CN104215219A - 高精度磁致伸缩静力水准仪及其测量方法 - Google Patents

Abstract

一种高精度磁致伸缩静力水准仪及其测量方法，包括有储液桶、磁致伸缩传感器、安装底板和固定螺栓，所述储液桶上设有通气管接头、通液管接头和水平气泡，所述磁致伸缩传感器包括安装在储液桶的顶端的电子仓、设置在储液桶内部并且与电子仓配合连接的测杆、以及套在测杆上的浮子，所述浮子的上端面上还均匀设置有多组扶正单元，每组扶正单元均包括有一个定位杆和一个滑轮，所述定位杆的一端固定连接在浮子的上端面上，定位杆的另一端与滑轮连接。本发明用于监测桥梁、隧道、大坝、房屋等建筑物沉降位移量，具有结构合理、简单，测量精度高的特点。

Description

高精度磁致伸缩静力水准仪及其测量方法

技术领域

本发明涉及一种静力水准仪及其测量方法，特别是一种结构简单、测量液位精度高的磁致伸缩静力水准仪及其测量方法。

背景技术

目前使用的静力水准仪为多为电感式、电容式或振弦式，这些静力水准仪的量程小，精度低，同时对环境要求较高。此外还有一种磁致伸缩式静力水准仪，它通过套在测杆上的浮子垂直方向的位移变化计算测点的相对沉降，因此浮子位移过程中在垂直方向上的精度直接影响测量的结果，但这种磁致伸缩式静力水准仪的缺点也是精度太低，一般在0.5mm左右，所以需要改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、同时测量精度高的高精度磁致伸缩静力水准仪及其测量方法，要解决现有的水准仪测量精度不高的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高精度磁致伸缩静力水准仪，包括有储液桶、磁致伸缩传感器、安装底板和固定螺栓，所述储液桶上设有通气管接头、通液管接头和水平气泡，所述磁致伸缩传感器包括安装在储液桶的顶端的电子仓、设置在储液桶内部并且与电子仓配合连接的测杆、以及套在测杆上的浮子，所述浮子下端部的内径是浮子上端部的内径的1.5倍至3倍，浮子下端部的外径是浮子上端部的外径的1.5倍至3倍；所述浮子的上端面上还均匀设置有多组扶正单元，每组扶正单元均包括有一个定位杆和一个滑轮，所述定位杆的一端固定连接在浮子的上端面上，定位杆的另一端与滑轮连接，滑轮又与测杆没有接触。

所述浮子上与测杆相配合的通孔为阶梯孔。

所述浮子上端部的外表面通过斜面与浮子下端部的外表面连接。

所述浮子的上端面上均匀设置有四组扶正单元。

所述安装底板上开有安装孔，安装底板经穿过安装孔的膨胀螺栓固定安装在测墩或墙面上。

一种高精度磁致伸缩静力水准仪的测量方法，步骤如下：

步骤1、将传感器与联通管子接通；

步骤2、向储液桶里加注液体；

步骤3、将安装底板通过膨胀螺栓固定安装在测墩或墙面上，将储液桶固定在安装底板上，通过固定螺栓调整储液桶的高度，并观察储液桶顶部的水平气泡，使储液桶里的液体保持水平；

步骤4、重复上述步骤1～3，固定安装好其它的高精度磁致伸缩静力水准仪，即先设立好一台高精度磁致伸缩静力水准仪作为基准点以后，再在每个待测点处分别设立一台高精度磁致伸缩静力水准仪，并且所有的高精度磁致伸缩静力水准仪的储液桶通过通液管相互连通，所有的高精度磁致伸缩静力水准仪的储液桶通过通气管与大气相通；

步骤5、根据浮子的变化，测出各待测点的液位变化，由此精确地计算出个测点的沉降变化量；

步骤6、计算出每个储液桶的高度相对高差变化量。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明用于监测桥梁、隧道、大坝、房屋等建筑物沉降位移量，具有结构合理、简单，测量精度高的优点，相比一般水准仪的测量精度大10倍左右，基本能能将测量精度提高到0.05mm左右。

