一種自動沉降觀測儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種自動沉降觀測儀，它包括儲液罐、輸水管、壓膜式液壓傳感器、數據采集裝置、信號發射裝置、氣壓表、信號接受裝置、數據處理終端、顯示器和立桿；所述氣壓表、信號接受裝置、數據處理終端和顯示器設置在儲液罐內部，所述儲液罐與外界大氣環境連通，儲液罐是通過充滿水的輸水管與埋入地表下部的壓膜式液壓傳感器相連，所述壓膜式液壓傳感器與數據采集裝置連接，數據采集裝置與信號發射裝置連接。可用以測試房屋建筑工程中地基、基礎等沉降變形，同時也可應用于滑坡變形監測等防災減災領域。
【專利說明】
一種自動沉降觀測儀
技術領域
[0001] 本實用新型屬于地表沉降測量裝置領域，具體涉及一種自動沉降觀測儀。
【背景技術】
[0002] 地表沉降觀測在房屋建筑工程、滑坡防災預警、壩基沉降觀測、道路工程中都是極 其重要的一項工作，房建中常規的地基、基礎沉降觀測對房屋主體結構的穩定性評判起著 有力的支撐作用。地基、基礎的沉降變形對房屋構筑物等的主體使用性能和安全性有極大 的影響，過大的沉降變形會縮短房屋的使用壽命，也嚴重影響到結構物使用性能的發揮，同 時沉降變形觀測也是滑坡變形監測中一項必不可少的任務，滑坡預測預報中，滑坡的形成 和發展往往伴隨著地表沉降位移的增大，通過監測滑坡地表沉降變形有助于預測、預報滑 坡變形的走向，及時向社會和政府發出預警預報，減少人員和財產的損失。而在壩基、壩體 以及道路建設中沉降觀測也是屢見不鮮。總之，沉降變形監測無論在房屋建筑、防災減災、 壩基壩體、道路工程中都有著不可估量的作用。但目前的地表沉降監測裝置卻存在著如下 的弊端：1、普通的監測儀器，如水準儀監測往往需耗用大量的人力和時間，大區域測量時轉 點費時費力，同時在部分坡度較陡的區域開展測量極為不便。2、目前常用的GPS監測儀器雖 然較水準儀使用方便程度大大提高，但是GPS因其本身固有的屬性，造成沉降變形監測精度 低，受風吹、溫度變化及電磁輻射等外界影響較大。3、目前一般的測量儀器，無論是水準儀 還是GPS往往都是人工定時的間斷性測量，沒有形成連續自動的監測，對作業人員的技術要 求較高，同時因為間斷性測量，不可避免的造成測量精度偏低，而自動連續的監測不僅提高 了測量精度同時也便于監測人員及時發現變形的趨勢做出預警預報。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型是提供一種自動沉降觀測儀，可用以測試房屋建筑工程中地基、基礎 等沉降變形，同時也可應用于滑坡變形監測等防災減災領域。
[0004] 為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案予以實現:一種自動沉降觀 測儀，它包括儲液罐、輸水管、壓膜式液壓傳感器、數據采集裝置、信號發射裝置、氣壓表、信 號接受裝置、數據處理終端、顯示器和立桿;所述氣壓表、信號接受裝置、數據處理終端和顯 示器設置在儲液罐內部，所述儲液罐與外界大氣環境連通，儲液罐是通過充滿水的輸水管 與埋入地表下部的壓膜式液壓傳感器相連，所述壓膜式液壓傳感器與數據采集裝置連接， 數據采集裝置與信號發射裝置連接;所述儲液罐及其附屬的氣壓表、信號接受裝置、數據處 理終端、顯示器安裝在立桿上，所述立桿固定在穩定的基礎面或基巖上;所述壓膜式液壓傳 感器、數據采集裝置和信號發射裝置埋設在測量地帶。
[0005] 所述的顯示器能夠從外部讀取測量位移值。
[0006] 所述輸水管充滿水，而且不含氣泡，長度上有一定的冗余度能夠使得壓膜式傳感 器因沉降而向下移動。
[0007] 所述壓膜式液壓傳感器埋設在地表下部的測量地帶，與數據采集裝置相連，數據 采集裝置將從壓膜式液壓傳感器捕捉到的液壓值轉化為數字信號，通過與之相連的信號發 射裝置將數字信號傳送到信號接受裝置。
