CN108692703B - 一种减少温度误差的静力水准仪及实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种减少温度误差的静力水准仪及其实现方法，包括进陶瓷空腔结构体、出嘴口、与陶瓷空腔结构体相贴合的金属保护外壳和扩散硅。本发明属于土木工程测试仪器领域，利用水压变化而测量建筑物地基或周边土体沉降的新型静力水准仪。本发明有效降低因温度变化造成的静力水准仪测量误差；并在陶瓷材料外部设置金属保护壳。该种减少温度误差的静力水准仪误差很小，稳定耐用，可广泛应用于需沉降监测的各个领域。

Description

一种减少温度误差的静力水准仪及实现方法
技术领域
本发明属于土木工程测试仪器领域，具体涉及利用水压变化而测量建筑物地基或周边土体沉降的新型静力水准仪。
背景技术
在土木工程领域，特别是在岩土工程领域，对各种工程的土体沉降的监测是非常重要的一项监测环节。
目前，在土木工程领域被广泛用于自动监测沉降的工具是静力水准仪。静力水准仪由有液位传感器的容器组成，容器之间由充液管相互连接。基准容器位于一个稳定的基准点，其他容器位于与基准容器大约相同标高的不同位置上，任何一个容器发生高度变化，都将引起相应容器内的液体压强发生变化。
静力水准仪利用扩散硅来感应防冻液水压的变化，从而得到高度的变化。但当前的静力水准仪在温度变化环境下的误差较大，严重影响测量结果的准确性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种能够在不同温度状态下长期稳定、精准工作的一种新型静力水准仪装置，保证设备在不同温度下，沉降测量的可靠性和稳定性，同时本发明还提供了一种上述静力水准仪的实现方法。
本发明提供的一种减少温度误差的静力水准仪，包括陶瓷空腔结构体、进出嘴口、与陶瓷空腔结构体相贴合的金属保护外壳和扩散硅，陶瓷空腔结构体的内部空腔包括互相连通的横腔和竖腔，进出嘴口与陶瓷空腔结构体的横腔接通并穿过与陶瓷空腔结构体相贴合的金属保护外壳，供防冻液进出，扩散硅固定连接在陶瓷空腔结构体的竖腔顶部，与陶瓷空腔结构体相贴合的金属保护外壳包括上部壳体和下部壳体。
为了更好在恶劣工作环境下，中部陶瓷结构不受外力破坏，更加经久耐用，上部壳体和下部壳体与陶瓷空腔结构体的之间均匀填充0.5-3mm厚的缓冲材料，并且，金属外壳的热胀冷缩效应大于陶瓷的热胀冷缩效应，在金属材料和陶瓷材料之间设置缓冲材料，能抵消金属和陶瓷的体积变化差值。
进一步优选的是陶瓷空腔结构体的横腔两侧具有喇叭状开口，喇叭状开口的周边与上部壳体和下部壳体的周向凹槽所契合，并在该契合位置填充有防渗材料。令人意外的是，该结构不但可以易于引导液体通过，还具有防止渗漏的作用，这对内部传感器和元件的工作环境有了极大保障。
进一步优选的是上部壳体和下部壳体通过螺丝1 0连接；进出嘴口焊接在上部壳体和下部壳体上，进而与陶瓷空腔结构体喇叭状开口联通。
进一步优选的是进出嘴口外部口径小于进出嘴口内部口径。
进一步优选的是扩散硅顶部通过缓冲材料与上部壳体相贴合。
进一步优选的是扩散硅顶部通过塑料壳与上部壳体相贴合。
本发明还提供了一种上述静力水准仪的实现方法，包括以下步骤：
S1：将陶瓷空腔结构体设置在上部壳体和下部壳体中间，将扩散硅固定在陶瓷空腔结构体的竖腔顶部。
S2：在陶瓷空腔结构体与上部壳体和下部壳体之间均匀充填缓冲材料；在陶瓷空腔结构体两侧的喇叭状结构与上部壳体和下部壳体契合位置，均充填防渗材料。
S3：将上部壳体和下部壳体通过螺丝连接在一起。
S4：进出嘴口与连接后的下部壳体和上部壳体，通过焊接方式连接成为整体。
