专利名称：平面针尺式地表不平度测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量仪器，具体地说是一种平面针尺式地表不平度测量仪。
背景技术：
现有的地表不平度测量仪器 主要为三米直尺和塞尺，两者配合使用用于对路面、硬地面表面凹凸不平度的测量。其中三米直尺的尺表面内嵌水平仪，以起到观测尺子水平的作用；塞尺为一把铜合金制成的三棱柱，三棱柱的上下底面为直角三角形，三角形的斜边上标记刻度。测量路面的不平度时，首先将三米直尺水平放置在路面上，通过在尺下与地面接触点处放置不同高度的垫块以调平直尺，然后将塞尺放入三米直尺平面与地面间的罅隙中，塞尺的直角面即棱柱的侧面与路面相接触，从侧面看即为塞尺以直角三角形的状态塞入三米直尺与地面的缝隙间，此时三角形的斜边上标记的刻度即为对应于该点的垂直高度，由此就读出了以三米直尺为水平参考平面的地面凹凸不平度。目前此仪器在道路工程中已经有广泛应用。但由于地表不平度的测量不仅仅局限于路面、硬地面表面凹凸不平度的测量，而往往涉及到土壤、沙地等软地面表面不平度的测量，此时塞尺极其容易破坏地面，而且研究需要密集的采样以获得间隔较小的大量测量数据，因此无论在测量仪器的采样精度要求上，还是在人工的可操作性上，塞尺都达不到测量的目的；另一方面，提供给车辆、农机具和道路工程等用的地表不平度，都需要在一个平面范围内，至少是在轮迹面积等轨迹范围上的纵横平面内可以获得凹凸不平度数据，而不是一个对应于纵向方向采样范围内的凹凸不平度，即从一维直线下到二维平面内的凹凸不平度测量，这也是现有的三米直尺和塞尺的组合所无法完成的。
发明内容本实用新型的目的是针对现有地表不平度测量仪器存在的局限，提供一种测量范围广泛且能在二维平面内进行测量的平面针尺式地表不平度测量仪。本实用新型的目的是通过以下技术方案解决的一种平面针尺式地表不平度测量仪，包括框架，所述的框架为4个内嵌水平仪的直杆构成的矩形框，框架的上侧设有测量装置，测量装置包括水平部分的滑板和竖直部分的读数板，滑板放置在框架的上侧，滑板上设有沿其长度方向均匀设置的竖直通孔，通孔内设有两端伸出通孔的测量杆，测量杆的顶端通过连接线与放置在读数板上的提升横杆相连。所述框架的侧壁内侧或外侧设有与框架固定相连的滑槽，所述的滑槽与滑板的两端下侧或外侧设置的滑轮滑动相连。所述滑轮的一侧设有锁紧螺栓，锁紧螺栓通过连接件固定在滑板的下侧。所述框架的下侧设有底座，框架通过升降螺杆与底座相连。所述滑板的两端位于框架的长边上。[0011]所述读数板的正面上设有沿通孔的延伸方向均匀分布的竖直等刻度线。所述的测量装置呈“丄”状结构或“L”状结构，读数板位于滑板的中部上方或边沿的上方。所述的滑板上设有1-2列通孔，通孔位于读数板的一侧或两侧。本实用新型相比现有技术有如下优点本实用新型采用矩形框架和测量装置的组合设计，实现了二维平面的地表凹凸不平度测量，同时既可即时读数亦可摄像成图片做后期处理的方式大大提高了测量实验的工作效率。本实用新型通过可滑动滑板的设计，使得测量装置在不调节框架架身的前提下，即可实现连续测量；同时采用的轻质测量杆，不会损坏地表面，完好地保留了地表的原始形貌；同时移动框架的连续测量时，可通过在一根测量杆的表面标明刻度作为平面基准调节针尺，通过数据的修正保证了连续测量的数据在同一参考平面上。 本实用新型结构简单、使用方便且重量轻，在实现二维平面测量的同时还提高了测量的速度和精度，同时可适用于各种地质的地表不平度的测量，具有适用范围广的特点，适宜推广使用。
