CN205537607U - 一种自动沉降观测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动沉降观测仪，它包括储液罐、输水管、压膜式液压传感器、数据采集装置、信号发射装置、气压表、信号接受装置、数据处理终端、显示器和立杆；所述气压表、信号接受装置、数据处理终端和显示器设置在储液罐内部，所述储液罐与外界大气环境连通，储液罐是通过充满水的输水管与埋入地表下部的压膜式液压传感器相连，所述压膜式液压传感器与数据采集装置连接，数据采集装置与信号发射装置连接。可用以测试房屋建筑工程中地基、基础等沉降变形，同时也可应用于滑坡变形监测等防灾减灾领域。

Description

一种自动沉降观测仪

技术领域

本实用新型属于地表沉降测量装置领域，具体涉及一种自动沉降观测仪。

背景技术

地表沉降观测在房屋建筑工程、滑坡防灾预警、坝基沉降观测、道路工程中都是极其重要的一项工作，房建中常规的地基、基础沉降观测对房屋主体结构的稳定性评判起着有力的支撑作用。地基、基础的沉降变形对房屋构筑物等的主体使用性能和安全性有极大的影响，过大的沉降变形会缩短房屋的使用寿命，也严重影响到结构物使用性能的发挥，同时沉降变形观测也是滑坡变形监测中一项必不可少的任务，滑坡预测预报中，滑坡的形成和发展往往伴随着地表沉降位移的增大，通过监测滑坡地表沉降变形有助于预测、预报滑坡变形的走向，及时向社会和政府发出预警预报，减少人员和财产的损失。而在坝基、坝体以及道路建设中沉降观测也是屡见不鲜。总之，沉降变形监测无论在房屋建筑、防灾减灾、坝基坝体、道路工程中都有着不可估量的作用。但目前的地表沉降监测装置却存在着如下的弊端：1、普通的监测仪器，如水准仪监测往往需耗用大量的人力和时间，大区域测量时转点费时费力，同时在部分坡度较陡的区域开展测量极为不便。2、目前常用的GPS监测仪器虽然较水准仪使用方便程度大大提高，但是GPS因其本身固有的属性，造成沉降变形监测精度低，受风吹、温度变化及电磁辐射等外界影响较大。3、目前一般的测量仪器，无论是水准仪还是GPS往往都是人工定时的间断性测量，没有形成连续自动的监测，对作业人员的技术要求较高，同时因为间断性测量，不可避免的造成测量精度偏低，而自动连续的监测不仅提高了测量精度同时也便于监测人员及时发现变形的趋势做出预警预报。

实用新型内容

本实用新型是提供一种自动沉降观测仪，可用以测试房屋建筑工程中地基、基础等沉降变形，同时也可应用于滑坡变形监测等防灾减灾领域。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：一种自动沉降观测仪，它包括储液罐、输水管、压膜式液压传感器、数据采集装置、信号发射装置、气压表、信号接受装置、数据处理终端、显示器和立杆；所述气压表、信号接受装置、数据处理终端和显示器设置在储液罐内部，所述储液罐与外界大气环境连通，储液罐是通过充满水的输水管与埋入地表下部的压膜式液压传感器相连，所述压膜式液压传感器与数据采集装置连接，数据采集装置与信号发射装置连接；所述储液罐及其附属的气压表、信号接受装置、数据处理终端、显示器安装在立杆上，所述立杆固定在稳定的基础面或基岩上；所述压膜式液压传感器、数据采集装置和信号发射装置埋设在测量地带。

所述的显示器能够从外部读取测量位移值。

所述输水管充满水，而且不含气泡，长度上有一定的冗余度能够使得压膜式传感器因沉降而向下移动。

所述压膜式液压传感器埋设在地表下部的测量地带，与数据采集装置相连，数据采集装置将从压膜式液压传感器捕捉到的液压值转化为数字信号，通过与之相连的信号发射装置将数字信号传送到信号接受装置。

本实用新型的优点与有益效果在于：

1、自动沉降观测仪采用具有一定冗余度的输水管线，量程大，可以测量较大的沉降变形，同时自动测量大大减小了人力、物力、时间成本的投入，工作效率大大提高。

2、自动沉降观测仪测量位移沉降的压膜式传感器埋设在测量区域，而储液罐埋设在基岩或者稳定的基础面上，这样测量的相对沉降位移精度更高、更加直观明显，同时因输水管线埋设在地表下部，受外界施工、行人等影响因素较小。

3、自动沉降观测仪结合信号发射装置、信号接受装置及数据处理终端可以连续不间断自动的测量出竖向位移值即沉降位移变形值，不间断地连续测量不仅减小了人为的操作误差，而且使测量的数据能更加连贯的反映出测量区域的变形情况，使得沉降测量的精度大大提高，同时可以及时就变形情况做出预警预报。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的主视结构图

图2为本实用新型的储液罐及其附件详图

图3为本实用新型的压膜式液压传感器及其附件详图

图中：显示器1、数据处理终端2、信号接受装置3、气压表4、储液罐5、立杆6、输水管7、压膜式液压传感器8、数据采集装置9、信号发射装置10。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

如图1-3所示，一种自动沉降观测仪，它包括储液罐、输水管、压膜式液压传感器、数据采集装置、信号发射装置、气压表、信号接受装置、数据处理终端、显示器和立杆。气压表、信号接受装置、数据处理终端、显示器设置在储液罐内部，储液罐与外界大气环境连通，储液罐是通过充满水的输水管与埋入地表下部的压膜式液压传感器相连。压膜式液压传感器与数据采集装置连接，数据采集装置与信号发射装置连接。其中，储液罐及其附属的气压表、信号接受装置、数据处理终端、显示器安装在一立杆上，然后固定在稳定的基础面或基岩上，压膜式液压传感器、数据采集装置、信号发射装置埋设在测量地带。

