CN2397183Y - 地基沉降剖面测量装置 - Google Patents

Abstract

一种地基沉降剖面测量装置,包括:设置在被测地基下的管道和管道内的探头、设置在地面上的静力水准零位仪和读数显示仪,探头通过导管与静力水准零位仪相联通、通过导线与读数显示仪相连接。探头接收被测地基沉降引起的压力差转换成电信号并放大,读数显示仪将探头输出的电信号转换成数字信号,显示出被测地基沉降数据。它的主要零部件可重复使用,量测精度为±0.1mm,可测公路、楼房等建筑物地基沉降剖面位移数据。

Description

地基沉降剖面测量装置

本实用新型属于高程测量技术领域，具体涉及到流体静力水准测量，即在分开点上应用柔韧的、互相连通的液体容器。

目前用于测量地基沉降的一种测量装置为地基沉降测量板，该装置的一块钢板埋设在被测地基下面，在钢板上焊接一根测量钢杆，测量钢杆的上端伸出地面，采用水准仪量测测量钢杆伸出地面部分一点的位移。这种测量装置只能量测地基沉降一点的位移，不能量测地基沉降剖面的位移，而且测量钢杆伸出地面，不便于压路机施工，量测结束后，钢板和测量钢杆永久埋设在被测地基下，不能取出来重复使用，量测成本高。

用于测量地基沉降的另一种测量装置为地基沉降测量杯，该装置的一个杯子埋设在被测地基的下面，另一个杯子放置在地面上，两个杯子里都装有水，用导管将两个杯子相联通，当被测地基沉降产生位移时，埋设在被测地基下面的杯子产生位移，两个杯子里的水进行流动，采用水准仪量测设置在地面上杯子内水面的高度来确定被测地基沉降的位移。这种测量装置只能量测地基沉降一点的位移，不能量测地基沉降剖面的位移，量测结束后，一部分零部件埋设在被测地基下面，不能重复使用，使该装置的量测成本较高。

上述两种测量装置的另外一个主要缺点是量测精确度较低。由于地基沉降的位移很小，用水准仪采用目测的方法量测地基沉降的位移，量测地基沉降位移数据的精确度较低，地基沉降板的量测精度为±10mm，地基沉降杯的量测精度为±3mm。

本实用新型的目的在于克服上述两种地基沉降测量装置的缺点，为量测地基沉降剖面位移提供一种零部件可重复使用，量测成本低、经济效益好、量测精度高、并可测地基沉降剖面一条线位移的地基沉降剖面测量装置。

为达到上述目的，本实用新型的解决方案是：它包括设置在所测地基下的管道。它包括设置在地面上的静力水准零位仪，该静力水准零位仪可提供地基沉降的相对零点。它包括设置在所测地基下管道内可沿管道移动且通过导管与静力水准零位仪相联通的探头，该探头可接收所测地基沉降位移所引起的压力差转换成电信号，并将电信号放大输出。它还包括设置在地面上通过导线与探头相连接的读数显示仪，该读数显示仪将输入的电信号经A/D转换成数字信号，显示出被测地基沉降剖面位移数据。

本实用新型的静力水准零位仪为：在至少三根支柱的顶端设有上底座、中部设有下底座，套装在调平底座上轴承内的转动轴的一端与联接盘联接、另一端与上底座联接，在调平底座上设有调平机构，在调平底座与联接盘之间设套装在转动轴外的衬套，在联接盘上设内装有可存放液体的静水准源桶。本实用新型的探头为：在探头壳体内设置有通过导管与静力水准零位仪相联通可接收地基沉降位移所产生的压力差转换成电信号输出的传感器、以及通过导线与读数显示仪和传感器相连接可将传感器输出的电信号进行放大后输出的放大电路。本实用新型的读数显示仪包括：电源电路，该电路为整机提供工作电源。包括恒流源电路，输入端接电源电路、输出端接传感器，使通过传感器的电流强度保持不变。包括采样显示电路，输入端接探头的放大电路的输出端，将放大电路输出的电信号进行A/D转换成数字信号，显示出被测地基沉降位移数据。

本实用新型与地基沉降测量板和地基沉降测量杯相比，可动态量测地基沉降剖面一条线的位移，主要零部件可重复使用，量测精度为±0.1mm，具有一次量测成本低、量测精度高等优点，可测公路、楼房等建筑物地基沉降剖面位移数据。

图1是本实用新型量测地基沉降剖面的示意图。

图2是图1中静力水准零位仪5的结构示意图。

图3是图1中探头4的结构示意图。

图4是图1中探头4和读数显示仪6的电气原理方框图。

图5是本实用新型一个实施例的探头4和读数显示仪6的电气原理图。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于这些实施例。

