CN219798280U - 位移监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及建筑物测量领域，提供一种位移监测装置，包括：浮箱内部为封闭的空腔，空腔内盛装有液体，固定安装于被测物上；浮筒漂浮于空腔的液体上，底部设有第一磁体；引张体顶部设有与第一磁体相互吸引的第二磁体，引张体的底部连接有引张线，引张线的底端固定于基点，以使得引张线处于拉直状态下引张体悬浮于浮箱的底部；位移测量机构安装于被测物上，被测物具有初始状态和变形状态，在初始状态下，位移测量机构的测量值为基准值，在变形状态下，位移测量机构的测量值为相对于所述基准值的变化值，所述变化值为被测物的水平位移，实现了浮箱的密封需求的同时，实现了监测位移的目的，解决了浮箱内液体挥发和进入杂质的问题。

Description

位移监测装置

技术领域

本实用新型涉及建筑物测量技术领域，具体涉及一种位移监测装置。

背景技术

垂线坐标仪是一种广泛应用于测量不同高程观测点水平位移的专用测量仪器，可以测量大坝、桥梁、高层建筑等的水平变形。倒垂线监测装置是垂线坐标仪的一种，倒垂线监测装置中具有浮筒和浮箱，浮箱固定安装在被监测的建筑物上，浮筒在浮箱内可自由移动，还具有底部固定的倒垂线，倒垂线与浮筒连接，并在浮力作用下将连接的倒垂线张紧。当被测位置产生位移时，浮箱随被测位置发生移动，浮筒和倒垂线则始终保持竖直状态不随浮箱和被测位置平移，进而可以通过测量浮筒和浮箱之间的位移得到被测位置的位移量。

传统倒垂线监测装置的倒垂线和浮筒直接连接，浮箱无法密闭，会导致浮箱内液体挥发，或者异物进入浮箱内，影响垂线装置的稳定运行，维护成本高。传统浮箱为了使浮筒和倒垂线连接，中部具有容纳倒垂线的中空结构，倒垂线延伸到浮箱上部后再与浮筒连接，结构复杂，安装不便。运行时，浮筒的最大位移受到浮箱空腔限制，限制了倒垂线监测系统的有效量程。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的浮箱内的液体挥发并易于进入异物的问题，从而提供一种位移监测装置。利用在浮箱的内外部设置磁体，利用磁体之间的磁力实现隔离传导力，在浮箱密封的状况下，也能实现建筑物的位移监测，避免了浮箱内部与外部连通，液体挥发，进入异物的问题。

本实用新型提供一种位移监测装置，包括：浮箱，内部为封闭的空腔，所述空腔内盛装有液体，所述浮箱固定安装于被测物上；浮筒，漂浮于所述空腔的液体上，所述浮筒的底部设有第一磁体；引张体，顶部设有与所述第一磁体相互吸引的第二磁体，所述引张体的底部连接有引张线，所述引张线的底端固定于基点，以使得所述引张线处于拉直状态下所述引张体悬浮于所述浮箱的底部；位移测量机构，安装于被测物上，被测物具有初始状态和变形状态，在初始状态下，所述位移测量机构的测量值为基准值，在变形状态下，所述位移测量机构的测量值为相对于所述基准值的变化值，所述变化值为被测物的水平位移。

在本实用新型提供的一种位移监测装置中，在初始状态下，所述浮箱处于水平状态，所述引张线的拉直方向垂直于所述浮箱的底面。

在本实用新型提供的一种位移监测装置中，所述浮筒为顶部宽，底部窄的锥台；所述引张体为顶部宽，底部尖的椎体，所述引张线的顶端连接于所述引张体的底部尖处；所述浮筒的轴线和所述引张体的轴线在同一条直线上。

在本实用新型提供的一种位移监测装置中，所述浮箱包括：壳体，所述壳体围成所述空腔；支座，所述支座支撑于所述壳体的底部，所述支座与被测物固定连接。

在本实用新型提供的一种位移监测装置中，所述壳体包括：侧板；顶板和底板，所述顶板和所述底板分别覆盖于所述侧板围成空间的顶部和底部；密封件，所述密封件位于所述顶板和所述侧板之间，还位于所述底板和所述侧板之间，使所述空腔密封。

