CN109357648B - 阵列式位移传感器以及沉降测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阵列式位移传感器，包括探测管件和活动调节接头，探测管件与活动调节接头活动连接，活动调节接头包括连接件和连接接头，连接件上连接有若干个连接接头，探测管件一端活动连接在连接接头上、另一端抵接在待测物体上，探测管件内设有角度探测器件。本发明涉及一种沉降测量装置，包括所述的阵列式位移传感器，阵列式位移传感器包括若干个探测管件和若干个活动调节接头，探测管件一端抵接在待测物体上、另一端活动连接在活动调节接头上，探测管件内设有角度探测器件，角度探测器件连接到控制柜，控制柜与控制平台连接。本发明提供一种结构简单、成本低、操作简便的阵列式位移传感器以及沉降测量装置。

Description

阵列式位移传感器以及沉降测量装置

技术领域

本发明涉及距离检测领域，特别是涉及一种阵列式位移传感器以及沉降测量装置。

背景技术

随着工业与民用建筑业的发展，各种复杂而大型的工程建筑物日益增多，工程建筑物的兴建，改变了地面原有的状态，并且对于建筑物的地基施加了一定的压力，这就必然会引起地基及周围地层的变形。为了保证建(构)筑物的正常使用寿命和建(构)筑物的安全性，并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数，建(构)筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。

在工业与民用建筑中，为了掌握建筑物的沉降情况，及时发现对建筑物不利的下沉现象，以便采取措施，保证建筑物安全使用，同时也为今后合理设计提供资料，因此，在建筑物施工过程中和投产使用后，必须进行沉降观测。

但是，目前对于建筑物的沉降现象进行监测的设备较少，并且测量精度低，不能准确反馈建筑物的实际参数，现有的建筑物的沉降数据的采集方式一般为人工采集，工作人员在特定的时间去采集建筑物的沉降数据，而不能实时对建筑物的状态信息进行采集，不能及时发现建筑物的异常，安全隐患较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低、操作简便的阵列式位移传感器以及沉降测量装置。

本发明阵列式位移传感器，包括探测管件和活动调节接头，所述探测管件与所述活动调节接头活动连接，所述活动调节接头包括连接件和连接接头，所述连接件上连接有若干个所述连接接头，所述探测管件一端活动连接在所述连接接头上、另一端抵接在待测物体上，所述探测管件内设有角度探测器件。

优选的是，所述角度探测器件设为编码器。

在上述任意方案中优选的是，所述角度探测器件上连接有线缆，所述线缆在连接管内延伸并贯穿所述连接件连接到控制柜。

在上述任意方案中优选的是，所述连接管内开设有线槽，所述线缆卡接在所述线槽内。

在上述任意方案中优选的是，所述连接件包括安装管和转动件，所述转动件包括相互转动连接的第一转动件和第二转动件，所述第一转动件和所述第二转动件上分别连接有至少一个所述安装管。

在上述任意方案中优选的是，所述连接接头与所述安装管连接，所述连接接头的侧面设为球面，所述探测管件上设有与所述连接接头相适配的空间旋转接头，所述空间旋转接头与所述连接接头之间设有滚珠，所述滚珠与所述空间旋转接头、所述连接接头滚动连接。

在上述任意方案中优选的是，所述连接接头上开设有导向槽，所述空间旋转接头上开设有连接槽，所述滚珠滚动连接在所述导向槽和所述连接槽内。

在上述任意方案中优选的是，所述空间旋转接头与连接管之间连接有转动调节件。

在上述任意方案中优选的是，所述探测管件包括若干个可拆卸连接的连接管。

本发明沉降测量装置，包括所述的阵列式位移传感器，所述阵列式位移传感器包括若干个探测管件和若干个活动调节接头，所述探测管件一端抵接在待测物体上、另一端活动连接在所述活动调节接头上，所述探测管件内设有角度探测器件，所述角度探测器件连接到控制柜，所述控制柜与控制平台连接。

优选的是，所述控制平台内存储所述角度探测器件测得的待测物体的初始位置信息，所述角度探测器件测量待测物体的实时位置信息，并且待测物体的实时位置信息与初始位置信息对比得出偏移信息。

本发明阵列式位移传感器以及沉降测量装置现有技术不同之处在于：本发明阵列式位移传感器，相邻的探测管件通过活动调节接头的连接接头连接，并且每个探测管件均能够独立调节，可以从多角度对待测物体的位置变化进行测量，提升探测数据的准确性；若干个探测管件通过活动调节接头连接，使探测管件在长度方向、宽度方向等多方向延伸，便于对不同尺寸规格的待测物体进行测量，使传感器的应用范围广泛；

