本實(shí)用新型涉及一種靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)物豎向位移的測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

目前較為普遍的CCD靜力水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)是通過(guò)連接水管向容器中注入一定量的工作液體，內(nèi)置的浮子隨液位的高低變化而上下移動(dòng)時(shí)，浮子上的連接桿會(huì)帶動(dòng)標(biāo)志物也作上下移動(dòng)。系統(tǒng)中的光源經(jīng)反射鏡偏轉(zhuǎn)后反射到透鏡，產(chǎn)生一束平行光，照射到標(biāo)志物上，在標(biāo)志物的另一面安裝有電荷耦合器件CCD。隨著標(biāo)志物隨液面上下移動(dòng)，陰影在CCD的位置也不同。CCD輸出信號(hào)變化來(lái)反應(yīng)測(cè)點(diǎn)位置高度的變化。

這種測(cè)量裝置由于自身的組成會(huì)存在以下弊端：

1.浮子連接桿易發(fā)生傾斜，造成其與保護(hù)管壁摩擦而產(chǎn)生測(cè)量誤差；

2.浮子在液面上下移動(dòng)時(shí)會(huì)附著液體，產(chǎn)生浸潤(rùn)誤差。

此類水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)采用的傳統(tǒng)浮子式測(cè)量法，雖然使用了較高標(biāo)稱精度的CCD傳感器，但仍存在較大的系統(tǒng)測(cè)量誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于減小現(xiàn)有CCD靜力水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量誤差，設(shè)計(jì)一種錐形浮子的非接觸式三角激光靜力水準(zhǔn)測(cè)量裝置，采用非接觸式三角激光進(jìn)行成像位置的測(cè)量，提高了結(jié)構(gòu)物豎向位移的測(cè)量精度。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種基于三角激光測(cè)距原理的靜力水準(zhǔn)水位測(cè)量裝置，包括液體容器、傳感器倉(cāng)、三角激光傳感器、錐形浮子、前端處理電路板，所述傳感器倉(cāng)位于液體容器的上側(cè)，三角激光傳感器安裝在傳感器倉(cāng)的底部中心，傳感器倉(cāng)的內(nèi)部設(shè)有前端處理電路板，傳感器倉(cāng)上側(cè)壁設(shè)有線纜連接口，液體容器的側(cè)壁設(shè)有液體容器通氣孔，液體容器的底側(cè)壁設(shè)有液體連通口，所述錐形浮子位于液體容器內(nèi)。

本實(shí)用新型利用了在相連的容器中，液體總是尋求具有相同勢(shì)能的水平面來(lái)平衡的原理，來(lái)測(cè)量各測(cè)點(diǎn)之間的垂直高度差。在相對(duì)穩(wěn)定點(diǎn)設(shè)立一臺(tái)三角激光靜力水準(zhǔn)水位測(cè)量裝置作為基準(zhǔn)點(diǎn)，在若干個(gè)待測(cè)點(diǎn)的每個(gè)位置均設(shè)立一臺(tái)三角激光靜力水準(zhǔn)水位測(cè)量裝置，然后用液體連通管將基準(zhǔn)點(diǎn)的三角激光靜力水準(zhǔn)水位測(cè)量裝置與若干個(gè)測(cè)量點(diǎn)的三角激光靜力水準(zhǔn)水位測(cè)量裝置在各自的液體連通口處連接。當(dāng)測(cè)點(diǎn)豎向產(chǎn)生位移時(shí)，液位的改變量可以通過(guò)三角激光傳感器測(cè)距而得。三角激光傳感器記錄的數(shù)據(jù)通過(guò)前端處理電路板連接到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，進(jìn)行各測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的相對(duì)豎向位移的計(jì)算分析。

測(cè)量工作原理是三角激光傳感器記錄初始狀態(tài)時(shí)基準(zhǔn)點(diǎn)的液面高度H_基0及各測(cè)點(diǎn)的液面高度H_測(cè)0，并記錄測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生位移后第i時(shí)刻基準(zhǔn)點(diǎn)的液面高度H_基i及各測(cè)點(diǎn)的液面高度H_測(cè)i。各測(cè)點(diǎn)在第i時(shí)刻相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的豎向位移差為該測(cè)點(diǎn)前后液位變化量與基準(zhǔn)點(diǎn)前后液位變化量之差，可按照下述公式來(lái)計(jì)算：

△h_i＝(H_測(cè)i-H_測(cè)0)-(H_基i-H_基0)

本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的有益效果:

