一种水平位移测量装置的制作方法

本发明涉及土木工程中的结构监测技术领域，尤其涉及一种水平位移测量装置。

背景技术：

使用张丝法测量位移(变形)在土木工程测量中得到了较为广泛的应用，但在实际使用时，所采用具体的形式、细节各不相同。该方法的原理为：将被测点位移，通过热膨胀系数稳定的张丝传递到测量端，测量端为各类量测装置，然后通过测量端测量得到位移数值。

为实现对大型建筑结构(例如，核电厂安全壳结构)的水平直径变化的测量，在使用上述使用张丝法测量位移时，一般都需要增加位移传递支架。在实际应用中，所使用的位移传递支架的形式多种多样。但是，现有技术中很多具体实现方法的测试误差超过0.1mm，其传递效果不甚理想。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种水平位移测量装置，从而可以有效而快捷地限制重锤的大幅度摆动，提高测量的精度，减小滑轮与张丝之间的摩擦，实现位移量的有效传递，同时还可以防止张丝被装置卡死的现象。

本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种水平位移测量装置，包括：张丝、水平测量轮架、位移传感器和重锤；

所述张丝的一端与第一固定物固定连接，所述张丝的另一端与所述重锤连接；

所述水平测量轮架包括：背板、第一滑轮、第二滑轮和支架；

所述背板固定于第二固定物上；

所述第一滑轮和所述第二滑轮分别设置在所述背板的上部和下部；

所述第一滑轮和所述第二滑轮的内边缘均与所述张丝抵接；

所述第一滑轮的内边缘与所述第二滑轮的内边缘在同一条垂直于地面的垂直线上；

所述支架设置在所述背板的中部，用于固定所述位移传感器；

所述位移传感器的下端设置有线卡；所述线卡与所述张丝固定连接。

较佳的，所述水平位移测量装置还进一步包括：设置在所述张丝和第一固定物之间的位移标定器；

所述位移标定器的一端与第一固定物固定连接，所述位移标定器的另一端与所述张丝的一端连接。

较佳的，所述位移标定器的另一端通过环形机具与所述张丝的一端连接。

较佳的，所述背板上还设置有第三滑轮；

所述第三滑轮设置在所述第一滑轮和第二滑轮之间，且所述第三滑轮的外边缘与所述张丝抵接。

较佳的，所述第三滑轮与所述第二滑轮之间的距离小于所述第三滑轮与所述第一滑轮之间的距离。

较佳的，所述第一滑轮、第二滑轮和第三滑轮与所述背板的连接处还设置有调节紧固装置；

所述调节紧固装置用于调整各个滑轮与所述背板的垂直距离，并将各个滑轮固定在所述背板上。

较佳的，所述位移传感器为直流直线位移传感器。

较佳的，所述第一固定物和第二固定物为核电厂安全壳内位于水平直径的两端的内壁。

较佳的，所述位移标定器和水平测量轮架通过焊接件分别焊接在所述第一固定物和第二固定物上。

较佳的，所述张丝为铟瓦丝。

由上述技术方案可见，在本发明的水平位移测量装置中，由于设置了水平测量轮架，并在水平测量轮架上至少设置了第一滑轮和第二滑轮，而且张丝分别与第一滑轮和第二滑轮的内边缘抵接，且第一滑轮的内边缘与第二滑轮的内边缘在同一条垂直于地面的垂直线上，因此第一滑轮可以将张丝的水平位移量改变为垂直位移量，而且在同一条垂直于地面的垂直线上的第一滑轮和第二滑轮的内边缘可以有效而快捷地限制重锤的大幅度摆动，从而可以提高测量的精度；而且，由于各个滑轮是可以转动的，因此也可以大大减小滑轮与张丝之间的摩擦，实现位移量的有效传递，同时还可以防止张丝被装置卡死的现象。

更进一步的，由于还可以在所述第一滑轮和第二滑轮之间设置一个第三滑轮，并使得该第三滑轮的外边缘与所述张丝抵接，从而使得上述水平位移测量装置具有了两个辅助轮(即第二滑轮和第三滑轮)。由于张丝经过了这两个辅助轮的不同侧面，因此可以更为有效地控制重锤的过大晃动。

附图说明

图1是本发明的一个实施例中的水平位移测量装置的结构示意图。

图2是本发明的另一个实施例中的水平位移测量装置的结构示意图。

图3是本发明实施例中的水平测量轮架的侧视图。

图4为图3的A-A截面示意图。

图5是本发明实施例中使用多个水平位移测量装置测量水平位移的示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例中的水平位移测量装置的结构示意图。如图1所示，本发明实施例中的水平位移测量装置包括：张丝11、水平测量轮架12、直流直线位移传感器(DCLVDT)13和重锤14；