S5：在需要监测高度变化的各个位置分别放置并固定一个静力水准仪，在与各静力水准仪高度相仿的相对稳定的一个位置放置并固定基准容器。
S6：基准容器和各静力水准仪之间通过充液管串联成一个整体。
S7：向基准容器灌入适量防冻液，直到防冻液从基准容器通过充液管灌满所有串联在一起的静力水准仪的陶瓷空腔结构体，防冻液基本充盈基准容器，且其液面保持稳定。
S8：初始状态时，各静力水准仪内的扩散硅感受初始液压，并通过电路板读取初始液压，进而计算出各静力水准仪的初始相对高度。
S9：出现地表沉降时，静力水准仪所处高度发生变化，其陶瓷空腔结构体内部的液压发生变化。此时，扩散硅读取实时液压，计算出静力水准仪实时相对高度，从而得知静力水准仪所处位置的高度变化。
本发明的有益效果在于：
该仪器采用模块化设计，使得各部件生产加工简单、运输方便、组装便捷，有效提升应用效率，利于后期维修保养，大大提升仪器寿命。
附图说明
图1.为实施例1的静力水准仪的中轴位置剖面图。
图2.为实施例1的静力水准仪的主视图。
图3.本实施例1的静力水准仪的俯视图。
图4.本实施例1的静力水准仪的中部陶瓷空腔结构体的结构示意图。
图中：1为下部壳体，2为进出嘴口，3为防渗材料，4为上上部壳体，5为扩散硅，6为陶瓷空腔结构体，10为螺丝。
具体实施方式
实施例1
如图1、图2、图3和图4所示，本实施例提供了一种减少温度误差的静力水准仪，包括陶瓷空腔结构体6、进出嘴口2、与陶瓷空腔结构体相贴合的金属保护外壳和扩散硅5，陶瓷空腔结构体6的内部空腔包括互相连通的横腔和竖腔，进出嘴口2与陶瓷空腔结构体6的横腔接通并穿过与陶瓷空腔结构体相贴合的金属保护外壳，供防冻液进出，扩散硅5固定连接在陶瓷空腔结构体6的竖腔顶部。
实施例2
实施例2的静力水准仪与实施例1基本相同，其区别在于，与陶瓷空腔结构体相贴合的金属保护外壳包括上部壳体4和下部壳体1，上部壳体4和下部壳体1与陶瓷空腔结构体6的之间通过均匀填充0.5-3mm厚的缓冲材料相贴合。可使得仪器在恶劣工作环境下，中部陶瓷结构不受外力破坏，更加经久耐用；并且，金属外壳的热胀冷缩效应大于陶瓷的热胀冷缩效应，在金属材料和陶瓷材料之间设置缓冲材料，能抵消金属和陶瓷的体积变化差值。
实施例3
实施例3的静力水准仪与实施例2基本相同，其区别在于，陶瓷空腔结构体6的横腔两侧具有喇叭状开口，喇叭状开口的周边与上部壳体4和下部壳体1的周向凹槽所契合，并在该契合位置填充有防渗材料3。该设置可更好地引导防冻液进出管腔，防止渗漏，对内部传感器和元件的工作环境有了极大保障。
实施例4
实施例4的静力水准仪与实施例3基本相同，其区别在于，上部壳体4和下部壳体1通过螺丝1 0连接；进出嘴口2焊接在上部壳体4和下部壳体1上，进而与陶瓷空腔结构体6喇叭状开口联通。此设置方式，增强了设备的密封性和耐久性。
实施例5
施例5的静力水准仪与实施例4基本相同，其区别在于，进出嘴口2外部口径小于进出嘴口2内部口径。方便连接外部水管，引导防冻液进出管腔。
实施例6
实施例6的静力水准仪与实施例5基本相同，其区别在于，扩散硅5顶部通过缓冲材料与上部壳体4相贴合。
实施例7
实施例7的静力水准仪与实施例6基本相同，其区别在于，扩散硅5顶部通过塑料壳与上部壳体4相贴合。
实施例8
实施例8提供了减少温度误差的静力水准仪的实现方法，需要通过下述的步骤来实现：
S1：将陶瓷空腔结构体6设置在上部壳体4和下部壳体1中间，将扩散硅5固定在陶瓷空腔结构体6的竖腔顶部。
S2：在陶瓷空腔结构体6与上部壳体4和下部壳体1之间均匀充填缓冲材料；在陶瓷空腔结构体6两侧的喇叭状结构与上部壳体4和下部壳体1契合位置，均充填防渗材料3。
