CN111351505A - 一种滑动式测斜仪的测试装置及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种滑动式测斜仪的测试装置及其测试方法，其中装置包括测试平台、光学分度头、测试夹具以及温度控制组件；光学分度头安装于所述测试平台的工作面上，所述测试夹具安装于所述光学分度头上，所述温度控制组件与所述测试夹具配合设置；测试夹具用于安装待测试测斜仪，所述光学分度头用于检测偏转角度；温度控制组件用于对所述待测试测斜仪进行温度补偿；该装置具备温度控制功能，可以对滑动式测斜仪各项指标的温度特性进行标定，提高测斜仪的测试精度。
Description
技术领域
本发明涉及滑动式测斜仪的测试技术领域，尤其涉及一种滑动式测斜仪的测试装置及其测试方法。
背景技术
滑动式测斜仪是专门用于岩土地基深部位移变形监测的仪器，适用于各种岩土地基横向和纵向位移的测量，如水利库坝、堤防、岩土边坡、城市建设地基、地基开挖、铁路、公路交通边坡的深部位移或路面水平沉降的测量。滑动式测斜仪一般由测头、定标电缆、测读仪、附件等组成。在测斜仪的工程应用领域，往往需要定期对测斜仪参数如零偏、最大允许误差、重复性等指标进行标定。常用方法是在室温条件下，将测斜仪测头固定测试工装上，然后固定在光学分度头上，通过旋转光学分度头主轴可以实现精确地角度偏转，进而可以测试出上述技术指标，但温度对测量的影响却无法测试。滑动式测斜仪实际工程应用中，事先需要在被测地基上钻孔并埋设测斜管。测量深度从地下几米到几百米，温差很大。由于基坑监测工程要求综合误差优于4mm/15m，温度的变化对测斜仪精度影响较大。室温条件下无法测出温度变化对测斜仪的影响，因此仅仅在室温条件下对仪器的精度指标进行标定存在局限性。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的对于测斜仪测试的局限性，提出一种滑动式测斜仪的测试装置及其测试方法，能够在不同的环境温度下对滑动式测斜仪进行测试。
一种滑动式测斜仪的测试装置，包括测试平台、光学分度头、测试夹具以及温度控制组件；
所述光学分度头安装于所述测试平台的工作面上，所述测试夹具安装于所述光学分度头上，所述温度控制组件与所述测试夹具配合设置；
所述测试夹具用于安装待测试测斜仪，所述光学分度头用于检测偏转角度；
所述温度控制组件用于对所述待测试测斜仪进行温度补偿。
进一步地，所述温度控制组件包括温控器、半导体制冷装置以及保温壳体，所述保温壳体设置在所述测试夹具外，所述半导体制冷装置与所述测试夹具配合设置。
进一步地，所述半导体制冷装置包括半导体制冷器和散热片，所述半导体制冷器与所述温控器连接，所述散热片和半导体制冷器粘接于所述测试夹具上。
进一步地，所述保温壳体为材料为硅酸铝保温材料。
进一步地，所述温度控制组件还包括温度传感器，所述温度传感器与所述温控器连接，所述温度传感器设置在所述保温壳体内。
一种滑动式测斜仪的测试方法，采用上述的滑动式测斜仪的测试装置进行测试，所述方法包括：
对所述测试装置进行调平，并安装待测试测斜仪；
通过温度控制组件设置测试温度；
在不同的测试温度下分别检测待测试测斜仪以下参数的一种或多种：零偏、最大允许误差以及重复性。
进一步地，通过温度控制组件设置测试温度，包括：
采集测试夹具内的环境温度；
将所述环境温度与预设的测试温度进行比较，根据比较结果调节测试夹具内的温度，使得测试夹具内的环境温度达到测试温度；
所述测试温度的范围为-20℃至60℃。
进一步地，在不同的测试温度下检测待测试测斜仪的零偏，包括：
