CN215177520U - 一种具有自动纠偏功能的伺服加速度式测斜装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及岩土变形监测技术领域，具体涉及一种具有自动纠偏功能的伺服加速度式测斜装置，包括测斜管和检测机构，检测机构包括伺服加速度计式测斜仪、偏角检测单元和驱动单元，伺服加速度计式测斜仪包括外筒、测斜探头和读数仪，偏角检测单元位于外筒内，偏角检测单元包括指南针和磁敏角度传感器，驱动单元位于外筒内，驱动单元包括步进电机和控制器。本实用新型设置了偏角检测单元和驱动单元，通过偏角检测单元监测测斜探头的方位状态，再根据测斜探头的方位状态利用驱动单元驱动测斜探头旋转到初始设定方位，有效防止测斜探头随测斜管扭转造成的测量误差，提高测量精度，有利于对地基状态做出正确的评估和有效预警。

Description

一种具有自动纠偏功能的伺服加速度式测斜装置

技术领域

本实用新型涉及岩土变形监测技术领域，具体涉及一种具有自动纠偏功能的伺服加速度式测斜装置。

背景技术

基坑工程、地基处理工程在施工过程为了保证基坑开挖安全或地基稳定性需要进行监控量测，包括水平位移、竖向位移、深层水平位移、孔隙水压力等项目，其中深层水平位移是判断工程安全与否的一个重要指标。

现在对地基的深层水平位移检测通常采用测斜仪进行测量，在需要检测的地方向下钻测斜孔，然后将内壁带有导向槽的测斜管放入测斜孔内，再将测斜仪放入测斜管内进行测量，测斜管内有四条呈垂直分布的凹形导槽，而测斜探头则沿着这四条凹形导槽滑行探测。测量时，将测斜探头的导轮沿凹形导槽卡在测斜管的导槽内，使测斜探头在沿导槽滑动，每隔一定距离测斜探头便对当前位置进行测量。

伺服加速度计式测斜仪是测斜检测常用的一种测斜仪，其测斜探头内有一个受重力作用的摆锤，并布置有力平衡伺服加速度计，其内部的位置传感器可以探测摆锤的位置，并且提供足够的恢复力使摆块回到其铅直零位置，此恢复力的大小可转变成电信号输出，在读数仪上显示为倾斜量的测量。

在深基坑水平位移检测中，测斜管都较长，在安装过程中不可避免的会出现测斜管沿深度方向发生一定程度的扭转，这样就会给测量结果带来一定的误差，不能根据测量数据对工程施工进行正确预警、安全评估和提出有效解决措施，因此有必要解决长测斜管沿着深度方向的扭转带来的测试结果不准确的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有自动纠偏功能的伺服加速度式测斜装置，解决上述现有测斜技术存在的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种具有自动纠偏功能的伺服加速度式测斜装置，包括测斜管和检测机构，所述测斜管下端封闭，测斜管的内壁设置有四条呈垂直分布的导槽，检测机构包括伺服加速度计式测斜仪、偏角检测单元和驱动单元；

所述伺服加速度计式测斜仪包括外筒、测斜探头和读数仪，所述外筒的外壁设置与所述导槽配合的导轮，所述测斜探头呈圆柱型位于外筒内与外筒同轴设置，外筒内固定连接挡环，挡环上方与外筒同轴设置圆盘形调节盘，所述调节盘的外壁与外筒内壁滑动配合使调节盘可绕外筒轴线转动，挡环的上表面设置与外筒同轴的止推轴承，调节盘下表面与止推轴承的上止推片接触，测斜探头下端与调节盘接触，所述读数仪设置于测斜孔外，读数仪与测斜探头电连接；

所述偏角检测单元位于外筒内，偏角检测单元包括指南针和磁敏角度传感器，所述指南针与外筒固定连接，所述指南针的指针转动轴与所述磁敏角度传感器的转动端的转轴固定连接，所述磁敏角度传感器与外筒固定连接，所述指南针的指针转动轴线、所述磁敏角度传感器的转动端轴线和所述外筒的轴线三者共线设置，磁敏角度传感器与控制器电连接；

