочим, сделаны русским академиком Э. Х. Ленцем для Каспийского и Азовского морей. В случае таких больших промежуточных расстояний оказывается, что в разные времена года получаются различные высоты; поэтому теперь есть много противников барометрического нивелирования между точками, весьма отдаленными. С другой стороны, нивелирование небольших высот и на небольших расстояниях приобретает значительное распространение благодаря последним улучшениям в устройстве анероидов. В анероидах, имеющих форму металлической коробки с волнистым или желобчатым верхним дном, из которой вытянут воздух, от изменения атмосферного давления это дно более или менее вдавливается или поднимается; движение дна передается посредством механизма, состоящего из рычагов и колес, стрелке, показывающей на циферблате цифры, соответствующие высоте ртутного столба в барометре. Во многих анероидах движение стрелки вдвое и втрое значительнее движения ртутного столба в барометре, так что при восхождении на такие малые высоты, для которых понижение ртути с трудом может быть замечено, - стрелки анероидов могут передвигаться очень значительно; в этом можно убедиться, переходя из одного этажа дома в другой с ртутным барометром и чувствительным анероидом. Надо только знать, что в продажу поступают анероиды очень различного достоинства. Анероиды Ноде (Naudet) с циферблатом и стрелкой считаются лучшими; более простого устройства хорошие анероиды, напр., Рейтца, снабжены микроскопом для измерения очень малых движений указателя. Во всяком случае анероиды должны быть от времени до времени сверяемы с нормальными барометрами, вдобавок при различных температурах, так как одно нагревание и охлаждение анероида может сообщить стрелке значительное движение, если только в нем нет специальных приспособлений для уничтожения влияния температур. Самое худое при употреблении анероидов для серьезных целей - это возможность нечаянного изменения или повреждения его, которое не лишит стрелку движения, но может долгое время оставаться незамеченным и будет причиной многих ошибок в наблюдениях.
Пригодность анероидов для нивелирования доказана опытом, но для той же цели может служить ещё один прибор, ещё большей чувствительности. Происходящие в атмосферном воздухе небольшие колебания, не указываемые обыкновенным барометром, очень заметны на простом приборе, который может быть сделан даже домашним образом. Если налить в склянку немного какой-нибудь жидкости и потом закупорить пробкой, в которую вставлена стеклянная трубочка, идущая до дна склянки, то жидкость, наполняющая часть трубочки, будет приходить в движение при всяком изменении давления атмосферы, так как оно сопровождается увеличением или уменьшением объема воздуха склянки. Но этот объем будет изменяться также и от очень малых изменений температуры, и потому склянка должна быть окружена дурными проводниками теплоты (гагачьим пухом, водой).
Дмитрий Иванович Менделеев устроил на этом основании настоящий измерительный прибор, который он назвал дифференциальным барометром, а в применении к нивелированию - высотомером. Этот прибор был испытан и при надлежащем употреблении может быть полезен во многих случаях. Испытания высотомера в окрестностях Гельсингфорса показали, что действительная высота горы 20.44 сажени по измерениям высотомером средним числом на 0.12 сажени больше; расстояние между двумя пунктами, в которых были сделаны измерения по высотомеру, составляло 4 версты. В другом случае высотометр показал 10.28 сажени, когда действительная высота была 10.16 сажени.
3.4 Барометрическая ступень
Величина, определяющая изменение высоты в зависимости от изменения атмосферного давления. Применяется при барометрическом нивелировании и при пересчёте показаний статоскопа в разность высот.
Зависит от давления и температуры воздуха.
Наглядный смысл барометрической ступени - высота, на которую надо подняться, чтобы давление понизилось на 1 ГПа.
Имеет место формула, являющаяся линеаризацией барометрической формулы Бабине:
, где
- изменение высоты h, метры
- изменение давления, кПа
- значение барометрической ступени, м/кПа
T - температура,
p - давление, кПа в месте измерения
Формула практически точна при небольших (десятки метров) изменениях высоты.
Вычисление барометрической ступени
(смысл и размерности величин см выше).
Таблица величины барометрической ступени (м/кПа) для некоторых значений давления и температуры:
Давление, кПаТемпература, C?40?200204010067748086935013414716017318610672736800864928
Пример.
При переносе барометра с уровня моря на холм давление уменьшилось на 2 мм рт. ст. Температура комнатная. Какова высота холма?
1 мм рт. ст.= 101.325/760 мм = 0.13332 кПа.
Положим, что давление на уровне моря равно стандартному: p = 101.325 кПа
Приращение давления:
?p = - 2 мм рт. ст.= - 2 0.13332 кПа/мм рт. ст.= - 0,26664 кПа
Из формулы: Q = 84.7 м/кПа (или 11.29 метра на 1 мм рт. ст.).
Изменение высоты (высота холма) ?h = 84.7 0.26664 = 22.59 ? 22.6 метра
Разницу можно вычислить также по барометрической формуле:
(в