液壓水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種液壓水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)，包括一設(shè)置有測(cè)量液的儲(chǔ)液罐、與所述儲(chǔ)液罐出口連接的連通管，設(shè)置于所述連通管上的測(cè)量單元，所述連通管尾端設(shè)置有一放液閥，所述測(cè)量單元與一數(shù)據(jù)采集分析計(jì)算機(jī)電性連接，所述測(cè)量單元為一液壓密封罐，且所述液壓密封罐的上方設(shè)置有絕對(duì)壓力傳感器。本實(shí)用新型利用有線或無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)百個(gè)甚至上千個(gè)測(cè)量單元連接在一起，能夠同時(shí)對(duì)所有測(cè)量單元進(jìn)行測(cè)量和分析，較傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測(cè)量效率提高數(shù)百倍，省時(shí)省力。
【專利說明】
液壓水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法，屬于水準(zhǔn)測(cè)量儀器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]水準(zhǔn)測(cè)量又名“幾何水準(zhǔn)測(cè)量”，是用水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺測(cè)定地面上兩點(diǎn)間高差的方法。傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測(cè)量采用水準(zhǔn)測(cè)量儀器和水準(zhǔn)尺，測(cè)量測(cè)量點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差。水準(zhǔn)儀目前用的比較多的有自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、精密水準(zhǔn)儀。自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀在儀器架設(shè)不需要人工手動(dòng)精平，提高了測(cè)量速度;精密水準(zhǔn)儀則配合銦鋼尺可以提高測(cè)量精度。最近發(fā)展出來的數(shù)字水準(zhǔn)儀和條碼水準(zhǔn)尺則可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)安平、自動(dòng)高精度測(cè)量。
[0003]傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測(cè)量主要缺點(diǎn)是采用單臺(tái)儀器測(cè)量，每測(cè)一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)需要重新移動(dòng)、架設(shè)水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺，測(cè)量速度慢。尤其在測(cè)量點(diǎn)較多的情況下，測(cè)量工作勞動(dòng)強(qiáng)度非常大，測(cè)量速度非常緩慢。
[0004]靜力水準(zhǔn)測(cè)量在每個(gè)測(cè)點(diǎn)都安裝靜力水準(zhǔn)儀，具有測(cè)量速度快的優(yōu)點(diǎn)，但是受測(cè)量原理和量程限制，所有靜力水準(zhǔn)儀要求基本安裝在同一水平面。若遇到高差較大的情況則需要增加動(dòng)基點(diǎn)來解決，安裝調(diào)試非常麻煩，靜力水準(zhǔn)受溫度影響較大，晝夜或冬夏季之間測(cè)量誤差非常大，所以一般只用于隧道這種常年環(huán)境溫度變化不大的地方。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于解決上述的技術(shù)問題，提供一種液壓水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法。
[0006]本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]液壓水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:包括一設(shè)置有測(cè)量液的儲(chǔ)液罐、通過連通管與所述儲(chǔ)液罐出口連接測(cè)量單元，所述連通管尾端設(shè)置有一放液閥，所述測(cè)量單元與一數(shù)據(jù)采集分析計(jì)算機(jī)電性連接，所述測(cè)量單元為一液壓密封罐，且所述液壓密封罐的上方設(shè)置有絕對(duì)壓力傳感器。
[0008]優(yōu)選地，所述絕對(duì)壓力傳感器為液體絕對(duì)壓力傳感器或氣體絕對(duì)壓力傳感器。
