一種光纖光柵靜力水準儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種靜力水準儀，尤其涉及應(yīng)用在土木工程測量結(jié)構(gòu)沉降變化的光纖光柵靜力水準儀。
技術(shù)背景
[0002]目前，基于光纖光柵原理的溫度傳感技術(shù)得到快速發(fā)展，光纖光柵具有防止電磁干擾、無電檢測、抗雷擊等優(yōu)點，光纖光柵靜力水準儀在測量如高鐵、橋梁、大壩、隧道和大型建筑等土木工程結(jié)構(gòu)沉降變化中得到了廣泛應(yīng)用。
[0003]由于野外工程環(huán)境復(fù)雜，遇到惡劣天氣時，結(jié)構(gòu)溫度變化快，要求靜力水準儀必須具備良好的熱傳導(dǎo)性并能實時溫度補償，以消除溫度變化對沉降測量的影響；同時，被測物的沉降變化是無規(guī)律的，被測物傾斜對沉降測量影響很大；該傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎，鋁合金上蓋封裝的雙孔梁彈性元件和不銹鋼毛細管能夠能夠快速實現(xiàn)溫度傳導(dǎo)，保證了溫度測量沒有滯后性；雙孔梁彈性元件自由懸掛的工作方式大大消除了被測物傾斜對沉降測量的誤差影響。
[0004]發(fā)明專利內(nèi)容
本發(fā)明專利提供針對現(xiàn)有沉降測量中溫度補償誤差大和被測物傾斜對沉降測量影響大的不足，提出了一種光纖光柵靜力水準儀。
[0005]本發(fā)明專利采用的技術(shù)方案如下:一種光纖光柵靜力水準儀，其特征在于:包括鋁合金上蓋、不銹鋼外筒、不銹鋼浮筒、不銹鋼底座、雙孔梁彈性元件、不銹鋼毛細管組成；所述鋁合金上蓋中封裝了雙孔梁彈性元件、不銹鋼毛細管、光纖光柵和光纖尾纖套管，組成靜力水準儀的核心傳感部分；鋁合金上蓋通過掛鉤連接不銹鋼浮筒，通過螺絲固定在不銹鋼外筒上部；不銹鋼外筒一側(cè)安裝有通氣管接頭、液位觀察管和通液管接頭；不銹鋼外筒電焊安裝在不銹鋼底座上；不銹鋼底座四角有四個通孔，采用314不銹鋼材料制作，通過4根螺桿固定在被測物上方。
[0006]所述應(yīng)變光柵膠粘在雙孔梁彈性元件上，來測量不銹鋼浮筒的浮力變化。
[0007]所述溫度補償光柵膠粘在不銹鋼毛細管兩端，來測量鋁合金上蓋中溫度場變化，從而消除溫度變化對應(yīng)變光柵的波長變化影響。
[0008]所述鋁合金上蓋采用6061鋁材制作，以實現(xiàn)鋁合金上蓋內(nèi)快速傳導(dǎo)熱量使得溫度場均勻，從而消除外界溫度快速變化對傳感器溫度變化不均衡的影響。
[0009]所述雙孔梁彈性元件采用鈹青銅材料制作，通過不銹鋼鋼絲懸掛在鋁合金上蓋中心，在使用中自然下垂，能夠消除被測物小角度傾斜對沉降測量的誤差影響。
[0010]所述雙孔梁彈性元件在使用前通過兩邊不銹鋼螺桿緊固，以保證儀器運輸安全，在使用前松開螺桿以保證雙孔梁彈性元件自然下垂并能小幅擺動。
[0011]所述不銹鋼外筒采用314不銹鋼材料制作，安裝有液位觀察管，便于儀器安裝中觀測液位的高度。
[0012]所述不銹鋼底板采用314不銹鋼材料制作，通過4根螺桿固定在被測物上方，在安裝過程中能夠精準調(diào)整水平。
[0013]在組裝過程中，第一步組裝傳感部分，首先將應(yīng)變光柵通過353ND膠粘固在雙孔梁彈性元件的上下兩端，應(yīng)變光柵居中，保持預(yù)張拉Inm狀態(tài)下烘干。然后將溫度補償光柵穿過不銹鋼毛細管，溫度補償光柵居中，保持預(yù)張拉Inm狀態(tài)，兩端用353ND膠粘固并烘干。