在设定的测试温度下，将测试夹具调至水平位置或者垂直位置，将待测试测斜仪的测头按A0向和A180向依次放入，记录待测试测斜仪在A0向和A180向的垂直位移输出和水平位移输出，两个方向的输出值的一半即为零偏值。
进一步地，在不同的测试温度下检测待测试测斜仪的最大允许误差，包括：
在设定的测试温度下，将测试夹具转至正测量范围的最大位置；
将待测试测斜仪的测头置于测试夹具中，读数稳定后进行测试；
A0向：使测头从正测量范围的最大位置开始，按预设间隔角度调整直到负测量范围的最大位置，获得各角度下的位移输出值；
将测头再次调整至正测量范围的最大位置；
A180向：将测头取出，翻转180°后重新放入，使测头从正测量范围的最大位置开始，按预设间隔角度调整直到负测量范围的最大位置，获得各角度下的位移输出值；
根据各输出值计算最大允许误差。
进一步地，在不同的测试温度下检测待测试测斜仪的重复性，包括：
在设定的测试温度下，将测试夹具调整至铅锤位置；
将测头置于测试夹具中，按预设间隔角度转动测试夹具，读取待检测测斜仪在每个角度下的读数，并重复测试；
根据读数计算各角度下的重复性。
本发明提供的滑动式测斜仪的测试装置及其测试方法，具备温度控制功能，可以对滑动式测斜仪各项指标的温度特性进行标定，提高测斜仪的测试精度。
附图说明
图1为本发明提供的滑动式测斜仪的测试装置一种实施例的结构示意图。
图2为本发明提供的滑动式测斜仪的测试装置中温度控制组件一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
参考图1，本实施例提供一种滑动式测斜仪的测试装置，包括测试平台101、光学分度头102、测试夹具103以及温度控制组件；
光学分度头102安装于测试平台101的工作面上，测试夹具103安装于光学分度头102上，温度控制组件与测试夹具103配合设置；
测试夹具103用于安装待测试测斜仪，光学分度头102用于检测偏转角度；
温度控制组件用于对待测试测斜仪进行温度补偿。
具体地，光学分度头102具有数字显示器，置于测试平台101上，测试夹具103安装于光学分度头的主轴上，光学分度头安装测试夹具103，可以实现精准的角度偏转，测试夹具103内部结构近似测斜管，可模拟测斜仪测头在实际工程测量中插入导槽内的工作状态。另外通过测头夹具103可将测斜仪的导轮压紧，实现测头转动角度的精确变化，另外，使用水平仪对测试夹具103上的基准面找准，通过水平仪可以找到基准平面绝对水平的位置，进而找准作为测头测量基准的铅锤位置。滑动式测试仪的检测可以通过该测试装置实现。
进一步地，测试夹具包括基座、减重孔、导槽、圆柱螺旋拉伸弹簧、盖板、锁紧螺柱和挡板。基座有两个相互垂直的安装基准面，主要用于光学分度头和水平仪相互配合，其中一个基准面安装在光学分度头的主轴上，另一个基准面作为水平仪调整的基准。
进一步地，参考图2，温度控制组件包括温控器104、半导体制冷装置以及保温壳体105，保温壳体105设置在测试夹具103外，半导体制冷装置与测试夹具103配合设置。
进一步地，半导体制冷装置包括半导体制冷器106和散热片107，半导体制冷器106与温控器104连接，散热片107和半导体制冷器106安装于测试夹具103上。
此外，温度控制组件还包括温度传感器108，温度传感器108与温控器104连接，温度传感器108设置在保温壳体105内。
具体地，测试平台101安装于一个地基稳固的实验室内，地基内部用于放置测试平台101的部分与周围地基采用隔震材料填充，测斜仪标定的光学分度头102安装在测试平台101的工作面上。