所述驱动单元位于外筒内，驱动单元包括步进电机和控制器，所述步进电机位于所述测斜探头上方与外筒可拆卸连接，步进电机的输出轴与测斜探头同轴设置，步进电机的输出轴与测斜探头连接，所述控制器设于步进电机上与步进电机电连接用于控制步进电机转动，步进电机和控制器均外接电源。

进一步，为了防止安装步进电机时步进电机的输出轴与测斜探头硬接触损坏测斜探头，在步进电机的输出轴端部设置外花键，测斜探头上端可拆卸连接有连接器，所述连接器为竖直设置的圆柱体，圆柱体上竖直设置与所述花键配合的内花键，安装步进电机时，只要步进电机的输出轴上的外花键有部分插入连接器上的内花键即可，步进电机的输出轴不直接接触测斜探头，可以有效防止步进电机的输出轴损坏测斜探头。

进一步，为了方便步进电机在外筒内的安装固定和取出，在步进电机外设置圆形的固定板，所述固定板上设置电机安装孔，步进电机位于所述电机安装孔内与固定板固定连接，固定板外壁与外筒内壁滑动连接，在固定板的外壁对称设置第一定位块，在所述外筒内壁竖直设置与所述第一块配合的第一定位槽，在外筒内安装步进电机时，可以直接将固定板上的第一定位块对准第一定位槽滑入即可，方便快捷。

进一步，为了方便指南针和磁敏角度传感器在外筒内的安装与固定，在指南针和磁敏角度传感器外设置固定筒，指南针和磁敏角度传感器与固定筒内壁固定连接，固定筒与外筒内壁滑动连接，在固定筒的外壁对称设置第二定位块，在所述外筒内壁竖直设置与所述第二块配合的第二定位槽，第一定位槽的底端位置高度小于所述第二定位槽的底端的位置高度，在外筒内安装指南针和磁敏角度传感器时，可以直接将固定筒上的第二定位块对准第二定位槽滑入即可，方便快捷。

进一步，为了可以由外筒下端对外筒内部部件进行检修，在所述测斜管下端设置外螺纹，测斜管下端螺纹连接将测斜管下端封堵的下端盖，将下端盖拧下就可以方便由下端对外筒内部检修。

进一步，为了防止测斜探头在随外筒上下移动过程中可能会产生摆动或晃动，在调节盘上表面设置与所述测斜头的外壁配合的放置孔，所述放置孔为盲孔，当测斜探头随外筒上下移动或在步进电机驱动下转动时，由于放置孔的限位作用测斜探头不会发生摆动或晃动。

本实用新型的工作原理及有益效果在于：

将安装了连接器的测斜探头放置到调节盘上的放置孔里，将步进电机与安装板固定连接，再将固定板上的第二定位块对准外筒内壁的第二定位槽滑至第二定位槽底端，使步进电机的输出轴上的外花键插入连接器上的内花键里，再将安装了指南针和磁敏角度传感器的固定筒滑入第一定位槽里，偏角检测单元和驱动单元与外筒安装完毕，调整测斜管方位使将外筒上的导轮对准测斜管上的导槽放入测斜管内时，指南针指向设定的测量参考方向，此时设定磁敏角度传感器检测的转角为零度，将测斜管按调整好的方位依次相互连接放入测斜孔里使相邻的测斜管上的导槽对其。

将外筒上的导轮与测斜管上的导槽对其缓慢将外筒放入到最下方的测斜管底部，在向上匀速提升外筒，每隔规定的距离记录一次测量数据，当测斜管发生扭转时，外筒会跟随测斜管转动一定角度，此时步进电机与其输出轴随外筒转动相同的角度，由于测斜探头上连接器与步进电机的输出轴花键连接，因此步进电机会带动测斜探头转动一定角度使测斜探头偏离原始设定的角度方位，磁敏角度传感器的固定端也会随外筒转动一定角度。

由于指南针的指针方向保持不变，与指南针的指针转动轴固定连接的磁敏角度传感器的转动端不动，这时磁敏角度传感器的转动端相对于其固定端转过与测斜管扭转角度相同的角度，磁敏角度传感器向控制器发送测量的角度信号，控制器控制步进电机向相反方向转动相同度数的角度，使测斜探头与初始设定的角度位置保持一致。