[0014]第二步是將雙孔梁彈性元件用直徑0.5mm鋼絲懸固在上蓋板中心，將不銹鋼毛細管用704膠粘固在鋁合金上蓋筒壁，將光纖盤好并從尾纖套管中引出，之后，將上蓋板通過螺絲安固在鋁合金上蓋上部。
[0015]第三步是將波紋管安固在下蓋板上，將限位卡扣安固在0.5mm鋼絲上并連接雙孔梁彈性元件的下端，之后將下蓋板通過螺絲安固在鋁合金上蓋下部。
[0016]第四步是將通氣管接頭、液位觀察管、通液管接頭分別電焊在不銹鋼外筒上對應(yīng)位置，之后將不銹鋼外筒的底部電焊在不銹鋼底座上。
[0017]在組裝好后，對光纖光柵靜力水準儀進行溫度補償率定和液位率定。溫度率定時，要求從-20°C到85°C，升溫和降溫各做兩次，每隔5°C記錄一次應(yīng)變光柵波長和溫度補償光柵波長數(shù)據(jù)，溫度率定結(jié)束后，計算出該傳感器的溫度補償系數(shù)，液位率定時，要求在恒溫環(huán)境中進行，液位抬升和液位下降各做兩次，每隔5mm記錄一次應(yīng)變光柵波長數(shù)據(jù)，液位率定結(jié)束后，計算出該傳感器的液位變化系數(shù)。
[0018]在儀器運輸過程中，鋁合金上蓋需要和不銹鋼浮筒分開，以免在運輸中損壞儀器，鋁合金上蓋中的螺桿要旋緊，以免雙孔梁彈性元件在運輸中發(fā)生晃動。
[0019]工程安裝使用中，先將不銹鋼外筒注入適量水(含防凍液)，然后將不銹鋼浮筒掛在鋁合金上蓋下部的掛鉤上，然后通過螺絲與不銹鋼外筒固定并用704膠密封，最后，將鋁合金上蓋中的螺桿旋開，并通過4個通孔將不銹鋼底座進行水平調(diào)整，確保傳感器水平。
[0020]本發(fā)明專利結(jié)構(gòu)簡單，組裝、安裝方便，有效提高了沉降測量的精度和靈敏度，有效避免了外界溫度變化快和被測物傾斜的誤差影響，在土木工程結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測中具有很高的實用價值。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明專利的原理示意圖；圖中:上蓋板，2:353ND膠，3:尾纖套管，4:鋁合金上蓋，5:不銹鋼毛細管，6:溫度補償光柵，7:雙孔梁彈性元件，8:應(yīng)變光柵，9:下蓋板，10:限位卡扣，11:不銹鋼外筒，12:波紋管，13:不銹鋼浮筒，14:通氣管接頭，15:液位觀察管，16:通液管接頭，17:不銹鋼底座，18:通孔。
[0022]圖2為本發(fā)明專利的傳感器上蓋側(cè)視圖；圖中:1:上蓋板，3:尾纖套管，4:鋁合金上蓋，7:雙孔梁彈性元件，9:下蓋板，12:波紋管，19:螺桿。
【具體實施方式】
[0023]為使本發(fā)明專利的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明專利實施方式做詳細描述。
[0024]如圖1所示，一種光纖光柵靜力水準儀，包括鋁合金上蓋4、不銹鋼外筒11、不銹鋼浮筒13、不銹鋼底座17、雙孔梁彈性元件7、不銹鋼毛細管5組成；所述鋁合金上蓋4中封裝了雙孔梁彈性元件7、不銹鋼毛細管5、光纖光柵和光纖尾纖套管3，組成靜力水準儀的核心傳感部分；鋁合金上蓋4通過掛鉤連接不銹鋼浮筒13，通過螺絲固定在不銹鋼外筒11上部；不銹鋼外筒11 一側(cè)安裝有通氣管接頭14、液位觀察管15和通液管接頭16 ;不銹鋼外筒11電焊安裝在不銹鋼底座17上；不銹鋼底座17四角有四個通孔18，采用314不銹鋼材料制作，通過4根螺桿固定在被測物上