在本实用新型提供的一种位移监测装置中，所述位移测量机构为红外传感器，所述红外传感器具有相对于所述引张线的红外发光面，和红外接收面，且所述红外发光面和所述红外接收面相对设置，用于接收所述引张线相对于所述红外发光面的位置信息。

在本实用新型提供的一种位移监测装置中，所述引张体包括：连接环，位于所述引张体的底部，所述引张线缠绕连接于所述连接环上；安全线，位于所述引张体的底部，所述安全线的缠绕连接于所述连接环上。

在本实用新型提供的一种位移监测装置中，所述引张线由碳纤维材料组成。

在本实用新型提供的一种位移监测装置中，所述第二磁体和所述第一磁体为永磁体。

在本实用新型提供的一种位移监测装置中，所述浮箱、所述壳体、所述支座和所述浮筒由非磁性材料构成。

本实用新型的技术方案，至少具有如下优点：

本实用新型提供的位移监测装置，通过设置封闭的内设有液体的浮箱，避免了液体挥发或异物进入到浮箱内的问题，同时利用了互相具有吸引力的第一磁体和第二磁体，使封闭的浮箱的内外部之间依旧可以传导力，使内部的浮筒和外部的引张体互相关联，引张体底部还连接有拉紧的引张线，实现浮筒、引张体和引张线相互固定，浮箱的位移与引张线无关联，在浮箱与被测物发生位移时，位移测量机构监测被测物和引张线之间的基准值和相对的变化值，即可监测被测物是否发生位移，浮箱为简单的壳体即可实现，结构简单；浮筒可以相对于浮箱的整个水平尺寸移动，活动范围大，监测的范围大。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施方式，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为本实用新型提供的位移监测装置的剖面图；

图2为本实用新型提供的位移监测装置的俯视图；

图3为本实用新型提供的位移监测装置在初始状态和变形状态的示意图。

附图标记：

1、浮箱；11、壳体；12、支座；13、密封件；2、浮筒；21、第一磁体；3、引张体；31、第二磁体；4、引张线；5、位移测量机构；6、安全线。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型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。

下面结合图1至图3描述本实用新型的一种位移监测装置，包括了浮箱1，浮筒2、引张体3、引张线4和位移测量机构5，其中浮箱1随被测物移动，浮筒2、引张体3和引张线4互相限制以固定，位移测量机构5利用固定的引张线4作为参考值，测量和比对被测物是否发生位移，以此来监测被测物的移动。

在一些实施例中，如图1所示，浮箱1的内部为封闭的空腔，空腔内盛装有液体，浮箱1固定安装于被测物上。

位移监测装置测量被测物的水平位移，浮箱1固定安装于被测物上，随被测物共同位移，将被测物的位移转接至浮箱1上，便于监测。

在一些实施例中，如图2所示，浮箱1包括有壳体11和支座12，由壳体11围成的封闭的内部空间即为浮箱1的空腔；支座12支撑于壳体11的底部，支座12和被测物固定连接，支座12作为被测物的支撑构件，均匀的分布在壳体11底部的周向，以使浮箱1稳定的固定在被测物上。

在一些实施例中，壳体11中包括有侧板、顶板和底板；顶板和底板分别覆盖于侧板围成的空间的顶部和底部。壳体11中还包括有密封件13，密封件13位于顶板和侧板之间，还位于底板和侧板之间，使空腔密封。

在一些具体实施例中，壳体11为矩形柱体，侧板由四个平面组成，顶板和底板为矩形，在另一些实施例中，壳体11为圆柱体，侧板由弧形侧面组成，顶板和底板为圆形。

在一些具体实施例中，顶板盖设在侧板的上边沿，密封件13位于上边沿和顶板之间，以使得顶板和侧板的连接处密封；在一些具体实施例中，底板套设在侧板的内部，底板的侧边沿卡合在侧板的内壁上，密封件13紧贴底板的下部，且沿着侧板的内壁延伸，以使底板和侧板的连接处密封。