以阵列方式排列，测量范围广、测量角度广，适用于多种角度变化的测量，以便对多种设备、物体的移动变化进行监控，尤其适用于桥梁、楼房的沉降过程的监控，角度探测器件能够进行实时监控，减轻工作人员劳动强度，无需工作人员在测量时各处行走，解决数据不能实时测量的问题，实现自动、实时测量，工作人员仅需要在控制平台进行监控、记录各段桥梁、楼房的偏移距离即可，并且信号传输速度很快，传输准确。

本发明沉降测量装置，包括上述的阵列式位移传感器，阵列式位移传感器包括若干个探测管件和若干个活动调节接头，探测管件一端抵接在待测物体上、另一端活动连接在活动调节接头上，探测管件内设有角度探测器件，角度探测器件连接到控制柜，控制柜与控制平台连接；

阵列式位移传感器是埋设在地下，或者是楼体的侧面，不外漏，防止干扰路面上的建筑物的建设，也起到保护阵列式位移传感器的作用，增长阵列式位移传感器的使用寿命，提升了抗外界环境干扰能力。

附图说明

下面结合附图对本发明的阵列式位移传感器以及沉降测量装置作进一步说明。

图1为本发明阵列式位移传感器的一优选实施例的整体结构示意图；

图2为本发明阵列式位移传感器的图1所示的优选实施例的探测管件与活动调节接头的连接部位的结构示意图；

图3为本发明阵列式位移传感器的图1所示的优选实施例的探测管件与活动调节接头的连接件的结构示意图；

图4为本发明阵列式位移传感器的图1所示优选实施例的探测管件内连接编码器部位的结构示意图；

图5为本发明沉降测量装置的优选实施例的结构示意图。

附图标注：1、探测管件；11、连接管；111、转动调节件；112、空间旋转接头；2、活动调节接头；21、连接接头；211、导向槽；212、滚珠；22、连接件；221、连接管；222、第一转动件；223、第二转动件；3、编码器；4、线缆；5、控制柜；6、待测物体；7、控制平台。

具体实施方式

结合图1-5所示，本发明阵列式位移传感器，包括探测管件1和活动调节接头2，探测管件1与活动调节接头2活动连接，活动调节接头2包括连接件22和连接接头21，连接件22上连接有若干个连接接头21，探测管件1一端活动连接在连接接头21上、另一端抵接在待测物体6上，探测管件1内设有角度探测器件。

探测管件1与待测物体6连接的一端，探测管件1与待测物体6相对固定；探测管件1与活动调节接头2连接的一端，探测管件1能够活动调节，随着地层运动，待测物体6发生沉降或偏移，带动探测管件1活动调节，探测管件1内的角度探测器件用于测量待测物体6的角度变化。

其中，相邻的探测管件1通过活动调节接头2的连接接头21连接，并且每个探测管件1均能够独立调节，可以从多角度对待测物体6的位置变化进行测量，提升探测数据的准确性。若干个探测管件1通过活动调节接头2连接，使探测管件1在长度方向、宽度方向等多方向延伸，便于对不同尺寸规格的待测物体6进行测量，使传感器的应用范围广泛。

其中，活动调节接头2与探测管件1的连接结构可以设为万向节的形式，如十字万向节、球笼万向节等多种结构形式，连接方式简单，加工简便、成本低。

本实施例，以阵列方式排列，测量范围广、测量角度广，适用于多种角度变化的测量，以便对多种设备、物体的移动变化进行监控，尤其适用于桥梁、楼房的沉降过程的监控，角度探测器件能够进行实时监控，减轻工作人员劳动强度，无需工作人员在测量时各处行走，解决数据不能实时测量的问题，实现自动、实时测量，工作人员仅需要在控制平台7进行监控、记录各段桥梁、楼房的偏移距离即可，并且信号传输速度很快，可以起到紧急情况下预警、突发情况下预警等示警作用。

进一步的，角度探测器件设为编码器3，编码器3把角位移或直线位移转换成电信号，编码器3测得的数据以脉冲信号进行传输，传输稳定性优于模拟信号。

编码器3可以选用磁电式编码器，磁电式编码器具有抗振动、抗腐蚀、抗污染、抗干扰和适用范围宽等特性。

探测管件1内设有支撑架，编码器3固定在支撑架上，支撑架可以设为弹性防腐材料，编码器贯穿固定在支撑架上，编码器3的定位方式简便，方便安装和检修。

进一步的，角度探测器件上连接有线缆4，线缆4在连接管11内延伸并贯穿连接件22连接到控制柜5，控制柜5能够用来给角度探测器件供电，并且控制柜5内设有PLC控制器，编码器3通过线缆4连接到PLC控制器上，编码器3将测得的数据传送到PLC控制器上，PLC控制器与控制平台7连接，角度探测器件测得的数据在控制平台7进行显示，以便工作人员进行观察和监测。

