CN108332714A - 一种固定式无线测斜装置 - Google Patents
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Abstract
一种固定式无线测斜装置，包括测量装置主体部件（7）、拉压传感器（1）、标准质量块（2）、力敏压力弹簧（3）、数据传导线（4）和无线数据发射器（5）。所述测量装置主体部件是一长方形壳体；内置可滑动的正方形标准质量块，标准质量块两端分别连接有力敏压力弹簧；两根力敏压力弹簧在两端分别连接一个正方形的拉压传感器；其中一个拉压传感器的另一端通过数据传导线连接无线数据发射器。本发明装置既能测量水平倾斜，又能测量竖直倾斜；具有使用周期长、监测效率高、自动采集发送倾斜数据特点，并且体积小巧不影响待测物体的正常使用，对环境干扰低。本发明可应用于土木建筑工程建筑物构件的倾斜测量。
Description
技术领域
本发明涉及一种固定式无线测斜装置，属土木建筑工程测量技术领域。
背景技术
目前，在工程测量领域，对建筑物倾斜是一项重要的监测事项，在既有竖向和水平倾斜测量工具中，无外乎通过全站仪、经纬仪等进行人工监测，亦或是采用精密对某一时间下建筑物的倾斜进行测量。缺少一种半永久式与桩、柱、基坑等待测物体表面形成整体的远程监测仪器，而且在对高危、易坍塌物体进行倾斜测量时，往往人工进行测斜操作风险过高，采用半永久式测斜装置将极大降低人工操作的危险性，以及极大提升可操作性，提高测斜效率。
发明内容
本发明的目的是，为了解决建筑物倾斜的长时间远程监测，本发明公开一种固定式无线测斜装置及其测斜方法。
本发明的技术方案如下，一种固定式无线测斜装置，包括测量装置主体部件、拉压传感器、标准质量块、力敏压力弹簧、数据传导线和无线数据发射器。
所述测量装置主体部件是一长方形壳体；内置可滑动的正方形标准质量块，标准质量块两端分别连接有力敏压力弹簧；两根力敏压力弹簧在两端分别连接一个正方形的拉压传感器；其中一个拉压传感器的另一端通过数据传导线连接无线数据发射器。
所述无线数据发射器包括电源、数据采集器、无线发射器；所述数据采集器与传输线相连，进行数据收集；数据采集器连接无线发射器，将收集的数据通过无线发射器无线传输至终端；电源向数据采集器和无线发射器供电。
一种固定式无线测斜装置水平测斜步骤如下：
(1)初时装置处水平位置，标准质量块处于中间位置，力敏弹簧为自然伸长状态，不发生相对位移，其内力为零，两端两个拉压传感器数值为零F1＝F2＝0；
(2)将测量主体部件用临时胶将无线水平测斜装置临时黏贴至待测物表面，严格控制初始位置水平，并进行数据接收调试，以确定终端接收的两拉压传感器传导出的数据为F1＝F2＝0；待其调试完毕，用AB胶将测斜装置永久性固定于待测物表面，实时监测其水平倾斜；
(3)当待测物以及测斜装置成为共同体一并发生水平倾斜，倾斜角与水平方向成α度时，测量主体部件内部标准质量块发生移动，进而力敏造成弹簧内部内力变化；
(4)在发生α度的水平倾斜，终端获得实时数据后，一侧拉压传感器测得其受力F1＝P1，另一侧拉压传感器受力为F2＝P2，此时对标准质量块可得出P1+P2＝mg sinα的关系方程；由此计算得出水平倾斜角α＝arcsin((P1+P2)/mg)；当进行任意方向第n次测量时，两拉压传感器数据分别为Pn1、Pn2，此时待测物水平倾斜角可表示为：αn＝arcsin((Pn1+Pn2）/mg）。
一种固定式无线测斜装置竖向测斜步骤如下：
(1)初时装置处垂直位置，标准质量块处于靠下部拉压传感器位置，受标准质量块自身重力影响，两力敏弹簧为自然伸长压缩压缩状态；此刻，两端两个拉压传感器数值为F1＝P1，F2＝P2；
(2)开始测量时，将测量主体部件用临时胶黏贴至待测物表面，进行竖向倾斜监测，严格控制竖向测斜仪初始位置与水平面垂直，并进行数据接收调试，以确定终端接收到两拉压传感器传导出的初始数据P1，P2；待其调试完毕，用AB胶将测斜装置永久性固定于待测物表面，以便实时监测其竖向倾斜；