在一些实施例中，液体为硅油或基础油，硅油和基础油为不宜挥发的液体，可以在提供浮力的同时，不易挥发状态稳定，有效的提高位移监测装置的使用寿命。

在一些实施例中，如图1和图3所示，浮筒2漂浮于空腔的液体上，浮筒2的底部设有第一磁体21；引张体3顶部设有与第一磁体21相互吸引的第二磁体31，其底部连接有引张线4，引张线4的底端固定于基点，以使得所述引张线4处于拉直状态下所述引张体3悬浮于所述浮箱1的底部。

浮筒2中的第一磁体21和引张体3中的第二磁体31之间具有互相吸引的磁力，第一磁体21漂浮在浮筒2内的液体上，第一磁体21受向上的浮力，向下的磁力和向下的重力，三种力使第一磁体21稳定的静止在液体的表面；引张体3中的第二磁体31在第一磁体吸力和引张线4拉紧的作用，受向上的磁力，向下的重力和向下的拉力，向下的引张线4的拉力对第二磁体31进行限位，避免在磁力作用下，吸附在浮箱1的外壁上，因此在三种力的作用下使第二磁体31稳定的静止在浮箱1的外部，且不与浮箱1接触，与浮箱1之间具有间隙。

第一磁体21和第二磁体31在空间坐标中固定，利用互相吸引的磁力使第一磁体21和第二磁体31在空间中维持一种平衡，利用磁体不需要接触就可以传导力的特性，将位于内部密封空间的带有第一磁体21的浮筒2和外部空间中带有第二磁体31的引张体3关联为同一个力传导系，实现在空间坐标中固定，且不受浮箱1的移动影响受力效果。

需要说明的是，空间坐标是指认定为浮箱1相对移动的坐标系，在实际应用中，主要为地面或岩壁等自然环境为参考作指定的空间坐标。

在一些实施例中，第一磁体21和第二磁体31为永磁体，永磁体的磁性状态稳定，可以保证位移监测装置长久的稳定使用。

其中，引张线4的底端固定于基点中，引张线4的顶端连接在引张体3上，引张体3受向上吸引的磁力，因此可以将引张线4拉紧，拉紧的引张线4也给引张体3施加来拉力，使引张体3悬浮在浮箱1的外部，利用浮筒2和引张体3的牵制，引张线4相对于基点是固定不动的，通过监测引张体3和被测物之间的相对位置来监测被测物是否在水平方向上发生位移。

需要说明是，基点为相对于测量被测物是否移动的空间中，固定的一坐标点，如被测物是建筑物时，基点为地面上的一坐标点；如被测物是大坝时，基点是河流内固定的岩壁上的一坐标点。

现有技术中，由浮箱1下部延伸的垂线需要与漂浮在浮箱1上部的浮筒2连接，因此需要在浮箱1内部设置自下而上的通路容纳垂线，因此通路的管径即为垂线在水平方向上可以移动的方位，当垂线与浮箱1的相对位移超过管径的大小时，测量的位移则不再具有参考价值。而本实施例中，利用第一磁体21和第二磁体31间隔关联的形式，不需要设置复杂的结构，整个浮箱1的水平尺寸都是引张线4和浮箱1可以相对移动的范围，扩大位移监测装置的有效测量范围，能够适用于更多使用场景。

在一些实施例中，引张线4由碳纤维材料组成。

现有技术中选用金属丝作为引张线4，金属丝材质易锈蚀，需要定期维护，锈蚀导致金属丝半径变化，会影响测量准确性。而碳纤维材料具有高强度、高模量和耐腐蚀等特性，且重量相对其他材料较轻，提高使用寿命和装置质量，减小引张线4的重量对第二磁体31平衡度的影响。