附图I为本实用新型的正视结构示意图；附图2为本实用新型的俯视结构示意图；附图3为本实用新型的测量装置结构示意图。其中1 一框架；2—水平仪；3—测量装置；4一滑板；5—读数板；6—通孔；7—测量杆；8—连接线；9一提升横杆；10—滑槽；11 一滑轮；12—锁紧螺栓；13—底座；14一升降螺杆。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。如图1-3所示一种平面针尺式地表不平度测量仪,包括采用4cmX3cm的招合金方管材料制成的框架1，该框架I为4个内嵌水平仪2的直杆相互拼接构成的矩形框，框架I具有轻巧平整且表面光滑的特点，在框架I的下侧设有底座13，框架I通过升降螺杆14与底座13相连，以根据需要调节框架I的竖直高度。在框架I的上方设有呈“丄”状结构或“L”状结构的测量装置3，优选将测量装置3放置在框架I的长边上方；测量装置3包括水平部分的滑板4和竖直部分的读数板5，其中读数板5位于滑板4的中部上方或边沿的上方，读数板5的正面上设有竖直的从上至下的等刻度线，且该等刻度线沿滑板4的长度方向均匀设置；在滑板4上设有沿其长度方向均匀设置的1-2列竖直通孔6，通孔6的中心线与等刻度线的位置一一对应且通孔6位于读数板5的一侧或两侧，通孔6内设有两端伸出通孔6的测量杆7，测量杆7的顶端通过连接线8与放置在读数板5上的提升横杆9相连，为方便读数，在测量杆7的顶端固定设置有一黑色橡皮头，橡皮头的位置对应于等刻度线的某一位置，通过简单的长度换算，就可读出各个测量杆7所对应的读数。为方便滑板4的滑动和定位，在框架I的侧壁内侧或外侧设有与框架I固定相连的滑槽10，该滑槽10与滑板4的两端下侧设置的滑轮11滑动相连；并且在滑轮11的一侧设有锁紧螺栓12，锁紧螺栓12通过连接件固定在滑板4的下侧。另外在每个平面测量结束后移动矩形的框架I时，两个框架I的平面并不能保证在同一个水平平面上，因此接下来读出的读数就会失去同基准平面连续测量的可比性，此时一根测量杆7的表面标明刻度把其作为平面基准调节针尺，一般来说将滑板4上任一端的第一根测量杆7作为平面基准调节针尺。在测量时，通过将上一个架身处的滑板4的末位置，成为下一个架身处的滑板4的始位置，使得该平面基准调节针尺在两个架身中都对应与同一个实际地面，在框架I的架身平面水平后，由作为平面基准调节针尺的测量杆7的两次读数之差就可确定两个平面之间的高度差，数据处理时将两个架身的读数进行修正，就可确保两次测量在同一个基准平面上。在实际应用中，本实用新型的读数原理如下述内容所述。假设滑板4每次纵向移动的最小间隔为I Cm，同时滑板4上的相邻通孔6之间的中心轴间距也为I Cm，因此所获得采样网格的步长最小为I cm Xl cm的方格尺寸。在矩形框架I的架身水平时，假设升降螺杆14和底座13的高度和为X1，框架I的厚度为X2，滑板4的厚度为X3，读数板5上的竖 直等刻度线以“0”刻度线上下对称分布，范围为-20 cm + 20 cm (该范围以农机具和车辆轮胎的轮迹为参考依据)，为观察方便，假设-20 cm刻度线距离滑板4的上表面为0. 5 cm,测量杆7长为x。则校准时，它们之间的关系为当地表凹凸不平度为0时，则有关系式x=Xl+x2+x3+0. 5+20 (cm)，此时测量杆7的一端接触地面，另一端与读数板5上的“0”刻度线相平，由此计算出测量杆7的长度，另外根据本仪器的制作工序和材料特点，本仪器可将测量杆7的长度设定为x=44 cm ;此时固定该测量仪I个位置处的升降螺杆14，另外3个位置处的升降螺杆14用来完成框架I的架身水平调节，当地表凹凸不平度为y时，此时测量杆7的顶端指向读数为x4，则有y=x4。由如上关系式可知，如果测量杆7的顶端对应读数板5上的位置在“0”刻度线以下，则有X4为负，相应的地表面不平度y也为负；反之，如果测量杆7的顶端对应读数板5上的位置在“0”刻度线以上，则有X4为正，相应的地表面不平度y也为正。本实用新型在使用时，首先固定该测量仪I个位置处的升降螺杆14，另外3个位置处的升降螺杆14对框架I进行架身的水平调节，在此过程中分别观察框架I边框内的水平仪2，直至框架I内的四个水平仪2都显示水平为止，使矩形架身处于同一平面上；接着将滑板4置于框架I的靠边首位置，放下提升横杆9，使测量杆7的下端接触待测量的地表，同时在读数板5的正面拍摄照片(当读数板5的两侧都设置测量杆7时则需要在读数板5的正反面皆拍摄照片)，存储为该纵向位置处的一帧图片；然后提起提升横杆9，沿纵向滑移滑板4至一定距离后上紧锁紧螺栓12，放下提升横杆9，再次拍摄照片并存储；接着依次完成整个架身对应的二维平面下的凹凸不平度测量。