CN107990915B - 静力水准仪测试装置及调试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种静力水准仪测试装置及调试方法，涉及仪器仪表的技术领域，本发明提供的静力水准仪测试装置包括：静力水准沉降监测系统、驱动组件和激光测距仪；静力水准沉降监测系统包括数据采集仪、储液罐和多个静力水准仪，驱动组件的数量和激光测距仪的数量均与静力水准仪的数量相同，多个驱动组件与多个静力水准仪一一相对连接，驱动组件驱动静力水准仪沿竖直方向移动；激光测距仪用于测量静力水准仪的移动距离。本发明提供的静力水准测试装置缓解了现有技术中静力水准仪测试装置不够完善，不易实现高精度的校准的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及仪器仪表技术领域，尤其是涉及一种静力水准仪测试装置及调试方法。
背景技术
差压式静力水准仪利用液体压强原理，用来测量两点和多点之间的沉降情况。根据液体压强原理，静力水准仪在各个测量点所处位置高低不同，导致各测量点液体压强不同，根据物理学公式F＝ρgh，可以换算出液体高度。广泛用于建筑物实施，如桥梁、高楼和隧道等建筑的检测，和结构体变形引起的相对沉降检测。
当前静力水准仪测试装置不够完善，不易实现高精度的校准，越来越不能满足当前校准需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种静力水准仪测试装置，以缓解现有技术中静力水准仪测试装置不够完善，不易实现高精度的校准的技术问题。
本发明提供的静力水准仪测试装置包括：静力水准沉降监测系统、驱动组件和激光测距仪；
所述静力水准沉降监测系统包括数据采集仪、储液罐和多个静力水准仪，所述数据采集仪分别与多个所述静力水准仪信号连接；多个所述静力水准仪通过气体连通管和液体连通管连通，其中一个所述静力水准仪通过液体连通管与所述储液罐连通，所述储液罐的竖直位置高于多个所述静力水准仪的竖直位置；
所述驱动组件的数量与所述静力水准仪的数量相同，多个所述驱动组件与多个所述静力水准仪一一相对连接，所述驱动组件驱动所述静力水准仪沿竖直方向移动；所述激光测距仪用于测量所述静力水准仪的移动距离。
进一步的，所述驱动组件包括驱动电机、丝杠和竖向导轨，所述驱动电机与所述丝杠传动连接，所述丝杠沿竖直方向设置，所述丝杠与所述静力水准仪传动连接；
所述激光测距仪设于所述竖向导轨的上端。
进一步的，所述驱动组件还包括安装架，所述丝杠与所述安装架传动连接，所述安装架与所述竖向导轨滑动连接，每个所述静力水准仪安装于一个所述安装架，所述电机通过所述丝杠和所述安装架驱动所述静力水准仪沿竖直方向移动。
进一步的，所述静力水准仪测试装置还包括水平导轨，多个所述竖向导轨位于所述水平导轨的一侧，并均与所述水平导轨滑动配合。
进一步的，所述储液罐与所述静力水准仪的高度差为所述储液罐量程的1/2－2/3。
调试过程中，驱动组件驱动静力水准仪沿竖直方向移动，激光测距仪用于测量与其相对的静力水准仪的移动距离，比较采集的静力水准仪移动的距离和激光测距仪测量的距离是否一致，对于不一致的静力水准仪进行调整；此外，在静力水准仪测试装置使用一段后，静力水准仪测试装置可能会出现测量误差，可再次通过对静力水准仪进行调试，以提高测量精度。与现有的静力水准仪固定的静力水准仪测试装置，本发明提供的静力水准仪测试装置在使用一段时间后，对于存在测量误差的静力水准仪可再次进行调试，从而提高了测量精度。
本发明的另一目的在于提供一种静力水准仪测试装置调试方法，用于调试上述的静力水准仪测试装置，包括：将安装完毕的静力水准仪测试装置中的静力水准沉降监测系统与电脑连接，并对所述静力水准沉降监测系统进行通电，所述电脑内安装有电机控制软件和数据结算软件；
打开所述电脑上的电机控制软件和数据结算软件，设置基准点的静力水准仪的编号；
对所有所述静力水准仪进行归零调试；
对单个所述静力水准仪进行归零调试；
数据采集仪调试；
系统整体调试。
进一步的，对所有所述静力水准仪进行归零调试时，在所述电机控制软件内，设置起始点坐标位置，启动所有电机，所有所述静力水准仪回归到初始点，观察激光测距仪上的距离与所述数据结算软件内数据是否一致，对显示不一致的所述静力水准仪进行单独调整。
进一步的，对单个所述静力水准仪进行归零调试时，在所述电机控制软件单独设置某个所述静力水准仪的坐标，启动对应的电机，观察所述数据结算软件内对应的所述静力水准仪数据变化与所述激光测距仪上的距离是否一致，对显示不一致的所述静力水准仪进行调整。
