CN112268503A - 一种水下沉积物深度测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及深度测量技术领域，具体涉及一种水下沉积物深度测量装置及测量方法。一种水下沉积物深度测量装置，包括：壳体，具有容纳腔，所述容纳腔的一端为开口；电阻结构，滑动设于所述容纳腔中，具有在驱动结构的作用下延伸出所述容纳腔的开口的测量位置和回缩至所述容纳腔的收纳位置；压力传感器，设于所述电阻结构靠近所述容纳腔的开口的一端，用于确定测量终点位置。本发明提供了一种测量误差较小，以保证后续施工效果的水下沉积物深度测量装置及测量方法。

Description

一种水下沉积物深度测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及深度测量技术领域，具体涉及一种水下沉积物深度测量装置及测量方法。

背景技术

随着经济的发展，高层建筑越来越多，水下钻孔灌注桩的应用也更普遍，桩底沉渣厚度是影响桩基础竖向承载力的主要因素之一。如何能可靠地测出桩孔底部沉渣的厚度一直困扰着现场施工及监理人员。因为沉渣位于水下十几甚至几十米，虽然有技术非常先进的沉渣测定仪，但价格高昂，只用在重要工程中进行抽检，还无法得到普及。目前多用“测绳+重锤”来进行测量，具体为：用一块重物绑到测绳的起点然后慢慢下方，到孔底后慢慢用手上提下放，幅度不要大，然后靠手感得到沉渣的大体厚度，这种测量方法虽然成本较低，但是主要依靠操作人员的经验获得测量结果，测量误差较大，影响后续施工效果。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的水下沉积物测量装置测量误差较大，影响后续施工效果的缺陷，从而提供一种测量误差较小，以保证后续施工效果的水下沉积物深度测量装置及测量方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水下沉积物深度测量装置，包括：

壳体，具有容纳腔，所述容纳腔的一端为开口；

电阻结构，滑动设于所述容纳腔中，具有在驱动结构的作用下延伸出所述容纳腔的开口的测量位置和回缩至所述容纳腔的收纳位置；

压力传感器，设于所述电阻结构靠近所述容纳腔的开口的一端，用于确定测量终点位置。

可选地，所述电阻结构包括相互连接设置的电阻器和传动件，所述传动件靠近所述容纳腔的开口设置，且所述传动件与所述驱动结构啮合连接。

可选地，传动件外周沿轴向设有多个轮齿，所述驱动结构包括沿所述壳体的轴向设置的一对齿轮、设置在一对所述齿轮上的传送链以及与其中一个齿轮连接的电机，所述传送链和所述轮齿啮合连接。

可选地，在所述容纳腔中对应处于收纳位置的所述电阻器轴向的两端分设有第一限位器和第二限位器，第一限位器安装在电阻器上，第二限位器安装在壳体上。

可选地，还包括电阻测量仪，所述电阻测量仪的两端分别连接在所述第一限位器和第二限位器上。

可选地，还包括与所述驱动结构、压力传感器、第一限位器和第二限位器信号连接的控制器。

可选地，在所述电阻结构靠近所述容纳腔的开口的一端还设有探针，所述压力传感器设于所述探针上。

可选地，在所述壳体的开口端还设有底座，所述底座上设有允许所述电阻结构和所述探针贯穿的通孔。

还提供了一种水下沉积物深度测量方法，包括以下步骤：

将测量装置放入待测量的水下，驱动结构驱动电阻结构延伸出壳体的容纳腔的开口，直至压力传感器发出信号确定测量终点位置，根据电阻结构在容纳腔的剩余部分对应的电阻值得到对应的长度值，进而得到待测量的水下沉积物的深度。

可选地，还包括：驱动结构首先驱动电阻结构运动至第一限位器与壳体的容纳腔接触的位置，然后再驱动电阻结构朝向容纳腔的开口运动，当电阻结构远离容纳腔的开口的另一端接触第二限位器时，重复上述步骤。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的水下沉积物深度测量装置，当需要对水下沉积物深度进行测量时，驱动结构驱动电阻结构运动至延伸出壳体容纳腔的开口，直至压力传感器到达预定位置，此时只需测量电阻结构位于容纳腔的电阻值，经过计算即可得到水下沉积物的深度，由于压力传感器和电阻结构的设置，可以精确测量水下沉积物的深度，降低了人为测量的误差，保证了后续施工效果，同时不会受到外界环境的影响，适用范围较广。

2.本发明提供的水下沉积物深度测量装置，传动件和驱动结构啮合连接，保证电阻结构在滑动过程中的平稳性，进一步提高测量的准确性。

3.本发明提供的水下沉积物深度测量方法，第一限位器和第二限位器的设置，使得每次测量电阻结构均从同一点开始滑动，并始终位于量程范围内，保证测量的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的水下沉积物深度测量装置的示意图。

