差动振弦式倾斜仪制造技术

一种差动振弦式倾斜仪，在密封的壳体中，应变梁、弹性摆、两根振弦、两组信号激振与拾取装置，其特征是弹性摆通过应变梁铰连于壳体上，弹性摆两侧各固定一根钢弦，弦的一端固定在壳体上，一端固定在弹性摆上，应变梁两侧各固定一组信号激振与拾取装置。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种监测建筑物的水平与垂直表面的倾斜变化的传感器，尤其是能长期精确监测混凝土大坝等水工建筑物、岩体、工业、民用建筑物、道路、桥梁及隧道等的倾斜变化的差动振弦式倾斜仪。亦可测量以仪器标距为基准标长的角位移变化量。
技术介绍
目前，公知的建筑物倾斜监测是采用电阻式的倾斜仪。它是利用仪器内部的弹性钢丝作为传感元件的仪器，钢丝受到拉力作用产生弹性变形，其变形与电阻变化成线性变形的关系，故只要测定仪器内部的钢丝电阻变化通过换算即可得出被测建筑物的水平或垂直表面的倾斜角度的变化。该仪器在外界温度变化较小时，电阻值变化与温度变化存在线性关系，而外界温度变化较大时则会影响仪器的精度，便不能准确地监测出建筑物倾斜变化，且测量范围普遍较小。技术的目的为了克服电阻式倾斜仪随外界温度变化导致测值的误差大且测量范围小的缺点，本技术提供一种差动振弦式倾斜仪，该仪器的传感元件(钢弦亦称振弦)经过热处理之后其蠕变极小，零点稳定，受外界温度影响小，因此倍受工程界青睐。技术方案和有益效果本技术解决其技术问题所采用的技术方案是在密封的壳体中，应变梁、弹性摆、两根振弦、两组信号激振与拾取装置，其特征是弹性摆通过应变梁铰连于壳体上，弹性摆两侧各固定一根振弦，弦的一端固定在壳体上，一端固定在弹性摆上，应变梁两侧各固定一组信号激振与拾取装置。工作原理是当与被测结构物刚性固连的仪器壳体发生倾斜时，由于重力的作用，铰连于壳体上的弹性摆(由应变梁和重锤组成)仍有指向地心的趋势，并重新建立稳定平衡位置。使倾斜仪的应变梁弹性体产生微小位移变化，固连于倾斜仪内部的敏感元件(振弦)也产生等量的微小位移变化，当倾斜仪应变梁平面对铅垂线倾斜角度时，应变梁产生弯曲变形，其中1根振弦A产生拉应变，另1根振弦B则产生与振弦A应变量相等的压应变(差动原理)，从而改变了振弦的内部应力，在安装于振弦一侧中心处的激发与拾取装置的磁场力作用下，振弦产生固有振动，磁场中的振弦作切割磁力线的振荡，在信号拾取装置中产生感应电动势，此感应电动势为交变电动势，其交变频率即为振弦的振动频率，采用振弦式频率读数仪分别测量两只激发与拾取装置感应的振弦A、B的自振频率，则可测出该倾斜仪与初始点的相对倾角。而振弦的固有频率值与振弦的内部应力的关系为振弦的固有频率的平方与其内应力成正比，由此实现了倾斜变化到振弦频率输出的传感原理。本倾斜仪运用差动原理使传感器的灵敏度提高一倍，温度影响大大降低，可固定在被测建筑物进行连续、自动、遥控测量所在位置倾斜角的变化。可以安装在库水位以下的上游坝断面或者观测人员难以到达的高边坡上。既可用于测量被测建筑物倾斜角度的变化，亦可测量以仪器标距为基准标长的角位移变化量。是当今最为理想的固定式倾斜仪。附图说明以下结合附图对本技术作进一步说明。图一为本技术工作原理图图一中1是信号激发和拾取装置，2是振弦，3是重锤，4是壳体，5是信号激发和拾取装置，6是振弦，7是应变梁，8是信号输出引线。