(3)当待测物以及测斜装置成为共同体一并发生竖向倾斜，倾斜角与竖直方向成α度时，测量主体部件内部标准质量块发生移动，进而力敏造成弹簧内部内力变化；
(4)数据处理及读取倾斜角：在发生α度的竖向倾斜时，一侧拉压传感器测得其受力F1＝P1′，另一侧拉压传感器受力为F2＝P2＇，此时对标准质量块受力分析可得出P1′+P2＇＝mg cosα的关系方程；
①由初始时刻，待测物未发生竖向倾斜的平衡方程为：P1+P2＝mg；
②某时刻待测物发生α度的竖向倾斜时，可得其倾斜角计算公式：
其中α竖向倾斜角的取值范围为0°≤α≤90°；
③当进行任意方向第n次测量时，两拉压传感器数据分别为Pn1、Pn2，此时待测物竖向倾斜角可表示为：
本发明的有益效果是，本发明一种固定式无线测斜装置既能测量水平倾斜，又能测量竖直倾斜；具有使用周期长、监测效率高、自动采集发送倾斜数据特点，并且体积小巧不影响待测物体的正常使用，对环境干扰低，将本发明测斜装置固定至待测物表面后，可与待测物共同组成半永久结构使用，极大地减少人力来回监测的次数，为测量领域增添一种新型精密测斜装置。
本发明可应用于土木建筑工程建筑物构件的倾斜测量。
附图说明
图1为本发明固定式无线测斜装置结构示意图；
图2为本发明进行水平测斜操作示意图；
图3为本发明进行竖向测斜操作示意图；
图中，1是拉压传感器；2是标准质量块；3是力敏压力弹簧；4是数据传导线；5是无线数据发射器；6是待测物体表面；7是测量装置主体部件。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如图1所示。
本实施例一种固定式无线测斜装置，包括测量装置主体部件7、拉压传感器1、标准质量块2、力敏压力弹簧3、数据传导线4和无线数据发射器5。
本实施例中的测量装置主体部件7是一长方形壳体；内置可滑动的正方形标准质量块2，标准质量块2两端分别连接有力敏压力弹簧3；两根力敏压力弹簧在两端分别连接一个正方形的拉压传感器1；其中一个拉压传感器的另一端通过数据传导线4连接无线数据发射器5。
本实施例中的无线数据发射器5包括电源、数据采集器、无线发射器。所述数据采集器与传输线相连，进行数据收集；数据采集器连接无线发射器，将收集的数据通过无线发射器无线传输至终端；电源向数据采集器和无线发射器供电。
实施例1
本实施例一种固定式无线测斜装置水平测斜步骤如下：
(1)初时装置处水平位置，标准质量块处于中间位置，力敏弹簧为自然伸长状态，不发生相对位移，其内力为零，两端两个拉压传感器数值为零F1＝F2＝0；
(2)将测量主体部件用临时胶将无线水平测斜装置临时黏贴至待测物表面，严格控制初始位置水平，并进行数据接收调试，以确定终端接收的两拉压传感器传导出的数据为F1＝F2＝0；待其调试完毕，用AB胶将测斜装置永久性固定于待测物表面，实时监测其水平倾斜；
(3)当待测物以及测斜装置成为共同体一并发生水平倾斜，倾斜角与水平方向成α度时，测量主体部件内部标准质量块发生移动，进而力敏造成弹簧内部内力变化；
(4)在发生α度的水平倾斜，终端获得实时数据后，一侧拉压传感器测得其受力F1＝P1，另一侧拉压传感器受力为F2＝P2，此时对标准质量块可得出P1+P2＝mg sinα的关系方程；由此计算得出水平倾斜角α＝arcsin((P1+P2)/mg)；当进行任意方向第n次测量时，两拉压传感器数据分别为Pn1、Pn2，此时待测物水平倾斜角可表示为：αn＝arcsin((Pn1+Pn2)/mg)。
实施例2
本实施例一种固定式无线测斜装置竖向测斜步骤如下：
(1)初时装置处垂直位置，标准质量块处于靠下部拉压传感器位置，受标准质量块自身重力影响，两力敏弹簧为自然伸长压缩压缩状态；此刻，两端两个拉压传感器数值为F1＝P1，F2＝P2；
(2)开始测量时，将测量主体部件用临时胶黏贴至待测物表面，进行竖向倾斜监测，严格控制竖向测斜仪初始位置与水平面垂直，并进行数据接收调试，以确定终端接收到两拉压传感器传导出的初始数据P1，P2；待其调试完毕，用AB胶将测斜装置永久性固定于待测物表面，以便实时监测其竖向倾斜；