与现有技术相比，本方案至少具有以下有益效果：

(1)本实用新型设置了偏角检测单元和驱动单元，通过偏角检测单元监测测斜探头的方位状态，再根据测斜探头的方位状态利用驱动单元驱动测斜探头旋转到初始设定方位，有效防止测斜探头随测斜管扭转造成的测量误差，提高测量精度，有利于对地基状态做出正确的评估和有效预警。

(2)本实用新型的测斜探头上设置连接器与步进电机的输出轴可滑动连接，能有效防止在测斜过程中输出轴接触测斜探头，起到保护测斜探头作用。

(3)本实用新型设置调节盘对测斜头进行固定和限位，测斜探头不会发生摆动或晃动，提高测斜精度。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

图1为本实用新型实施例的主视方向的结构示意图。

图2为图1中A部放大图。

图3为外筒的俯视方向的结构示意图。

图4为外筒上第一定位槽与第二定位槽的深度对比示意图。

图5为固定板结构示意图。

图6为连接器结构示意图。

附图中标记如下：

测斜管10、导槽101、外筒20、导轮201、挡环202、止推轴承203、调节盘204、放置孔205、下端盖206、第二定位槽207、第一定位槽208、测斜探头30、连接器301、内花键 302、耳板303、固定筒401、指南针402、磁敏角度传感器403、指针转动轴4021、转动端转轴4031、第二定位块404、步进电机50、输出轴501、固定板502、第一定位块503、电机安装孔504。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

本实施例的一种具有自动纠偏功能的伺服加速度式测斜装置，如图1所示，包括测斜管 10、外筒20、测斜探头30、读数仪、指南针402、磁敏角度传感器403、步进电机50和控制器。

测斜管10的下端设置外螺纹，测斜管10下端螺纹连接将测斜管10下端封堵的下端盖 206，测斜管10的内壁设置有四条呈垂直分布的导槽101。

结合图1、图3，外筒20设置于测斜管10内，外筒20的外壁固定连接与测斜管10上导槽101对应的轮座，轮座上转动连接与导槽101配合的导轮201，外筒20内固定连接挡环202，挡环202的上方与外筒20同轴设置圆盘形调节盘204，调节盘204的外壁与外筒20 内壁滑动配合，调节盘204可绕外筒20轴线转动，挡环202上表面设置有与外筒20同轴的止推轴承203，调节盘204的下表面与止推轴承203的上止推片接触，测斜探头30呈圆柱型位于外筒20内与外筒20同轴设置，调节盘204上表面设置与测斜探头30的外壁配合的放置孔205，放置孔205为盲孔，测斜探头30的下端放置在放置孔205内。

结合图2、图3和图4，指南针402和磁敏角度传感器403外设置固定筒401，磁敏角度传感器403为包括转动端和固定端的现有成熟产品，指南针402和磁敏角度传感器403均与固定筒401的内壁固定连接，固定筒401与外筒20内壁滑动连接，在固定筒401的外壁对称设置第二定位块404，在外筒20内壁竖直设置与第二定位块404配合的第二定位槽207，指南针402的指针转动轴4021与磁敏角度传感器403的转动端转轴4031固定连接，指南针 402的指针转动轴4021线、磁敏角度传感器403的转动端轴线和外筒20的轴线三者共线设置。

结合图2-图5，步进电机50位于测斜探头30上方，进电机外设置圆形的固定板502，固定板502上设置电机安装孔504，步进电机50位于电机安装孔504内与固定板502固定连接，固定板502外壁与外筒20内壁滑动连接，在固定板502的外壁上对称设置第一定位块503，在外筒20内壁竖直设置与第一定位块503配合的第一定位槽208，步进电机50的输出轴501与测斜探头30同轴设置，步进电机50的输出轴501的端部设置外花键，为了避免在安装固定筒401时固定筒401与固定板502发生干涉，同时保证步进电机50的输出轴501 能与连接器301连接，设置第一定位槽208的底端的位置高度小于第二定位槽207的底端的位置高度。