图二是差动振弦式倾斜仪的工程安全监测实施例的结构示意图，9是测斜管，10是导轮，11是屏蔽电缆，12是差动振弦式倾斜仪，13是支撑轴。具体实施方式图一所示，应变梁(7)与壳体(4)铰连，重锤(3)与应变梁(7)固联，振弦(2、6)一端与壳体固联，另一端与重锤(3)固联，信号激发和拾取装置(1、5)固联于壳体。图二所示，差动振弦式倾斜仪(12)与支撑轴(13)固联，支撑轴(13)上设置有导轮(10)，差动振弦式倾斜仪(12)通过导轮(10)在测斜管(9)内滑动。当与被测结构物刚性固连的差动振弦式倾斜仪壳体发生倾斜时，由于重力的作用，铰连于壳体(4)上的弹性摆仍有指向地心的趋势，并重新建立稳定(平衡)位置。预张紧的振弦A和振弦B的内应力即发生差动变化。经电气转换，输出与角位移成线性关系的频率信号并由频率读数仪读出。传感器安装埋设好(以测值最初稳定为准)，分别测量两组振弦的频率模数FA0及FB0(F＝Hz2×10-3)，进入观测期再分别测量两组振弦的实时读数FAi、FBi。根据计算公式和计算给出的K、B值即可求出工作原理图出现倾角变化量Δθ；并由差值的正负号判别倾角的变化方向。X向Y向同。计算公式Δθ＝K+B式中Δθ-被测结构物的倾角变化量(°)；K-倾斜仪的分辨率(°/F)；FAi-倾斜仪振弦A的频率模数实时测量值(F)；FBi-倾斜仪振弦B的频率模数实时测量值(F)；FA0-倾斜仪振弦A的频率模数“0”点测量(基准)值(F)；FB0-倾斜仪振弦B的频率模数“0”点测量(基准)值(F)；B-拟合计算修正值(°)。角度变化方向由公式计算所得结果的正负号决定。注F＝Hz2×10-权利要求1.一种差动振弦式倾斜仪，在密封的壳体中，应变梁、弹性摆、两根振弦、两组信号激振与拾取装置，其特征是弹性摆通过应变梁铰连于壳体上，弹性摆两侧各固定一根钢弦，弦的一端固定在壳体上，一端固定在弹性摆上，应变梁两侧各固定一组信号激振与拾取装置。2.根据权利要求1所述的倾斜仪，其特征在于差动原理在振弦式倾斜仪上的运用。专利摘要本技术涉及一种监测建筑物的水平与垂直表面的倾斜变化的传感器，尤其是能长期精确监测建筑物的倾斜变化的差动振弦式倾斜仪。亦可测量以仪器标距为基准标长的角位移变化量。它是在密封的壳体中，由应变梁、弹性摆、两根振弦、两组信号激发和拾取装置、信号输出引线等组成。由应变梁和重锤组成一个弹性摆，弹性摆的两侧各固定一根振弦，应变梁两边各固定一组信号激振与拾取装置，当倾斜仪应变梁平面对铅垂线倾斜一定角度时，应变梁产生弯曲变形，1根振弦A产生拉应变，1根振弦B则产生与振弦A应变量相等的压应变，采用振弦式频率读数仪分别测量出两只线圈感应的振弦A、B的自振频率，则可换算出该倾斜仪与初始点的相对倾角。而振弦的固有频率值与振弦的内部应力的关系为振弦的固有频率的平方与其内应力成正比，由此实现了倾斜变化到振弦频率输出的传感原理。文档编号G01C9/00GK2684149SQ0325990公开日2005年3月9日 申请日期2003年7月25日 优先权日2003年7月25日专利技术者杨志余, 童西良 申请人:金坛市土木工程仪器厂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志余，童西良，
申请(专利权)人：金坛市土木工程仪器厂，
类型：实用新型
国别省市：