CN111780783A - 一种多节柔性接头链式双向测斜仪率定装置及方法 - Google Patents

一种多节柔性接头链式双向测斜仪率定装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多节柔性接头链式双向测斜仪率定装置，包括多个上下连接的框架、水平支架、竖向滑动轴承、定位装置及定位杆；所述框架包括竖向支撑和横向支撑；所述竖向支撑和横向支撑连接成立方体；所述竖向支撑上安装有竖向滑动轴承；相邻竖向滑动轴承之间安装有水平支架；所述水平支架上安装有滑动游标；所述定位杆穿过定位装置，两端固定在滑动游标上；所述水平支架和竖向支架上均设置有刻度线。本率定装置可组装拆卸，能够实现双向测斜仪水平面两个相互垂直X、Y方向的高精度率定。

Description

一种多节柔性接头链式双向测斜仪率定装置及方法
技术领域
本发明属于变形监测领域，具体涉及一种多节柔性接头链式双向测斜仪率定装置及方法。
背景技术
多节柔性接头链式双向测斜仪，也称柔性位移计、阵列式位移计，在两河口、南水北调中线工程已经获得大量应用，其中，以韩国SAA、加拿大GTC、中国广州华思等为代表性产品，但上述产品目前只能单方向悬挂在墙壁上率定，不能同时进行X、Y两个方向的率定。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多节柔性接头链式双向测斜仪率定装置及方法，以解决现有技术中存在的不能同时进行X、Y两个方向自动率定问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种多节柔性接头链式双向测斜仪率定装置，包括多个上下连接的框架、水平支架、竖向滑动轴承、定位装置及定位杆；所述框架包括竖向支撑和横向支撑；所述竖向支撑和横向支撑连接成立方体；所述竖向支撑上安装有竖向滑动轴承；相邻竖向滑动轴承之间安装有水平支架；所述水平支架上安装有滑动游标；所述定位杆穿过定位装置，两端固定在滑动游标上；所述水平支架和竖向支架上均设置有刻度线。
进一步的，所述定位装置上设置有滑孔；所述定位杆穿过滑孔连接在滑动游标上。
进一步的，最上端所述框架的顶端横向支撑上安装有水平液泡。
进一步的，最上端所述框架上还设置有万向节。
进一步的，所述竖向支撑的顶部设置有对中螺孔，下部设有螺杆；所述框架与框架之间通过对中螺孔连接；最下端框架的竖向支撑下端锚地固定。
一种多节柔性接头链式双向测斜仪率定方法，包括如下步骤：
将待率定双向测斜仪依次穿过各个框架中的定位装置；
读取由滑动游标和竖向滑动轴承得到的定位装置坐标，作为真值坐标；
读取由待率定双向测斜仪得到的定位装置坐标，即测值坐标；
根据所述真值坐标和测值坐标分别获取各自的曲线方程；
根据所述曲线方程计算得到待率定双向测斜仪的精度和稳定性指标。
进一步的，通过所述真值坐标获取的曲线方程为：
Figure BDA0002566340450000021
Figure BDA0002566340450000022
其中，
Figure BDA0002566340450000023
为水平面X方向真值坐标的拟合值，
Figure BDA0002566340450000024
为与X方向垂直的水平Y方向真值坐标的拟合值；h为以万向节为坐标原点、以向下为正方向的Z坐标值；AJ为真值坐标对应的J项的回归系数；AK真值坐标对应的K项的回归系数；BL为真值坐标对应的L项的回归系数；BM真值坐标对应的M项的回归系数；
通过所述测值坐标获取的曲线方程为：
Figure BDA0002566340450000031
Figure BDA0002566340450000032
Figure BDA0002566340450000033
分别为通过待检仪器测值序列获得的水平相互垂直X、Y方向的拟合值；aj为测值坐标对应的j项的回归系数，ak为测值坐标对应的k项的回归系数；bl为测值坐标对应的l项的回归系数，bm为测值坐标对应的m项的回归系数；
所述精度计算公式分别为：
Figure BDA0002566340450000034
Figure BDA0002566340450000035
所述稳定性指标的计算公式为：
Figure BDA0002566340450000036
Figure BDA0002566340450000037
