CN209459638U - 工程水准沉降测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工程水准沉降测量仪，包括一个本体，本体内设置有连通的液体室和电气室，液体室与电气室之间的连通区设置有一个将液体室和电气室分开的压力和温度传感器，压力和温度传感器用于测量液体室的压力和温度，液体室有一个进液口、一个出液口和一个排气孔，电气室有一个进气口、一个出气口和两个防水航空插头，压力和温度传感器与电气室内的电路模块相连，并通过电路模块与防水航空插头连接。本实用新型使用一体化设计，保证了本体的强度和密封性能；结构小巧、精度高、反应速度快、便于安装和维护、误差小、数据传输稳定。

Description

工程水准沉降测量仪

技术领域

本实用新型涉及一种沉降测量仪器，具体涉及一种可应用于大型工程项目的沉降监测的工程水准沉降测量仪。

背景技术

工程水准沉降测量仪是一种高精密液位测量仪器，用于测量基础和建筑物各个测点相对沉降和倾斜的精密仪器，主要用于大型建筑物和重大工程项目如水电站、核电站、大坝、高层建筑、铁路、地铁、高铁等各测点不均匀沉降的测量。

传统的静力水准仪利用连通器原理，通过测量液位变化得到位移的变化。多个静力水准仪的容器用管路连接，每一容器内利用电容、电感或其他传感器测量液面相对容器的高度，各个容器内的液位因连通器原理处于同一水平面上。当测点处容器发生沉降变化时，液面相对容器的高度发生变化，传感器即可测出液面高度变化，由此可反映出该测点容器的垂直位移变化。这种传统的静力水准仪用于重大工程沉降监测有许多不足之处，首先，其原理使用液面相对于容器的高度变化反映测点容器的垂直位移，量程受容器体积和位移传感器的限制，无法做大；其实，为了准确测得液面与容器的相对高度变化，容器及位移传感器安装时必须与液面方向严格垂直，增加了安装复杂性；再次，当沉降发生时，大量液体在各个容器间来回流动震荡，导致系统的响应速度较慢。综上，传统静力水准仪的原理决定了它量程小，响应速度慢，安装不方便，因此在大型工程项目，如轨道沉降监测，桥梁位移监测，高层建筑沉降监测难以应用。

随后出现了一类使用压力传感器的静力水准仪，从原理上克服了传统静力水准仪的不足。

有一种静力水准仪主要由上外壳、下外壳和膜盒式单晶硅差压传感器组成，差压传感器把安装腔分隔成互不连通的液腔和气腔。液腔只有一个进液口，气腔只有一个进气口，另设一个防水过线孔，把线缆引出。作为静力水准系统使用时，各个静力水准仪的进液口接液体连接管，并使用三通连接后接到储液罐的液体腔室，各个静力水准仪的进气口接气体连接管，并使用三通连接后接到储液罐的气体腔室，各个静力水准的线缆从防水过线孔引出后使用三通连接后接到信息采集设备。

这种静力水准仪使用两部分结构设计，两个部分用螺柱固定，接触面过长，长期使用密封性能必然会下降，容易泄漏；静力水准仪的线缆从防水过线孔引出，防水过线孔使用防水PG接头，容易随线缆表皮老化影响密封性，导致电路部分受潮短路；液体连接管、气体连接管和线缆都使用三通连接，元器件较多，其稳定性较差，且增加了安装的步骤；静力水准仪的液腔只有一个进液口，当发生沉降时，液体流动不是非常通畅，影响系统的响应速度。

另有一种静力水准仪，其本体设有测压腔与电气腔，压力传感器设置在测压腔与电气腔之间，使用O型圈隔绝。测压腔设有进水口和出水口，以及一个排气针阀用于排出液体中的气泡；电气腔放置电路板，连接一个防水四芯插件，并设有两个大气串接口。

这种静力水准仪精度高，反应速度快，但也存在一些不足。其信号地与电源地没有做隔离处理，信号受到的干扰比较大，容易影响数据精度；电路内的单片机程序需要升级时必须打开电气腔，电路板暴露在工程现场的潮湿或灰尘较大的环境下容易受损；排气针阀为垫片式的按压结构，易老化影响密封性；静力水准仪使用环境较为恶劣，外部环境温度变化较大，传感器输出信号受外部温度变化影响大，随温度发生漂移。

综上所述，设计一种结构简单可靠，排气方便、不易损坏，寿命长密封性好，安装连接方便稳定，信号抗干扰能力强，程序升级便捷，减小温度漂移的静力水准仪，具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种工程水准沉降测量仪，该测量仪结构简单密封性好，排气结构稳定可靠，安装方便，抗干扰能力强，程序升级便捷，自动温度补偿减小温度漂移，测量精度高，且能同时测量沉降和倾斜。