本发明中的浮子设计成浮子下端部的内径是浮子上端部的内径的1.5倍至3倍，可以防止浮子与测杆之间形成窄缝，所以不会出现毛细现象，也不会有浮子与测杆被水粘贴到一起的问题；本发明中的浮子设计成浮子下端部的外径是浮子上端部的外径的1.5倍至3倍，可以保证浮子的稳定（既保证浮子在水面上漂浮的更稳定），有效的消除了水面张力的作用（浮子的形状设计也容易受水面张力的影响，从而影响测量的精度）。

本发明在对浮子进行了特殊设计的同时，还采用了防摩擦扶正设计（即设计了扶正单元），即在浮子的上端面上均匀设计了扶正单元（包括定位杆和滑轮，滑轮与测杆之间没有接触），通过扶正单元的作用，可保证浮子中心与测杆中心重合，解决了浮子和测杆一起活动时，活动部分的质量很大，导致摩擦力也很大，从而很容易影响测量精度的问题。

本发明通过通液管将各个静力水准仪间连通，适用于测量多点的相对沉降。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的浮子与测杆的结构立体示意图。

图3是本发明的浮子与测杆的结构示意图。

图4是本发明的测多点相对沉降的使用状态示意图。

附图标记：1－储液桶、2－传感器、3－安装底板、4－通气管接头、5－通气管、6－通液管接头、7－通液管、8－电子仓、9－测杆、10－浮子、11－水平气泡、12－固定螺栓、13－定位杆、14－滑轮、15-斜面、16-通孔。

具体实施方式

实施例参见图1-4所示，这种高精度磁致伸缩静力水准仪，用于监测桥梁、隧道、大坝、房屋等建筑物沉降位移量，相比一般水准仪的测量精度大10倍左右，基本能能将测量精度提高到0.05mm左右。高精度磁致伸缩静力水准仪，包括有储液桶1、磁致伸缩传感器2、安装底板3和固定螺栓12，所述储液桶1上设有通气管接头4、通液管接头6和水平气泡11，所述磁致伸缩传感器2包括安装在储液桶1的顶端的电子仓8、设置在储液桶内部并且与电子仓8配合连接的测杆9、以及套在测杆9上的浮子10，所述浮子下端部的内径是浮子上端部的内径的1.5倍至3倍，可以防止浮子与测杆之间形成窄缝，所以不会出现毛细现象，也不会有浮子与测杆被水粘贴到一起的问题。浮子下端部的外径是浮子上端部的外径的1.5倍至3倍，可以保证浮子的稳定（既保证浮子在水面上漂浮的更稳定），有效的消除了水面张力的作用（浮子的形状设计也容易受水面张力的影响，从而影响测量的精度）。

所述浮子的上端面上还均匀设置有多组扶正单元，每组扶正单元均包括有一个定位杆13和一个滑轮14，所述定位杆13的一端固定连接在浮子的上端面上，定位杆13的另一端与滑轮14连接，滑轮14又与测杆9没有接触。本发明在对浮子进行了特殊设计的同时，还采用了扶正单元），也就是防摩擦扶正设计，即在浮子的上端面上均匀设计了扶正单元，通过扶正单元的作用，可保证浮子中心与测杆中心重合，解决了浮子和测杆一起活动时，活动部分的质量很大，导致摩擦力也很大，从而很容易影响测量精度的问题。

所述浮子上与测杆9相配合的通孔16为阶梯孔。

所述浮子上端部的外表面通过斜面15与浮子下端部的外表面连接。

所述浮子10的上端面上均匀设置有四组扶正单元。

所述安装底板3上开有安装孔，安装底板3经穿过安装孔的膨胀螺栓固定安装在测墩或墙面上。

所述浮子10的材质为不锈钢。

一种高精度磁致伸缩静力水准仪的测量方法，步骤如下：

步骤1、将传感器2与联通管子接通；

步骤2、向储液桶1里加注液体；

步骤3、将安装底板3通过膨胀螺栓固定安装在测墩或墙面上，将储液桶1固定在安装底板3上，通过固定螺栓12调整储液桶1的高度，并观察储液桶1顶部的水平气泡11，使储液桶里的液体保持水平；