进一步的，对数据采集仪进行调试时；通过RS485将所述数据采集仪和所述静力水准仪连接，通电进行数据采集，利用GPRS将数据上传到服务器，在数据库检查数据是否上传成功，然后在web端观察数据是否在网页上显示。
进一步的，对所述静力水准沉降监测系统整体调试时，给所述静力水准沉降监测系统全部上电，通过电机驱动所述静力水准仪，在电脑和web端观察数据变化，当数据稳定时，在web端做归零处理，以此时所述静力水准仪的高度为基准，观察所述静力水准仪的高度变化所带来的数据变化。
本发明提供的静力水准仪测试装置调试方法，可对安装后的静力水准仪测试装置进行调试，和对使用一段时间后存在测量误差的静力水准仪测试装置进行调试，从而提高了静力水准仪测试装置的测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
图1为本发明实施例提供的静力水准仪测试装置的结构示意图。
图标：110－数据采集仪；120－储液罐；121－立柱；130－静力水准仪；210－电机；220－竖向导轨；230－安装架；300－激光测距仪；400－水平导轨；500－电脑。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
图1为本发明实施例提供的静力水准仪测试装置的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的静力水准仪测试装置包括：静力水准沉降监测系统、驱动组件和激光测距仪300；
静力水准沉降监测系统包括数据采集仪110、储液罐120和多个静力水准仪130，数据采集仪110分别与多个静力水准仪130信号连接；多个静力水准仪130通过气体连通管和液体连通管连通，其中一个静力水准仪130通过液体连通管与储液罐120连通，储液罐120的竖直位置高于多个静力水准仪130的竖直位置；
驱动组件的数量与静力水准仪130的数量相同，多个驱动组件与多个静力水准仪130一一相对连接，驱动组件驱动静力水准仪130沿竖直方向移动；激光测距仪300用于测量静力水准仪130的移动距离。
一些实施例中，静力水准仪130的数量、驱动组件的数量和激光测距仪300的数量均为三个，每个驱动组件均与一个静力水准仪130传动连接，每个静力水准仪130的上方均设有一个激光测距仪300，每个激光测距仪300用于测量与其相对的静力水准仪130的移动距离，其精度是0.01mm，测量范围0－70mm。
储液罐120安装于立柱121上，并且外部设有软管，软管沿竖直方向设置，且与储液罐120连通，通过连通器原理，可通过软管观察储液罐120内部液面的高度；气体连通管上和液体连通管上均套设有保温泡沫。
数据采集仪110是通过RS485电缆采集静力水准仪130的数据，利用GPRS向服务器发送数据。
进一步的，驱动组件包括驱动电机210、丝杠和竖向导轨220，驱动电机210与丝杠传动连接，丝杠沿竖直方向设置，丝杠与静力水准仪130传动连接；激光测距仪300设于竖向导轨220的上端。
进一步的，驱动组件还包括安装架230，丝杠与安装架传动连接，安装架230与竖向导轨220滑动连接，每个静力水准仪130安装于一个安装架230，电机通过丝杠和安装架230驱动静力水准仪130沿竖直方向移动。
如图1所示，一些实施例中，驱动电机210为步进电机，步进电机设于竖向导轨220的上端，丝杠和静力水准仪130设于竖向导轨220相对的两侧；丝杠沿竖直方向设置，步进电机与丝杠传动连接；安装架230与丝杠螺纹配合，且与竖向导轨220滑动配合，竖向导轨220防止安装架230跟随丝杠转动；静力水准仪130安装于安装架230，每根竖向导轨220侧面的上端均安装有一个激光测距仪300，激光测距仪300具有显示屏，用于显示测量的距离。
电机通过丝杠和安装架230驱动静力水准仪130沿竖直方向移动，激光测距仪300测量与其安装于同一竖向导轨220上的静力水准仪130的移动距离。
进一步的，静力水准仪测试装置还包括水平导轨400，多个竖向导轨220位于水平导轨400的一侧，并均与水平导轨400滑动配合。
具体的，多个竖向导轨220的下端均与水平导轨400滑动配合，竖向导轨220可带动静力水准仪130沿水平方向移动，从而方便调节相邻的静力水准仪130之间的距离。
进一步的，储液罐120与静力水准仪130的高度差为储液罐120量程的1/2－2/3。
本发明实施例提供的静力水准仪测试装置安装过程如下：
(1)基准静力水准仪130安装地点选择，要求基准点稳定可靠；