S3：将上部壳体4和下部壳体1通过螺丝10连接在一起。
S4：进出嘴口2与连接后的下部壳体1和上部壳体4，通过焊接方式连接成为整体。
S5：在需要监测高度变化的各个位置分别放置并固定一个静力水准仪，在与各静力水准仪高度相仿的相对稳定的一个位置放置并固定基准容器。
S6：基准容器和各静力水准仪之间通过充液管串联成一个整体。
S7：向基准容器灌入适量防冻液，直到防冻液从基准容器通过充液管灌满所有串联在一起的静力水准仪的陶瓷空腔结构体，防冻液基本充盈基准容器，且其液面保持稳定。
S8：初始状态时，各静力水准仪内的扩散硅感受初始液压，并通过电路板读取初始液压，进而计算出各静力水准仪的初始相对高度。
S9：出现地表沉降时，静力水准仪所处高度发生变化，其陶瓷空腔结构体内部的液压发生变化。此时，扩散硅读取实时液压，计算出静力水准仪实时相对高度，从而得知静力水准仪所处位置的高度变化。
以上所述实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种减少温度误差的静力水准仪，其特征在于：所述静力水准仪包括陶瓷空腔结构体(6)、进出嘴口(2)、与陶瓷空腔结构体相贴合的金属保护外壳和扩散硅(5),所述陶瓷空腔结构体(6)的内部空腔包括互相连通的横腔和竖腔，所述进出嘴口(2)与所述陶瓷空腔结构体(6)的横腔接通并穿过所述与陶瓷空腔结构体相贴合的金属保护外壳，供防冻液进出，所述扩散硅(5)固定连接在所述陶瓷空腔结构体(6)的竖腔顶部，所述与陶瓷空腔结构体相贴合的金属保护外壳包括上部壳体(4)和下部壳体(1)。
2.根据权利要求1所述的一种减少温度误差的静力水准仪，其特征在于：所述上部壳体(4)和下部壳体(1)与陶瓷空腔结构体(6)的之间通过均匀填充0.5-3mm厚的缓冲材料相贴合；所述进出嘴口(2)外部口径小于进出嘴口(2)内部口径。
3.根据权利要求1所述的一种减少温度误差的静力水准仪，其特征在于：所述陶瓷空腔结构体(6)的横腔两侧具有喇叭状开口，所述喇叭状开口的周边与所述上部壳体(4)和下部壳体(1)的周向凹槽所契合，并在契合位置填充有防渗材料(3)。
4.根据权利要求3所述的一种减少温度误差的静力水准仪，其特征在于：所述上部壳体(4)和所述下部壳体(1)通过螺丝(10)连接；所述进出嘴口(2)焊接在所述上部壳体(4)和下部壳体(1)上，进而与所述陶瓷空腔结构体(6)的喇叭状开口联通。
5.根据权利要求1所述的一种减少温度误差的静力水准仪，其特征在于：所述进出嘴口(2)外部口径小于进出嘴口(2)内部口径。
6.根据权利要求2所述的一种减少温度误差的静力水准仪，其特征在于：所述扩散硅(5)顶部通过所述缓冲材料与所述上部壳体(4)相贴合。
7.根据权利要求2所述的一种减少温度误差的静力水准仪，其特征在于：所述扩散硅(5)顶部通过塑料壳与所述上部壳体(4)相贴合。
8.一种减少温度误差的静力水准仪的实现方法，利用权利要求1-7中任一项所述的一种减少温度误差的静力水准仪，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将陶瓷空腔结构体设置在上部壳体和下部壳体中间，将扩散硅固定在陶瓷空腔结构体的竖腔顶部；
S2：在陶瓷空腔结构体与上部壳体和下部壳体之间均匀充填缓冲材料；在陶瓷空腔结构体两侧的喇叭状结构与上部壳体和下部壳体契合位置，均充填防渗材料；
S3：将上部壳体和下部壳体通过螺丝连接在一起；
S4：进出嘴口与连接后的下部壳体和上部壳体，通过焊接方式连接成为整体；
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