其中，线缆4在探测管件1、活动调节接头2内延伸，线缆4从探测管件1内的编码器3延伸到控制柜5内，起到保护线缆4的作用。

进一步的，探测管件1包括若干个可拆卸连接的连接管11，可以通过调节连接管11的数量、长度进行探测管件1的长度调节，以适用于不同的场合、不同的空间的监测。连接管11之间的连接方式可以为螺纹连接，连接简便、操作简单。

进一步的，连接管11内开设有线槽，线缆4卡接在线槽内，使线缆4沿线槽延伸，防止线缆4在连接管11内打结缠绕，使线缆4整齐排列在连接管11内。并且，在连接管11的两端设有线箍，用来绑固进出连接管11的线缆4，进一步提升线缆4的整齐性。

连接件22包括安装管221和转动件，转动件包括相互转动连接的第一转动件222和第二转动件223，第一转动件222和第二转动件223上均连接有至少一个安装管221，第一转动件222和第二转动件223相互转动，带动其上的安装管221转动调节。安装管221与第一转动件222、安装管221与第二转动件223均相对固定连接，第一转动件222和第二转动件223相互转动调节，实现其上安装管221的相对位置调节。

第一转动件222、第二转动件223可以直接接触连接；第一转动件222、第二转动件223还可以通过连接管件进行连接，使第一转动件222、第二转动件223均相对于连接管件转动调节。

连接接头21连接在安装管221上，安装管221与连接接头21进行同步位置调节。

探测管件1上设有与连接接头21相适配的空间旋转接头112，连接接头21与空间旋转接头112之间的连接方式可以为十字万向节、球笼万向节的连接方式，优选为球笼万向节的连接方式，连接接头21的外侧面和空间旋转接头112的内侧面为相互适配的球面，连接接头21与空间旋转接头112能够相互胀套连接，连接接头21与空间旋转接头112能够在空间上相互转动调节，因此，探测管件1能够在空间上转动调节，保证探测管件1的调节灵活性，结构简单。

进一步的，连接接头21的外侧面设为球面，空间旋转接头112的内侧面设为球面，探测管件1上设有与连接接头21相适配的空间旋转接头112，空间旋转接头112与连接接头21之间设有滚珠212，滚珠212与空间旋转接头112、连接接头21滚动连接。连接接头21上开设有导向槽211，空间旋转接头112上开设有连接槽，滚珠212滚动连接在导向槽211和连接槽内。空间旋转接头112与连接接头21之间的摩擦转换为与滚珠212的摩擦，减小零部件的磨损，降低加工成本，并且滚珠212在导向槽211和连接槽内滚动调节，限定滚珠212的活动范围，提高安全稳定性。

进一步的，空间旋转接头112与连接管11之间连接有转动调节件111，空间旋转接头112的外侧面也可以设为球面，空间旋转接头112的外侧面与连接管11转动，空间旋转接头112与连接管11之间通过转动调节件111连接，转动连接件22可以选用轴承，空间旋转接头112与连接管11之间通过轴承连接，连接管11能够相对于空间旋转接头112在周向转动调节，调节简便，灵活度高。

本实施例的阵列式位移传感器，探测管件1的长度可根据被测物体的长度增加或者减少长度，对长度不同的待测物体6可以灵活地进行测量，不局限于单一物体，角度探测器件对待测物体6进行实时测量，减少人力的支出，并且突发意外情况时控制平台7可以报警示意，角度探测器件连接到PLC控制器，PLC控制器将角度探测器件测得的数据传送到控制平台7，控制平台7的中央控制电脑进行显示和分析。其中，控制柜5为角度探测器件供电，控制柜5与角度探测器件之间的线缆4在探测管件1内延伸，起到保护线缆4的作用，角度探测器件利用脉冲信号传输，相比模拟量信号传输更具稳定性。

利用编码器3进行工作，探测管件1的连接管11的材料为长度固定的圆管，圆管内部具有线槽，电源线、信号线等从线槽内部走，直接连到连接管11尽头的编码器3，探测管件1与探测管件1之间的连接处为万向结，使圆管具有空间移动性，不局限于上下或者左右的单向移动，能够进行空间位置调节，大大提高了探测范围，编码器3与编码器3之间为串联，多个编码器3串联起来形成阵列式的传感器，编码器3连接到PLC控制器，PLC控制器与控制平台7连接，编码器3测量到的数值用脉冲传输到PLC控制器，PLC控制器传输到控制平台7的中央控制电脑，中央控制电脑内部做运算处理，达到突发情况报警提示的功能。