然后移动框架I到下一个位置，使得下一框架I身位的前侧两底座13与上一框架I身位的后侧两底座13位置重合，在两个架身都水平的情况下，读出作为平面基准调节针尺的测量杆7在两个位置处的读数，差值即为两个架身平面的基准差值，选择上一框架I身位作为参考平面，后面的架身平面依次根据基准差值进行修正，由此完成平面内地表不平度的长距离测量。本实用新型采用矩形框架I和测量装置3的组合设计，实现了二维平面的地表凹凸不平度测量，同时既可即时读数亦可摄像成图片做后期处理的方式大大提高了测量实验的工作效率；同时通过可滑动滑板4的设计，使得测量装置3在不调节框架I架身的前提下，即可实现连续测量；而且采用的轻质测量杆7，不会损坏地表面，完好地保留了地表的原始形貌；在实现二维平面测量的同时还提高了测量的速度和精度，同时可适用于各种地质的地表不平度的测量，具有结构简单、重量轻、使用方便且适用范围广的特点，适宜推广使用。以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内；本实用新型未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。
权利要求1.一种平面针尺式地表不平度测量仪，包括框架(I )，其特征在于所述的框架(I)为4个内嵌水平仪(2)的直杆构成的矩形框，框架(I)的上侧设有测量装置(3)，测量装置(3)包括水平部分的滑板(4)和竖直部分的读数板(5)，滑板(4)放置在框架(I)的上侧，滑板(4)上设有沿其长度方向均匀设置的竖直通孔(6)，通孔(6)内设有两端伸出通孔(6)的测量杆(7)，测量杆(7)的顶端通过连接线(8)与放置在读数板(5)上的提升横杆(9)相连。
2.根据权利要求I所述的平面针尺式地表不平度测量仪，其特征在于所述框架(I)的侧壁内侧或外侧设有与框架(I)固定相连的滑槽(10)，所述的滑槽(10)与滑板(4)的两端下侧设置的滑轮(11)滑动相连。
3.根据权利要求2所述的平面针尺式地表不平度测量仪，其特征在于所述滑轮(11)的一侧设有锁紧螺栓(12)，锁紧螺栓(12)通过连接件固定在滑板(4)的下侧。
4.根据权利要求I所述的平面针尺式地表不平度测量仪，其特征在于所述框架(I)的下侧设有底座(13)，框架(I)通过升降螺杆(14)与底座(13)相连。
5.根据权利要求I所述的平面针尺式地表不平度测量仪，其特征在于所述滑板(4)的两端位于框架(I)的长边上。
6.根据权利要求I所述的平面针尺式地表不平度测量仪，其特征在于所述读数板(5)的正面上设有沿通孔(6)的延伸方向均匀分布的竖直等刻度线。
7.根据权利要求I所述的平面针尺式地表不平度测量仪，其特征在于所述的测量装置(3)呈“丄”状结构或“L”状结构，读数板(5)位于滑板(4)的中部上方或边沿的上方。
8.根据权利要求I或7所述的平面针尺式地表不平度测量仪，其特征在于所述的滑板(4)上设有1-2列通孔(6)，通孔(6)位于读数板(5)的一侧或两侧。
专利摘要本实用新型公开了一种平面针尺式地表不平度测量仪，包括框架(1)，所述的框架(1)为4个内嵌水平仪(2)的直杆构成的矩形框，框架(1)的上侧设有测量装置(3)，测量装置(3)包括水平部分的滑板(4)和竖直部分的读数板(5)，滑板(4)放置在框架(1)的上侧，滑板(4)上设有沿其长度方向均匀设置的竖直通孔(6)，通孔(6)内设有两端伸出通孔(6)的测量杆(7)，测量杆(7)的顶端通过连接线(8)与放置在读数板(5)上的提升横杆(9)相连。本实用新型结构简单、使用方便重量轻，在实现二维平面测量的同时还提高了测量的速度和精度，同时可适用于各种地质的地表不平度的测量，具有适用范围广的特点，适宜推广使用。
文档编号G01B21/30GK202466373SQ20122004302
公开日2012年10月3日 申请日期2012年2月10日 优先权日2012年2月10日
发明者姜春霞, 李晓勤, 郭兵, 鲁植雄 申请人:南京农业大学