CN107063037B - 基于视准线法测定水平位移的亚毫米精度尺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于视准线法测定水平位移的亚毫米精度尺，直尺正侧面以尺头端为零点向尺尾端设置刻度线，直尺底边中段位置设有测定点旋钮A，测微尺滑动块卡装在直尺上，并沿直尺滑动，测微尺滑动块表面设置测微分划线，测微尺滑动块上方竖直连接觇板，觇板上开孔，孔的前侧安装凸透镜组，孔的后侧安装玻璃板，玻璃板内表面设有竖丝线或十字丝线，玻璃板内表面位于凸透镜片一倍焦距以内且逼近一倍焦距位置。本发明能确保尺面垂直视准线，尺背水平放置，实现亚毫米级测量精度。

Description

基于视准线法测定水平位移的亚毫米精度尺
技术领域
本发明涉及建筑工程检测领域，具体涉及基于视准线法测定水平位移的亚毫米精度尺及其工作方法。
背景技术
在建筑工程中存在如水平位移、沉降与倾斜等多种变形，水平位移观测是变形观测的一项重要工作。水平位移观测常用方法一般有视准线法、测角交会法或方向差交会法、极坐标法、测小角法，除视准线法外，其它方法皆要多次瞄准目标点，因毎次瞄准目标点会有误差，易造成误差累积，故，常采用视准线法。
视准线法是采用观测仪器在垂直监测点位移方向给出一条固定的视线，在监测点上垂直视线方向上水平放置一带刻度直尺，读出监测点与视线的距离，以后再观测时若点位有位移，则距离有变化，二次距离差为水平位移。
目前视准线法测量存在的问题：
1、长距离观测时，不易分辨尺的刻度，造成瞄准误差。
2、尺背仅是人为水平放置，不够精确。
3、尺面垂直视准线也是仅凭人的感觉放置，往往测出来的并不垂直视准线位移。
《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009要求基坑围护墙（坡）顶水平位移监测精度为：当设计控制值≦30mm时，监测点坐标中误差为1.5mm，考虑到采用观测仪器对中误差≦0.5mm，则监测点坐标中误差应控制在1.0mm。《建筑变形测量规范》JGJ8-2007要求观测点坐标中误差：观测级别为特级、一级、二级分别为0.3mm、1.0mm、3.0mm，考虑到采用观测仪器对中误差≦0.5mm，则监测点坐标中误差应分别控制在0.0mm、0.5mm、2.5mm。故，水平位移观测误差控制亚毫米级十分重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于视准线法测定水平位移的亚毫米精度尺，确保尺面垂直视准线，尺背水平放置，实现亚毫米级测量精度。
本发明通过以下技术方案实现：
基于视准线法测定水平位移的亚毫米精度尺，直尺正侧面以尺头端为零点向尺尾端设置刻度线，直尺底边中段位置设有测定点旋钮A，测微尺滑动块卡装在直尺上，并沿直尺滑动，测微尺滑动块表面设置测微分划线，测微尺滑动块上方竖直连接觇板，觇板上开孔，孔的前侧安装凸透镜组，孔的后侧安装玻璃板，玻璃板内表面设有竖丝线或十字丝线，玻璃板内表面位于凸透镜片一倍焦距以内且逼近一倍焦距位置。
本发明如果直尺尺面不垂直于视准线，由于凸透镜的成像原理，所观察到的放大丝线则产生弯曲变形，因此可确保检测中直尺与视准线垂直放置；同时在距离一定位置观测目标，人眼识别受限，当丝线放在凸透镜一倍焦距内时，可成同侧放大的虚像，越接近一倍焦距点，放大越大，通过凸透镜观测降低人眼识别难度，提高精准度。
本发明进一步改进方案是，所述凸透镜组包括固定安装在觇板上的底座，与底座螺纹连接的凸透镜筒，凸透镜筒前端的凸透镜片为单片凸透镜片或双片凸透镜片。可根据观测距离位置远近，方便调换不同倍率的凸透镜筒。
本发明更进一步改进方案是，丝线宽大于等于1.0mm，凸透镜组放大倍数2~20。
本发明更进一步改进方案是，所述测微分划线的刻度长9mm，分10格。本发明测微尺每格0.9mm，水平位移测定精度为1mm/10=0.1mm。
本发明更进一步改进方案是，玻璃板上的丝线在觇板上向外延伸。
本发明更进一步改进方案是，觇板正表面以孔中心为重心绘制倒等腰三角形。便于观察者快速指挥测定者移动测微尺滑动块，使视准线迅速逼近丝线中心，提高工作效率。