附图标记说明：

1、壳体；2、压力传感器；3、信号线；4、显示屏；5、电阻器；6、传动件；7、齿轮；8、传送链；9、电机；10、探针；11、第一限位器；12、第二限位器；13、底座。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示的水下沉积物深度测量装置的一种具体实施方式，用于水下一定位置的泥浆或碎石的深度的测量，在测量时需要将整个装置浸没在水中，初始位置为装置的最低点与泥浆的上表面接触的位置，包括具有容纳腔的壳体1、滑动设于所述容纳腔中的电阻结构和设置在电阻结构端部的压力传感器2。

壳体1为铸铁材质，具有一定的质量，以增加整个装置的配重，便于整个装置顺利下沉至待测位置。所述容纳腔的一端为开口，开口的尺寸略大于电阻结构的尺寸，以方便电阻结构顺利进出容纳腔。壳体1与开口相对的另一端通过信号线3和连接链条连接有显示屏4，显示屏4上设有开始、暂停和停止按钮，并用于显示电阻结构的电阻值。显示屏4通过信号线3与设于壳体1中的控制器信号连接，信号线3和连接链条以壳体1的底部到达与泥浆的上表面接触的预定位置，同时显示屏4外露在水面以上为宜，即具有一定的长度，且可缠绕，以方便将整个装置放入水中和从水中取出，并移动位置到待测量处。

电阻结构具有在驱动结构的作用下延伸出所述容纳腔的开口的测量位置和回缩至所述容纳腔的收纳位置。具体的，所述电阻结构包括相互连接设置的电阻器5和传动件6，电阻器5设置在上，即靠近显示屏4设置，传动件6设置在下，即所述传动件6靠近所述容纳腔的开口设置，且所述传动件6与所述驱动结构啮合连接。

传动件6为外周沿轴向设有多个轮齿的杆体，所述驱动结构包括沿所述壳体1的轴向设置的一对齿轮7、设置在一对所述齿轮7上的传送链8以及与位于下方的一个齿轮7连接的电机9，所述传送链8和所述轮齿啮合连接。位于上方的齿轮7可以通过转轴与容纳腔的内壁安装固定，位于下方的齿轮7通过转轴与电机9的输出轴连接，电机9设于一防水外壳中，电机9转动，带动一对齿轮7转动，进而通过啮合作用带动传动件6上下往复运动，延伸出或缩回进容纳腔。

在传动件6靠近所述容纳腔的开口的一端还设有探针10，以顺利穿透泥浆，到达最低点。所述压力传感器2设于所述探针10上，压力传感器2用于确定测量终点位置，当压力传感器2监测到的压力到达预定值时即说明探针10到达泥浆的最低点，此时电机9停止转动，测量电阻器5位于容纳腔的电阻值，并在显示屏4上显示，经过计算即可得到水下泥浆的深度。

为保证每次测量电阻器5都从同一点开始运动，在所述容纳腔中对应处于收纳位置的所述电阻器5轴向的两端分设有第一限位器11和第二限位器12，即电阻器5的整体长度等于第一限位器11和第二限位器12之间的距离，其中，第一限位器11安装在电阻器5上，第二限位器12安装在壳体1上，电阻器5的阻值均匀。第一限位器11和第二限位器12用于分别限定电阻器5运动的最高位置和最低位置，以防止超出量程的情况发生。

在所述容纳腔中对应所述第一限位器11和第二限位器12的位置处还设有电阻测量仪，所述电阻测量仪的两端分别连接在第一限位器11和第二限位器12上，即测量的一直是二者之间的电阻值，但是由于电阻器5在驱动结构的驱动下会延伸出容纳腔，因此第一限位器11和第二限位器12之间的电阻值随之变化，且电阻值与电阻器5的长度呈正比，只需测量电阻器5的整体电阻值、长度以及到达待测位置后的电阻值即可得出待测水下泥浆的深度。

为实现自动测量，控制器与所述驱动结构、压力传感器2、第一限位器11和第二限位器12均信号连接。当探针10到达待测水下泥浆的上表面时，控制器发送信号于驱动结构，电机9通过一对齿轮7和传送链8驱动传动件6向下运动，并进而带动电阻器5的下端延伸出第二限位器12，直至压力传感器2监测到探针10到达待测水下泥浆的下表面时，发送信号至控制器，使得电机9停止运动，电阻测量仪测量此时第一限位器11和第二限位器12之间的电阻值，通过计算得到水下泥浆的深度。

为进一步提高测量的准确性，在所述壳体1的开口端还设有底座13，所述底座13上设有允许所述电阻结构和所述探针10贯穿的通孔。底座13为锥台状，底面为水平面，以使得测量装置可以平稳地放置在泥浆表面。

作为替代的实施方式，驱动结构包括电机9和与电机9输出轴连接的齿轮7，传动件6通过连接件固定在齿轮7上，齿轮7在电机9的带动下转动时，直接带动传动件6上下往复运动。