[0009]優(yōu)選地，所述絕對(duì)壓力傳感器為氣體絕對(duì)壓力傳感器時(shí)，所述液壓密封罐內(nèi)的測(cè)量液與液壓密封罐頂部設(shè)置有間隙，且所述絕對(duì)壓力傳感器與液壓密封罐之間設(shè)置有傳感器保護(hù)膜，所述絕對(duì)壓力傳感器軸線與測(cè)量液液面垂直。
[0010]優(yōu)選地，所述測(cè)量單元置于各測(cè)量點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)上。
[0011]優(yōu)選地，所述傳感器保護(hù)膜為透氣性微孔疏水型保護(hù)膜。
[0012]優(yōu)選地，所述測(cè)量單元還包括溫度傳感器，及與絕對(duì)壓力傳感器和溫度傳感器電性連接的微處理器。
[0013]優(yōu)選地，所述連通管為硬質(zhì)連通管。
[0014]優(yōu)選地，所述儲(chǔ)液罐頂部開設(shè)有小孔或通過折彎吸管與儲(chǔ)液罐外空氣接觸。
[0015]優(yōu)選地，所述儲(chǔ)液罐頂部設(shè)置有一容納槽，所述容納槽內(nèi)設(shè)置有透氣海綿，所述容納槽上開設(shè)有與外界聯(lián)通的聯(lián)通孔。
[0016]基于液壓水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，包括如下步驟，
[0017]S1、進(jìn)行測(cè)量單元的標(biāo)定，將測(cè)量單元與儲(chǔ)液罐固定后測(cè)其絕對(duì)壓力值P;將測(cè)量單元或儲(chǔ)液罐升高或降低高度h后，測(cè)其絕對(duì)壓力值P’；
[0018]按下式計(jì)算標(biāo)定系數(shù)A，所述A為每_高度差對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)差:
[0019]A= IP-P，|/h
[0020]標(biāo)定系數(shù)A值存儲(chǔ)在測(cè)量單元的微處理器中，正常測(cè)量時(shí)通過H=P/A計(jì)算出真空狀態(tài)下達(dá)到P值所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量液高度H。為消除絕對(duì)壓力傳感器的個(gè)體差異影響，測(cè)量單元的測(cè)量結(jié)果統(tǒng)一為真空狀態(tài)下達(dá)到P值所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量液高度H。
[0021]S2、將儲(chǔ)液罐固定安裝，各測(cè)量單元安裝在測(cè)量點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)上，在儲(chǔ)液罐中倒入測(cè)量液中，直至測(cè)量也充滿各個(gè)測(cè)量單元和連通管，關(guān)閉放液閥。
[0022]S3、進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量。
[0023]優(yōu)選地，所述S3中包括如下步驟，
[0024]S31、根據(jù)如下關(guān)系式計(jì)算出各測(cè)量單元間的相對(duì)高度差:
[0025]P=Po+Pgh式 I
[0026]其中，P為絕對(duì)壓力傳感器所測(cè)得的絕對(duì)壓強(qiáng)值；
[0027]P0為大氣壓強(qiáng)；
[0028]P為測(cè)量液的密度；
[0029]g為重力加速度；
[0030]h為絕對(duì)壓力傳感器與儲(chǔ)液罐液面的高度差；
[0031]當(dāng)系統(tǒng)只有儲(chǔ)液罐與大氣連通時(shí)，測(cè)量單元間的壓強(qiáng)關(guān)系表示為:
[0032]P1-P2=Pg (h1-h2)式 2
[0033]其中，Pi為I號(hào)測(cè)量單元所測(cè)得的絕對(duì)壓強(qiáng)值；
[0034]P2為2號(hào)測(cè)量單元所測(cè)得的絕對(duì)壓強(qiáng)值；
[0035]hi為I號(hào)測(cè)量單元絕對(duì)壓力傳感器與儲(chǔ)液罐液面的高度差；
[0036]h2為2號(hào)測(cè)量單元絕對(duì)壓力傳感器與儲(chǔ)液罐液面的高度差；
[0037]亦為:
[0038]Pi—2=Pg(h1-2)式 3
[0039]其中:Pl-2為I號(hào)測(cè)量單元與2號(hào)測(cè)量單元所測(cè)得壓強(qiáng)差；
[0040]hw為I號(hào)測(cè)量單元與2號(hào)測(cè)量單元的高度差。
[0041 ] S32、對(duì)Pg值進(jìn)行修正，
[0042]首先，在測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置至少兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，并在基準(zhǔn)點(diǎn)均安裝測(cè)量單元，且基準(zhǔn)點(diǎn)之間的高度差A(yù)h已知，根據(jù)式2可以得出:
[0043]pg = I Pbm1-Pbm2 I/ΔΙι式4
