本发明涉及检测装置，尤其是涉及一种静力水准仪组件。
背景技术
中子谱仪由靶站、中子导管、样品台、探测器等组成。从靶站出来的中子经中子导管输运到达样品台，中子经过样品后散射被探测器探测到，从而用来分析样品的应力、结构等特点。中子导管作为中子输运的通道，要求很高的安装精度。中子导管全长30-50m，安装水平度误差不超过50μm，不均匀沉降不超过0.2mm/年。
现有的静力水准仪无法实现高精度的测量。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够实现高精度测量的静力水准仪组件。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
一种静力水准仪，包括外筒、内筒及浮子，所述内筒固定安装于所述外筒内并与所述外筒之间形成间隙，所述间隙能够收容恒温水以便于所述静力水准仪维持恒定温度，所述浮子收容于所述内筒，所述浮子包括重摆及浮漂，所述浮漂漂浮于所述内筒，所述重摆安装于所述内筒并对所述浮漂自然调平，所述静力水准仪还包括测距传感器，所述测距传感器固定安装于所述内筒并通过非接触方式测量所述浮子顶部平面与所述测距传感器的距离，以便于监测待测物的沉降。
进一步地，所述重摆包括底座及固定于所述底座的限位架，所述限位架设有限位圈，所述浮漂位于所述限位圈内，所述限位圈设有弧形限位部，便于减少摩擦。
进一步地，所述内筒包括底板，所述底座固定于所述底板。
进一步地，所述内筒还包括顶盖及罐壁，所述罐壁两端分别与所述底板及所述顶盖固定形成一密闭空间，所述浮子位于所述密闭空间内。
进一步地，所述罐壁由玻璃制成。
进一步地，所述外筒设有进气口，所述进气口与所述密闭空间连通，所述密闭空间及气路中填充惰性气体，处于微负压状态。
进一步地，所述测距传感器固定于所述顶盖。
进一步地，所述测距传感器为激光测距传感器。
进一步地，所述静力水准仪还包括温度传感器，所述温度传感器安装于所述内筒测量所述内筒内液体的温度。
一种静力水准仪组件，包括控制器、导管及气管，所述静力水准仪组件还包括静力水准仪，所述控制器包括恒温水循环装置及气囊，所述静力水准仪的间隙通过所述导管与所述恒温水循环装置连通，为所述内筒提供恒温环境，所述内筒通过所述气管与所述气囊连通，以便于和大气隔离，防止惰性气体挥发及液体流失。
相比现有技术，本发明静力水准仪组件具有以下优点：
(1)采用激光测距技术，抗干扰能力强，测量精度高，结构紧凑。高精度激光测距仪，测量范围20mm，测量精度可达2μm。
(2)独特的结构设计，保证测量的准确性。采用浮漂式浮子代替传统导向浮子，摩擦阻力小，水平度好，抗振性好。
(3)实时温度检测。在每个浮筒中安装高精度温度传感器，测量精度0.02℃。温度信号与高程信号同步传输到控制器进行处理。
(4)温度补偿技术。通过测量静力水准仪中的液体温度，计算各静力水准仪浮子受温度影响高度的变化，经理论计算补偿温度引起的系统误差。当各静力水准仪温差变化小于0.5℃时，由温度影响的系统误差不超过8μm。采用温度补偿以后，综合测量误差不超过10μm，满足中子束线沉降监测的要求。
(5)特殊封闭系统，不受大气压影响。将各静力水准仪中气体相互连接之后与气囊连接，与大气隔绝，可有效防止气压波动对测量系统的影响。
(6)无需更换测量介质。静力水准仪及气囊中填充惰性气体，测量介质中不会滋生微生物，不会有灰尘进入，无需更换测量介质。
(7)恒温水循环系统。将静力水准仪置于恒温水包围的环境中，严格控制环境温度，将各水准仪之间温差控制在0.2℃以内。严格的温差控制可以有效降低温度变化引起的系统误差。
(8)独特水平调整方式。通过静力水准仪本身的两条测量线与浮子对齐，可快速调整储液罐至水平位置。
(9)控制器。整个系统通过一台控制器控制，控制器按照温度差异控制恒温水流动速度，控制各水准仪温差。同时接受各传感器的温度及高程信号，经过处理以后上传至中央控制室。
附图说明
图1为本发明静力水准仪组件的一立体图；
图2为图1的静力水准仪组件的一静力水准仪的结构示意图；
图3为图2的静力水准仪的浮子的立体图；
图4为图3的浮子的内部结构示意图；
图5为图2的静力水准仪的使用状态示意图。
图中：100、静力水准仪组件；10、控制器；20、静力水准仪；21、支架；22、外筒；220、恒温水入口；221、恒温水出口；222、参考线；223、进气口；23、内筒；230、顶盖；231、罐壁；232、底板；24、温度传感器；25、浮子；250、重摆；251、底座；252、限位架；2520、弧形限位部；253、浮漂；26、测距传感器；30、导管；40、气管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1至图5，本发明一种静力水准仪组件100包括控制器10、若干静力水准仪20、导管30及气管40。
控制器10包括恒温水循环装置、气囊及集成控制电路。