所述张丝11的一端与第一固定物15固定连接，所述张丝11的另一端与所述重锤15连接；

所述水平测量轮架12包括：背板20、第一滑轮21、第二滑轮22和支架23；

所述背板21固定于第二固定物16上；

所述第一滑轮21和所述第二滑轮22分别设置在所述背板20的上部和下部；

所述第一滑轮21和所述第二滑轮22的内边缘均与所述张丝11抵接；

所述第一滑轮21的内边缘与所述第二滑轮22的内边缘在同一条垂直于地面的垂直线上；

所述支架23设置在所述背板20的中部，用于固定所述DCLVDT 13；

所述DCLVDT 13的下端设置有线卡31；所述线卡31与所述张丝11固定连接。

另外，较佳的，图2是本发明的另一个实施例中的水平位移测量装置的结构示意图，如图2所示，在本发明的具体实施例中，所述水平位移测量装置还可以进一步包括：设置在所述张丝11和第一固定物15之间的位移标定器17；

所述位移标定器17的一端与第一固定物15固定连接，所述位移标定器17的另一端与所述张丝11的一端连接。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述位移标定器17的另一端还可以通过环形机具18与所述张丝11的一端连接。

根据上述水平位移测量装置的结构可知，在本发明的技术方案中，如果需要测量大型建筑结构的水平位移变化(例如，核电厂安全壳结构壳内的水平直径变化)，则可以将第一固定物和第二固定物分别设置在待测结构(即核电厂安全壳结构的安全壳内)的水平直径的两端，并将上述的位移标定器固定于第一固定物上，再将所述水平测量轮架的背板固定在第二固定物上；张丝的一端与位移标定器连接，另一端与重锤连接。在该重锤的重力作用下，张丝将被拉直，且该张丝搭在水平测量轮架的第一滑轮和第二滑轮上，并分别与第一滑轮和第二滑轮的内边缘抵接。

因此，当大型建筑结构的待测的水平位移发生变化时(例如，上述核电厂安全壳内部充、降压时，安全壳受力变形，安全壳内的水平直径将产生变化)，张丝将发生水平位移，此时的张丝在重锤(例如，重量为10kg)的自身重力的作用下，将带动水平测量轮架上的第一滑轮和第二滑轮发生相应的转动，将张丝的水平位移转化为张丝在垂直方向的垂直位移。由于DCLVDT的下端的线卡与所述张丝固定连接，因此张丝在重锤作用下可以带动线卡从而带动DCLVDT的测量杆产生位移，从而使得该张丝的位移量可以通过DCLVDT位移传感器测量得到。

在本发明的技术方案中，由于张丝分别与第一滑轮和第二滑轮的内边缘抵接，且第一滑轮的内边缘与第二滑轮的内边缘在同一条垂直于地面的垂直线上，因此第一滑轮可以将张丝的水平位移量改变为垂直位移量，而且在同一条垂直于地面的垂直线上的第一滑轮和第二滑轮的内边缘可以有效地限制重锤的过大摆动，因而不必对重锤的自由状态做过多限制；而且，由于各个滑轮是可以转动的，因此也可以大大减小滑轮与张丝之间的摩擦，不会影响到位移量的有效传递，而且还可以避免张丝被卡死的现象。

另外，在本发明的技术方案中，还可以进行进一步的改进。例如，较佳的，如图2所示，在本发明的具体实施例中，还可以在所述第一滑轮21和第二滑轮22之间设置一个第三滑轮23，即所述背板20上还设置有第三滑轮23；所述第三滑轮23设置在所述第一滑轮21和第二滑轮22之间，且所述第三滑轮23的外边缘与所述张丝抵接。因此，所述第三滑轮23的外边缘与所述第一滑轮21、第二滑轮22的内边缘也在同一条垂直于地面的垂直线上。

更进一步的，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述第三滑轮23与所述第二滑轮22之间的距离小于所述第三滑轮23与所述第一滑轮21之间的距离。

通过设置上述的第三滑轮，可以使得上述水平位移测量装置具有了两个辅助轮(即第二滑轮和第三滑轮)。由于张丝经过了这两个辅助轮的不同侧面，因此可以更为有效地控制重锤的过大晃动(两个辅助轮的距离比较近时的效果更好)。