[0044]其中，ΡΒΜ1:第一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量單元所測(cè)得的絕對(duì)壓強(qiáng)值；
[0045]ΡΒΜ2:第二個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量單元所測(cè)得的絕對(duì)壓強(qiáng)值；
[0046]Ah:第一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)與第二個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)之間的高度差；
[0047]根據(jù)式4計(jì)算每一次測(cè)量時(shí)的Pg值，通過采集分析計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)修正，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償。
[0048]S33、測(cè)得各測(cè)量點(diǎn)H值與基準(zhǔn)點(diǎn)H值之差值，通過對(duì)比同一測(cè)量點(diǎn)在不同時(shí)間對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)點(diǎn)H值之差的變化來測(cè)定測(cè)量點(diǎn)的高差變化。
[0049]本實(shí)用新型的有益效果:利用有線或無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)百個(gè)甚至上千個(gè)測(cè)量單元連接在一起，能夠同時(shí)對(duì)所有測(cè)量單元進(jìn)行測(cè)量和分析，較傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測(cè)量效率提高數(shù)百倍，省時(shí)省力。
[0050]實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷測(cè)量，提高水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)的連續(xù)性和有效性，提高測(cè)量頻率。系統(tǒng)高差量程大，且能工作在負(fù)壓段，測(cè)量單元任意高度安裝，安裝維護(hù)省時(shí)省力；測(cè)量單元高度集成化，具有體積小、重量輕、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0051 ]圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)接連結(jié)構(gòu)示意圖。
[0052]圖2是本實(shí)用新型中液壓密封罐的結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖。
[0053]圖3本實(shí)用新型中儲(chǔ)液罐的其中一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0054]圖4本實(shí)用新型中儲(chǔ)液罐的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0055]圖5本實(shí)用新型中儲(chǔ)液罐的第三種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0056]本實(shí)用新型具體揭示了一種液壓水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)，結(jié)合圖1所示，包括一設(shè)置有測(cè)量液的儲(chǔ)液罐1、通過連通管3與所述儲(chǔ)液罐I出口連接的測(cè)量單元2。所述測(cè)量單元置于測(cè)量點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)上。所述測(cè)量單元為一液壓密封罐，且所述液壓密封罐的上方設(shè)置有絕對(duì)壓力傳感器。所述絕對(duì)壓力傳感器為液體絕對(duì)壓力傳感器或氣體絕對(duì)壓力傳感器。
[0057]結(jié)合圖3-圖5所示，而為了消除外界風(fēng)壓及較大聲音對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生大氣壓強(qiáng)抖動(dòng)影響，儲(chǔ)液罐I不能直接敞口與大氣接通，在所述儲(chǔ)液罐I的頂部設(shè)置有小孔19或通過連接有一細(xì)長的連通管20與大氣接通，或者經(jīng)過海綿或其它多孔透氣材料與大氣接通。通過所述儲(chǔ)液罐頂部設(shè)置有一容納槽，所述容納槽內(nèi)設(shè)置有透氣海綿21，所述容納槽上開設(shè)有與外界大氣聯(lián)通的聯(lián)通孔。
[0058]所述連通管3尾端設(shè)置有一放液閥8，所述測(cè)量單元2與數(shù)據(jù)采集分析計(jì)算機(jī)7電性連接。測(cè)量單元2與數(shù)據(jù)采集分析計(jì)算機(jī)7之間可以采用有線網(wǎng)5連接，也可以采用無線網(wǎng)6連接。