(2)储液罐120必须高于各个静力水准仪130，同时储液罐120高度与各个静力水准仪130的高度差应该在满量程范围内；若储液罐的量程是1000mm，储液罐120与静力水准仪130的高度差在800－1000mm之间；
(3)在建筑物或事先做好的墩台上用电钻打孔，将静力水准仪130、储液箱、安装架230、竖向导轨220和水平导轨400安装固定；
(4)安装静力水准仪130，在直线导轨上调整安装架230，调整好之后，固定安装架230和静力水准仪130；
(5)安装储液罐120，先将立杆安装在水平导轨400上，然后将储液罐120固定在立杆顶部螺孔，用螺丝拧紧。
本发明实施例提供的静力水准仪测试装置管路安装过程如下：
(1)截取聚四氟乙烯塑料管作为气体连通管和液体连通管，外面套上保温泡沫，液体连通管的一端连接第一个静力水准仪130的导液端，另一端连接储液罐120；
(2)用气液体连通管依次串连各个静力水准仪130的导液端，最后一个静力水准仪130的导液端末端密闭；
(3)各个静力水准仪130之间的管路连接尽量保持平直；
(4)气体连通管串连连接各静力水准仪130气向端，并一端连接到气向罐，末端密闭；
(5)测试静力水准沉降监测系统串联的各个静力水准仪130的压力KPA初始值，观察1h值是否稳定不变。
灌装防冻液的过程如下：
(1)从一端的储液罐120中注入防冻液，当储液罐120中液体加到储液罐120量程的4/5时，打开液体阀，开始对液体连通管注入液体，重复上述过程，直到液体连通管液体注满(在向液体连通管注入液体过程中不能向储液罐120中注入液体，防止在管道中形成气泡)；
(2)液体连通管内注满后，打开每台静力水准仪130顶端排气孔，排除静力水准仪130中的余下气体；
(3)将气体连通管的一端与储液罐120的上端连通，另一端与第一个静力水准仪130气向端连通，从而形成密闭的气液系统。
数采仪连接过程如下：
(1)将静力水准仪130RS485电缆与DTU串联在一起，待液面稳定后，通电进行数据采集，稳定3h－4h后进行调零。
调试过程中，驱动组件驱动静力水准仪130沿竖直方向移动，激光测距仪300用于测量与其相对的静力水准仪130的移动距离，比较采集的静力水准仪130移动的距离和激光测距仪300测量的距离是否一致，对于不一致的静力水准仪130进行调整；此外，在静力水准仪测试装置使用一段后，静力水准仪测试装置可能会出现测量误差，可再次通过对静力水准仪130进行调试，以提高测量精度。与现有的静力水准仪130固定的静力水准仪测试装置，本发明实施例提供的静力水准仪测试装置在使用一段时间后，对于存在测量误差的静力水准仪130可再次进行调试，从而提高了测量精度。
实施例二
本实施例二的目的在于提供一种静力水准仪测试装置调试方法，用于调试上述的静力水准仪测试装置，包括：将安装完毕的静力水准仪测试装置中的静力水准沉降监测系统与电脑500连接，并对静力水准沉降监测系统进行通电，电脑500内安装有电机控制软件和数据结算软件；
打开电脑500上的电机控制软件和数据结算软件，设置基准点的静力水准仪130的编号；对所有静力水准仪130进行归零调试；对单个静力水准仪130进行归零调试；数据采集仪110调试；系统整体调试。
进一步的，对所有静力水准仪130进行归零调试时，在电机控制软件内，设置起始点坐标位置，启动所有电机，所有静力水准仪130回归到初始点，观察激光测距仪300上的距离与数据结算软件内数据是否一致，对显示不一致的静力水准仪130进行单独调整。
具体的，所有静力水准仪130移动至初始位置后，数据结算软件显示各个净力水准仪测量的其本身移动的距离，观察各个静力水准仪130测量的距离和与其对应的激光测距仪300测量的距离是否一致，参考激光测距仪300测量的数据在数据结算软件内进行修改调整，即，将数据结算软件内显示的测试值修改为激光测距仪300测量的数据。
进一步的，对单个静力水准仪130进行归零调试时，在电机控制软件单独设置某个静力水准仪130的坐标，启动对应的电机，观察数据结算软件内对应的静力水准仪130数据变化与激光测距仪300上的距离是否一致，对显示不一致的静力水准仪130进行调整。
具体的，单个的静力水准仪130移动至初始位置后，数据结算软件显示该净力水准仪测量的其本身移动的距离，观察静力水准仪130测量的距离和与其对应的激光测距仪300测量的距离是否一致，参考激光测距仪300测量的数据在数据结算软件内进行修改调整，即，将数据结算软件内显示的测试值修改为激光测距仪300测量的数据。