温度控制组件组成温控闭环系统，散热片107和半导体制冷器106通过导热硅胶粘接在测试夹具102上，温度传感器安装于保温壳体内，保温壳体将整个测试部分包裹起来，温控器根据设定的温度，控制半导体制冷器106的电流的方向和大小，可以对测试部分进行制冷和加热，使得保温壳体的温度稳定在设定值。
作为一种优选的实施方式，保温壳体105的材料为硅酸铝保温材料，这种材料为低导热的无机材料，具有散状碳酸铝纤维棉优良性能，质地坚硬，韧性和强度优良。
本实施例提供的滑动式测斜仪的测试装置，具备温度控制功能，可以对滑动式测斜仪各项指标的温度特性进行标定，提高测斜仪的测试精度。
实施例二
本实施例提供一种滑动式测斜仪的测试方法，采用如实施例一所述的滑动式测斜仪的测试装置进行测试，所述方法包括：
对所述测试装置进行调平，并安装待测试测斜仪；
通过温度控制组件设置测试温度；
在不同的测试温度下分别检测待测试测斜仪以下参数的一种或多种：零偏、最大允许误差以及重复性。
具体地，首先进行装置的调平，将测试夹具装入光学分度头内轴并紧固螺栓。旋转光学分度头内轴，将测试夹具转至水平状态。通过电子水平仪将测试夹具调整至水平位置；然后将电子水平仪在水平面转90°，调整光学分度头内轴的俯仰，直至水平。然后将光学分度头显示器读数置零。将测试夹具调整至铅垂位置，直至光学分度头显示器读数为90°，再将光学分度头显示器读数置零。再将待测试测斜仪置于紧固在光学分度头上的测试夹具中。测试平台检测前需要用电子水平仪调平。经过上述步骤，所述滑动式测斜仪检测装置处于调平状态。
进一步地，通过温度控制组件设置测试温度，包括：
采集测试夹具内的环境温度；
将所述环境温度与预设的测试温度进行比较，根据比较结果调节测试夹具内的温度，使得测试夹具内的环境温度达到测试温度；
所述测试温度的范围为-20℃至60℃，测试的温度点分别为：-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃，每一个温度点稳定后，分别按如下步骤测试：
(1)零偏
在设定的测试温度下，将测试夹具调至水平位置或者垂直位置，将待测试测斜仪的测头按A0向和A180向依次放入，记录待测试测斜仪在A0向和A180向的垂直位移输出和水平位移输出,两个方向的输出值的一半即为零偏值。
(2)最大允许误差
在设定的测试温度下，将测试夹具转至正测量范围的最大位置；
将待测试测斜仪的测头置于测试夹具中，读数稳定后进行测试；
A0向：使测头从正测量范围的最大位置开始，按预设间隔角度调整直到负测量范围的最大位置，获得各角度下的位移输出值；
将测头再次调整至正测量范围的最大位置；
A180向：将测头取出，翻转180°后重新放入，使测头从正测量范围的最大位置开始，按预设间隔角度调整直到负测量范围的最大位置，获得各角度下的位移输出值；
根据各输出值计算最大允许误差。
具体地，根据以下公式计算最大允许误差：
Δi＝(A0i-A180i)/2-L×Sinθi；
其中，A0i为第i个角度位置下A0向的位移输出值，A180i为第i个角度位置下A180向的位移输出值，θi为测量角度，L为测量间距，取值与待检测测斜仪的导轮轴距相同，δ为最大允许误差，D+max为正测量范围，D-max为负测量范围。
(3)重复性
在设定的测试温度下，将测试夹具调整至铅锤位置；
将测头置于测试夹具中，按预设间隔角度转动测试夹具，读取待检测测斜仪在每个角度下的读数，并重复测试；
根据读数计算各角度下的重复性。
具体地，对于第k个角度位置，计算Ajk中最大值和最小值的差值ΔAjk，从k个ΔAjk中找出绝对值的最大者，记为ΔAmax，按以下公式计算重复性：
其中，ε为重复性。