[0059]所述絕對(duì)壓力傳感器可以消除大部分大氣壓力的影響，且不用安裝氣壓平衡管，減少安裝成本。但若連通管較軟，依舊會(huì)引入誤差，測(cè)量單元間高差為9米，會(huì)產(chǎn)生約Imbar的誤差。所以優(yōu)選采用硬質(zhì)材料的管子作為連通管，以減小其影響，當(dāng)然，也可以將其高差影響通過軟件修正的方法予以消除。
[0060]結(jié)合圖2所示，當(dāng)所述絕對(duì)壓力傳感器為氣體絕對(duì)壓力傳感器時(shí)，所述液壓密封罐內(nèi)的測(cè)量液4與液壓密封罐頂部設(shè)置有間隙，且所述絕對(duì)壓力傳感器9與液壓密封罐之間設(shè)置有傳感器保護(hù)膜18。所述傳感器保護(hù)膜18為透氣性微孔疏水型保護(hù)膜。例如，傳感器保護(hù)膜18材質(zhì)可以為疏水型聚四氟乙烯微孔膜(PTFE)或聚偏氟乙烯微孔膜(PVDF)，也可以由其它具有同樣特性材料的膜材或片材制成。
[0061]所述測(cè)量單元2內(nèi)還包括溫度傳感器，及通過與絕對(duì)壓力傳感器和溫度傳感器電性連接的微處理器。通過所述測(cè)量單元內(nèi)部安裝的溫度傳感器，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)溫度補(bǔ)償修正，系統(tǒng)受環(huán)境溫度影響小，長期測(cè)量時(shí)精度高。
[0062]—種基于以上液壓水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，包括如下步驟，
[0063]S1、進(jìn)行測(cè)量單元的標(biāo)定，將測(cè)量單元與儲(chǔ)液罐固定后測(cè)其絕對(duì)壓力值P;將測(cè)量單元或儲(chǔ)液罐升高或降低高度h后，測(cè)其絕對(duì)壓力值P’；
[0064]按下式計(jì)算標(biāo)定系數(shù)A，所述A為每_高度差對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)差:
[0065]A= IP-P’ |/h
[0066]標(biāo)定系數(shù)A值存儲(chǔ)在測(cè)量單元的微處理器中，正常測(cè)量時(shí)通過H=P/A計(jì)算出真空狀態(tài)下達(dá)到P值所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量液高度H。為消除絕對(duì)壓力傳感器的個(gè)體差異影響，測(cè)量單元的測(cè)量結(jié)果統(tǒng)一為真空狀態(tài)下達(dá)到P值所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量液高度H。
[0067]S2、將儲(chǔ)液罐固定安裝，各測(cè)量單元安裝在測(cè)量點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)上，在儲(chǔ)液罐中倒入測(cè)量液中，直至測(cè)量也充滿各個(gè)測(cè)量單元和連通管，關(guān)閉放液閥。
[0068]S3、進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量。
[0069]其中，所述S3中包括如下步驟，
[0070]S31、根據(jù)如下關(guān)系式計(jì)算出各測(cè)量單元間的相對(duì)高度差:
[0071]P=Po+Pgh式 I
[0072]其中，P為絕對(duì)壓力傳感器所測(cè)得的絕對(duì)壓強(qiáng)值；
[0073]P0為大氣壓強(qiáng)；
[0074]P為測(cè)量液的密度；
[0075]g為重力加速度；
[0076]h為絕對(duì)壓力傳感器與儲(chǔ)液罐液面的高度差；
[0077]當(dāng)系統(tǒng)只有儲(chǔ)液罐與大氣連通時(shí)，測(cè)量單元間的壓強(qiáng)關(guān)系表示為:
[0078]Pi_P2=Pg(h1-h2)式 2
[0079]其中，Pi為I號(hào)測(cè)量單元所測(cè)得的絕對(duì)壓強(qiáng)值；
[0080]P2為2號(hào)測(cè)量單元所測(cè)得的絕對(duì)壓強(qiáng)值；
[0081]hi為I號(hào)測(cè)量單元絕對(duì)壓力傳感器與儲(chǔ)液罐液面的高度差；
[0082]h2為2號(hào)測(cè)量單元絕對(duì)壓力傳感器與儲(chǔ)液罐液面的高度差；
[0083]亦為:
[0084]Pi—2=Pg(h1-2)式 3
[0085]其中:P1^2為I號(hào)測(cè)量單元與2號(hào)測(cè)量單元所測(cè)得壓強(qiáng)差；
[0086]hw為I號(hào)測(cè)量單元與2號(hào)測(cè)量單元的高度差。
[0087]S32、對(duì)Pg值進(jìn)行修正，
[0088]首先，在測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置至少兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，并在基準(zhǔn)點(diǎn)均安裝測(cè)量單元，且基準(zhǔn)點(diǎn)之間的高度差A(yù)h已知，根據(jù)式2可以得出:
