CN205981188U - 水准仪i角监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种可提高水准测量精度、可靠性及效率的水准仪i角监测装置，设有水准仪视准轴姿态信号传感器及水平视线自动补偿器自由摆体位移信号传感器，所述水准仪视准轴姿态信号传感器及水平视线自动补偿器自由摆体位移信号传感器的输出均与数据处理及控制器（8）相接，数据处理及控制器（8）的输出通过报警驱动电路（9）与报警装置（10）相接；所述水平视线自动补偿器自由摆体位移信号传感器是可设置在水平视线自动补偿器自由摆体相对面的第一光源（1）及第一图像采集装置（2）。

Description

水准仪i角监测装置

技术领域

本实用新型涉及大地测量及工程测量领域的水准测量装置，尤其是一种可提高水准测量精度、可靠性及效率的水准仪i角监测装置。

背景技术

传统的水准测量装置是由一个水准仪和两个水准标尺组成。水准仪由物镜、调焦透镜、水平视线自动补偿器、分光镜、十字丝分划板、目镜、电子读数器和显控终端组成。测量时先将两个水准标尺分别垂直安置于地面上的A、B两点，再将水准仪设置在A、B两点的中间位置，利用整平后水准仪望远镜视准轴（即十字丝交点与物镜光心的连线）提供的水平视线分别照准读取两个水准标尺的标高数值，所测标高数值之差即为地面A、B两点的水准高差，若已知其中一点的高程，即可由高差推算出另一点的高程。由于受仪器制造工艺及大气环境等因素影响，使得观测时的望远镜视准轴与水平面之间存在一个夹角，测量领域俗称为i角。

由于i角的大小直接影响到水准测量的精度、稳定性和可靠性，目前为保证水准测量精度，通常采用如下措施：（1）每天水准测量前需测定并调整i角，使水准仪的i角小于水准测量等级限差（例如中国标准：一、二等水准测量i角限差为15秒；三、四等水准测量i角限差为20秒）；（2）测量时使水准仪距两个水准标尺的水平距离相等或大致相等、以消除或减弱i角的影响，但是现有措施存在着测量工作效率低及测量精度低的问题。每天水准测量前测定并调整i角，往往耗费测量人员大量的精力和时间，测量工作效率较低；每天的水准测量过程中并不能及时发现i角的变化，导致测量结果精度降低；如发现测量精度低且要保证测量精度，只能放弃已测成果，重新测定并调整i角后，再从起点至终点进行水准重测，使得测量工作效率降低。事实上，实时动态监测i角的变化是困扰人类水准测量界的一大难题，同时也是制约智能化水准测量的一大技术障碍。

发明内容

本实用新型是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种可提高水准测量精度、可靠性及效率的水准仪i角监测装置。

本实用新型的技术解决方案是：一种水准仪i角监测装置，其特征在于：设有水准仪视准轴姿态信号传感器及水平视线自动补偿器自由摆体位移信号传感器，所述水准仪视准轴姿态信号传感器及水平视线自动补偿器自由摆体位移信号传感器的输出均与数据处理及控制器相接，数据处理及控制器的输出通过报警驱动电路与报警装置相接；所述水平视线自动补偿器自由摆体位移信号传感器是可设置在水平视线自动补偿器自由摆体相对面的第一光源及第一图像采集装置。

所述水准仪视准轴姿态信号传感器是设有管式水准泡，第二光源及水准泡图像采集装置分别设置在管式水准泡的上下相对两侧。

所述水准仪视准轴姿态信号传感器是管式电子水准泡。

所述水准仪视准轴姿态信号传感器是倾角传感器。

本实用新型通过对水平视线自动补偿器进行动态检测，实现了对水准仪i角变化的实时监测，当监测水准仪的i角变化超出预定的阈值，则自动报警。测量员根据警示可停止测量并重新测定、调整i角，或不停止测量而由水准仪显控终端自动对i角变化造成的影响进行数值改正，保证了测量精度。因此，本实用新型无需每天测定并调整i角，避免了因i角变化而导致从起点至终点进行的重测，节省了人力、物力，极大地提高了水准测量的作业精度和工作效率，同时也提升了水准仪的智能化水平。