本发明更进一步改进方案是，觇板正表面上部绘制竖向等分格。等分格间距确定，有利于观察者指挥测定者明确左右移动测微尺滑动块的距离，使视准线快速向丝线中心逼近。
本发明更进一步改进方案是，测微尺滑动块连接微调丝杠，微调丝杠连接锁固件，锁固件卡装在直尺上，通过螺钉旋紧锁定。待测微尺滑动块位移至大约位置，然后旋紧螺钉固定锁固件，再调节微调丝杠，实现测微尺滑动块微调至精确位置。
本发明更进一步改进方案是，所述直尺底边上测定点旋钮A靠向尺尾端一侧间隔设有调平旋钮B，直尺上设有水准器。调节旋钮A或旋钮B，观察水准器，保证直尺保持水平。
本发明更进一步改进方案是，直尺反侧面以尺头端为零点向尺尾端设置刻度线，测微尺滑动块表面以丝线下延线为零点标志线，向左右两边分别设置测微分划线。正反面直尺划度线与左右微分尺分划线的设计，可实现从前后两个方向架设仪器测定，正面观察时可读取直尺正侧面的划度线和微分尺零点标志线左边的分划线读数，反面观察时将微分尺滑动块滑出直尺，转向穿卡在直尺上，读取反侧面直尺刻度线和微分尺零点标志线右边的分划线读数，操作方便。满足双向观察需求。
本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：
本发明利用凸透镜观察丝线，既可通过虚像是否扭曲变形，判定直尺尺面是否垂直视准线，又可放大丝线宽度，为长距离观测提高分辨尺的刻度，提高瞄准精度，可实现精确的亚毫米水平位移测定。同时直尺底边设有间隔的两个调平旋钮，直尺上设有水准器，两点定位保证直尺水平放置。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明右视图。
图3为本发明凸透镜组结构示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明是一种基于视准线法测定水平位移的亚毫米精度尺，包括直尺1和测微尺滑动块2，直尺双侧面以尺头端为零点向尺尾端设置刻度线11，直尺底边中段位置设有测定点旋钮A 9，测微尺滑动块2卡装在直尺1上，测微尺滑动块2底边卡在直尺的凸滑槽13上，测微尺滑动块2可沿直尺1滑动，测微尺滑动块2表面设置测微分划线21，测微分划线21的刻度长9mm，分10格，测微尺滑动块2上方竖直连接觇板3，觇板3上开孔，孔的前侧安装凸透镜组4，孔的后侧安装玻璃板5，玻璃板5内表面设有十字丝线6，丝线6宽1.0mm，玻璃板上的丝线6在觇板上向外延伸。所述凸透镜组4包括固定安装在觇板3上的底座41，与底座41螺纹连接的凸透镜筒42，凸透镜筒42前端的凸透镜片43为单片凸透镜片，放大倍率在10倍以下，观测仪器距目标距离在＞50~≦500米时适用，也可以因观测仪器距目标距离＞500~≦1000米时替换成放大倍率在20倍的双片凸透镜片。
为了方便观察者指挥测定者左右移动测微尺滑动块使视准线快速向丝线中心逼近。所述觇板3正表面以孔中心为重心绘制倒等腰三角形31，觇板3正表面上部绘制竖向等分格32。
所述测微尺滑动块2连接微调丝杠7，微调丝杠7连接锁固件8，锁固件8卡装在直尺1上，通过螺钉旋紧锁定。待测微尺滑动块位移至大约位置，然后旋紧螺钉固定锁固件，再调节微调丝杠，实现测微尺滑动块微调至精确位置。
所述直尺1底边上测定点旋钮A 9靠向尺尾端一侧间隔设有调平旋钮B 12，直尺1上设有水准器10。调节旋钮A或旋钮B，观察水准器，保证直尺的水平放置。
直尺1反侧面从尺头端向尺尾端设置刻度线11，测微尺滑动块2表面以丝线下延线为零点标志线22，向左右两边分别设置测微分划线21。正反面直尺刻度线与左右微分尺分划线的设计，可实现从前后两个方向架设仪器测定，正面观察时可读取直尺正侧面的划度线和微分尺零点标志线左边的分划线读数，反面观察时将微分尺滑动块滑出直尺，转向穿卡在直尺上，读取反侧面直尺刻度线和微分尺零点标志线右边的分划线读数，操作方便，满足双向观察需求。