每一静力水准仪20包括支架21、外筒22、内筒23、温度传感器24、浮子25及测距传感器26。外筒22固定安装于支架21。外筒22设有恒温水入口220、恒温水出口221、两参考线222及进气口223。两参考线222垂直于水平面。内筒23包括顶盖230、罐壁231以及底板232。罐壁231由金属制成，顶盖230及底板232由金属制成，由于玻璃的热涨系数比钢铁小，因此对液位的影响更小。浮子25包括重摆250及浮漂253。重摆250包括底座251及限位架252。限位架252固定于底座251。限位架252中部形成一限位圈，限位圈内表面设有弧形限位部2520，减小限位架252与浮子25之间的摩擦力对浮子25自由升降的限制。测距传感器26采用测量精度±2μm的高精度激光测距传感器。激光测距传感器26安装于顶盖230上，通过非接触方法测量浮子25顶部平面与激光测距传感器26的距离。激光测距传感器26测量精度高，测量速度快，抗干扰能力强等优点，可以极大提高测量的准确性。
内筒23固定于外筒22并与外筒22形成间隙。通过恒温水入口220及恒温水出口221，间隙内充满恒温水，温度22±0.1℃。当各静力水准仪20温度差异较大时，提高恒温水循环速度，将静力水准仪20温度降至合理范围。罐壁231与顶盖230及底板232相互固定形成密闭空间，密闭空间内存有液体，浮子25漂浮于液体上，重摆250位于内筒23底部，浮漂253位于重摆250的限位圈内，重摆250采用底部加重的结构，类似不倒翁。浮子25浮在液面上，底部的重摆250起到自然调平作用，防止激光测距传感器26测量距离时，浮漂253上表面倾斜。采用限位架252固定方式，限制浮漂253水平方向移动。密闭空间与进气口223连通。温度传感器24固定于内筒23内，采用侵入式高精度传感器，测量精度0.02℃。
组装静力水准仪组件100时，每一静力水准仪20通过导管30与控制器10的恒温水循环装置连通。恒温水为内筒23提供一个恒温环境，保证各静力水准仪20温度一致。控制器10通过内部恒温控制系统，输出恒温水，温度22±0.1℃。当各静力水准仪20温度差异较大时，提高恒温水循环速度，将静力水准仪20温度降至合理范围。每一静力水准仪20通过气管40与气囊连通。整个气体管路及气囊中填充惰性气体，微负压状态。气囊内气体与大气隔离，可以有效防止系统内部惰性气体流失及液体蒸发，因此长时间使用不用补充液体。气囊设置在控制器10中，通过压力传感器测量气囊内气体压力，保证其与大气压力相等。
静力水准仪20沿中子束线等距布置，每段间距5m。将控制器10布置在管路中间位置，各管路采用保温隔热结构，可以有效减小液体在导管30中流动造成的温度变化，减小气体压力不均匀造成的局部测量误差。
该系统可在建筑的永久水准点布置一台静力水准仪20，然后在其他测量位置按需要布置静力水准仪20。通过比较永久水准点与其他位置静力水准仪20的高程差，可以计算出各个位置的沉降。如果仅测量相对沉降，可不在永久水准点布置静力水准仪20。该静力水准仪20适用于测量范围100m以内，高程差不超过20mm，环境温度变化不剧烈的场所。
为保证静力水准仪20本身一定的水平度，采用一种独特的调平方式。通过自带浮漂253调平，省时省力。调平时只需将静力水准仪20的外筒22壁上成90°布置的两条竖直参考线222与浮漂253对齐即可。
控制系统通过采集各静力水准仪20中的高程信号及温度信号，通过补偿修正后，通过显示屏实时显示。控制系统采用小型plc收集及处理信息，每分钟采集信号20次，然后取平均值用于计算高程变化。控制器10具备与上层控制系统通讯的能力，可以将中子束线沉降情况及时上传至中央控制室，方便维护人员监控与调整。
本发明静力水准仪组件具有以下优点：
(1)采用激光测距技术，抗干扰能力强，测量精度高，结构紧凑。高精度激光测距仪，测量范围20mm，测量精度可达2μm。
(2)独特的结构设计，保证测量的准确性。采用浮漂式浮子25代替传统导向浮子，摩擦阻力小，水平度好，抗振性好。
(3)实时温度检测，在每个浮筒中安装高精度温度传感器24，测量精度0.02℃。温度信号与高程信号同步传输到控制器10进行处理。
(4)温度补偿技术，通过测量静力水准仪20中的液体温度，计算各静力水准仪20的浮子25受温度影响高度的变化，经理论计算补偿温度引起的系统误差。当各静力水准仪20温差变化小于0.5℃时，由温度影响的系统误差不超过8μm。采用温度补偿以后，综合测量误差不超过10μm，满足中子束线沉降监测的要求。
(5)特殊封闭系统，不受大气压影响。将各静力水准仪20中气体相互连接之后与气囊连接，与大气隔绝，可有效防止气压波动对测量系统的影响。
(6)无需更换测量介质。静力水准仪20及气囊中填充惰性气体，测量介质中不会滋生微生物，不会有灰尘进入，无需更换测量介质。
(7)恒温水循环系统。将静力水准仪20置于恒温水包围的环境中，严格控制环境温度，将各静力水准仪20之间温差控制在0.2℃以内。严格的温差控制可以有效降低温度变化引起的系统误差。
(8)独特水平调整方式。通过静力水准仪20本身的两条参考线222与浮子25对齐，可快速调整储液罐至水平位置。
(9)控制装置。整个系统通过一台控制器10控制，控制器10按照温度差异控制恒温水流动速度，控制各静力水准仪20温差。同时接受各传感器的温度及高程信号，经过处理以后上传至中央控制室。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。