进一步的，气压表、信号接受装置、数据处理终端、显示器设置在储液罐内部，储液罐与外界大气环境连通，可以保证储液罐的内部保持足够稳定的大气压，同时为了保持储液罐的内部相对稳定的环境，所加工的连通孔尽可能的小。所述的显示器可从外部读取所测量位移，所述的储液罐安设在立杆上，一并固定在稳定的基础面或基岩上。

进一步的，充满水的输水管将储液罐与压膜式液压传感器连接，输水管一端经储液罐下方的立杆内部穿过并与储液罐连接，另一端埋设在地表下部与压膜式液压传感器相连接，为了保证测量的精度，输水管应充满水不含气泡，输水管长度上应保证有一定的冗余度可使得输水管线随压膜式液压传感器因沉降变形而向下移动。

进一步的，压膜式液压传感器埋设在地表下部的测量区域内，与数据采集装置相连，数据采集装置可以将从压膜式液压传感器捕捉到的压强数值转化为数字信号，信号发射装置与数据采集装置相连，信号发射装置将数据采集装置中的数字信号传输给储液罐上的信号接受装置。

又进一步的，压膜式液压传感器、气压表，结合附属的信号接发装置及数据处理终端，通过压膜式液压传感器量取出输水管的液压变化而反算出输水管垂直方向的位移矢量，从而达到测量位移沉降的目的。最后由数据处理终端将反算出的位移值显示在显示器上以供监测人员读取。根据现实需要，可以在储液罐顶端安设一个数据发射装置将数据处理终端解算出的位移值远程发射到室内监测人员手中。

本实用新型的工作过程和工作原理为：

1、安装仪器时，首先使得输水管中充满水赶出管内残余的气泡，然后一端穿过立杆与储液罐相连，另一端与压膜式液压传感器相连，然后将压膜式液压传感器埋设在待测量的区域内，值得注意的是，为了保证输水管可以随着压膜式液压传感器一起向下沉降位移，在地表下部埋设输水管时需保证有一定的冗余度。

2、压膜式传感器随时可以量取该输水管中的液压P_测，为了便于区别，将首次量取的液压记为P₀，与之相连的数据采集装置将液压值转化为数字信号通过信号发射装置将液压值传送至储液罐内的信号接受装置中。

3、储液罐内安装有气压表可以随时量取仪器所处环境的大气压P_测大气压，同样为了便于区别，将首次量取的大气压记为P_{初始大气压}，信号接受装置可以接受从信号发射装置传输来的压膜式液压传感器中量取的液压值P_测，数据处理终端将信号接受装置中数据P_测以及气压表中数据P_测大气压同步记录，同初始值P₀，P_{初始大气压}进行比较即可解算出沉降位移值

4、式子(1)中，ρ-输水管中水密度；g-测量区域重力加速度；ΔP＝P_测-P₀；ΔP_大气压＝P_测大气压-P_{初始大气压}；由大气压及连通器原理可知，压膜式液压传感器量取的液体压强P_测等于输水管液体压强与输水管顶部处大气压强之和即首次量取的初始数据有P₀＝P_{初始大气压}+ρgH_初始(2)，同理随着沉降的逐步增大以及大气压的变化则式(2)变为P_测＝P_测大气压+ρgH_测(3)，联合式(2)、(3)即可解算的沉降位移值为由式(1)可知，只需数据处理终端记录下初始读数P₀、P_{初始大气压}，那么之后随时量取的数值P_测、P_测大气压与初始读数进行比较代入式(1)即可解算出沉降位移值ΔH。

结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式。技术人员均可在不违背本实用新型的创新点及操作步骤，在权利要求保护范围内，对上述实施例进行修改。本实用新型的保护范围，应如本实用新型的权利要求书覆盖。

Claims (4)

1.一种自动沉降观测仪，其特征在于：它包括储液罐(5)、输水管(7)、压膜式液压传感器(8)、数据采集装置(9)、信号发射装置(10)、气压表(4)、信号接受装置(3)、数据处理终端(2)、显示器(1)和立杆(6)；所述气压表(4)、信号接受装置(3)、数据处理终端(2)和显示器(1)设置在储液罐(5)内部，所述储液罐(5)与外界大气环境连通，储液罐(5)是通过充满水的输水管(7)与埋入地表下部的压膜式液压传感器(8)相连，所述压膜式液压传感器(8)与数据采集装置(9)连接，数据采集装置(9)与信号发射装置(10)连接；所述储液罐(5)及其附属的气压表(4)、信号接受装置(3)、数据处理终端(2)、显示器(1)安装在立杆(6)上，所述立杆(6)固定在稳定的基础面或基岩上；所述压膜式液压传感器(8)、数据采集装置(9)和信号发射装置(10)埋设在测量地带。

2.根据权利要求1所述的一种自动沉降观测仪，其特征在于：所述的显示器(1)能够从外部读取测量位移值。

3.根据权利要求1所述的一种自动沉降观测仪，其特征在于：所述输水管(7)充满水，而且不含气泡，长度上有一定的冗余度能够使得压膜式传感器(8)因沉降而向下移动。

4.根据权利要求1所述的一种自动沉降观测仪，其特征在于：所述压膜式液压传感器(8)埋设在地表下部的测量地带，与数据采集装置(9)相连，数据采集装置(9)将从压膜式液压传感器(8)捕捉到的液压值转化为数字信号，通过与之相连的信号发射装置(10)将数字信号传送到信号接受装置(3)。