其中，P为测斜仪上双轴测点数，hn为从上向下第n个双向传感器的坐标。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本率定装置采用立方体框架、刚性的竖向支架和横向支架堆接而成，根据待率定双向测斜仪的节数配置框架数量；框架之间采用连接固定螺孔连接，连接后保证整体刚度大、不扭曲或弯曲变形；率定时候由各层活动支架上两个游标卡尺(滑动游标)移动得到真值坐标，即同时实现了X、Y两个方向率定，同样由待率定双向测斜仪配套仪表读数得到测值坐标，分别通过最小二乘拟合得到各自的曲线方程，对应方向两条测点曲线“差”的最大值即得到仪器精度，均方根即为仪器稳定性指标。
附图说明
图1为本发明实施例中多节柔性接头链式双向测斜仪率定装置的整体结构示意图；
图2为本发明实施例中最下端框架的结构示意图；
图3为测斜仪定位装置及水平定位杆俯视图；
图4为定位杆的结构示意图，定位杆中间带有滑动孔洞。
附图标记：1-万向节；2-Y方向水平液泡；3-滑动游标；4-水平支架；5-竖向滑动轴承；6-X方向水平液泡；7-框架；8-对中螺孔；9-竖向支撑；10-横向支撑；11-柔性连接段；12-待率定双向测斜仪；13-定位装置；14-锚地；15-X方向定位杆；16-Y方向定位杆；17-测斜仪锁定器；18-杆中活动空间孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、图2、图3、图4所示，一种多节柔性接头链式双向测斜仪率定装置，包括多节上下连接的框架7和定位装置13；框架7包括竖向支撑9和横向支撑10；竖向支撑9和横向支撑10连接成立方体；竖向支撑9上安装有带定位销的竖向滑动轴承5，竖向支撑9设置有四根，每根竖向支撑9上都设置有一个竖直滑动轴承5，同一水平面上四个竖向滑动轴承5之间安装有水平支架4，水平支架4上都安装有滑动游标3；定位装置13通过测斜仪锁定器17固定待率定双向测斜仪12的柔性连接段11，定位装置13上设置有两个滑孔，X方向定位杆15、Y方向定位杆16穿过定位装置13的滑孔，X方向定位杆15上设置有孔洞，形成杆中活动空间孔18，Y方向定位杆16穿过X方向定位杆15的孔洞，X方向定位杆15、Y方向定位杆16的两端固定在滑动游标3上，四个滑动游标3保证两个交叉设置的定位杆在水平面内相互垂直；通过滑动游标3和X方向定位杆15、Y方向定位杆16(组成游标卡尺)的配合可以带动定位装置13在水平面内部同坐标(X，Y)组合；水平支架4和竖向支撑9上都设置有刻度线，当定位装置13移动后，可以通过滑动游标3和竖向滑动轴承5读取定位装置13所在的三维正交坐标位置。
最上端框架7的顶端横向支撑10上安装有水平液泡，四根顶端横向支撑10上各安装有一个水平液泡，形成两个Y方向水平液泡2和两个X方向水平液泡6。最上端框架7的顶端中部还设置有万向节1，用于待率定双向测斜仪12上端的固定悬挂定位。
竖向支撑9的顶部设置有对中螺孔8，下部设有对应的连接固定螺杆，用于与下一个框架或地面连接或锚固；框架7与框架7之间通过对中螺孔8连接。最下端框架的竖向支撑9下端锚地14，锚地14采用钢筋混凝土结构。
一种多节柔性接头链式双向测斜仪率定方法，包括如下步骤：
将待率定双向测斜仪依次穿过各个框架中的定位装置；
读取由滑动游标和竖向滑动轴承得到的定位装置坐标，作为真值坐标；
读取由待率定双向测斜仪得到的定位装置坐标，即待检仪器的测值坐标；
根据所述真值坐标和测值坐标分别获取各自的曲线方程；
根据所述曲线方程计算得到待率定双向测斜仪的精度。
具体步骤为：
(1)根据待率定双向测斜仪每节的长度选择框架的规格，框架规格边长分别是20cmx20cmx20cm、30cmx30cmx30cm、40cmx40cmx40cm和100cmx100cmx100cm。
(2)调节各支架四个连接螺杆下部与地面或下端支架街头，确保所有的框架横梁水平
(3)将待率定双向测斜仪的上端固定在最上端的万向节上，仪器穿过各个方框中部定位装置，使得待率定双向测斜仪处于悬吊状态。调节各移动框架及滑动游标的位置，同时记录滑动游标位置坐标X、Y、Z以及通过待率定双向测斜仪的获得的三维坐标X’、Y’、Z’，其中X、Y、Z选择的区间不小于实际工程可能变形的1.2倍。
(4)由移动滑动游标确定的三维真值坐标序列(X、Y、Z区间内的均匀分布，具体点数由测值可能的变化范围除以精度取整确定且其组合不少于30个点)，由上述测值序列获得7、根据权利要求6所述的一种多节柔性接头链式双向测斜仪率定方法，其特征在于，通过所述真值坐标获取的曲线方程为：
Figure BDA0002566340450000071
Figure BDA0002566340450000072
其中，
Figure BDA0002566340450000073
为水平面X方向真值坐标的拟合值，
Figure BDA0002566340450000074
为与X方向垂直的水平Y方向真值坐标的拟合值；h为以万向节为坐标原点、以向下为正方向的Z坐标值；AJ为真值坐标对应的J项的回归系数；AK真值坐标对应的K项的回归系数；BL为真值坐标对应的L项的回归系数；BM真值坐标对应的M项的回归系数；