(3)当待测物以及测斜装置成为共同体一并发生竖向倾斜，倾斜角与竖直方向成α度时，测量主体部件内部标准质量块发生移动，进而力敏造成弹簧内部内力变化；
(4)数据处理及读取倾斜角：在发生α度的竖向倾斜时，一侧拉压传感器测得其受力F1＝P1′，另一侧拉压传感器受力为F2＝P2′，此时对标准质量块受力分析可得出P1′+P2′＝mgcosα的关系方程；
①由初始时刻，待测物未发生竖向倾斜的平衡方程为：P1+P2＝mg；
②某时刻待测物发生α度的竖向倾斜时，可得其倾斜角计算公式：
其中α竖向倾斜角的取值范围为0°≤α≤90°；
③当进行任意方向第n次测量时，两拉压传感器数据分别为Pn1、Pn2，此时待测物竖向倾斜角可表示为：
Claims (4)
1.一种固定式无线测斜装置，其特征在于，所述装置包括测量装置主体部件、拉压传感器、标准质量块、力敏压力弹簧、数据传导线和无线数据发射器；所述测量装置主体部件是一长方形壳体；内置可滑动的正方形标准质量块，标准质量块两端分别连接有力敏压力弹簧；两根力敏压力弹簧在两端分别连接一个正方形的拉压传感器；其中一个拉压传感器的另一端通过数据传导线连接无线数据发射器。
2.根据权利要求1所述的一种固定式无线测斜装置，其特征在于，所述无线数据发射器包括电源、数据采集器、无线发射器；所述数据采集器与传输线相连，进行数据收集；数据采集器连接无线发射器，将收集的数据通过无线发射器无线传输至终端；电源向数据采集器和无线发射器供电。
3.根据权利要求1所述的一种固定式无线测斜装置，其特征在于，所述装置水平测斜步骤如下：
(1)初时装置处水平位置，标准质量块处于中间位置，力敏弹簧为自然伸长状态，不发生相对位移，其内力为零，两端两个拉压传感器数值为零F1＝F2＝0；
(2)将测量主体部件用临时胶将无线水平测斜装置临时黏贴至待测物表面，严格控制初始位置水平，并进行数据接收调试，以确定终端接收的两拉压传感器传导出的数据为F1＝F2＝0；待其调试完毕，用AB胶将测斜装置永久性固定于待测物表面，实时监测其水平倾斜；
(3)当待测物以及测斜装置成为共同体一并发生水平倾斜，倾斜角与水平方向成α度时，测量主体部件内部标准质量块发生移动，进而力敏造成弹簧内部内力变化；
(4)在发生α度的水平倾斜，终端获得实时数据后，一侧拉压传感器测得其受力F1＝P1，另一侧拉压传感器受力为F2＝P2，此时对标准质量块可得出P1+P2＝mg sinα的关系方程；由此计算得出水平倾斜角α＝arcsin((P1+P2)/mg)；当进行任意方向第n次测量时，两拉压传感器数据分别为Pn1、Pn2，此时待测物水平倾斜角可表示为：αn＝arcsin((Pn1+Pn2)/mg)。
4.根据权利要求1所述的一种固定式无线测斜装置，其特征在于，所述装置竖向测斜步骤如下：
(1)初时装置处垂直位置，标准质量块处于靠下部拉压传感器位置，受标准质量块自身重力影响，两力敏弹簧为自然伸长压缩压缩状态；此刻，两端两个拉压传感器数值为F1＝P1，F2＝P2；
(2)开始测量时，将测量主体部件用临时胶黏贴至待测物表面，进行竖向倾斜监测，严格控制竖向测斜仪初始位置与水平面垂直，并进行数据接收调试，以确定终端接收到两拉压传感器传导出的初始数据P1，P2；待其调试完毕，用AB胶将测斜装置永久性固定于待测物表面，以便实时监测其竖向倾斜；
(3)当待测物以及测斜装置成为共同体一并发生竖向倾斜，倾斜角与竖直方向成α度时，测量主体部件内部标准质量块发生移动，进而力敏造成弹簧内部内力变化；
(4)数据处理及读取倾斜角：在发生α度的竖向倾斜时，一侧拉压传感器测得其受力F1＝P1′，另一侧拉压传感器受力为F2＝P2′，此时对标准质量块受力分析可得出P1′+P2′＝mgcosα的关系方程；
①由初始时刻，待测物未发生竖向倾斜的平衡方程为：P1+P2＝mg；
②某时刻待测物发生α度的竖向倾斜时，可得其倾斜角计算公式：其中α竖向倾斜角的取值范围为0°≤α≤90°；
③当进行任意方向第n次测量时，两拉压传感器数据分别为Pn1、Pn2，此时待测物竖向倾斜角可表示为：
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