在图1中，本实用新型由保护盖1、PVC柔性管2、绳索3、探头4、静力水准零位仪5、读数显示仪6构成。在土建施工时，已将PVC柔性管2埋设在被测地基下，PVC柔性管2的端部盖有保护盖1，用本实用新型量测地基沉降剖面的位移时，将探头放入PVC柔性管2内，用绳索3牵引着探头4在PVC柔性管2内移动，静力水准零位仪5和读数显示仪6放置在地面上，静力水准零位仪5提供地基沉降位移的相对零点，探头4通过导管与静力水准零位仪5相联通、通过导线与读数显示仪6相连接，探头4将接收到地基沉降所产生的压力差转换成电信号，将电信号放大输出到读数显示仪6，读数显示仪6将输入的电信号经A/D转换成数字信号，显示出被测地基沉降剖面位移数据。

图2给出了本实用新型静力水准零位仪5的结构示意图。在图2中，本实施例的静力水准零位仪5由转盘5-1、静力水准源桶5-2、加水管5-3、出水管5-4、联接盘5-5、支柱5-6、上底座5-7、下底座5-8、调平底座5-9、轴承5-10、转动轴5-11、调平螺杆5-12、衬套5-13联接构成。四根支柱5-6的顶端用螺纹紧固联接件联接有上底座5-7、中间联接有下底座5-8，上底座5-7的中心位置安装有转动轴5-11，调平底座5-9的中心位置安装有轴承5-10，转动轴5-11套装在轴承5-10内，转动轴5-11的上端与联接盘5-5通过螺纹联接、下端与上底座5-7用螺帽联接，调平底座5-9上安装有三个调平螺杆5-12，旋转三个调平螺杆5-12可将调平底座5-9调整到水平位置，补套5-13安装在联接盘5-5与调平底座5-9之间且套装在转动轴5-11外围。转盘5-1用螺纹紧固联接件联接在联接盘5-5上，在转盘5-1的内底面粘接有静力水准源桶5-2，静力水准源桶5-2的顶端与静力水准源桶5-2连为一体有加水管5-3、侧壁有出水管5-4，水可从加水管5-3加入到静力水准源桶5-2内，静力水准源桶5-2内水的平面定为地基沉降位移零点基准，出水管5-4用于安装导管与探头4相联通。本实用新型量测结束后，可转动转盘5-1，将导管缠绕在转盘5-1内静力水准源桶5-2外围。

图3给出了本实用新型探头4的结构示意图。在图3中，在探头壳体4-1内一侧安装有传感器4-3、另一侧安装有用电子元件连接的放大电路的线路板4-2，本实施例传感器4-3采用压力传感器，传感器4-3通过导管与静力水准零位仪5的静力水准源桶5-2上的出水管5-4相联通，放大电路通过导线与传感器4-3和读数显示仪6相连接，放大电路将传感器4-3输入的电信号进行放大输出到读数显示仪6。

图4给出了本实用新型探头4和读数显示仪6的电气原理方框图。在图4中，传感器4-3、放大电路设置在探头4内，电源电路、恒流源电路、采样显示电路设置在读数显示仪6内。电源电路为探头4的放大电路、为读数显示仪6的采样显示电路提供5V稳压电源，为恒流源电路提供24V的工作电源。恒流源电路对通过传感器4-3的电流进行调节，使通过传感器4-3的电流强度保持不变。传感器4-3接收地基沉降位移所产生的压力差转换成电信号输出。放大电路将传感器4-3输入的电信号进行放大输出。采样显示电路将输入的电信号经A/D转换成数字信号，由数码管显示出地基沉降的位移数据。

图5给出了本实用新型的探头4和读数显示仪6的电气原理图。在图5中，本实施例的电源电路由两组12V的电池、三端稳压块U1、三端稳压块U2、C0、C1、C2、C3连接构成。三端稳压块U1和三端稳压块U2的型号为LM7905CK，两组电池串联成24V电源，为恒流源电路提供工作电源。C0为三端稳压块U1稳压前的滤波电容，C1为三端稳压块U1稳压后的滤波电容，C2为三端稳压块U2稳压前的滤波电容，C3为三端稳压块U2稳压后的滤波电容，三端稳压块U1和三端稳压块U2将12V的电源降压稳压成±5V的稳压电源，为探头4和读数显示仪6提供工作电源。

本实施例的传感器4-3采用压力传感器，压力传感器感受探头4在地基下PVC柔形管2内与静力水准零位仪5的压力差，将压力差转换成电信号放大输出。

本实施例的恒流源电路由运算放大器A1、三极管N1、稳压二极管Z1、二极管Z2、电位器W1、R1、R2、R3、R4连接构成。运算放大器A1的型号为μ704。运算放大器A1的同相输入端通过R1接5V电源正极、反相输入端接电位器W1的可调端、输出端接三极管N1的基极，稳压二极管Z2的负极接运算放大器A1的同相输入端、正极接地，三极管N1的集电极接24V电源、发射极接传感器4-3，电位器W1的一端接放大电路和采样显示电路、另一端接R2和R3的一端以及二极管Z1的正极，R2的另一端接传感器4-3，R3的另一端接二极管Z1的负极和R4的一端，R4的另一端接地。当传感器4-3的电阻发生变化时，通过传感器4-3的电流发生变化，经恒流源电路运算放大器A1和三极管N1的调节，使通过传感器4-3的电流强度保持不变。