通过所述测值坐标获取的曲线方程为：
Figure BDA0002566340450000075
Figure BDA0002566340450000076
Figure BDA0002566340450000077
分别为通过待检仪器测值序列获得的水平相互垂直X、Y方向的拟合值；aj为测值坐标对应的j项的回归系数，ak为测值坐标对应的k项的回归系数；bl为测值坐标对应的l项的回归系数，bm为测值坐标对应的m项的回归系数；
X、Y方向的精度计算公式分别为：
Figure BDA0002566340450000081
Figure BDA0002566340450000082
其中，n＝1,2,…P，P为测斜仪上双轴测点数，hn为从上向下第n个双向传感器的坐标，由竖向支撑读数获得的Z(向下为正)坐标值。
X、Y方向的稳定性指标的计算公式为：
Figure BDA0002566340450000083
Figure BDA0002566340450000084
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征做出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种多节柔性接头链式双向测斜仪率定装置，其特征在于，包括多个上下连接的框架、水平支架、竖向滑动轴承、定位装置及定位杆；所述框架包括竖向支撑和横向支撑；所述竖向支撑和横向支撑连接成立方体；所述竖向支撑上安装有竖向滑动轴承；相邻竖向滑动轴承之间安装有水平支架；所述水平支架上安装有滑动游标；所述定位杆穿过定位装置，两端固定在滑动游标上；所述水平支架和竖向支架上均设置有刻度线。
2.根据权利要求1所述的一种多节柔性接头链式双向测斜仪率定装置，其特征在于，所述定位装置上设置有滑孔；所述定位杆穿过滑孔连接在滑动游标上。
3.根据权利要求1所述的一种多节柔性接头链式双向测斜仪率定装置，其特征在于，最上端所述框架的顶端横向支撑上安装有水平液泡。
4.根据权利要求1所述的一种多节柔性接头链式双向测斜仪率定装置，其特征在于，最上端所述框架上还设置有万向节。
5.根据权利要求1所述的一种多节柔性接头链式双向测斜仪率定装置，其特征在于，所述竖向支撑的顶部设置有对中螺孔，下部设有螺杆；所述框架与框架之间通过对中螺孔连接；最下端框架的竖向支撑下端锚地固定。
6.一种多节柔性接头链式双向测斜仪率定方法，其特征在于，包括如下步骤：
将待率定双向测斜仪依次穿过各个框架中的定位装置；
读取由滑动游标和竖向滑动轴承得到的定位装置坐标，作为真值坐标；
读取由待率定双向测斜仪得到的定位装置坐标，即测值坐标；
根据所述真值坐标和测值坐标分别获取各自的曲线方程；
根据所述曲线方程计算得到待率定双向测斜仪的精度和稳定性指标。
7.根据权利要求6所述的一种多节柔性接头链式双向测斜仪率定方法，其特征在于，通过所述真值坐标获取的曲线方程为：
Figure FDA0002566340440000021
Figure FDA0002566340440000022
其中，
Figure FDA0002566340440000023
为水平面X方向真值坐标的拟合值，
Figure FDA0002566340440000024
为与X方向垂直的水平Y方向真值坐标的拟合值；h为以万向节为坐标原点、以向下为正方向的Z坐标值；AJ为真值坐标对应的J项的回归系数；AK真值坐标对应的K项的回归系数；BL为真值坐标对应的L项的回归系数；BM真值坐标对应的M项的回归系数；
通过所述测值坐标获取的曲线方程为：
Figure FDA0002566340440000025
Figure FDA0002566340440000026
Figure FDA0002566340440000027
分别为通过待检仪器测值序列获得的水平相互垂直X、Y方向的拟合值；aj为测值坐标对应的j项的回归系数，ak为测值坐标对应的k项的回归系数；bl为测值坐标对应的l项的回归系数，bm为测值坐标对应的m项的回归系数；
所述精度计算公式分别为：
Figure FDA0002566340440000031
Figure FDA0002566340440000032
所述稳定性指标的计算公式为：
Figure FDA0002566340440000033
Figure FDA0002566340440000034
其中，P为测斜仪上双轴测点数，hn为从上向下第n个双向传感器的坐标。
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