[0089]pg = I Pbm1-Pbm2 I/ΔΙι式4
[0090]其中，ΡΒΜ1:第一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量單元所測(cè)得的絕對(duì)壓強(qiáng)值；
[0091]ΡΒΜ2:第二個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量單元所測(cè)得的絕對(duì)壓強(qiáng)值；
[0092 ] Ah:第一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)與第二個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)之間的高度差；
[0093]根據(jù)式4計(jì)算每一次測(cè)量時(shí)的Pg值，通過采集分析計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)修正，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償。
[0094]S33、測(cè)得各測(cè)量點(diǎn)H值與基準(zhǔn)點(diǎn)H值之差值，通過對(duì)比同一測(cè)量點(diǎn)在不同時(shí)間對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)點(diǎn)H值之差的變化來測(cè)定測(cè)量點(diǎn)的高差變化。
[0095]本實(shí)用新型尚有多種具體的實(shí)施方式，凡采用等同替換或者等效變換而形成的所有技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.液壓水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:包括一設(shè)置有測(cè)量液的儲(chǔ)液罐、通過連通管與所述儲(chǔ)液罐出口連接測(cè)量單元，所述連通管尾端設(shè)置有一放液閥，所述測(cè)量單元與一數(shù)據(jù)采集分析計(jì)算機(jī)電性連接，所述測(cè)量單元為一液壓密封罐，且所述液壓密封罐的上方設(shè)置有絕對(duì)壓力傳感器。2.如權(quán)利要求1所述的液壓水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述絕對(duì)壓力傳感器為液體絕對(duì)壓力傳感器或氣體絕對(duì)壓力傳感器。3.如權(quán)利要求2所述的液壓水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述絕對(duì)壓力傳感器為氣體絕對(duì)壓力傳感器時(shí)，所述液壓密封罐內(nèi)的測(cè)量液與液壓密封罐頂部設(shè)置有間隙，且所述絕對(duì)壓力傳感器與液壓密封罐之間設(shè)置有傳感器保護(hù)膜，所述絕對(duì)壓力傳感器軸線與測(cè)量液液面垂直。4.如權(quán)利要求1所述的液壓水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述測(cè)量單元置于各測(cè)量點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)上。5.如權(quán)利要求3所述的液壓水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器保護(hù)膜為透氣性微孔疏水型保護(hù)膜。6.如權(quán)利要求1所述的液壓水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述測(cè)量單元還包括溫度傳感器，及與絕對(duì)壓力傳感器和溫度傳感器電性連接的微處理器。7.如權(quán)利要求1所述的液壓水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述連通管為硬質(zhì)連通管。8.如權(quán)利要求1所述的液壓水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述儲(chǔ)液罐頂部開設(shè)有小孔或通過折彎吸管與儲(chǔ)液罐外空氣接觸。9.如權(quán)利要求1所述的液壓水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述儲(chǔ)液罐頂部設(shè)置有一容納槽，所述容納槽內(nèi)設(shè)置有透氣海綿，所述容納槽上開設(shè)有與外界聯(lián)通的聯(lián)通孔。
【文檔編號(hào)】G01C5/00GK205607375SQ201620350578
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年4月25日
【發(fā)明人】張亦明, 于東峰
【申請(qǐng)人】蘇州市建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司