[0008] 本實用新型的優點與有益效果在于：
[0009] 1、自動沉降觀測儀采用具有一定冗余度的輸水管線，量程大，可以測量較大的沉 降變形，同時自動測量大大減小了人力、物力、時間成本的投入，工作效率大大提高。
[0010] 2、自動沉降觀測儀測量位移沉降的壓膜式傳感器埋設在測量區域，而儲液罐埋設 在基巖或者穩定的基礎面上，這樣測量的相對沉降位移精度更高、更加直觀明顯，同時因輸 水管線埋設在地表下部，受外界施工、行人等影響因素較小。
[0011] 3、自動沉降觀測儀結合信號發射裝置、信號接受裝置及數據處理終端可以連續不 間斷自動的測量出豎向位移值即沉降位移變形值，不間斷地連續測量不僅減小了人為的操 作誤差，而且使測量的數據能更加連貫的反映出測量區域的變形情況，使得沉降測量的精 度大大提高，同時可以及時就變形情況做出預警預報。
【附圖說明】
[0012] 下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0013] 圖1為本實用新型的主視結構圖
[0014] 圖2為本實用新型的儲液罐及其附件詳圖
[0015] 圖3為本實用新型的壓膜式液壓傳感器及其附件詳圖
[0016] 圖中：顯示器1、數據處理終端2、信號接受裝置3、氣壓表4、儲液罐5、立桿6、輸水管 7、壓膜式液壓傳感器8、數據采集裝置9、信號發射裝置10。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖對本實用新型的實施方式做進一步的說明。
[0018] 如圖1-3所示，一種自動沉降觀測儀，它包括儲液罐、輸水管、壓膜式液壓傳感器、 數據采集裝置、信號發射裝置、氣壓表、信號接受裝置、數據處理終端、顯示器和立桿。氣壓 表、信號接受裝置、數據處理終端、顯示器設置在儲液罐內部，儲液罐與外界大氣環境連通， 儲液罐是通過充滿水的輸水管與埋入地表下部的壓膜式液壓傳感器相連。壓膜式液壓傳感 器與數據采集裝置連接，數據采集裝置與信號發射裝置連接。其中，儲液罐及其附屬的氣壓 表、信號接受裝置、數據處理終端、顯示器安裝在一立桿上，然后固定在穩定的基礎面或基 巖上，壓膜式液壓傳感器、數據采集裝置、信號發射裝置埋設在測量地帶。
[0019] 進一步的，氣壓表、信號接受裝置、數據處理終端、顯示器設置在儲液罐內部，儲液 罐與外界大氣環境連通，可以保證儲液罐的內部保持足夠穩定的大氣壓，同時為了保持儲 液罐的內部相對穩定的環境，所加工的連通孔盡可能的小。所述的顯示器可從外部讀取所 測量位移，所述的儲液罐安設在立桿上，一并固定在穩定的基礎面或基巖上。
[0020] 進一步的，充滿水的輸水管將儲液罐與壓膜式液壓傳感器連接，輸水管一端經儲 液罐下方的立桿內部穿過并與儲液罐連接，另一端埋設在地表下部與壓膜式液壓傳感器相 連接，為了保證測量的精度，輸水管應充滿水不含氣泡，輸水管長度上應保證有一定的冗余 度可使得輸水管線隨壓膜式液壓傳感器因沉降變形而向下移動。
[0021] 進一步的，壓膜式液壓傳感器埋設在地表下部的測量區域內，與數據采集裝置相 連，數據采集裝置可以將從壓膜式液壓傳感器捕捉到的壓強數值轉化為數字信號，信號發 射裝置與數據采集裝置相連，信號發射裝置將數據采集裝置中的數字信號傳輸給儲液罐上 的信號接受裝置。
[0022]又進一步的，壓膜式液壓傳感器、氣壓表，結合附屬的信號接發裝置及數據處理終 端，通過壓膜式液壓傳感器量取出輸水管的液壓變化而反算出輸水管垂直方向的位移矢 量，從而達到測量位移沉降的目的。最后由數據處理終端將反算出的位移值顯示在顯示器 上以供監測人員讀取。根據現實需要，可以在儲液罐頂端安設一個數據發射裝置將數據處 理終端解算出的位移值遠程發射到室內監測人員手中。
[0023]本實用新型的工作過程和工作原理為：
