Открыть сервисСервис

Инклинометр — прибор для измерения наклона

Инклинометр — это измерительный прибор (датчик), предназначенный для определения угла наклона (наклона, отклонения от горизонтали или вертикали) какого-либо объекта, поверхности или оси относительно направления силы тяжести. Инклинометры применяются в геологии, бурении, строительстве, дорожном хозяйстве, маркшейдерии, авиации и приборостроении.

Принцип действия

Основа работы большинства инклинометров — использование гравитационного поля Земли как эталонного направления. Чувствительный элемент реагирует на ориентацию относительно вертикали, формируя сигнал, пропорциональный углу наклона. По принципу формирования сигнала различают:

  • Механические (маятниковые) — стрелка или маятник под действием силы тяжести занимает вертикальное положение, а шкала показывает угол отклонения корпуса прибора.
  • Жидкостные (гидростатические) — основаны на сообщающихся сосудах и перепаде давления, создаваемом столбом жидкости.
  • Электромеханические (перекатывающиеся) — шарик или ролик перемещается по наклонной поверхности, замыкая электрические контакты.
  • Электронные (MEMS-гироскопы и акселерометры) — микромеханические акселерометры измеряют составляющие вектора гравитации по осям, а микропроцессор вычисляет угол наклона. Такие датчики получили широкое распространение в XXI веке.

Классификация

По назначению инклинометры подразделяются на:

  1. Геологические и маркшейдерские — для измерения наклона скважин, выработок, откосов карьеров.
  2. Строительные (уровни-инклинометры) — для контроля горизонтальности и вертикальности строительных конструкций, фундаментов, колонн.
  3. Буровые инклинометры — для контроля траектории наклонно-направленного бурения.
  4. Промышленные и технологические — для контроля положения оборудования, трубопроводов, мачт.
  5. Навигационные и авиационные — для определения крена и тангажа летательных аппаратов, судов.
  6. Потребительские (бытовые) — встроенные в смартфоны, строительные уровни, инструменты.

По способу измерения:

  • Аналоговые — стрелочные приборы со шкалой.
  • Цифровые — с электронным дисплеем и цифровым выходом (RS-485, Bluetooth, CAN).

Буровой инклинометр

В нефтегазовой отрасли буровой инклинометр служит для измерения угла и азимута ствола скважины в процессе бурения. Различают:

  • Инклинометры-самописцы — механические приборы, фиксирующие данные на бумаге или в памяти.
  • Инклинометры-перископы — оптические приборы для ручного замера.
  • Инклинометры-гиротахеометры — гироскопические, высокоточные, не зависящие от магнитного поля.
  • Инклинометры MWD (Measurement While Drilling) — измерение в процессе бурения, данные передаются на поверхность по телеметрии (через промывочную жидкость, по проводу или с помощью импульсов давления).

Точность современных буровых инклинометров составляет доли градуса, что позволяет бурить скважины с отклонением от расчётной траектории в несколько метров на глубинах в тысячи метров.

Инклинометр в строительстве

В строительной практике электронный инклинометр (часто называемый «угломером» или «уровнем-угломером») применяется для:

  • контроля вертикальности колонн, стен, свай;
  • проверки горизонтальности перекрытий, плит, элементов опалубки;
  • измерения уклона кровель, трубопроводов, лестничных маршей;
  • монтажа и юстировки станков и оборудования.

Типичный бытовой электронный инклинометр измеряет угол в диапазоне 0–360° (или ±90°) с точностью 0,1–0,5° и имеет жидкокристаллический дисплей.

Инклинометрия в геотехнике

В инженерной геологии и геотехническом строительстве термин «инклинометрия» обозначает метод контроля деформаций грунтов и конструкций. Суть метода: в скважину или в тело конструкции устанавливается обсадная труба со специальным пазом (наклономерная труба), по которой периодически опускается инклинометрический зонд, измеряющий отклонения трубы от вертикали. По результатам инклинометрии оценивают:

  • смещение откосов котлованов и насыпей;
  • деформации подпорных стен;
  • осадки и горизонтальные перемещения грунта;
  • устойчивость плотин, отвалов, свалок.

Метод широко применяется при строительстве метрополитенов, тоннелей, глубоких котлованов в городах России.

Точность и поверка

Основные характеристики инклинометра:

ПараметрЗначение
Диапазон измерений±30°…±90° (в зависимости от типа)
Точность (бытовые)0,1–1,0°
Точность (геодезические, буровые)0,01–0,1°
Рабочая температура−40…+60 °C

Инклинометры, используемые в промышленности и геодезии, подлежат поверке — периодической проверке метрологических характеристик в соответствии с требованиями законодательства Российской Федерации об обеспечении единства измерений.

История

Простейшие наклономеры (уровни с отвесом) известны с античности — их применяли при строительстве храмов и каналов. Механический инклинометр в его современном понимании появился в XVIII–XIX веках в связи с развитием маркшейдерского дела и горного дела. В XX веке получили распространение электромеханические и гироскопические инклинометры, а с развитием микроэлектроники — цифровые MEMS-датчики, ставшие массовыми в 2000-е годы.

Источники

  • ГОСТ 8.023-2013. Государственная система обеспечения единства измерений. Приборы и системы измерений угловых величин. Общие технические требования.
  • Горная энциклопедия / глав. ред. Е. А. Козловский. — М.: Советская энциклопедия, 1984—1991.
  • Инженерная геодезия: учебник / под ред. В. Ф. Казакова. — М.: АСВ, 2010.
  • Краев В. И. Маркшейдерское дело: учебник. — М.: Недра, 2002.
Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru