CN111156963A - 一种红外线静力水准系统 - Google Patents

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张彧
王俊革
卢思同
刘宇
鲁柠奇
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Abstract

本发明属于测量勘探技术领域，公开了一种红外线静力水准系统，包括若干组静力水准仪，其上、下部均用管道相连，静力水准仪包括罐体本体，在罐体本体的液面上漂浮有反光浮盖，反光浮盖可因液面位移的变化而变化；在罐体本体的底部铺设有光敏材料，且在其侧面设有红外发射器，光敏材料与传感器相连；红外发射器发射出红外线，经反光浮盖折射至光敏材料，光敏材料接收到红外线后所述的传感器转换成信号，从而计算出红外线反射的时间。本发明结构简单，即使在恶劣的环境下进行测量，仍然能够保持较高的测量精度。

Description

一种红外线静力水准系统
技术领域
本发明属于测量勘探技术领域，具体涉及一种红外线静力水准系统。
背景技术
静力水准系统是测量高差及其变化的精密仪器，主要用于大型储罐、大坝、核电站、高层建筑、基坑、隧道、桥梁和地铁等垂直位移和倾斜的监测。传统的静力水准仪的一般使用超声波作为反馈方式，超声波水准仪需要罐体有足够的空间来保证垂直方向的量程，所以一般的罐体要求较大不能做到小巧。而压差法静力水准仪由于是利用压力变化来计算液面高度，对于微小的压力变化并不能准确测出，导致测量的精度不够。另外，直观观测法会因为液体受到光照温差的作用，热胀冷缩而造成误差。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种红外线静力水准系统。
本发明的技术方案如下：
一种红外线静力水准系统，包括若干组静力水准仪，所述的静力水准仪盛有水，其上部用管道相连，保持各组所述的静力水准仪的气压一致，其下部也用管道相连，各组所述的静力水准仪的水可相互流动；其中，
所述的静力水准仪包括罐体本体，在所述的罐体本体的液面上漂浮有反光浮盖，所述的反光浮盖可因液面位移的变化而变化；在所述的罐体本体的底部铺设有光敏材料，且在其侧面设有红外发射器，所述的光敏材料与传感器相连；
所述的红外发射器发射出红外线，经所述的反光浮盖折射至所述的光敏材料，所述的光敏材料接收到红外线后所述的传感器转换成信号，从而计算出红外线反射的时间。
在本发明的一实施例，所述的反光浮盖的直径小于所述的罐体本体的内径。
在本发明的一实施例，所述的红外发射器与所述的罐体本体的底部侧面成一夹角，使得所述的红外发射器发射出的红外线到达所述的反光浮盖。
在本发明的一实施例，所述的罐体本体由保温材料制成。
在本发明的一实施例，所述的反光浮盖的底面为反光材料。
在本发明的一实施例，所述的静力水准仪的数量为三个。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明的一种红外线静力水准系统，包括若干个静力水准仪，其中，静力水准仪盛有一定量的水，在水面上漂浮有反光浮盖，且反光浮盖可随水面高度位移的变化而发生变化，当有地面位置发生沉降时，其中的一个或多个静力水准仪也随之沉降，此时水就会相互流动，至某一高度，未沉降的静力水准仪为对照组，沉降的静力水准仪为实验组，此时，每一组红外发射器均发射出红外线，并经反光浮盖折射至光敏材料，光敏材料接收到红外线后传感器转换成信号，从而计算出红外线反射的时间，并进一步根据实验组和对照组测得的时间，计算出地面沉降位移。因此，本发明装置结构简单，即使在恶劣的环境下进行测量，仍然能够保持较高的测量精度。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本发明实施例的一种红外线静力水准系统的静力水准仪1的结构示意图；
图2为本发明实施例的一种红外线静力水准系统的非工作状态示意图；
图3为本发明实施例的一种红外线静力水准系统的工作状态示意图。
图中标记：1-静力水准仪、2-管道、21-管口、11-罐体本体、12-反光浮盖、13-光敏材料、14-红外发射器、15-传感器。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是焊接连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参见如图1～3所示，本发明一实施例的一种红外线静力水准系统，包括若干组静力水准仪1，所述的静力水准仪1盛有水，其上部用管道2相连，保持各组所述的静力水准仪1的气压一致，其下部也用管道2相连，各组所述的静力水准仪1的水可相互流动；