步骤4、重复上述步骤1～3，固定安装好其它的高精度磁致伸缩静力水准仪，即先设立好一台高精度磁致伸缩静力水准仪作为基准点以后，再在每个待测点处分别设立一台高精度磁致伸缩静力水准仪，并且所有的高精度磁致伸缩静力水准仪的储液桶1经通液管接头6与通液管7相互连通，所有的高精度磁致伸缩静力水准仪的储液桶1经通气管接头4通过通气管5与大气相通，可以保持各个储液桶1内的液面压力一致；

步骤5、根据浮子的变化，测出各待测点的液位变化，由此精确地计算出个测点的沉降变化量；

步骤6、计算出每个储液桶的高度相对高差变化量。        

本发明通过通液管将各个静力水准仪间连通，适用于测量多点的相对沉降。

Claims (6)

1.一种高精度磁致伸缩静力水准仪，包括有储液桶（1）、磁致伸缩传感器（2）、安装底板（3）和固定螺栓（12），所述储液桶（1）上设有通气管接头（4）、通液管接头（6）和水平气泡（11），所述磁致伸缩传感器（2）包括安装在储液桶（1）的顶端的电子仓（8）、设置在储液桶内部并且与电子仓（8）配合连接的测杆（9）、以及套在测杆（9）上的浮子（10），其特征在于：所述浮子（10）下端部的内径是浮子（10）上端部的内径的1.5倍至3倍，浮子下端部的外径是浮子上端部的外径的1.5倍至3倍；所述浮子的上端面上还均匀设置有多组扶正单元，每组扶正单元均包括有一个定位杆（13）和一个滑轮（14），所述定位杆（13）的一端固定连接在浮子的上端面上，定位杆（13）的另一端与滑轮（14）连接，滑轮（14）又与测杆（9）没有接触。

2.根据权利要求1所述的高精度磁致伸缩静力水准仪，其特征在于：所述浮子（10）上与测杆（9）相配合的通孔（16）为阶梯孔。

3.根据权利要求1所述的高精度磁致伸缩静力水准仪，其特征在于：所述浮子（10）上端部的外表面通过斜面（15）与浮子（10）下端部的外表面连接。

4.根据权利要求1所述的高精度磁致伸缩静力水准仪，其特征在于：所述浮子（10）的上端面上均匀设置有四组扶正单元。

5.根据权利要求1所述的高精度磁致伸缩静力水准仪，其特征在于：所述安装底板（3）上开有安装孔，安装底板（3）经穿过安装孔的膨胀螺栓固定安装在测墩或墙面上。

6.一种应用权利要求1-5中任意一项所述的高精度磁致伸缩静力水准仪的测量方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、将传感器（2）与联通管子接通；

步骤2、向储液桶（1）里加注液体；

步骤3、将安装底板（3）通过膨胀螺栓固定安装在测墩或墙面上，将储液桶（1）固定在安装底板（3）上，通过固定螺栓（12）调整储液桶（1）的高度，并观察储液桶（1）顶部的水平气泡（11），使储液桶里的液体保持水平；

步骤4、重复上述步骤1～3，固定安装好其它的高精度磁致伸缩静力水准仪，即先设立好一台高精度磁致伸缩静力水准仪作为基准点以后，再在每个待测点处分别设立一台高精度磁致伸缩静力水准仪，并且所有的高精度磁致伸缩静力水准仪的储液桶（1）通过通液管（7）相互连通，所有的高精度磁致伸缩静力水准仪的储液桶（1）通过通气管（5）与大气相通；

步骤5、根据浮子的变化，测出各待测点的液位变化，由此精确地计算出个测点的沉降变化量；

步骤6、计算出每个储液桶的高度相对高差变化量。