CN102829761A

CN102829761A - 一种地面高差快速测量系统

Info

Publication number: CN102829761A
Application number: CN2012102950688A
Authority: CN
Inventors: 彭功勋; 刘菊玖; 胡晓勇; 陶华飞; 徐鲁华
Original assignee: Guangzhou Municipal Engineering Design & Research Institute Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Municipal Engineering Design & Research Institute Co Ltd
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2012-12-19

Abstract

本发明公开了一种地面高差快速测量系统，包括测量单元、连通管和感应单元，所述感应单元包括内置有水压力传感器的压力感应盒以及与水压力传感器电联接的读数仪，测量单元包括支在测量杆上的水箱，所述连通管一头接入压力感应盒的下部，另一头接入水箱的下部。测量时，首先往水箱中灌水，保证连通管以及压力感应盒内储满水，水压力传感器将压力反馈到读数仪中读取初值，接着保持感应单元不动，将测量单元移动至地面的另一位置，由于水箱的高度发生变化，根据连通器原理，压力感应盒内的水压将发生相应的变化，通过记录读数仪此时的数值，并与初值相比较，即能换算出高差。本发明可广泛用于地面高差测量工程中。

Description

一种地面高差快速测量系统

技术领域

本发明涉及一种地面测量用的工程检测系统。

背景技术

工程人员一直希望能够有一种精度高、操作便捷快速的测量系统，来对地面沉降引起的高差，尤其桥梁动、静载试验过程中的高差变化进行检测，以采集到即时、有效、精确的数据来辅助工程设计分析。然而，现有技术普遍的高差测量仪器，精度只能做到0.1mm左右，精度仍嫌不够高，达不到规范要求；或者采用系统庞大复杂的GPS、水准仪、全站仪等仪器来提高精度，但这又将导致测量时间较长，操作较复杂，不能动态采集数据；某些大型的如测桥梁振动的自动监测系统这种高精度的高差测量仪，价格又极为高昂，且不能移动，使用不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种能够即时采集地面高差变化、测量精度高且结构简单的地面高差快速测量系统。

本发明解决其技术问题的解决方案是：

一种地面高差快速测量系统，包括测量单元、连通管和感应单元，所述感应单元包括内置有水压力传感器的压力感应盒以及与水压力传感器电联接的读数仪，测量单元包括支在测量杆上的水箱，所述连通管一头接入压力感应盒的下部，另一头接入水箱的下部。

作为上述技术方案的进一步改进，所述压力感应盒包括一盒体，所述盒体上方设有一具有阀门的溢水口，盒体下壁设有用于与连通管相联接的接头，盒体内固定有一竖直管，管内空间与盒体的内部空间连通，水压力传感器位于竖直管内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述盒体的上顶壁呈倒扣漏斗状，溢水口位于漏斗状的顶端。

作为上述技术方案的进一步改进，所述感应单元还包括盛水容器，其通过连接管与溢水口连通。

作为上述技术方案的进一步改进，所述感应单元还包括三脚支架，所述压力感应盒设在三脚支架的上部。

作为上述技术方案的进一步改进，所述测量单元中的水箱的下壁设有用于与连通管相联接的接头，水箱上壁封闭但留有注水口。

作为上述技术方案的进一步改进，所述水箱的箱内横截面大于连通管的管内横截面。

作为上述技术方案的进一步改进，所述测量杆上设有用于固定连通管的固定卡槽。

作为上述技术方案的进一步改进，所述测量杆上设有调平器。

作为上述技术方案的进一步改进，所述连通管为管壁内嵌有钢丝网的韧性胶管，其旋绞在一卷盘上。

本发明的有益效果是：本发明将整个测量系统简化为测量单元、连通管和感应单元三部分，结构简单；测量时，首先往水箱中灌水，保证连通管以及压力感应盒内储满水，水压力传感器将压力反馈到读数仪中读取初值，接着保持感应单元不动，将测量单元移动至地面的另一位置，由于水箱的高度发生变化，根据连通器原理，压力感应盒内的水压将发生相应的变化，通过记录读数仪此时的数值，并与初值相比较，即能换算出高差。本发明构思巧妙，结构简单，测量精度高，操作快速便捷，可广泛用于地面高差测量工程中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是感应单元中的压力感应盒以及读数仪的联接关系示意图，其中压力感应盒处于注满水状态；