在本发明的技术方案上，可以根据实际应用的需求，调节三个滑轮的前后位置，使得各个滑轮的边缘均达到轻触张丝的效果。

例如，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述第一滑轮、第二滑轮和第三滑轮(如果设置了第三滑轮)与所述背板的连接处还设置有调节紧固装置(图中未示出)；所述调节紧固装置用于调节各个滑轮的前后位置，即调整各个滑轮与所述背板的垂直距离，并将各个滑轮固定在所述背板上。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述第一固定物和第二固定物可以是核电厂安全壳内位于水平直径的两端的内壁。

当然，在实际应用场景中，核电厂安全壳内在水平直径方向有可能存在很多构筑物，从而使得张丝无法拉通。此时，也可以第一固定物和第二固定物中的任意一个设置为安全壳内的构筑物的表面，而将另一个固定物设置为安全壳内的内壁，此时，通过测量水平位移的变化，也同样可以对核电厂安全壳内的水平直径的位移进行有效地监控和测量。

另外，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述位移标定器和水平测量轮架均通过焊接件分别焊接在所述第一固定物和第二固定物上。

例如，如图2所示，所述位移标定器可以通过A型焊接件41焊接在所述第一固定物，所述水平测量轮架可以通过B型焊接件42焊接在所述第二固定物上。

进一步的，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述焊接件(例如，A、B型焊接件)均焊接在安全壳结构的内壁的钢衬里上或者通过强力胶粘接在钢衬里上。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述焊接件上还可设置有丝孔，用于使用通过所述丝孔的螺栓或螺钉将水平测量轮架或位移标定器(如果设置了位移标定器)固定在所述焊接件上。

在本发明的技术方案中，可以使用一个水平位移测量装置对核电厂安全壳内的水平直径的位移进行监控和测量，也可以使用多个水平位移测量装置同时对核电厂安全壳内的水平直径的位移进行监控和测量，如图5所示。

在使用多个水平位移测量装置进行监控和测量时，可以监控和测量不同方向的水平直径的位移。

另外，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述张丝可以是铟瓦丝。较佳的，所述铟瓦丝的直径可以是0.8mm。

进一步的，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述位移标定器可以是螺旋测微器，也可以是其它的位移标定装置。

另外，较佳的，如图3、图4所示，在本发明的具体实施例中，所述水平测量轮架12的背板20上还设置有调节水准泡24，用于监测所述水平测量轮架的安装垂直度，从而可以在安装过程中保证所述水平测量轮架的安装垂直度。

此外，在本发明的技术方案中，还可以根据待测结构(例如，安全壳结构)的整体尺寸，设置张丝的总长度。例如，较佳的，在本发明的具体实施例中，可以将所述张丝的长度设置有50m或更短或更长。

考虑到水平张丝(例如，铟瓦丝)的自重作用、张丝与水平测量轮架的摩擦作用、滑轮转动轴间隙及加工精度等影响测量误差因素，经过现场多次验证，测量误差可以由之前多轮多侧面控制下的0.080mm(±25mm量程)降低至0.055mm，从而可以有效地提高测量精度。

综上所述，在本发明的技术方案中，由于设置了水平测量轮架，并在水平测量轮架上至少设置了第一滑轮和第二滑轮，而且张丝分别与第一滑轮和第二滑轮的内边缘抵接，且第一滑轮的内边缘与第二滑轮的内边缘在同一条垂直于地面的垂直线上，因此第一滑轮可以将张丝的水平位移量改变为垂直位移量，而且在同一条垂直于地面的垂直线上的第一滑轮和第二滑轮的内边缘可以有效而快捷地限制重锤的大幅度摆动，从而可以提高测量的精度；而且，由于各个滑轮是可以转动的，因此也可以大大减小滑轮与张丝之间的摩擦，实现位移量的有效传递，同时还可以防止张丝被装置卡死的现象。

更进一步的，由于还可以在所述第一滑轮和第二滑轮之间设置一个第三滑轮，并使得该第三滑轮的外边缘与所述张丝抵接，从而使得上述水平位移测量装置具有了两个辅助轮(即第二滑轮和第三滑轮)。由于张丝经过了这两个辅助轮的不同侧面，因此可以更为有效地控制重锤的过大晃动。

此外，上述水平位移测量装置在密闭空间或者避免外界气流干扰的条件下，可以实现更为精确的变位测量，而核电厂安全壳结构恰恰提供了这种场所，因此，上述水平位移测量装置可以很好地应用于核电厂安全壳结构的水平位移的监控和测量，有效地解决了壳外铅垂线装置测量变位测点不足的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。