本实施例提供的滑动式测斜仪的测试方法，具备温度控制功能，可以对滑动式测斜仪各项指标的温度特性进行标定，提高测斜仪的测试精度。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种滑动式测斜仪的测试装置，其特征在于，包括测试平台、光学分度头、测试夹具以及温度控制组件；
所述光学分度头安装于所述测试平台的工作面上，所述测试夹具安装于所述光学分度头上，所述温度控制组件与所述测试夹具配合设置；
所述测试夹具用于安装待测试测斜仪，所述光学分度头用于检测偏转角度；
所述温度控制组件用于对所述待测试测斜仪进行温度补偿。
2.根据权利要求1所述的滑动式测斜仪的测试装置，其特征在于，所述温度控制组件包括温控器、半导体制冷装置以及保温壳体，所述保温壳体设置在所述测试夹具外，所述半导体制冷装置与所述测试夹具配合设置。
3.根据权利要求2所述的滑动式测斜仪的测试装置，其特征在于，所述半导体制冷装置包括半导体制冷器和散热片，所述半导体制冷器与所述温控器连接，所述散热片和半导体制冷器粘接于所述测试夹具上。
4.根据权利要求2所述的滑动式测斜仪的测试装置，其特征在于，所述保温壳体为材料为硅酸铝保温材料。
5.根据权利要求2所述的滑动式测斜仪的测试装置，其特征在于，所述温度控制组件还包括温度传感器，所述温度传感器与所述温控器连接，所述温度传感器设置在所述保温壳体内。
6.一种滑动式测斜仪的测试方法，其特征在于，采用如权利要求1-5任一所述的滑动式测斜仪的测试装置进行测试，所述方法包括：
对所述测试装置进行调平，并安装待测试测斜仪；
通过温度控制组件设置测试温度；
在不同的测试温度下分别检测待测试测斜仪以下参数的一种或多种：零偏、最大允许误差以及重复性。
7.根据权利要求6所述的滑动式测斜仪的测试方法，其特征在于，通过温度控制组件设置测试温度，包括：
采集测试夹具内的环境温度；
将所述环境温度与预设的测试温度进行比较，根据比较结果调节测试夹具内的温度，使得测试夹具内的环境温度达到测试温度；
所述测试温度的范围为-20℃至60℃。
8.根据权利要求7所述的滑动式测斜仪的测试方法，其特征在于，在不同的测试温度下检测待测试测斜仪的零偏，包括：
在设定的测试温度下，将测试夹具调至水平位置或者垂直位置，将待测试测斜仪的测头按A0向和A180向依次放入，记录待测试测斜仪在A0向和A180向的垂直位移输出和水平位移输出，两个方向的输出值的一半即为零偏值。
9.根据权利要求7所述的滑动式测斜仪的测试方法，其特征在于，在不同的测试温度下检测待测试测斜仪的最大允许误差，包括：
在设定的测试温度下，将测试夹具转至正测量范围的最大位置；
将待测试测斜仪的测头置于测试夹具中，读数稳定后进行测试；
A0向：使测头从正测量范围的最大位置开始，按预设间隔角度调整直到负测量范围的最大位置，获得各角度下的位移输出值；
将测头再次调整至正测量范围的最大位置；
A180向：将测头取出，翻转180°后重新放入，使测头从正测量范围的最大位置开始，按预设间隔角度调整直到负测量范围的最大位置，获得各角度下的位移输出值；
根据各输出值计算最大允许误差。
10.根据权利要求7所述的滑动式测斜仪的测试方法，其特征在于，在不同的测试温度下检测待测试测斜仪的重复性，包括：
在设定的测试温度下，将测试夹具调整至铅锤位置；
将测头置于测试夹具中，按预设间隔角度转动测试夹具，读取待检测测斜仪在每个角度下的读数，并重复测试；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200630 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |