引张线式双向位移测量系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种引张线式双向位移测量系统。本发明的目的是提供一种结构简单、制作方便且成本较低的引张线式双向位移测量系统。本发明的技术方案是：一种引张线式双向位移测量系统，用于构筑物表面沉降和水平位移的实时测量，其特征在于该系统包括安装于测试区内的引张线和若干个双向位移测量装置、以及用光缆依次连接的光纤光栅解调仪、数据库及计算机，所述双向位移测量装置安装于测试区内测点表面，测点中心应与引张线在同一高度，其中：双向位移测量装置包括一个壳体和两个安装于壳体内的位移测量构件。本发明适用于大坝、隧道、桥梁、边坡、基坑及建筑构筑物等表面沉降和水平位移测量。
【专利说明】引张线式双向位移测量系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种引张线式双向位移测量系统。适用于大坝、隧道、桥梁、边坡、基坑及建筑构筑物等表面沉降和水平位移测量。
【背景技术】
[0002]变形是工程安全监测中最重要的物理量。随着科学技术的发展，对观测仪器及系统提出了更高的要求，除了采用人工观测获得原始数据外，还应能实现自动化监测，以便及时掌握工程安全状况并作出相应的决策，这也是工程安全监测系统发展的方向。
[0003]传统的变形监测多采用水准仪、经纬仪、全站仪和电子水准仪等进行人工观测，人工观测工作量大、周期长，观测成果的精度和同步性较差。传统的单向引张线装置只能实现水平位移测量，静力水准装置只能实现竖向位移测量，各自的测量范围受到很大的限制，同时也增加了成本。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:针对上述存在的问题，提供一种结构简单、制作方便且成本较低的引张线式双向位移测量系统。
[0005]本发明所采用的技术方案是:一种引张线式双向位移测量系统，用于构筑物表面沉降和水平位移的实时测量，其特征在于该系统包括安装于测试区内的引张线和若干个双向位移测量装置、以及用光缆依次连接的光纤光栅解调仪、数据库及计算机，所述双向位移测量装置安装于测试区内测点表面，测点中心应与引张线在同一高度，其中:
双向位移测量装置包括一个壳体和两个安装于壳体内的位移测量构件；
所述壳体为长方体，其中两块相对的侧板上开有供引张线穿过的通孔；
所述位移测量构件由位移推拉板、防震棒、弹簧和等强度梁组成，其中位移推拉板两侧垂直固定弹簧，呈十字形，且两者所在平面平行于通孔所在面，弹簧远离推拉板端经等强度梁固定于壳体，弹簧内插装防震棒，防震棒一端固定于位移推拉板上，另一端依次穿过等强度梁和壳体，位移推拉板两端经滑动构件连接壳体内壁；所述位移推拉板上对应于通孔位置开设供引张线通过的导向孔，该导向孔呈长条形且沿推拉板长度方向布置；所述等强度梁上安装感知等强度梁表面应变的光纤光栅；
两套位移测量构件呈错位十字交叉布置，且两个方向分别采用两只光纤光栅测试。
[0006]所述壳体外壁上对应防震棒出露端设有套管。
[0007]所述滑动构件包括制于位移推拉板端部的榫头，壳体内壁上对应榫头位置制有榫槽。
[0008]所述滑动构件包括两块置于位移推拉板两侧、固定于壳体内壁的限位板，该限位板平行通孔所在面。
[0009]所述导向孔宽度等于引张线直径。
[0010]所述测试区两端分别设有固定夹具和线体卷线轮，固定夹具连接引张线一端，弓丨张线另一端悬挂重物并挂于线体卷线轮上，该引张线穿过双向位移测量装置的通孔和长条形导向孔。
[0011 ] 所述重物采用200kg砝码。
[0012]本发明的有益效果是:1、结构简单、制作方便、成本较低；2、利用新型双向位移传感器，实现了单根引张线测量多点双向位移，改变了传统单向引张线水平位移测量装置及静力水准竖向位移测量装置只能实现单一方向位移测量的缺点；3、采用光纤光栅作为传感元件，通过感知等强度梁表面的应变，产生相应的波长变化，且两个方向分别采用两只光纤光栅测试，消除了温度对测试结果的影响，可以实现温度自补偿，提高测量精度；4、可以实现自动化远程实时量测。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为实施例中双向位移测量装置的纵剖图。
[0014]图2为图1的A-A剖视图。
[0015]图3为图1的B-B剖视图。
[0016]图4为实施例中壳体的剖视图。
[0017]图5为实施例中位移测量构件的结构示意图。
[0018]图6、图7为测量系统现场安装的主视图和俯视图。
[0019]图8为测量系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]本实施例为一种可同时测量水平位移和竖向位移的测量系统，该系统包括安装于测试区内的引张线8、固定夹具15、线体卷线轮10、重物11 (200kg砝码)和双向位移测量装置16。如图6、图7所示，在测量现场测试区的两端分别安装固定夹具15和线体卷线轮10，引张线8的一端连接固定夹具15，另一端悬挂重物11并挂于线体卷线轮10上。在引张线8上安装若干双向位移测量装置16，该装置固定安装于测试区内测点表面，测点中心应与引张线8在同一高度。双向位移测量装置16通过光缆12依次接上光纤光栅解调仪13和计算机14，形成双向位移测量系统，实现自动化远程实时量测，见图8。
