专利名称：超声波水平位移监测仪的制作方法
技术领域：
本发明设及一种超声波监测仪，具体的说就是涉及一种用于监测建筑物构件以及附属设施水平位移的监测仪。
背景技术：
在工程施工和各种灾害监测时，建筑物构件以及附属设施的位移是必需监测的内容之一。传统的监测仪器需手工操作，人工读数，增加了劳动强度，且仪器精度有限，对于有高精度要求的测控项目则很难达到要求。而对有些高精度位移传感器而言，其较高的价格又限制了其大规模应用，且不能实时反映和记录水平位移的变化。超声波测距是一种非接触式检测方式，在使用中不受光照度、电磁场、被测物色彩等因素影响，其信息处理简单，速度快，成本低，在机器人避障和定位、车辆自动导航、液位测量等方面已经有了广泛的应用。非接触超声波测距仪是按照脉冲回波方式工作， 根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在传导介质中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即中断停止计时。通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射超声波和接收到回波的时间差T，然后求出距离L。基本的测距公式为
L= ( Δ t/2)*C (1)
式中L——要测的距离；
Δ t——发射波和反射波之间的时间间隔；
C——超声波在传导介质中的传播速度，声速确定后，只要测出超声波往返的时间，即可求得L。
发明内容
本发明是利用超声波技术开发出的一款能实时高精度自动监测物体水平位移的仪器。通过液体作为传导介质，可以实现高精确度的测量。同时实时的监测利于对危险的及时报警，消除了危险发生时未能及时报警的隐患。本发明通过以下技术方案实现发明目的
一种超声波水平位移监测仪，包括超声波发射采集仪器，还包括可伸缩的波纹管、及在波纹管外设置的弹簧外套，箱体、连通孔、及超声波探头，所述超声波发射采集仪器安装在箱体内，所述超声波发射采集仪器上设有超声波探头，所述波纹管一端封闭，另一端与所述箱体密封连接并且使得超声波探头处于波纹管的端口，所述波纹管上设有连通孔。
一种超声波水平位移监测仪的监测方法，包括以下步骤
(a)首先调整超声波水平位移监测仪的箱体一端与被测构件之间的距离，使得波纹管及弹簧外套的另一端能紧贴构件，固定超声波探头所在一端不移动；(b)其次向波纹管中注满液体，注满后波纹管紧贴构件，且在水平方向上仍能自由伸缩，波纹管可伸缩值大于构件水平位移的最大可能值；
(C)然后连接超声波发射采集仪器，开启超声波发射采集仪器监测，所测位移数据实时记录到超声波发射采集仪器的数据采集和处理系统中，某一时刻构件的水平位移值为该时刻超声波测试值减去超声波仪器开始测试时的初始值；
(d)当水平位移超出预先设置的警戒值时，仪器可自动记录并发出报警，以便及时采取控制措施。发明的优点
本发明通过利用液体作为传导介质，可解决高频、高精度超声波发射装置对传输介质的要求，实现高精度测量。本装置利用波纹管在轴向的可收缩特性，使得波纹管与所需监测构件一起位移，通过监测固定的超声波探头与移动的波纹管移动一端的距离即可得出构件的位移。同时利用连通管原理补偿或者溢出波纹管内的液体，以实现波纹管内始终充满液体的目的，满足超声波高精度监测条件和减小系统误差。弹簧外套的作用一方面可保护波纹管，约束波纹管在径向的变化；另一方面，弹簧外套可与构件紧密接触，构成弹簧、被测构件和波纹管位移一致的体系，真实反映被测构件的位移情况。该仪器测试精度高，利用液体做为传输介质可达到微米级精度，监测全过程实现实时化和自动化，同时该系统对构件表面无特殊要求，易于使用，且成本较低。
图1为本发明整体结构示意图。其中1 一弹簧外套；2—波纹管；3—箱体；4一连通管；5—超声波发射采集仪器； 6—超声波探头
具体实施例方式