本实用新型是这样实现的：

一种工程水准沉降测量仪，包括一个本体，本体内设置有连通的液体室和电气室，液体室与电气室之间的连通区设置有一个将液体室和电气室分开的压力和温度传感器，压力和温度传感器用于测量液体室的压力和温度，液体室有一个进液口、一个出液口和一个排气孔，电气室有一个进气口、一个出气口和两个防水航空插头，压力和温度传感器与电气室内的电路模块相连，并通过电路模块与防水航空插头连接。

更进一步的方案是：

所述的液体室还包括一个液体室盖板，液体室盖板用螺钉与本体相连，液体室盖板中空，在液体室盖板与液体室之间设置有一个通过液体室密封垫圈密封安装的有机玻璃板。因此，可以通过液体室盖板观察液体室内部的液体情况，主要是观察是否有气泡，如果有气泡，则通过液体室上的排气孔排出气泡。

同时，有机玻璃板作为压板，由于其表面光滑，能与硅胶垫片充分接触，保证了密封性，而且有机玻璃具有较好的化学稳定性、力学性能和耐候性，使用静力水准的寿命更长。同时有机玻璃具有较好的透明性。

更进一步的方案是：

所述电气室通过电气室密封垫圈密封安装的电气室盖板密封。

有效保证了电气室的密封，将电路模块和水、灰尘隔绝，保护了电路模块。

更进一步的方案是：

所述电路模块通过铜螺柱与本体连接。

更进一步的方案是：

所述压力与温度传感器为圆柱体形，连通区也为圆柱形，连通区近液体室的一侧设置有台阶，用于对传感器限位；连通区近电气室的一侧的尾部设置有螺纹，用于安装压环，传感器通过压环固定并通过台阶限位，同时，在传感器的腰部有一个凹槽，凹槽内套设一个O型圈，安装时，O型圈会卡在传感器与连通区的内壁之间，可以隔绝液体室内的液体，使其无法进放电气室。

为了提高测量准确性，可以采用高精度一体式压力与温度传感器。

更进一步的方案是：

液体室的进液口和出液口装有防水快拧接头，用于连接液体管路。

更进一步的方案是：

液体室的排气孔装有不锈钢防水垫片和螺钉，用于排出液体室内的气泡。

更进一步的方案是：

电气室的进气口和出气口装有防水快拧接头，用于连接气体管路。

更进一步的方案是：

电气室设有两个航空插头，都与电路模块连接，可以随用随插，方便将各台静力水准仪的压力变化数据通过数据线传输到数据采集单元或计算机。其中一个航空插头还兼具下载口的功能，可以对电路模块的程序进行升级。

更进一步的方案是：

本体底部设置有四个凹槽，凹槽内有四个通孔，用于把工程水准沉降测量仪固定在测点。

更进一步的方案是：

进液口、进气口和一个防水航空插头在本体的一侧，出液口、出气口和一个防水航空插头在本体的另一侧，这样保证了安装时，水管、气管和线缆都能沿一个方向布置，使安装更加方便，也便于在环境恶劣的工程现场使用套管等方式保护水管、气管和线缆。

本实用新型在具体使用时，液体室的进液口和出液口与工程水准沉降测量系统的储液罐或其他工程水准沉降测量仪相连，液体室内充满液体；电气室可以与大气相连，保证压力与温度传感器准确测得液体的压力。电气腔相对的位置装有两个航空插头，可以设置为一个五芯和一个十芯，两个防水航空插头一前一后，分别与数据采集单元或者其他工程水准沉降测量仪相连。电路模块供电由防水航空插头接入，采集到传感器的数据并处理后，由航空插头传出，从而完成数据的采集、处理和传输。

本实用新型具有如下积极效果：

1.本实用新型的工程水准沉降测量仪本体使用一体化设计，保证了本体的强度和密封性能；

2.本实用新型的工程水准沉降测量仪结构小巧，方便在各种复杂恶劣环境安装；

3.本实用新型的工程水准沉降测量仪使用高精度一体式压力与温度传感器，减小了静力水准仪的体积，提高了精度，长期稳定性好，且同时测量温度，可以对压力数值进行温度补偿；

4.本实用新型的工程水准沉降测量仪的液体室有一个进液口和一个出液口，保证发生测点发生沉降变化时，液体流动畅通，提高了仪器的反应速度；

5.本实用新型的工程水准沉降测量仪的进液口、进气口和进线防水航空插头设置在本体的一侧，出液口、出气口和出线防水航空插头设置在本体另一侧，保证安装时水管、气管和线缆沿一个方向布置，方便对水管、气管和线缆进行保护，也减小了安装占用的空间；