结合图6，测斜探头30上端设置连接器301，连接器301为竖直设置的圆柱体，连接器 301的下端设置耳板303，耳板303上设有螺钉孔，连接器301与测斜探头30螺钉连接，圆柱体上竖直设置与步进电机50的输出轴501上的花键配合的内花键302。

控制器固定在步进电机50上与步进电机50电连接用于控制步进电机50转动，磁敏角度传感器403与控制器电连接，步进电机50和控制器均外接电源，读数仪设置于测斜孔外方便测量人员读取的位置，读数仪与测斜探头30电连接用于读取测斜探头30测量的数据。

以上的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和本实用新型的实用性。

Claims (6)

1.一种具有自动纠偏功能的伺服加速度式测斜装置，包括测斜管和检测机构，所述测斜管下端封闭，测斜管的内壁设置有四条呈垂直分布的导槽，检测机构包括伺服加速度计式测斜仪，其特征在于：还包括偏角检测单元和驱动单元；

所述伺服加速度计式测斜仪包括外筒、测斜探头和读数仪，所述外筒的外壁设置与所述导槽配合的导轮，所述测斜探头呈圆柱型位于外筒内与外筒同轴设置，外筒内固定连接挡环，挡环上方与外筒同轴设置圆盘形调节盘，所述调节盘的外壁与外筒内壁滑动配合使调节盘可绕外筒轴线转动，挡环的上表面设置与外筒同轴的止推轴承，调节盘下表面与止推轴承的上止推片接触，测斜探头下端与调节盘接触，所述读数仪设置于测斜孔外，读数仪与测斜探头电连接；

所述偏角检测单元位于外筒内，偏角检测单元包括指南针和磁敏角度传感器，所述指南针与外筒连接，所述指南针的指针转动轴与所述磁敏角度传感器的转动端的转轴固定连接，所述磁敏角度传感器与外筒连接，所述指南针的指针转动轴线、所述磁敏角度传感器的转动端轴线和所述外筒的轴线三者共线设置；

所述驱动单元位于外筒内，驱动单元包括步进电机和控制器，所述步进电机位于所述测斜探头上方与外筒可拆卸连接，步进电机的输出轴与测斜探头同轴设置，步进电机的输出轴与测斜探头连接，所述控制器设于步进电机上与步进电机电连接用于控制步进电机转动，所述磁敏角度传感器与控制器电连接，所述步进电机和所述控制器均外接电源。

2.根据权利要求1所述的一种具有自动纠偏功能的伺服加速度式测斜装置，其特征在于：所述步进电机的输出轴的端部设置外花键，所述测斜探头上端可拆卸连接有连接器，所述连接器为竖直设置的圆柱体，圆柱体上竖直设置与所述花键配合的内花键。

3.根据权利要求2所述的一种具有自动纠偏功能的伺服加速度式测斜装置，其特征在于：所述步进电机外设置圆形的固定板，所述固定板上设置电机安装孔，步进电机位于所述电机安装孔内与固定板固定连接，固定板外壁与外筒内壁滑动连接，在固定板的外壁对称设置第一定位块，在所述外筒内壁竖直设置与所述第一定位块配合的第一定位槽。

4.根据权利要求3所述的一种具有自动纠偏功能的伺服加速度式测斜装置，其特征在于：所述指南针和所述磁敏角度传感器外设置固定筒，指南针和磁敏角度传感器与所述固定筒的内壁固定连接，固定筒与外筒内壁滑动连接，在固定筒的外壁对称设置第二定位块，在所述外筒内壁竖直设置与所述第二定位块配合的第二定位槽，第一定位槽的底端的位置高度小于所述第二定位槽的底端的位置高度。

5.根据权利要求4所述的一种具有自动纠偏功能的伺服加速度式测斜装置，其特征在于：所述测斜管下端设置外螺纹，测斜管下端螺纹连接将测斜管下端封堵的下端盖。

6.根据权利要求5所述的一种具有自动纠偏功能的伺服加速度式测斜装置，其特征在于：所述调节盘上表面设置与所述测斜探头的外壁配合的放置孔，所述放置孔为盲孔。

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