超声波水平位移监测仪，包括一个现有的超声波发射采集仪器5，还包括一段可伸缩的波纹管2、波纹管2的外侧安装有弹簧外套1，超声波发射采集仪器5安装在箱体3内， 超声波发射采集仪器5上设有超声波探头6，波纹管2 —端封闭，另一端与箱体3密封连接并且使得超声波探头6处于波纹管2的端口，波纹管2上设有连通孔4。超声波发射采集仪器5中设置有超声波发射和控制模块、数据采集和处理模块。超声波探头6与超声波发射采集仪器5用数据线相连。在实测过程中，固定箱体3位置就固定了与箱体3相连的波纹管2和弹簧外套1 一端，波纹管2另一端可与构件一起发生位移。
一种超声波水平位移监测仪的监测方法包括以下步骤
(a)首先调整超声波水平位移监测仪的箱体3—端与被测构件之间的距离，使得波纹管2及弹簧外套1的另一端能紧贴构件，固定超声波探头6所在一端不移动；
(b)其次向波纹管2中注满液体，注满后波纹管2紧贴构件，且在水平方向上仍能自由伸缩，波纹管2可伸缩值大于构件水平位移的最大可能值；
(c)然后连接超声波发射采集仪器5，开启超声波发射采集仪器5监测，某一时刻构件的水平位移值为该时刻超声波发射采集仪器5的此刻测试值减去超声波发射采集仪器5开始测试时的初始值；
(d)当水平位移超出预先设置的警戒值时，仪器可自动记录并发出报警，以便及时采取控制措施。
本发明工作过程如下1.将超声波探头水平置于波纹管开口一端中，波纹管与箱体封闭；2.将波纹管置于弹簧外套中，波纹管远离箱体的封闭端和弹簧外套一起接触构件; 3.通过连通孔向波纹管中注入液体，使得波纹管与构件接触紧密；4.移动超声波探头所在波纹管一端，使得波纹管和弹簧外套有足够伸缩范围满足构件最大水平位移的监测；5.架设支架，固定超声波探头所在波纹管一端使其稳定不动；6.再次通过连通孔将波纹管中注满液体；7.连线超声波发射和控制模块与数据采集和处理模块，启动仪器和运行软件进行测量，某一时刻构件的位移就是超声波所测距离与初始所测距离之差，当构件水平位移达到警戒控制值时，系统自动报警。
权利要求
1.一种超声波水平位移监测仪，包括超声波发射采集仪器(5)，其特征在于还包括可伸缩的波纹管(2)、及在波纹管(2)外设置的弹簧外套(1)，箱体(3)、连通孔(4)、及超声波探头(6 )，所述超声波发射采集仪器(5 )安装在箱体(3 )内，所述超声波发射采集仪器(5 )上设有超声波探头(6)，所述波纹管(2) —端封闭，另一端与所述箱体(3)密封连接并且使得超声波探头(6 )处于波纹管(2 )的端口，所述波纹管(2 )上设有连通孔(4 )。
2.一种如权利要求1所述的超声波水平位移监测仪的监测方法其特征在于包括以下步骤(a)首先调整超声波水平位移监测仪的箱体(3)—端与被测构件之间的距离，使得波纹管(2)及弹簧外套(1)的另一端能紧贴构件，固定超声波探头(6)所在一端不移动；(b)其次向波纹管(2)中注满液体，注满后波纹管(2)紧贴构件，且在水平方向上仍能自由伸缩，波纹管(2)可伸缩值大于构件水平位移的最大可能值；(c)然后连接超声波发射采集仪器(5)，开启超声波发射采集仪器(5)监测，某一时刻构件的水平位移值为该时刻超声波发射采集仪器(5)的测试值减去超声波发射采集仪器 (5)开始测试时的初始值；(d)当水平位移超出预先设置的警戒值时，仪器可自动记录并发出报警，以便及时采取控制措施。
全文摘要
一种超声波水平位移监测仪，包括超声波发射采集仪器(5)，其特征在于还包括可伸缩的波纹管(2)、及在波纹管(2)外设置的弹簧外套(1)，箱体(3)、连通孔(4)、及超声波探头(6)，所述超声波发射采集仪器(5)安装在箱体(3)内，所述超声波发射采集仪器(5)上设有超声波探头(6)，所述波纹管(2)一端封闭，另一端与所述箱体(3)密封连接并且使得超声波探头(6)处于波纹管(2)的端口，所述波纹管(2)上设有连通孔(4)。本发明通过利用液体作为传导介质，可解决高频、高精度超声波发射装置对传输介质的要求，实现高精度测量。
文档编号G01B15/00GK102175194SQ201110039039
公开日2011年9月7日 申请日期2011年2月16日 优先权日2011年2月16日
发明者刘小艳, 刘开琼, 刘爱华, 刘磊, 左俊卿, 蒋亚清 申请人:河海大学