一种水下泥浆深度测量方法，包括以下步骤：

驱动结构首先驱动电阻器5运动至第一限位器11与壳体1的容纳腔的顶端接触的位置，以固定电阻器5的初始位置，此时探针10的顶端与底座13的下表面齐平。电阻测量仪测量此时第一限位器11和第二限位器12之间的整个电阻器5的电阻值，并在显示屏4上显示，同时用直尺测量整个电阻器5的长度。

然后，将测量装置放入待测量的水下，当底座13与待测的水下泥浆的上表面接触时，控制器发送信号于电机9，电机9通过一对齿轮7和传送链8驱动传动件6向下运动，并进而带动电阻器5的下端延伸出第二限位器12，直至压力传感器2监测到探针10到达待测水下泥浆的下表面时，发送信号至控制器，使得电机9停止运动，电阻测量仪测量此时第一限位器11和第二限位器12之间的电阻值，并在显示屏4上显示，根据电阻器5在容纳腔的剩余部分对应的电阻值得到对应的长度值，进而得到待测量的水下泥浆的深度。具体计算方法为：

X＝h＊R1/R，其中，X为电阻器在容纳腔的剩余部分的长度值，R1为电阻器在容纳腔的剩余部分的电阻值，h为整个电阻器的长度，R为整个电阻器的电阻值；

Y＝h－X，其中，Y为待测的水下泥浆的深度。

当一次测量完成后，电机9反转，驱动传动件6和电阻器5向上运动，直至与第一限位器11再次接触。重复上述步骤，多次测量，并取平均值，以提高测量的准确性。

在电机9驱动电阻结构朝向容纳腔的开口运动时，当电阻器5远离容纳腔的开口的另一端接触第二限位器12时，此时超出了电阻测量仪的量程，需重复上述步骤重新测量。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种水下沉积物深度测量装置，其特征在于，包括：

壳体(1)，具有容纳腔，所述容纳腔的一端为开口；

电阻结构，滑动设于所述容纳腔中，具有在驱动结构的作用下延伸出所述容纳腔的开口的测量位置和回缩至所述容纳腔的收纳位置；

压力传感器(2)，设于所述电阻结构靠近所述容纳腔的开口的一端，用于确定测量终点位置。

2.根据权利要求1所述的水下沉积物深度测量装置，其特征在于，所述电阻结构包括相互连接设置的电阻器(5)和传动件(6)，所述传动件(6)靠近所述容纳腔的开口设置，且所述传动件(6)与所述驱动结构啮合连接。

3.根据权利要求2所述的水下沉积物深度测量装置，其特征在于，传动件(6)外周沿轴向设有多个轮齿，所述驱动结构包括沿所述壳体(1)的轴向设置的一对齿轮(7)、设置在一对所述齿轮(7)上的传送链(8)以及与其中一个齿轮(7)连接的电机(9)，所述传送链(8)和所述轮齿啮合连接。

4.根据权利要求2或3所述的水下沉积物深度测量装置，其特征在于，在所述容纳腔中对应处于收纳位置的所述电阻器(5)轴向的两端分设有第一限位器(11)和第二限位器(12)，第一限位器(11)安装在电阻器(5)上，第二限位器(12)安装在壳体(1)上。

5.根据权利要求4所述的水下沉积物深度测量装置，其特征在于，还包括电阻测量仪，所述电阻测量仪的两端分别连接在所述第一限位器(11)和第二限位器(12)上。

6.根据权利要求4所述的水下沉积物深度测量装置，其特征在于，还包括与所述驱动结构、压力传感器(2)、第一限位器(11)和第二限位器(12)信号连接的控制器。

7.根据权利要求1－6任一项所述的水下沉积物深度测量装置，其特征在于，在所述电阻结构靠近所述容纳腔的开口的一端还设有探针(10)，所述压力传感器(2)设于所述探针(10)上。

8.根据权利要求7所述的水下沉积物深度测量装置，其特征在于，在所述壳体(1)的开口端还设有底座(13)，所述底座(13)上设有允许所述电阻结构和所述探针(10)贯穿的通孔。

9.一种水下沉积物深度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

将测量装置放入待测量的水下，驱动结构驱动电阻结构延伸出壳体(1)的容纳腔的开口，直至压力传感器(2)发出信号确定测量终点位置，根据电阻结构在容纳腔的剩余部分对应的电阻值得到对应的长度值，进而得到待测量的水下沉积物的深度。

10.根据权利要求9所述的水下沉积物深度测量方法，其特征在于，还包括：驱动结构首先驱动电阻结构运动至第一限位器(11)与壳体(1)的容纳腔接触的位置，然后再驱动电阻结构朝向容纳腔的开口运动，当电阻结构远离容纳腔的开口的另一端接触第二限位器(12)时，重复上述步骤。

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