在一些实施例中，位移测量机构5安装于被测物上，被测物具有初始状态和变形状态，在初始状态下，位移测量机构5的测量值为基准值，在变形状态下，位移测量机构5的测量值为相对于所述基准值的变化值，所述变化值为被测物的水平位移。

初始状态为被测物未发生倾斜或平移等状况时的正常状态，此时引张线4相对于位移测量机构5测量得到的位置数据为基准值，当被测物发生倾斜或发生平移时，必然会在水平位置上发生变化，连接在被测物上的位移测量机构5的位置发生变化，而引张线4的位置未发生变化，因此引张线4和位移测量装置之间的相对位置发生了变化，此时位移测量装置测量引张线4的位置数据，得到测量值，此时的测量值相对于初始状态时的基准值具有变化值，此时的变化值即为被测物的水平位移的数据。

在一些实施例中，位移测量机构5为红外传感器，红外传感器具有相对于引张线4的红外发光面和红外接收面，且所述红外发光面和所述红外接收面相对设置，用于接收引张线4相对于红外发光面的位置信息。

红外传感器的红外发光面向外发射红外线，通过红外接收面接收发射的红外线，能监测引张线4相对于红外发光面和红外接收面上的位置，当被测物发生位移时，带动红外传感器发生位移，红外传感器与引张线4之间的相对位置发生改变，引张线4与红外发光面之间相对的位置发生改变，红外信号获取并计算其改变的位移，得到被测物的位移量。

在一些实施例中，在初始状态下，浮箱1处于水平状态，引张线4的拉直方向垂直于浮箱1的底面。

液体位于浮箱1内部，浮箱1位于水平状态时，浮箱1和内部的液体处于平行的状态，引张线4的拉直方向垂直于浮箱1的底面，液体的液面更稳定，建筑物都具有竖直或水平的结构，通过连接在建筑物的水平处，浮箱1的安装稳定更佳。

在一些实施例中，浮筒2为顶部宽，底部窄的椎台，第一磁体21位于浮筒2的底部；引张体3为顶部宽，底部尖的椎体，第二磁体31位于引张体3的顶部，引张线4连接于引张体3的底部尖处；浮筒2的轴线和引张体3的轴线在同一条直线上。

浮筒2为容纳第一磁体21的部件，浮筒2需要漂浮在液体上，通过设置顶部宽底部窄的椎台，下部朝向液体的表面为斜面，增大了浮筒2与液体的接触面积，有效的增加了浮筒2所受的浮力；引张体3为容纳第二磁体31的部件，第二磁体31位于引张体3的顶部，因此引张体3的顶部为较宽的面，由顶到底逐渐收缩尺寸，形成一种顶部宽，底部尖的椎体，减小了引张体3的体积，由此减小了引张体3的重量。

在一些实施例中，引张体3包括有连接环，连接环位于引张体3的底部，引张线4缠绕连接于所述连接环上。

在一种具体实施例中，连接环为引张体3底部凸出的环状结构，引张线4缠绕并打结在环状结构上，实现引张体3和引张线4的连接；在另一种具体实施例中，连接环为引张体3的底部延伸的立柱，立柱上具有环状纹路，引张线4通过缠绕环状纹路，实现引张体3和引张线4的连接。