6.本实用新型的工程水准沉降测量仪的液体室设置有观察窗，便于在安装时液体灌注过程实时及时观察液体室的情况，发现气泡，气泡可以从液体室的排气孔排出，保证液体室及管路中充满液体，减小误差；

7.本实用新型的工程水准沉降测量仪的排气孔使用不锈钢防水垫片和内六角螺钉封住，排气时松开螺钉，液体室内的气泡可以排出，平时锁紧螺钉，密封性能良好，同时螺钉和不锈钢防水垫片耐用性好；

8.本实用新型的工程水准沉降测量仪设置有两个航空插头，其中一个插头不仅可以为测量仪供电和进行数据通信，同时兼具下载口功能，方便随时对测量仪内电路模块的程序和算法进行更新升级；

9.本实用新型的工程水准沉降测量仪的电路模块做了电源隔离和通信隔离，较好的保障了供电与通讯系统的稳定运行，保证数据传输不会受到外界干扰。

附图说明

图1是本实用新型工程水准沉降测量仪的分解视图；

图2是本实用新型工程水准沉降测量仪的剖视图；

图3是本实用新型工程水准沉降测量仪的俯视图；

图4是本实用新型实例的工程水准沉降测量仪应用示意图。

其中，1—本体；2—液体室；3—电气室；4—压力与温度传感器；5—压环；6—电路模块；7—电气室密封垫圈；8—电气室盖板；9—液体室密封垫圈；10—有机玻璃板；11—液体室盖板；12—进液口接头；13—出液口接头；14—进气口接头；15—出气口接头；16—航空插头A；17—航空插头B；18—排气孔；19—底脚固定孔；20—储液罐；21—数据采集单元；22—连接线缆；23—液体管路；24—气体管路。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效进行详细说明。

实施例1

如图1、图2和图3所示的工程水准沉降测量仪，其包括本体1，该本体1设有液体室2和电气室3，液体室2和电气室3均设有开口。

如图1至3所示，一种工程水准沉降测量仪，外观类似于圆柱体型，四周有四个平面的侧面，包括一个本体1，本体内设置有连通的液体室2和电气室3，液体室2与电气室3之间的连通区设置有一个将液体室和电气室分开的压力和温度传感器4，压力和温度传感器4的压力感受面在液体室2内，用于测量液体室2的压力和温度，液体室2的两个侧壁分别设有进液口和出液口，分别安装了进液口接头12和出液口接头13；电气室3的两个侧壁分别设有进气口和出气口，分别安装了进气口接头14和出气口接头15；电气室3的两个侧壁还设有线缆进口和线缆出口，分别安装了航空插头A 16和航空插头B 17。压力和温度传感器4的尾部电路部分在电气室3内，与电气室3内的电路模块6相连，并通过电路模块6与防水航空插头连接。压力和温度传感器4由压环5固定在连通区内。

电路模块6设置于电气室3内，通过铜螺柱进行高度定位并与本体1固定。

所述的液体室2还包括一个液体室盖板11，液体室盖板11用螺钉与本体1相连，液体室盖板中空，在液体室盖板与液体室之间设置有一个通过液体室密封垫圈9密封安装的有机玻璃板10。因此，可以通过液体室盖板11观察液体室内部的液体情况，主要是观察是否有气泡，如果有气泡，则通过液体室上的排气孔18排出气泡。

排气孔18设置在液体室的侧面，排气孔18上内装有不锈钢防水垫片和紧固螺钉，当透过有机玻璃板10观察到液体室内存在气泡时，可通过松开紧固螺钉和防水垫片排出气泡。

电气室3的开口处设置有电气室盖板8，与本休1之间压设有电气室密封垫圈7，电气室盖板8、电气室密封垫圈7和本体1之间紧密贴合，用于密封电气室3。

本体1、电气室盖板8和液体室盖板11均采用航空铝材制成，使得仪器质量较轻，同时对恶劣环境耐候性好。进液口接头12、出液口接头13、进气口接头14、出气口接头15均使用不锈钢接头，强度高密封性好，稳定耐用。航空插头A 16和航空插头B 17均使用军工级防水密封插头，线缆的连接和断开方便，运行稳定可靠。