进一步的，对数据采集仪110进行调试时；通过RS485将数据采集仪110和静力水准仪130连接，通电进行数据采集，利用GPRS将数据上传到服务器，在数据库检查数据是否上传成功，然后在web端观察数据是否在网页上显示。
进一步的，对静力水准沉降监测系统整体调试时，给静力水准沉降监测系统全部上电，通过电机驱动静力水准仪130，在电脑500和web端观察数据变化，当数据稳定时，在web端做归零处理，以此时静力水准仪130的高度为基准，观察静力水准仪130的高度变化所带来的数据变化。
进一步的，对调试后的静力水准仪测试装置进行校准。
具体的，电机驱动测量点的静力水准仪130向下移动，数据结算软件显示测量点的静力水准仪130其自身移动的距离，和相对于基准点静力水准仪130移动的距离，取两个距离的平均值。
本发明实施例提供的静力水准仪测试装置调试方法，可对安装后的静力水准仪测试装置进行调试，和对使用一段时间后存在测量误差的静力水准仪测试装置进行调试，从而提高了静力水准仪测试装置的测量精度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种静力水准仪测试装置，其特征在于，包括：静力水准沉降监测系统、驱动组件和激光测距仪；
所述静力水准沉降监测系统包括数据采集仪、储液罐和多个静力水准仪，所述数据采集仪分别与多个所述静力水准仪信号连接；多个所述静力水准仪通过气体连通管和液体连通管连通，其中一个所述静力水准仪通过液体连通管与所述储液罐连通，所述储液罐的竖直位置高于多个所述静力水准仪的竖直位置；
所述驱动组件的数量和所述激光测距仪的数量均与所述静力水准仪的数量相同，多个所述驱动组件与多个所述静力水准仪一一相对连接，所述驱动组件驱动所述静力水准仪沿竖直方向移动；所述激光测距仪用于测量所述静力水准仪的移动距离；
所述驱动组件包括驱动电机、丝杠和竖向导轨，所述驱动电机与所述丝杠传动连接，所述丝杠沿竖直方向设置，所述丝杠与所述静力水准仪传动连接；
所述激光测距仪设于所述竖向导轨的上端。
2.根据权利要求1所述的静力水准仪测试装置，其特征在于，所述驱动组件还包括安装架，所述丝杠与所述安装架传动连接，所述安装架与所述竖向导轨滑动连接，每个所述静力水准仪安装于一个所述安装架，所述电机通过所述丝杠和所述安装架驱动所述静力水准仪沿竖直方向移动。
3.根据权利要求2所述的静力水准仪测试装置，其特征在于，所述静力水准仪测试装置还包括水平导轨，多个所述竖向导轨位于所述水平导轨的一侧，并均与所述水平导轨滑动配合。
4.根据权利要求1所述的静力水准仪测试装置，其特征在于，所述储液罐与所述静力水准仪的高度差为所述储液罐量程的1/2－2/3。
5.一种静力水准仪测试装置调试方法，用于调试权利要求1－4任一项所述的静力水准仪测试装置，其特征在于，包括：将安装完毕的静力水准仪测试装置中的静力水准沉降监测系统与电脑连接，并对所述静力水准沉降监测系统进行通电，所述电脑内安装有电机控制软件和数据结算软件；
打开所述电脑上的电机控制软件和数据结算软件，设置基准点的静力水准仪的编号；
对所有所述静力水准仪进行归零调试；
对单个所述静力水准仪进行归零调试；
数据采集仪调试；
系统整体调试。
6.根据权利要求5所述的静力水准仪测试装置调试方法，其特征在于，对所有所述静力水准仪进行归零调试时，在所述电机控制软件内，设置起始点坐标位置，启动所有电机，所有所述静力水准仪回归到初始点，观察激光测距仪上的距离与所述数据结算软件内数据是否一致，对显示不一致的所述静力水准仪进行单独调整。
7.根据权利要求5所述的静力水准仪测试装置调试方法，其特征在于，对单个所述静力水准仪进行归零调试时，在所述电机控制软件单独设置某个所述静力水准仪的坐标，启动对应的电机，观察所述数据结算软件内对应的所述静力水准仪数据变化与所述激光测距仪上的距离是否一致，对显示不一致的所述静力水准仪进行调整。
8.根据权利要求5所述的静力水准仪测试装置调试方法，其特征在于，对数据采集仪进行调试时；通过RS485将所述数据采集仪和所述静力水准仪连接，通电进行数据采集，利用GPRS将数据上传到服务器，在数据库检查数据是否上传成功，然后在web端观察数据是否在网页上显示。
9.根据权利要求5所述的静力水准仪测试装置调试方法，其特征在于，对所述静力水准沉降监测系统整体调试时，给所述静力水准沉降监测系统全部上电，通过电机驱动所述静力水准仪，在电脑和web端观察数据变化，当数据稳定时，在web端做归零处理，以此时所述静力水准仪的高度为基准，观察所述静力水准仪的高度变化所带来的数据变化。
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