在一些实施例中，引张体3还包括有安全线6，安全线6缠绕连接于连接环上，安全线6的另一端连接在被侧物或外部的环境中，在引张体之间的磁性失效时，避免引张体3的坠落。

在一些实施例中，浮箱1、壳体11、支座12和浮筒2都由非磁性材料构成，避免对第一磁体21和第二磁体31之间的平衡稳定性造成影响，避免系统失效。

在一些实施例中，位移监测装置的工作原理为：浮箱1固定安装在被测物上，浮箱1随被测物移动，浮箱1内具有液体，液体上漂浮有浮筒2，浮筒2的底部设置有第一磁体21，浮箱1外部具有引张体3，引张体3的顶部具有第二磁体31，第一磁体21和第二磁体31隔着浮箱1的壳体11相互作用，浮筒2受向上的液体的浮力，向下的自身的重力和向下的内第二磁体31之间的磁吸力，三种力之间维持平衡，使具有第一磁体21的浮筒2稳定的位于液体上；引张体3受向上的磁吸力，向下的重力和向下的拉力，三种力之间维持平衡，使内部具有第二磁体31的引张体3悬浮在浮箱1的外部，浮筒2和引张体3的位置关系与浮箱1无关，因此浮箱1的移动的不会影响浮筒2和引张体3，在浮箱1发生位移时，浮箱1和引张体3依旧位于原位置；引张体3的下端连接有引张线4，引张线4的另一端固定连接在地面上，浮筒2和引张体3在原位置不动时，引张线4也不会移动，但引张线4的结构便于测量位置变化，被测物上设置有测量部，被测物将位移转移到测量部上，固定的地面将固定的空间坐标转移到引张线4上，测量部通过测量和引张线4之间的相对位移，即可得到被测物和固定的空间坐标之间是否发生位移，并得到位移的数值。

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实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种位移监测装置，其特征在于，包括：

浮箱(1)，内部为封闭的空腔，所述空腔内盛装有液体，所述浮箱固定安装于被测物上；

浮筒(2)，漂浮于所述空腔的液体上，所述浮筒(2)的底部设有第一磁体(21)；

引张体(3)，顶部设有与所述第一磁体(21)相互吸引的第二磁体(31)，所述引张体(3)的底部连接有引张线(4)，所述引张线(4)的底端固定于基点，以使得所述引张线(4)处于拉直状态下所述引张体(3)悬浮于所述浮箱(1)的底部；

位移测量机构(5)，安装于被测物上，被测物具有初始状态和变形状态，在初始状态下，所述位移测量机构(5)的测量值为基准值，在变形状态下，所述位移测量机构(5)的测量值为相对于所述基准值的变化值，所述变化值为被测物的水平位移。

2.根据权利要求1所述的位移监测装置，其特征在于，在初始状态下，所述浮箱(1)处于水平状态，所述引张线(4)的拉直方向垂直于所述浮箱(1)的底面。

3.根据权利要求1所述的位移监测装置，其特征在于，所述浮筒(2)为顶部宽，底部窄的锥台；所述引张体(3)为顶部宽，底部尖的椎体，所述引张线(4)的顶端连接于所述引张体(3)的底部；

所述浮筒(2)的轴线和所述引张体(3)的轴线在同一条直线上。

4.根据权利要求1所述的位移监测装置，其特征在于，所述浮箱包括：

壳体(11)，所述壳体(11)围成所述空腔；

支座(12)，所述支座(12)支撑于所述壳体(11)的底部，所述支座(12)与被测物固定连接。

5.根据权利要求4所述的位移监测装置，其特征在于，所述(11)壳体包括：

侧板；

顶板和底板，所述顶板和所述底板分别覆盖于所述侧板围成空间的顶部和底部；

密封件(13)，所述密封件(13)位于所述顶板和所述侧板之间，还位于所述底板和所述侧板之间，使所述空腔密封。

6.根据权利要求1所述的位移监测装置，其特征在于，所述位移测量机构为红外传感器，所述红外传感器具有相对于所述引张线的红外发光面和红外接收面，且所述红外发光面和所述红外接收面相对设置，用于接收所述引张线相对于所述红外发光面的位置信息。

7.根据权利要求3所述的位移监测装置，其特征在于，所述引张体(3)包括：

连接环，位于所述引张体(3)的底部，所述引张线(4)缠绕连接于所述连接环上；

安全线(6)，位于所述引张体(3)的底部，所述安全线(6)缠绕连接于所述连接环上。

8.根据权利要求1所述的位移监测装置，其特征在于，所述引张线(4)由碳纤维材料组成。

9.根据权利要求1所述的位移监测装置，其特征在于，所述第一磁体(21)和所述第二磁体(31)为永磁体。

10.根据权利要求4所述的位移监测装置，其特征在于，所述浮箱(1)、所述壳体(11)、所述支座(12)和所述浮筒(2)由非磁性材料构成。