图3是水压力传感器和竖直管的装配体的横剖视图；

图4是水压力传感器和竖直管的装配体的纵剖视图；

图5是水箱的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。

参照图1、图2，一种地面高差快速测量系统，包括测量单元、连通管3和感应单元，所述感应单元包括内置有水压力传感器11的压力感应盒1以及与水压力传感器11电联接的读数仪16，测量单元包括支在测量杆4上的水箱7，所述连通管3一头接入压力感应盒1的下部，另一头接入水箱7的下部。所述读数仪16为振弦式读数仪，振弦式读数仪和水压力传感器是地下孔隙水压力常用的成熟仪器，一般的工程仪器供应商均有代售。

参照图2～图４，进一步作为优选的实施方式，所述压力感应盒1包括一盒体，所述盒体上方设有一具有阀门的溢水口13，盒体下壁设有用于与连通管3相联接的接头14，盒体内固定有一竖直管15，管内空间与盒体的内部空间连通，水压力传感器11位于竖直管15内。具体地，可以使用监测地下孔隙水压力通用管和固定环来将水压力传感器11限制在竖直管15内并保持竖直状态。参照图2～图4，竖直管15管壁开有孔隙，保证与外部连通，水可以进入管内；水压力传感器11位于管的正中，与水充分接触；传感器外套有上下两个固定环17，固定环17伸出斜向下的支撑顶住管的内壁，环与传感器之间具有软性物，保护传感器使其不易受损，固定环17维持着传感器竖直方向的稳定以及限制其摆动。

进一步作为优选的实施方式，所述盒体的上顶壁呈倒扣漏斗状，溢水口13位于漏斗状的顶端。倒扣漏斗状的上顶壁能保证水进入盒体后，水泡能顺利地从溢水口13排出。但坡率不宜太高，只要能保证水泡会向溢水口13迁移即可。操作时，令水从溢水口13溢出后，再关阀门，避免压力感应盒内残留气体。

参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述感应单元还包括盛水容器12，其通过连接管18与溢水口13连通。多余的水从溢水口13溢出后，可以从连接管18流到盛水容器12内。

进一步作为优选的实施方式，所述感应单元还包括三脚支架2，所述压力感应盒1设在三脚支架2的上部。

参照图5，进一步作为优选的实施方式，所述测量单元中的水箱7的下壁设有用于与连通管3相联接的接头71，水箱7上壁封闭但留有注水口72。具体地，接头14和接头71可均采用卡套接头。注水口72呈喇叭状，便于往水箱7内注水。测量过程中注水口72不关闭。

进一步作为优选的实施方式，所述水箱7的箱内横截面大于连通管3的管内横截面。具体地，前者的内径为后者的内径的20倍。

进一步作为优选的实施方式，所述测量杆4上设有用于固定连通管3的固定卡槽。具体地，于测量杆4上设有竖直的测量尺，沿测量尺延伸方向加工出弧度与连通管3外径匹配的凹槽，形成固定卡槽，并在外面配套固定扣。这样就可以让连通管3嵌入到固定卡槽内并被固定扣扣紧，能避免测量杆4在移动过程中拉拽连通管3而导致连通管3与水箱7的接头71滑脱。

测量杆4下端与测量点8接触，测量点8是在地面设置的测点，一般用玻璃做成半球型或直接用围棋子，固结在地面上。

进一步作为优选的实施方式，所述测量杆4上设有调平器5。调平器5可采用水珠式调平器。测量杆4应可伸缩，以便携带和适应地形。

进一步作为优选的实施方式，所述连通管3为管壁内嵌有钢丝网的韧性胶管，其旋绞在一卷盘9上。具体地，所述韧性胶管可采用煤气胶管。由于连通管3较长，所以可以用一个可移动的卷盘9来收卷，以利于连通管的使用和保护。