附图说明

图1是本实用新型实施例1、2、3的电路原理框图。

图2是本实用新型实施例1、2、3的方法流程图。

图3是本实用新型实施例1的结构示意图。

图4、5、6是本实用新型实施例1的安装示意图。

图7是本实用新型实施例2的结构示意图。

图8是本实用新型实施例3的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

电路原理框图如图1所示：设有水准仪视准轴姿态信号传感器及水平视线自动补偿器自由摆体位移信号传感器，所述水准仪视准轴姿态信号传感器及水平视线自动补偿器自由摆体位移信号传感器的输出均与数据处理及控制器8相接，数据处理及控制器8的输出通过报警驱动电路9与报警装置10相接。具体结构如图3所示：设有带开口的壳体11，在壳体11上的开口侧固定有由第一光源1（LED）及第一图像采集装置2（CCD）构成的水平视线自动补偿器自由摆体位移信号传感器，在壳体11的其它位置固定有管式水准泡3，管式水准泡3上方（下方）设有第二光源4（LED），管式水准泡3下方（上方）设有水准泡图像采集装置5（CCD）。管式水准泡3为现有技术，即有封闭的玻璃管，玻璃管的内壁在纵向磨成圆弧形，在玻璃管内盛酒精或乙醚或者两者混合的液体并留有一气泡，玻璃管表面刻有间隔为2mm（或1mm）的分划线，分划的中点称零点，整平时需要调整至气泡的中心点与零点重合时（即气泡居中）。第二光源4（LED）的光线照射在管式水准泡3上，使水准泡图像采集装置5（CCD）可采集显示气泡位置的清晰图像。第一图像采集装置2及第二图像采集装置5的输出均与数据处理及控制器8（单片机）相接。

安装时，通过连接件将壳体11固定在水准仪水平视线自动补偿器外壳或水准仪基座壳体上，并使壳体11上的开口侧面向水平视线自动补偿器的自由摆体，使第一光源1能够照射到自由摆体，而第一图像采集装置2能够采集到自由摆体的移动位置。安装方式可如图4、5所示，将本实用新型安装在水准仪水平视线自动补偿器21外壳或水准仪20基座壳体的上方。

当然，也可以将管式水准泡3、第二光源4（LED）、水准泡图像采集装置5（CCD）及数据处理及控制器8置于另一壳体12内，分别将两个壳体安装在水准仪水平视线自动补偿器外壳和的水准仪基座壳体上（如图6所示）。

操作方法如下：

（1）首先按现行方法对初始i角大小进行测定与调整。

（2）然后对本实用新型实施例1进行初始标定。即同时开启水准仪视准轴姿态信号传感器及水平视线自动补偿器自由摆体位移信号传感器，然后使管式水准泡的气泡由前（或后）端移动至后（前）端，并将水准仪视准轴姿态信号传感器及水平视线自动补偿器自由摆体位移信号传感器测得的系列信号数值经数据处理及控制器8建模分析后，作为标准信号信息进行储存。

（3）i角变化的实时监测。监测方法流程如图2所示：由第二图像采集装置5采集的水准仪视准轴姿态信号（水准气泡的位置）及由第一图像采集装置2采集的水平视线自动补偿器自由摆体位移信号（摆体的位置）送至数据处理及控制器8，数据处理及控制器8将所采集的信号与所存储的标准信号信息进行对比（通过程序软件实现），判断是否超出阈值？否，则继续采集信号……，是，则表明i角已变化，驱动报警装置10报警。同时，可由水准仪的显控终端自动进行i角数值改正。

实施例2：

如图7所示：与实施例1结构基本相同，所不同的是水准仪视准轴姿态信号传感器采用现有的电子水准泡（电阻式、电容式、电感式及光电式）6，安装在水准仪上，第一图像采集装置2与电子水准泡6的输出与数据处理及控制器8相接。

使用工作过程同实施例1。

实施例3：

如图8所示：与实施例1结构基本相同，所不同的是水准仪视准轴姿态信号传感器采用现有的倾角传感器7，如MEMS高精度倾角传感器（芬兰VTI公司的SCA103T-D04）等，水平安装在水准仪上，第一图像采集装置2与倾角传感器7的输出与数据处理及控制器8相接。倾角传感器静止状态时输出的值为重力加速度g在各方向的分量转化成的电压值，当水准仪角度发生变化时，重力加速度g在各个方向的分量发生改变，使输出的电压值变化，即是水准仪视准轴水平状态传感信号。

使用工作过程同实施例1。

Claims (4)

1.一种水准仪i角监测装置，其特征在于：设有水准仪视准轴姿态信号传感器及水平视线自动补偿器自由摆体位移信号传感器，所述水准仪视准轴姿态信号传感器及水平视线自动补偿器自由摆体位移信号传感器的输出均与数据处理及控制器（8）相接，数据处理及控制器（8）的输出通过报警驱动电路（9）与报警装置（10）相接；所述水平视线自动补偿器自由摆体位移信号传感器是可设置在水平视线自动补偿器自由摆体相对面的第一光源（1）及第一图像采集装置（2）。

2.根据权利要求1所述的水准仪i角监测装置，其特征在于：所述水准仪视准轴姿态信号传感器是设有管式水准泡（3），第二光源（4）及水准泡图像采集装置（5）分别设置在管式水准泡（3）的上下相对两侧。

3.根据权利要求1所述的水准仪i角监测装置，其特征在于：所述水准仪视准轴姿态信号传感器是管式电子水准泡（6）。

4.根据权利要求1所述的水准仪i角监测装置，其特征在于：所述水准仪视准轴姿态信号传感器是倾角传感器（7）。