可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀，包括漂浮在液面（9）上的浮子（7），浮子（7）的外徑小于或等于儲液桶（3）內徑的五分之四，浮子（7）通過連接件a（8）安裝在位移計（1）上。還包括限位組件（6），限位組件（6）安裝在浮子（7）上。限位組件（6）的外徑與儲液桶（3）的內徑相配合。本發明縮小了浮子的外徑尺寸，從而有效增大了浮子的吃水截面積，削弱了因溫度漂移后液面變化引起的位移測量誤差。限位組件的外徑與儲液桶的內徑相配合，限位組件外緣與儲液桶內壁之間的間隙較小，可避免浮子發生大角度偏移，確保浮子在儲液桶內上下平穩浮沉。
【專利說明】可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀
【技術領域】
[0001]本發明涉及靜力水準儀，特別是涉及一種可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀。
【背景技術】
[0002]靜力水準系統是測量兩點或多點間相對沉降的精密儀器，主要用于大壩、核電站、高層建筑、基坑、隧道、橋梁、地鐵等垂直位移和傾斜的監測。靜力水準系統一般安裝在被測物體等高的測墩上或被測物體墻壁等高線上，在使用中，多個靜力水準儀的儲液桶之間通過通液管連通，浮子位置隨液位的變化而同步變化，每一個儲液桶的液位由位移計測出，由此可測出各靜力水準儀的液位變化量。
[0003]傳統靜力水準儀的浮子結構如圖1和圖2所示，其浮子漂浮于液面上，浮子外壁與儲液桶內壁之間的間隙很小，吃水截面積Si很小。通液管和儲液桶受溫度影響時，儲液桶內液體密度會發生變化，進而將導致儲液桶內液位的變化。假設溫度變化AT引起的儲液桶內液體體積變化量為AV，而AV= AH1*S1。因此，當溫度變化量Λ T—定時，吃水截面積SI越小，因溫度變化引起的液位變化量ΛΗ1越大，將造成較大的測量誤差。
[0004]由于靜力水準儀常常使用在惡劣的環境下，靜力水準系統中的靜力水準儀處于不同溫度環境的情況時有發生，如果不能避免或削弱溫度漂移對測量精度的影響，產品在使用和推廣上必然會受到很大局限。
[0005]《溫度不均勻對液體靜力水準儀精度的影響》，陳繼華，解放軍測繪學院大地系，《工程勘察》2000年第I期。雖然考慮到了溫度漂移對靜力水準儀測量精度的影響，但是其采用的技術方案是高差溫度補償，計算因溫度變化引起的高度差Λ H，以消除溫度不均勻對高差測量的影響。這種方法存在算法復雜度高，實現難度大等缺點，且采用補償的方式無法從根源上削弱溫度漂移對測量精度的影響。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種新型的可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀，縮小浮子的外徑尺寸，從而有效增大浮子的吃水截面積，有效降低因溫度漂移后液面變化引起的位移測量誤差。
[0007]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:
[0008]可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀，包括位移計、固定座和儲液桶，位移計通過固定座安裝在儲液桶上，儲液桶底部通過通液管接頭與通液管相連；還包括漂浮在液面上的浮子，浮子的外徑小于或等于儲液桶內徑的五分之四，浮子通過連接件a安裝在位移計上。
[0009]所述的浮子為密度小于液體密度的空心或實心體。
[0010]可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀還包括限位組件，限位組件安裝在浮子上，設置于液面上方或液面下方。無論設置于液面上方還是下方，液面均不得浸沒浮子。
[0011]限位組件也可安裝在連接件a上，限位組件和浮子的整體重量保證浮子漂浮在液面上。
[0012]所述限位組件的外徑與儲液桶的內徑相配合，限位組件外緣與儲液桶內壁之間的間隙較小，避免浮子發生大角度偏移，確保浮子在儲液桶內上下平穩浮沉。限位組件可以是整塊限位板，或是由多根限位桿組成的組件。
[0013]所述的限位組件與浮子采用一體化成型結構成型。
[0014]所述的限位組件直接安裝在浮子上，或通過連接件b安裝在浮子上。
[0015]所述的限位組件為密度大于、等于或小于液體的空心或實心體。
[0016]當儲液桶和通液管內液體的溫度升高或降低時，儲液桶內液體密度發生變化，進而導致儲液桶內液位的變化，造成測量誤差。由于縮小了浮子的外徑尺寸，使得浮子的吃水截面積S2較傳統靜力水準儀浮子的吃水截面積SI得到極大的增大。溫度變化AT引起的儲液桶內液體體積變化量為AV，而AV= AH2*S2。因此，當溫度變化量Λ T—定時，吃水截面積S2越大，因溫度變化引起的液位變化量△ Η2就越小，可有效降低溫度漂移對靜力水準儀測量精度的影響。
[0017]按照通液管的溫度影響系數，減小了溫度影響截面積，使得儲液桶內壁和浮子之間的截面積變大，溫度變化后液面發生變化產生的位移控制到0.05mm以內，不會對測量精度造成影響。
[0018]本發明的有益效果是:
[0019]I)縮小了浮子的外徑尺寸，從而有效增大了浮子的吃水截面積，結構設計巧妙，削弱了因溫度漂移后液面變化引起的位移測量誤差。
[0020]2)限位組件的外徑與儲液桶的內徑相配合，限位組件外緣與儲液桶內壁之間的間隙較小，可避免浮子發生大角度偏移，確保浮子在儲液桶內上下平穩浮沉。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為現有技術中靜力水準儀的結構示意圖；
[0022]圖2為現有技術中靜力水準儀液體體積變化AV時液位變化量示意圖；
[0023]圖3為本發明第一種實施例的結構示意圖；
[0024]圖4為本發明第二種實施例的結構示意圖；
[0025]圖5為本發明第三種實施例的結構示意圖；
[0026]圖6為本發明第四種實施例的結構示意圖；
[0027]圖7為本發明液體體積變化AV時液位變化量示意圖；
[0028]圖中，1-位移計,2_固定座,3-儲液桶，4_通液管接頭，5-通液管,6_限位組件，7-浮子，8-連接件a，9-液面，10-連接件b。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和具體實施例進一步詳細描述本發明的技術方案，但本發明的保護范圍不局限于以下所述。