参见如图2所示，所述的静力水准仪1的数量可为三组，其并列设置，并上、下部均通过管道实现依次连接；
其中，参见如图1所示，所述的静力水准仪1包括罐体本体11，在所述的罐体本体11的液面上漂浮有反光浮盖12，所述的反光浮盖12可因液面位移的变化而变化；在所述的罐体本体11的底部铺设有光敏材料13，且在其侧面设有红外发射器14，所述的光敏材料13与传感器15相连；
所述的红外发射器14发射出红外线，经所述的反光浮盖12折射至所述的光敏材料13，所述的光敏材料13接收到红外线后所述的传感器15转换成信号，从而计算出红外线反射的时间。
可以的是，在罐体本体11的上、下部两侧分别设有管口21，管口21用于管道2连接两间隔地静力水准仪1。
本发明的一种红外线静力水准系统，包括若干个静力水准仪，其中，静力水准仪盛有一定量的水，在水面上漂浮有反光浮盖，且反光浮盖可随水面高度位移的变化而发生变化，当有地面位置发生沉降时，其中的一个或多个静力水准仪也随之沉降，此时水就会相互流动，至某一高度，未沉降的静力水准仪为对照组，沉降的静力水准仪为实验组，此时，每一组红外发射器均发射出红外线，并经反光浮盖折射至光敏材料，光敏材料接收到红外线后所述的传感器转换成信号，从而计算出红外线反射的时间，并进一步根据实验组和对照组测得的时间，计算出地面沉降位移，参见如图3所示。因此，本发明装置结构简单，即使在恶劣的环境下进行测量，仍然能够保持较高的测量精度。
进一步优选，所述的反光浮盖12的直径小于所述的罐体本体11的内径。
进一步优选，所述的红外发射器14与所述的罐体本体11的底部侧面成一夹角，使得所述的红外发射器14发射出的红外线到达所述的反光浮盖12。
进一步优选，所述的罐体本体11由保温材料制成。
进一步优选，所述的反光浮盖12的底面为反光材料。
实施例一
如图3所示，在对某隧道地面位移沉降进行测量时，测得：两侧水平基准仪红外线反射的时间x＝10纳秒，中间待测沉降地面水准仪红外线的反射时间为y＝15纳秒，则地面沉降为(y-x)*光速＝5*0.03m/ns＝0.15m。
实施例二
如图3所示，在对某桥梁地面位移沉降进行测量时，测得：两侧水平基准仪红外线的反射时间x＝5纳秒，中间待测沉降地面水准仪红外线的反射时间为6纳秒，则地面沉降为(y-x)*光速＝1*0.03m/ns＝0.03m。
实施例三
如图3所示，在对某桥梁地面位移沉降进行测量时，测得：两侧水平基准仪红外线的反射时间x＝5纳秒，中间待测沉降地面水准仪红外线的反射时间为7纳秒，则地面沉降为(y-x)*光速＝2*0.03m/ns＝0.06m。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种红外线静力水准系统，其特征在于，包括若干组静力水准仪，所述的静力水准仪盛有水，其上部用管道相连，保持各组所述的静力水准仪的气压一致，其下部也用管道相连，各组所述的静力水准仪的水可相互流动；其中，
所述的静力水准仪包括罐体本体，在所述的罐体本体的液面上漂浮有反光浮盖，所述的反光浮盖可因液面位移的变化而变化；在所述的罐体本体的底部铺设有光敏材料，且在其侧面设有红外发射器，所述的光敏材料与传感器相连；
所述的红外发射器发射出红外线，经所述的反光浮盖折射至所述的光敏材料，所述的光敏材料接收到红外线后所述的传感器转换成信号，从而计算出红外线反射的时间。
2.根据权利要求1所述的红外线静力水准系统，其特征在于，所述的反光浮盖的直径小于所述的罐体本体的内径。
3.根据权利要求1所述的红外线静力水准系统，其特征在于，所述的红外发射器与所述的罐体本体的底部侧面成一夹角，使得所述的红外发射器发射出的红外线到达所述的反光浮盖。
4.根据权利要求1所述的红外线静力水准系统，其特征在于，所述的罐体本体由保温材料制成。
5.根据权利要求1所述的红外线静力水准系统，其特征在于，所述的反光浮盖的底面为反光材料。
6.根据权利要求1所述的红外线静力水准系统，其特征在于，所述的静力水准仪的数量为三个。
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