本实施例的放大电路由运算放大器A2、运算放大器A3、运算放大器A4、运算放大器A5、电位器W2、电位器W3、可变电阻RP1、R5～R18、C4、C5连接构成，运算放大器A2～运算放大器A5的型号为MAX475。R5、R6、C4连接成滤波器1，滤波器1的输入端接传感器4-3的输出端、输出端接运算放大器A2的同相输入端。R7、R8、C5连接成滤波器2，滤波器2的输入端接传感器4-3的另一输出端、输出端接运算放大器A3的同相输入端。运算放大器A2的反相输入端通过R10、可变电阻RP1、R9接运算放大器A3的反相输入端，R11的一端接R10、另一端接运算放大器A2的输出端，R12的一端接R9、另一端接运算放大器A3的输出端。滤波器1、运算放大器A2、滤波器2、运算放大器A3连接成差动放大电路，差动放大电路将传感器4-3输出的电压差进行放大输出。运算放大器A5的同相输入端经R16接运算放大器A3的输出端、反相输入端经R15接运算放大器A2的输出端、输出端经R18接反相输入端并经电位器W3输出。经差动放大电路输出的差动电压经运算放大器A5变成一单端电压输出，以便进行A/D转换。

在本实施例的放大电路中，由运算放大器A4、电位器W2、R13、R14、R17连接成调零电路。运算放大器A4的同相输入端经R14接地、反相输入端通过电位器W2接恒流源电路电位器W1的一端、输出端经R17接运算放大器A5的同相输入端，R13的一端接运算放大器A4的反相输入端、另一端接运算放大器A4的输出端。因传感器4-3的电阻不平衡，或因温度变化，使得传感器4-3在压力为零时，电压不为零，通过调整该电路电位器W2的值，使运算放大器A5输出零电压。

本实施例的采样显示电路由集成电路U3、译码器A6、数码管LED、三极管N2～三极管N7、反相器B1～反相器B4、R19～R23、排阻A7、C6～C10连接构成，集成电路U3的型号为TCL7135，译码器A6的型号为4511。集成电路U3的1、2脚接电源、积分器输出端口4脚通过R19接C9的一端、自动校零输入端口5脚接C7一端、跟随器输出端口6脚通过R20接C7和C9的另一端、基准端口7脚和8脚接C10两端、9脚接地和C8的一端、输入端口10脚通过R21接放大电路的输出端和C8的另一端，集成电路U3的时钟振荡输出端口11脚接由反相器B1～反相器B4、R22、R23、C6连接的振荡电路，集成电路U3的位驱端口D1～D5分别接三极管N2～三极管N6的基极、极性输出端口POL接三极管N7的基极、数据端口B1～B4接译码器A6的数据输入端口A～D，译码器A6的数据输出端口A～G通过排阻A7接数码管LED，三极管N2～三极管N6的集电极接+5V电源、发射极接数码管LED，三极管N7的集电极接数码管LED、发射极接地。由放大电路输出的电信号，经集成电路U3进行A/D转换成数字信号，再经译码器A6驱动数码管LED，显示出地基沉降的位移数据。

根据上述原理还可设计出另外一种具体结构的地基沉降剖面测量装置。

Claims (2)

1.一种地基沉降剖面测量装置，其特征在于它包括：

设置在所测地基下的管道；

设置在地面上的静力水准零位仪[5]，该静力水准零位仪[5]可提供地基沉降的相对零点；

设置在所测地基下管道内可沿管道移动且通过导管与静力水准零位仪[5]相联通的探头[4]，该探头[4]可接收所测地基沉降位移所引起的压力差转换成电信号，并将电信号放大输出；

设置在地面上通过导线与探头[4]相连接的读数显示仪[6]，该读数显示仪[6]将输入的电信号经A/D转换成数字信号，显示出被测地基沉降剖面位移数据。

2.按照权利要求1所述的地基沉降剖面测量装置，其特征在于所说的静力水准零位仪[5]为：在至少三根支柱[5-6]的顶端设有上底座[5-7]、中部设有下底座[5-8]，套装在调平底座[5-9]上轴承[5-10]内的转动轴[5-11]的一端与联接盘[5-5]联接、另一端与上底座[5-7]联接，在调平底座[5-9]上设有调平机构，在调平底座[5-9]与联接盘[5-5]之间设套装在转动轴[5-11]外的衬套[5-13]，在联接盘[5-5]上设内装有可存放液体的静水准源桶[5-2]；

所说的探头为：在探头壳体[4-1]内设置有通过导管与静力水准零位仪[5]相联通可接收地基沉降位移所产生的压力差转换成电信号输出的传感器[4-3]、以及通过导线与读数显示仪[6]和传感器[4-3]相连接可将传感器[4-3]输出的电信号进行放大后输出的放大电路；

所说的读数显示仪[6]包括：

电源电路，该电路为整机提供工作电源；

恒流源电路：输入端接电源电路、输出端接传感器[4-3]，使通过传感器[4-3]的电流强度保持不变；

采样显示电路：输入端接探头[4-3]的放大电路的输出端，将放大电路输出的电信号进行A/D转换成数字信号，显示出被测地基沉降位移数据。

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