正常人眼识别角约60"（即0.1mm线宽），一般工程测量仪器放大倍数为28，通过仪器人眼可识别60"/28≈2.142857"，（206265"≈1弧度，2.142857"/206265"≈0.0000103888548365314弧度）。若观测100m处目标，人眼通过放大倍数28的测量仪器可识别0.0000103888548365314弧度*100000mm≈1.04mm线宽，即实际1mm线宽，在100m处通过放大倍数28测量仪器观测可见的线宽为0.1mm。同理分别对50m、500m、1000m处观测进行分析：
设定工程观测仪器放大倍率为28
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
即据上表分析，仪器距观测尺＞50~≦500米时，使用放大倍率10倍以下的单凸透镜，仪器距观测尺＞500~≦1000米时，使用放大倍率20倍以下的双凸透镜,均可满足人眼瞄准目标平分线宽0.2mm最低限识别能力，本发明完全满足仪器距观测尺一定距离，眼睛轻松识别范围，检测数据更加准确。
测试工作步骤：
本发明尺头端面向坑道，测定点旋钮A抵放在预设的监测点上，调节本装置使其与视准线垂直，精度尺与视准线是否垂直判定依据为观测者从观测仪器中观看凸透镜组后方的十字丝线是否有变形，无变形说明精度尺尺面精确垂直视准线；然后调整精度尺下部旋钮A或旋钮B，观察直尺上水准器是否水平。观测者指挥测定者左右移动测微尺滑动块使视准线向丝线中心逼近，接近时旋紧螺钉固定锁固件，再调节微调丝杠，实现测微尺滑动块微调至精确位置，读取直尺上厘米与毫米刻度，再读取测微尺上亚毫米刻度，本次位移量即是本次读数减去上次读数。位移方向的确定：差为正时朝尺头方向位移，差为负是时反之。

Claims (8)

1.基于视准线法测定水平位移的亚毫米精度尺，包括直尺（1）和测微尺滑动块（2），直尺正侧面以尺头端为零点向尺尾端设置刻度线（11），直尺底边中段位置设有测定点旋钮A（9），测微尺滑动块（2）卡装在直尺（1）上，并沿直尺（1）滑动，测微尺滑动块（2）表面设置测微分划线（21），其特征在于：测微尺滑动块（2）上方竖直连接觇板（3），觇板（3）上开孔，觇板（3）正表面以孔中心为中心绘制倒等腰三角形（31）；孔的前侧安装凸透镜组（4），所述凸透镜组（4）包括固定安装在觇板（3）上的底座（41），与底座（41）螺纹连接的凸透镜筒（42），凸透镜筒（42）前端的凸透镜片（43）为单片凸透镜片或双片凸透镜片，单片凸透镜片和双片凸透镜片可替换使用；孔的后侧安装玻璃板（5），玻璃板（5）内表面设有竖丝线或十字丝线（6）， 玻璃板（5）内表面位于凸透镜片一倍焦距以内且逼近一倍焦距位置。
2.根据权利要求1所述的基于视准线法测定水平位移的亚毫米精度尺，其特征在于：玻璃板上的丝线（6）在觇板上向外延伸。
3.根据权利要求1所述的基于视准线法测定水平位移的亚毫米精度尺，其特征在于：觇板（3）正表面上部绘制竖向等分格（32）。
4.根据权利要求1所述的基于视准线法测定水平位移的亚毫米精度尺，其特征在于：丝线（6）宽大于等于1.0mm，凸透镜组（4）放大倍数2~20。
5.根据权利要求1所述的基于视准线法测定水平位移的亚毫米精度尺，其特征在于：所述测微分划线（21）的刻度长9mm，分10格。
6.根据权利要求1所述的基于视准线法测定水平位移的亚毫米精度尺，其特征在于：测微尺滑动块（2）连接微调丝杠（7），微调丝杠（7）连接锁固件（8），锁固件（8）卡装在直尺（1）上，通过螺钉旋紧锁定。
7.根据权利要求1所述的基于视准线法测定水平位移的亚毫米精度尺，其特征在于：所述直尺（1）底边上测定点旋钮A（9）靠向尺尾端一侧间隔设有调平旋钮B（12），直尺（1）上设有水准器（10）。
8.根据权利要求1所述的基于视准线法测定水平位移的亚毫米精度尺，其特征在于：直尺（1）反侧面以尺头端为零点向尺尾端设置刻度线（11），测微尺滑动块（2）表面以丝线下延线为零点标志线（22），向左右两边分别设置测微分划线（21）。
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