实施例2

在实际使用时，可以将水箱作为基准，其余工程水准沉降测量仪作为测点。而更好的方案是将一台工程水准沉降测量仪作为基准，其余的作为测点，这样做可以有效消除共模干扰，本实施例中以2个测点为例，故使用了3台工程水准沉降测量仪，如图4所示。先选择一个基准点设置一台工程水准沉降测量仪，如选择最左边的工程水准沉降测量仪，再在需要监测的两个点分别设置两台工程水准沉降测量仪。在监测点附近高处安装储液罐20和数据采集单元21。将储液罐底部的出液口与第一台工程水准沉降测量仪的进液口12用液体管路23相连，再把第一台工程水准沉降测量仪的出液口13与第二台工程水准沉降测量仪的进液口12相连。需要说明的是，所谓进液口12和出液口13只是相对而言，选择工程水准沉降测量仪的一个为进液口12，那么对侧的另一个就是出液口13。三台工程水准沉降测量仪依次连接。同理，储液罐上部的出气口与三台工程水准沉降测量仪的进气口14和出气口15用气体管路24依次相连。数据采集单元的传感器接口引出连接线缆22，依次连接三台工程水准沉降测量仪的航空插头A 16和航空插头B 17。第三台工程水准沉降测量仪的出液口13、出气口15、航空插头B 17不再连接，使用特制端盖密封。

通过这样的方式，三台工程水准沉降测量仪的液体室2和储液罐20内的液体连通，储液罐20内的液体经液体管路23流经各个液体室2，并将其灌满。若管路或者液体室2内存在气泡，可通过工程水准沉降测量仪的排气孔18排出，这样三台工程水准沉降测量仪的液体室2处于同一流体场内。同样的，三台工程水准沉降测量仪的电气室3与储液罐的气体室相连通，再连通于大气，这样无论三台工程水准沉降测量仪距离远近，所处环境有何差别，其电气室3的气压均保持一致。三台工程水准沉降测量仪的电路模块6通过连接线缆22与数据采集单元21连通，压力传感器4测得的数据传输至数据采集单元21，经过分析计算处理，可通过各监测点的流体场压力变化得到地表的沉降情况。同时在安装时可以精确测量每两台工程水准沉降测量仪的间距，在地表沉降不影响测量仪水平间距的前提下，还可以通过计算得到两监测点之间地表的倾斜情况。

Claims (10)

1.一种工程水准沉降测量仪，包括一个本体，其特征在于：本体内设置有连通的液体室和电气室，液体室与电气室之间的连通区设置有一个将液体室和电气室分开的压力和温度传感器，压力和温度传感器用于测量液体室的压力和温度，液体室有一个进液口、一个出液口和一个排气孔，电气室有一个进气口、一个出气口和两个防水航空插头，压力和温度传感器与电气室内的电路模块相连，并通过电路模块与防水航空插头连接。

2.根据权利要求1所述工程水准沉降测量仪，其特征在于：

所述的液体室还包括一个液体室盖板，液体室盖板用螺钉与本体相连，液体室盖板中空，在液体室盖板与液体室之间设置有一个通过液体室密封垫圈密封安装的有机玻璃板。

3.根据权利要求1所述工程水准沉降测量仪，其特征在于：

所述电气室通过电气室密封垫圈密封安装的电气室盖板密封。

4.根据权利要求1所述工程水准沉降测量仪，其特征在于：

所述电路模块通过铜螺柱与本体连接。

5.根据权利要求1所述工程水准沉降测量仪，其特征在于：

所述压力与温度传感器为圆柱体形，连通区也为圆柱形，连通区近液体室的一侧设置有台阶，用于对传感器限位；连通区近电气室的一侧的尾部设置有螺纹，用于安装压环，传感器通过压环固定并通过台阶限位，同时，在传感器的腰部有一个凹槽，凹槽内套设一个O型圈，安装时，O型圈卡在传感器与连通区的内壁之间，隔绝液体室内的液体。

6.根据权利要求1所述工程水准沉降测量仪，其特征在于：

液体室的进液口和出液口装有防水快拧接头，用于连接液体管路。

7.根据权利要求1所述工程水准沉降测量仪，其特征在于：

液体室的排气孔装有不锈钢防水垫片和螺钉，用于排出液体室内的气泡。

8.根据权利要求1所述工程水准沉降测量仪，其特征在于：

电气室的进气口和出气口装有防水快拧接头，用于连接气体管路。

9.根据权利要求1所述工程水准沉降测量仪，其特征在于：

电气室设有两个航空插头，都与电路模块连接，随用随插，其中一个航空插头还兼具下载口的功能。

10.根据权利要求1所述工程水准沉降测量仪，其特征在于：

进液口、进气口和一个防水航空插头在本体的一侧，出液口、出气口和一个防水航空插头在本体的另一侧。