與現(xiàn)有的CCD靜力水準(zhǔn)測(cè)量裝置相比，本實(shí)用新型采用的基于三角激光測(cè)距原理的靜力水準(zhǔn)水位測(cè)量裝置為非接觸式靜力水準(zhǔn)水位測(cè)量裝置，本實(shí)用新型的提出目的在于減小現(xiàn)有CCD靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)的測(cè)量誤差，設(shè)計(jì)一種錐形浮子的非接觸式三角激光靜力水準(zhǔn)測(cè)量裝置，其采用的錐形浮子在液面中的狀態(tài)接近于懸浮狀態(tài)，浮子浸潤(rùn)線變化小，故浸潤(rùn)誤差??；浮子表面粗糙不光滑，采用漫反射的原理進(jìn)行相位采集；采用三角激光測(cè)量，測(cè)量精度高。在對(duì)結(jié)構(gòu)物豎向位移的測(cè)量精度上有較大的提高。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型三角激光靜力水準(zhǔn)水位測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本實(shí)用新型三角激光靜力水準(zhǔn)水位測(cè)量初始液位狀態(tài)系統(tǒng)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型三角激光靜力水準(zhǔn)水位測(cè)量發(fā)生位移變化后液位狀態(tài)系統(tǒng)示意圖。

圖4為本實(shí)用新型三角激光測(cè)距原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1所示，本實(shí)用新型中的三角激光靜力水準(zhǔn)水位測(cè)量裝置包括：液體容器1、傳感器倉(cāng)2、三角激光傳感器3、前端處理電路板4、線纜連接口5、液體容器通氣孔6、液體7、液體連通口8、底座9、錐形浮子10。所述傳感器倉(cāng)2安裝于所述液體容器1的上側(cè)，所述三角激光傳感器3安裝在所述傳感器倉(cāng)2的底部中心位置，所述前端處理電路板4安裝在所述傳感器倉(cāng)2內(nèi)部，并通過(guò)電路連接到所述線纜連接口5，所述液體容器1上側(cè)容器壁處留有所述液體容器通氣孔6，下側(cè)容器壁處留有所述液體連通口8，底部安裝有底座9，內(nèi)部裝有液體7，液體7上漂浮錐形浮子10。

圖2為本實(shí)用新型中的三角激光靜力水準(zhǔn)水位測(cè)量時(shí)的初始液位狀態(tài)系統(tǒng)示意圖，所述基準(zhǔn)點(diǎn)裝置14與待測(cè)點(diǎn)裝置15通過(guò)液體連通管13在裝置的液體連通口8處相連接，并通過(guò)所述線纜16在裝置的線纜連接口5處相連接，并最終由線纜16連接到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11。

本實(shí)例待測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)為一個(gè)，可以推廣到數(shù)個(gè)待測(cè)點(diǎn)。

如圖2、圖3所示，所述基準(zhǔn)點(diǎn)裝置14安裝在相對(duì)固定不變的位置，所述待測(cè)點(diǎn)裝置15安裝在需要測(cè)量的位置，在初始狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)裝置中的所述三角激光傳感器3中的激光器17向液面上的錐形浮子10發(fā)射激光，激光遇到錐形浮子10發(fā)生漫反射，經(jīng)所述鏡片18聚焦于所述CCD陣列19上，用以反映液面位置，由所述前端處理電路板4記錄并處理所述CCD陣列上采集到的位置數(shù)據(jù)，并通過(guò)線纜16連接到所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11。經(jīng)過(guò)計(jì)算分析可得所述基準(zhǔn)點(diǎn)裝置14中的液面距離H_基0和所述待測(cè)點(diǎn)裝置15中的液面距離H_測(cè)0。

圖3為本實(shí)用新型中的三角激光靜力水準(zhǔn)待測(cè)點(diǎn)裝置發(fā)生位移變化后的液位狀態(tài)系統(tǒng)示意圖，系統(tǒng)可以測(cè)得待測(cè)點(diǎn)發(fā)生豎向位移后所述基準(zhǔn)點(diǎn)裝置14中的液面距離H_基1和所述待測(cè)點(diǎn)裝置15中的液面距離H_測(cè)1。

此時(shí)，待測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的豎向位移差△h₁為該點(diǎn)液位變化量與基準(zhǔn)點(diǎn)液位變化量之差，可按照下述公式來(lái)計(jì)算：

△h₁＝(H_測(cè)1-H_測(cè)0)-(H_基1-H_基0)

本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有CCD靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)的測(cè)量誤差大的問(wèn)題，在測(cè)量精度上有較大的提高。