为消除因连通管3受到现场难以避免的卷、拉、压作用，管内水受挤压导致水位发生变化而产生的系统误差，以及为了让装置便于使用，本发明采用了如上述的两个技术手段：首先，管材采用管壁内嵌钢丝网的煤气胶管，使外力引起的变形尽可能小；其次，连通管3接入固定在测量杆4顶端的水箱7为扩大水箱，因扩大水箱内径为连通管的20倍，即横截面积为连通管3的400倍，因此，误差将缩小为1/400，即：如果外力引起了连通管3内水位波动达1mm，则增设了扩大水箱后，水位的实际波动仅为0.0025mm，可以忽略不计。

下面简述本发明的工作流程：

步骤一：仪器现场安装。将三脚支架2在选定的测量基点摆放并调平，高度调至约1.35m；将压力感应盒1安装到三脚支架2上，连通管3一端接入感应盒下端的接口，将振弦读数仪的数据输入电缆连接到感应盒上与水压力传感器11相连的插头；打开溢水口13的阀门；将水箱安装到测量杆4顶端，把连通管3的另一端接入水箱下端的接口；扣上测量杆4上的固定扣，使连通管3末段固定在测量杆4上；在基点旁选一稳定、坚固的点竖好测量杆4，然后往连通管3内缓慢注水，直到水从压力感应盒溢水口溢出，再往管内注少量水，并静置10分钟，防止管内气泡滞留；注水时需沿管壁缓缓注入，以避免产生气泡；关闭溢水阀门。

步骤二：读取初值。打开振弦读数仪，到数值稳定时，读水压力初始频率值，并记录。

步骤三：数据采集。移动测量杆4到测量点，开始数据采集。

步骤四：分析计算。将测量到的振弦频率变化换算为压强值（单位：Pa，精度：0.1Pa），再将压强换算为高差（单位：mm，精度：0.01mm）。

以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims

1.一种地面高差快速测量系统，其特征在于：包括测量单元、连通管（3）和感应单元，所述感应单元包括内置有水压力传感器的压力感应盒（1）以及与水压力传感器电联接的读数仪，测量单元包括支在测量杆（4）上的水箱（7），所述连通管（3）一头接入压力感应盒（1）的下部，另一头接入水箱（7）的下部。

2.根据权利要求1所述的地面高差快速测量系统，其特征在于：所述压力感应盒（1）包括一盒体，所述盒体上方设有一具有阀门的溢水口，盒体下壁设有用于与连通管（3）相联接的接头，盒体内固定有一竖直管，管内空间与盒体的内部空间连通，水压力传感器位于竖直管内。

3.根据权利要求2所述的地面高差快速测量系统，其特征在于：所述盒体的上顶壁呈倒扣漏斗状，溢水口位于漏斗状的顶端。

4.根据权利要求2所述的地面高差快速测量系统，其特征在于：所述感应单元还包括盛水容器（12），其通过连接管（18）与溢水口连通。

5.根据权利要求1～4任一项所述的地面高差快速测量系统，其特征在于：所述感应单元还包括三脚支架（2），所述压力感应盒（1）设在三脚支架（2）的上部。

6.根据权利要求1所述的地面高差快速测量系统，其特征在于：所述测量单元中的水箱（7）的下壁设有用于与连通管（3）相联接的接头，水箱（7）上壁封闭但留有注水口。

7.根据权利要求6所述的地面高差快速测量系统，其特征在于：所述水箱（7）的箱内横截面大于连通管（3）的管内横截面。

8.根据权利要求6所述的地面高差快速测量系统，其特征在于：所述测量杆（4）上设有用于固定连通管（3）的固定卡槽。

9.根据权利要求6所述的地面高差快速测量系统，其特征在于：所述测量杆（4）上设有调平器（5）。

10.根据权利要求1所述的地面高差快速测量系统，其特征在于：所述连通管（3）为管壁内嵌有钢丝网的韧性胶管，其旋绞在一卷盘（9）上。