[0024] 1、安裝儀器時，首先使得輸水管中充滿水趕出管內殘余的氣泡，然后一端穿過立 桿與儲液罐相連，另一端與壓膜式液壓傳感器相連，然后將壓膜式液壓傳感器埋設在待測 量的區域內，值得注意的是，為了保證輸水管可以隨著壓膜式液壓傳感器一起向下沉降位 移，在地表下部埋設輸水管時需保證有一定的冗余度。
[0025] 2、壓膜式傳感器隨時可以量取該輸水管中的液壓Ρ?，為了便于區別，將首次量取 的液壓記為Po，與之相連的數據采集裝置將液壓值轉化為數字信號通過信號發射裝置將液 壓值傳送至儲液罐內的信號接受裝置中。
[0026] 3、儲液罐內安裝有氣壓表可以隨時量取儀器所處環境的大氣壓PiPM，同樣為了 便于區別，將首次量取的大氣壓記為PW_，信號接受裝置可以接受從信號發射裝置傳輸 來的壓膜式液壓傳感器中量取的液壓值Pii，數據處理終端將信號接受裝置中數據Pii以及氣 壓表中數據P測大氣壓同步記錄，同初始值Po，P初始大氣壓進行比較即可解算出沉降位移值
[0027] 4、式子（1)中，P-輸水管中水密度;g_測量區域重力加速度；ΔΡ = Ρ$ΓΡ〇; 由大氣壓及連通器原理可知，壓膜式液壓傳感器量取的液體壓強Pil等于輸 水管液體壓強與輸水管頂部處大氣壓強之和即首次量取的初始數據有P ο = + P g H?臺 (2)，同理隨著沉降的逐步增大以及女氣K的亦仆咖忒（W亦^P.?=3)，聯合式 (2)、（3)即可解算的沉降位移值為
> 由式（1)可知， 只需數據處理終端記錄下初始讀數Po、那么之后隨時量取的數值PiN Piteii與初始 讀數進行比較代入式(1)即可解算出沉降位移值AH。
[0028]結合附圖對本實用新型的實施方式作了詳細說明，但是本實用新型并不限于上述 實施方式。技術人員均可在不違背本實用新型的創新點及操作步驟，在權利要求保護范圍 內，對上述實施例進行修改。本實用新型的保護范圍，應如本實用新型的權利要求書覆蓋。
【主權項】
1. 一種自動沉降觀測儀，其特征在于：它包括儲液罐(5)、輸水管(7)、壓膜式液壓傳感 器(8)、數據采集裝置(9)、信號發射裝置(10)、氣壓表(4)、信號接受裝置(3)、數據處理終端 (2)、顯示器（1)和立桿(6);所述氣壓表(4)、信號接受裝置(3)、數據處理終端（2)和顯示器 (1)設置在儲液罐(5)內部，所述儲液罐(5)與外界大氣環境連通，儲液罐(5)是通過充滿水 的輸水管(7)與埋入地表下部的壓膜式液壓傳感器(8)相連，所述壓膜式液壓傳感器(8)與 數據采集裝置(9)連接，數據采集裝置(9)與信號發射裝置(10)連接;所述儲液罐(5)及其附 屬的氣壓表(4)、信號接受裝置(3)、數據處理終端(2)、顯示器（1)安裝在立桿(6)上，所述立 桿(6)固定在穩定的基礎面或基巖上;所述壓膜式液壓傳感器(8)、數據采集裝置(9)和信號 發射裝置(1 〇)埋設在測量地帶。2. 根據權利要求1所述的一種自動沉降觀測儀，其特征在于:所述的顯示器（1)能夠從 外部讀取測量位移值。3. 根據權利要求1所述的一種自動沉降觀測儀，其特征在于:所述輸水管(7)充滿水，而 且不含氣泡，長度上有一定的冗余度能夠使得壓膜式傳感器(8)因沉降而向下移動。4. 根據權利要求1所述的一種自動沉降觀測儀，其特征在于：所述壓膜式液壓傳感器 (8)埋設在地表下部的測量地帶，與數據采集裝置(9)相連，數據采集裝置(9)將從壓膜式液 壓傳感器(8)捕捉到的液壓值轉化為數字信號，通過與之相連的信號發射裝置（10)將數字 信號傳送到信號接受裝置(3)。
【文檔編號】G01C5/06GK205537607SQ201620306645
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月13日
【發明人】易武, 閆國強, 童時岸, 鄧永煌, 閆富強, 柳青, 劉凱, 黃海峰, 鄧夢夢
【申請人】三峽大學