结合图1-图5所示，本发明沉降测量装置，包括上述的阵列式位移传感器，阵列式位移传感器包括若干个探测管件1和若干个活动调节接头2，探测管件1一端抵接在待测物体6上、另一端活动连接在活动调节接头2上，探测管件1内设有角度探测器件，角度探测器件连接到控制柜5，控制柜5与控制平台7连接。

阵列式位移传感器是埋设在地下，或者是楼体的侧面，不外漏，防止干扰路面上的建筑物的建设，也起到保护阵列式位移传感器的作用，增长阵列式位移传感器的使用寿命，提升了抗外界环境干扰能力。

控制平台7内存储角度探测器件测得的待测物体6的初始位置信息，角度探测器件测量待测物体6的实时位置信息，并且待测物体6的实时位置信息与初始位置信息对比得出偏移信息。

控制平台7上可以连接有语音播放器，以便对警报信息进行音频警报。

具体的，编码器3之间的初始角度、距离，是设定值，在软件系统中将初始角度、距离设定固定，当桥体或者楼房发生偏移时，角度、距离会脱离所设定的固定数值，将所侦测到的数值传输到PLC控制器，PLC控制器将数值传送给中央控制电脑，中央控制电脑做运算处理，中央控制电脑的内部软件系统的设定数据，与编码器3传递回来的数据对比，测算出偏移角度以及距离，将结果显示在屏幕上，工作人员根据所传输回来的结果进行记录，完成桥梁或者楼房等建筑物的偏移测量。

控制平台7的中央控制电脑接收编码器3测得的数据信息，并且控制平台7的中央控制电脑内存储有楼宇、桥梁等建筑物的初始尺寸、位置参数，编码器3测得的实时位置信息传送到中央控制电脑内并与楼宇、桥梁等建筑物的初始尺寸、位置参数进行对比，得出楼宇、桥梁等建筑物的偏移量，如果偏移量超过设定值，中央控制电脑向工作人员发送报警信号。

电脑内部软件有一个设定模型，根据编码器传递回来的数据对比初始模型。使用前，设定模型采用空间坐标的方式表示，设定模型内记录每个编码器的初始空间坐标，以及建筑物的初始空间坐标以建立初始模型。在应用过程中，每个编码器测得的建筑物的实时空间坐标在设定模型内显示，即实时模型，实时模型与初始模型形成对比，当实时模型与初始模型的偏差超过最大设定偏差时，中央控制电脑发出警报信号，实现对建筑物的空间监测。

以上所述的实施例仅仅是对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，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种沉降测量装置，其特征在于：包括一种阵列式位移传感器，包括探测管件和活动调节接头，所述探测管件与所述活动调节接头活动连接，所述活动调节接头包括连接件和连接接头，所述连接件上连接有若干个所述连接接头，所述探测管件一端活动连接在所述连接接头上、另一端抵接在待测物体上，所述探测管件内设有角度探测器件；所述角度探测器件设为编码器；所述角度探测器件上连接有线缆，所述线缆在连接管内延伸并贯穿所述连接件连接到控制柜；所述连接管内开设有线槽，所述线缆卡接在所述线槽内；所述探测管件包括若干个可拆卸连接的连接管；所述连接件包括安装管和转动件，所述转动件包括相互转动连接的第一转动件和第二转动件，所述第一转动件和所述第二转动件上分别连接有至少一个所述安装管；所述连接接头与所述安装管连接，所述连接接头的侧面设为球面，所述探测管件上设有与所述连接接头相适配的空间旋转接头，所述空间旋转接头与所述连接接头之间设有滚珠，所述滚珠与所述空间旋转接头、所述连接接头滚动连接，所述连接接头上开设有导向槽，所述空间旋转接头上开设有连接槽，所述滚珠滚动连接在所述导向槽和所述连接槽内；所述空间旋转接头与所述探测管件的连接管之间连接有转动调节件；所述阵列式位移传感器包括若干个探测管件和若干个活动调节接头，所述探测管件一端抵接在待测物体上、另一端活动连接在所述活动调节接头上，所述探测管件内设有角度探测器件，所述角度探测器件连接到控制柜，所述控制柜与控制平台连接。

2.根据权利要求1所述的沉降测量装置，其特征在于：所述控制平台内存储所述角度探测器件测得的待测物体的初始位置信息，所述角度探测器件测量待测物体的实时位置信息，并且待测物体的实时位置信息与初始位置信息对比得出偏移信息。

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