[0030]如圖3所示，可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀，包括位移計1、固定座2和儲液桶3，位移計I通過固定座2安裝在儲液桶3上，儲液桶3底部通過通液管接頭4與通液管5相連；還包括漂浮在液面9上的浮子7，浮子7的外徑小于或等于儲液桶3內徑的五分之四，浮子7通過連接件a8安裝在位移計I上，連接件a8可以是硬質的連接桿或軟質的連接繩等。
[0031]所述的浮子7為密度小于液體密度的空心或實心體，確保浮子7始終漂浮在液面9上，不會被液面9浸沒。
[0032]作為本發明的進一步改進，可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀還包括限位組件6，限位組件6安裝在浮子7上，限位組件6可設置于液面上方或液面下方。
[0033]實施例一:如圖3所示，限位組件6安裝在浮子7的下方，位于液面9之下，液面9浸沒限位組件6且并不浸沒浮子7，即保證液面9處于浮子7的A、B兩點之間。
[0034]實施例二:如圖4所示，限位組件6安裝在浮子7的上方，位于液面9之上，保證液面9處于浮子7的A、B兩點之間。
[0035]實施例三:如圖5所示，限位組件6通過連接件blO安裝在浮子7上,保證液面9處于浮子7的A、B兩點之間。
[0036]實施例四:如圖6所示，限位組件6也可以安裝在連接件a8上，限位組件6和浮子7的整體重量(密度)保證液面9處于浮子7的A、B兩點之間。
[0037]所述限位組件6還可與浮子7采用一體化成型結構成型。
[0038]限位組件6可以是整塊限位板，也可以是由多根限位桿組成的組件。
[0039]所述限位組件6的外徑與儲液桶3的內徑相配合，限位組件6外緣與儲液桶3內壁之間的間隙較小，避免浮子7發生大角度偏移，確保浮子7在儲液桶3內上下平穩浮沉。
[0040]所述的限位組件6為密度大于、等于或小于液體的空心或實心體，當限位組件6密度大于或等于液體密度時，限位組件6起到限位和配重作用；當限位組件6密度小于液體且位于液面9上時，限位組件6同樣起到限位和配重作用；當限位組件6密度小于液體且位于液面9下時，限位組件6起到限位作用，同時配合浮子7組成組合式浮子。
[0041]如圖7所示，當儲液桶3和通液管5內液體的溫度升高或降低時，儲液桶3內液體密度發生變化，進而導致儲液桶3內液位的變化，造成測量誤差；由于縮小了浮子7的外徑尺寸，使得浮子7的吃水截面積S2較傳統漂浮式浮子的吃水截面積SI得到極大提升。溫度變化AT引起的儲液桶內液體體積變化量為AV，而M= AH1*S1 = AH2*S2。當溫度變化量ΛΤ —定時，液體體積變化量AV也相同，因吃水截面積S2 >> SI，所以，因溫度漂移引起的液位變化量ΛΗ2<< ΛΗ1，即有效降低了溫度漂移所引起的液位變化對靜力水準儀造成的測量誤差。
[0042]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當理解本發明并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環境，并能夠在本文所述構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發明的精神和范圍，則都應在本發明所附權利要求的保護范圍內。
【權利要求】
1.可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀，包括位移計(I)、固定座(2)和儲液桶(3)，位移計(I)通過固定座(2 )安裝在儲液桶(3 )上，儲液桶(3 )底部通過通液管接頭(4 )與通液管(5)相連；其特征在于:還包括漂浮在液面(9)上的浮子(7)，浮子(7)的外徑小于或等于儲液桶(3)內徑的五分之四，浮子(7)通過連接件a (8)安裝在位移計(I)上。
2.根據權利要求1所述的可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀，其特征在于:所述的浮子(7)為密度小于液體密度的空心或實心體。
3.根據權利要求1所述的可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀，其特征在于:還包括限位組件(6 )，限位組件(6 )安裝在浮子(7 )上。
4.根據權利要求3所述的可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀，其特征在于:所述的限位組件(6)安裝在連接件a (8)上。
5.根據權利要求3或4所述的可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀，其特征在于:所述限位組件(6)的外徑與儲液桶(3)的內徑相配合。
6.根據權利要求3所述的可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀，其特征在于:所述的限位組件(6)與浮子(7)采用一體化成型結構成型。
7.根據權利要求3所述的可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀，其特征在于:所述的限位組件(6 )直接安裝在浮子(7 )上。
8.根據權利要求3所述的可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀，其特征在于:所述的限位組件(6)通過連接件b (10)安裝在浮子(7)上。
9.根據權利要求3所述的可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀，其特征在于:所述的限位組件(6)為密度大于、等于或小于液體的空心或實心體。
【文檔編號】G01C5/04GK104132642SQ201410381403
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月5日 優先權日:2014年6月23日
【發明者】楊紹荃, 楊波 申請人:四川金碼科技有限公司