[0021]如图f图5所示，本实施例中双向位移测量装置16具有呈长方体的壳体1，在壳体I的左右侧板(本实施例以图1为基准进行描述)上均开有通孔101，通孔101为正方形，边长远大于引张线8的直径。在壳体I内安装有两个分别用于测量水平和竖向位移的位移测量构件。
[0022]其中水平位移的位移测量构件包括竖向布置的位移推拉板3，位移推拉板3上端置于两限位板7组成的滑动轨道内，该轨道平行壳体左右侧板，两限位板7布置于位移推拉板3两侧且固定于壳体上侧板；该位移推拉板下端制有榫头302，壳体下侧板对应榫头302制有作为滑动轨道的榫槽102，该榫槽同样平行壳体左右侧板，故该位移推拉板可在壳体内水平滑动。位移推拉板3朝向壳体I前后面侧垂直固定弹簧4，位移推拉板3与两侧弹簧4呈十字形布置，弹簧远离推拉板端经等强度梁5固定于壳体I左侧板。
[0023]竖向位移的位移测量构件包括水平布置的位移推拉板3，位移推拉板3左右两端均制有榫头302，壳体前后侧板上对应榫头302制有榫槽102，两榫槽102平行壳体左右侧板，故该位移推拉板可在壳体内竖向滑动。该位移推拉板的上下两侧经弹簧4连接等强度梁5，等强度梁5固定于壳体I右侧板。
[0024]本例中在位移推拉板3上对应壳体上通孔101位置开有可供引张线8穿过的长条形的导向孔301 (导向孔301宽度与引张线8直径相同)，该导向孔沿位移推拉板3长度方向布置。等强度梁5上安装用于感知等强度梁表面应变的光纤光栅6。
[0025]本实施例中在弹簧4内插装防震棒2,该防震棒一端固定于位移推拉板3,另一端依次穿过等强度梁5和壳体I (壳体上对应位置设有通孔103)。壳体I外壁上对应防震棒
2的出露端套设有套管9。防震棒2用于约束弹簧4，从而减小弹簧挠曲变形和横向振动对测量精度的影响。
[0026]本实施例的具体工作原理如下:引张线8穿过双向位移测量装置16经内通孔101和长条形定位孔301，当引张线8与本装置固定点产生相对位移时，位移推拉板3相应的位置移动(相对移动为水平位移，则带动竖向的位移推拉板3移动；竖向位移带动水平的位移推拉板3移动)，并使相应的弹簧4产生伸缩，弹簧4伸缩产生力传递到等强度梁5端部，使等强度梁5产生挠度及应变变化，被贴在等强度梁5表面的光纤光栅6感知，光纤光栅解调仪13和计算机14再通过光纤光栅6的波长变化计算出位移变化。根据Bragg光栅测试原理和力学理论推算出水平和竖向的位移:
式中m为与等强度梁和弹簧及光栅等有关的一个常数，Δ?和u I分别为位移变化量和光栅波长变化量。
【权利要求】
1.一种引张线式双向位移测量系统，用于构筑物表面沉降和水平位移的实时测量，其特征在于该系统包括安装于测试区内的引张线(8)和若干个双向位移测量装置(16)、以及用光缆(12)依次连接的光纤光栅解调仪(13)、数据库及计算机(14)，所述双向位移测量装置(16)安装于测试区内测点表面，测点中心应与引张线(8)在同一高度，其中: 双向位移测量装置(16)包括一个壳体(I)和两个安装于壳体内的位移测量构件； 所述壳体(I)为长方体，其中两块相对的侧板上开有供引张线(8)穿过的通孔(101)； 所述位移测量构件由位移推拉板(3)、防震棒(2)、弹簧(4)和等强度梁(5)组成，其中位移推拉板(3)两侧垂直固定弹簧(4)，呈十字形，且两者所在平面平行于通孔(101)所在面，弹簧(4)远离推拉板端经等强度梁(5)固定于壳体(1)，弹簧(4)内插装防震棒(2)，防震棒一端固定于位移推拉板(3)上，另一端依次穿过等强度梁(5)和壳体(1)，位移推拉板(3)两端经滑动构件连接壳体(I)内壁；所述位移推拉板(3)上对应于通孔(101)位置开设供引张线(8)通过的导向孔(301)，该导向孔呈长条形且沿推拉板长度方向布置；所述等强度梁(5 )上安装感知等强度梁(5 )表面应变的光纤光栅(6 ); 两套位移测量构件呈错位十字交叉布置，且两个方向分别采用两只光纤光栅(6)测试。
2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于:所述壳体(I)外壁上对应防震棒(2)出露端设有套管(9)。
3.根据权利要求1或2所述的测量系统，其特征在于:所述滑动构件包括制于位移推拉板(3 )端部的榫头(302 )，壳体(I)内壁上对应榫头(302 )位置制有榫槽(102 )。
4.根据权利要求1或2所述的测量系统，其特征在于:所述滑动构件包括两块置于位移推拉板(3)两侧、固定于壳体(I)内壁的限位板(7)，该限位板平行通孔(101)所在面。
5.根据权利要求1或2所述的测量系统，其特征在于:所述导向孔(301)宽度等于引张线(8)直径。
6.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于:所述测试区两端分别设有固定夹具(15)和线体卷线轮(10)，固定夹具(15)连接引张线(8)—端，引张线(8)另一端悬挂重物(11)并挂于线体卷线轮(10)上，该引张线(8)穿过双向位移测量装置(16)的通孔(101)和长条形导向孔(301)。
7.根据权利要求6所述的量测系统，其特征在于:所述重物(11)采用200kg砝码。
【文档编号】G01C5/00GK103438859SQ201310339090
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月6日 优先权日:2013年8月6日
【发明者】陈文华, 王群敏, 彭书生, 钟聪达, 卢泳 申请人:浙江华东工程安全技术有限公司