專利名稱：一種地面高差快速測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地面測量用的工程檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
工程人員一直希望能夠有一種精度高、操作便捷快速的測量系統(tǒng)，來對地面沉降引起的高差，尤其橋梁動、靜載試驗過程中的高差變化進(jìn)行檢測，以采集到即時、有效、精確的數(shù)據(jù)來輔助工程設(shè)計分析。然而，現(xiàn)有技術(shù)普遍的高差測量儀器，精度只能做到O. Imm左右，精度仍嫌不夠高，達(dá)不到規(guī)范要求；或者采用系統(tǒng)龐大復(fù)雜的GPS、水準(zhǔn)儀、全站儀等儀器來提高精度，但這又將導(dǎo)致測量時間較長，操作較復(fù)雜，不能動態(tài)采集數(shù)據(jù)；某些大型的如測橋梁振動的自動監(jiān)測系統(tǒng)這種高精度的高差測量儀，價格又極為高昂，且不能移動，使用不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠即時采集地面高差變化、測量精度高且結(jié)構(gòu)簡單的地面高差快速測量系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題的解決方案是
一種地面高差快速測量系統(tǒng)，包括測量單元、連通管和感應(yīng)單元，所述感應(yīng)單元包括內(nèi)置有水壓力傳感器的壓力感應(yīng)盒以及與水壓力傳感器電聯(lián)接的讀數(shù)儀，測量單元包括支在測量桿上的水箱，所述連通管一頭接入壓力感應(yīng)盒的下部，另一頭接入水箱的下部。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述壓力感應(yīng)盒包括一盒體，所述盒體上方設(shè)有一具有閥門的溢水口，盒體下壁設(shè)有用于與連通管相聯(lián)接的接頭，盒體內(nèi)固定有一豎直管，管內(nèi)空間與盒體的內(nèi)部空間連通，水壓力傳感器位于豎直管內(nèi)。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述盒體的上頂壁呈倒扣漏斗狀，溢水口位于漏斗狀的頂端。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述感應(yīng)單元還包括盛水容器，其通過連接管與溢水口連通。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn),所述感應(yīng)單元還包括三腳支架,所述壓力感應(yīng)盒設(shè)在三腳支架的上部。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述測量單元中的水箱的下壁設(shè)有用于與連通管相聯(lián)接的接頭，水箱上壁封閉但留有注水口。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述水箱的箱內(nèi)橫截面大于連通管的管內(nèi)橫截面。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述測量桿上設(shè)有用于固定連通管的固定卡槽。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述測量桿上設(shè)有調(diào)平器。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述連通管為管壁內(nèi)嵌有鋼絲網(wǎng)的韌性膠管，其旋絞在一卷盤上。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明將整個測量系統(tǒng)簡化為測量單元、連通管和感應(yīng)單元三部分，結(jié)構(gòu)簡單；測量時，首先往水箱中灌水，保證連通管以及壓力感應(yīng)盒內(nèi)儲滿水，水壓力傳感器將壓力反饋到讀數(shù)儀中讀取初值，接著保持感應(yīng)單元不動，將測量單元移動至地面的另一位置，由于水箱的高度發(fā)生變化，根據(jù)連通器原理，壓力感應(yīng)盒內(nèi)的水壓將發(fā)生相應(yīng)的變化，通過記錄讀數(shù)儀此時的數(shù)值，并與初值相比較，即能換算出高差。本發(fā)明構(gòu)思巧妙，結(jié)構(gòu)簡單，測量精度高，操作快速便捷，可廣泛用于地面高差測量工程中。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單說明。顯然，所描述的附圖只是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他設(shè)計方案和附圖。 圖I是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意 圖2是感應(yīng)單元中的壓力感應(yīng)盒以及讀數(shù)儀的聯(lián)接關(guān)系示意圖，其中壓力感應(yīng)盒處于注滿水狀態(tài)；
圖3是水壓力傳感器和豎直管的裝配體的橫剖視 圖4是水壓力傳感器和豎直管的裝配體的縱剖視 圖5是水箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下將結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進(jìn)行清楚、完整的描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。顯然，所描述的實施例只是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例，基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。另外，文中所提到的所有聯(lián)接/連接關(guān)系，并非單指構(gòu)件直接相接，而是指可根據(jù)具體實施情況，通過添加或減少聯(lián)接輔件，來組成更優(yōu)的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。參照圖I、圖2，一種地面高差快速測量系統(tǒng)，包括測量單元、連通管3和感應(yīng)單元，所述感應(yīng)單元包括內(nèi)置有水壓力傳感器11的壓力感應(yīng)盒I以及與水壓力傳感器11電聯(lián)接的讀數(shù)儀16，測量單元包括支在測量桿4上的水箱7，所述連通管3 —頭接入壓力感應(yīng)盒I的下部，另一頭接入水箱7的下部。所述讀數(shù)儀16為振弦式讀數(shù)儀，振弦式讀數(shù)儀和水壓力傳感器是地下孔隙水壓力常用的成熟儀器，一般的工程儀器供應(yīng)商均有代售。參照圖2 圖4，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述壓力感應(yīng)盒I包括一盒體，所述盒體上方設(shè)有一具有閥門的溢水口 13，盒體下壁設(shè)有用于與連通管3相聯(lián)接的接頭14，盒體內(nèi)固定有一豎直管15，管內(nèi)空間與盒體的內(nèi)部空間連通，水壓力傳感器11位于豎直管15內(nèi)。具體地，可以使用監(jiān)測地下孔隙水壓力通用管和固定環(huán)來將水壓力傳感器11限制在豎直管15內(nèi)并保持豎直狀態(tài)。參照圖2 圖4，豎直管15管壁開有孔隙，保證與外部連通，水可以進(jìn)入管內(nèi)；水壓力傳感器11位于管的正中，與水充分接觸；傳感器外套有上下兩個固定環(huán)17，固定環(huán)17伸出斜向下的支撐頂住管的內(nèi)壁，環(huán)與傳感器之間具有軟性物，保護(hù)傳感器使其不易受損，固定環(huán)17維持著傳感器豎直方向的穩(wěn)定以及限制其擺動。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述盒體的上頂壁呈倒扣漏斗狀，溢水口 13位于漏斗狀的頂端。倒扣漏斗狀的上頂壁能保證水進(jìn)入盒體后，水泡能順利地從溢水口 13排出。但坡率不宜太高，只要能保證水泡會向溢水口 13遷移即可。操作時，令水從溢水口 13溢出后，再關(guān)閥門，避免壓力感應(yīng)盒內(nèi)殘留氣體。參照圖1，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述感應(yīng)單元還包括盛水容器12，其通過連接管18與溢水口 13連通。多余的水從溢水口 13溢出后，可以從連接管18流到盛水容器12內(nèi)。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述感應(yīng)單元還包括三腳支架2，所述壓力感應(yīng)盒I設(shè)在三腳支架2的上部。參照圖5，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述測量單元中的水箱7的下壁設(shè)有用于與連通管3相聯(lián)接的接頭71，水箱7上壁封閉但留有注水口 72。具體地，接頭14和接頭71 可均采用卡套接頭。注水口 72呈喇叭狀，便于往水箱7內(nèi)注水。測量過程中注水口 72不關(guān)閉。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述水箱7的箱內(nèi)橫截面大于連通管3的管內(nèi)橫截面。具體地，前者的內(nèi)徑為后者的內(nèi)徑的20倍。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述測量桿4上設(shè)有用于固定連通管3的固定卡槽。具體地，于測量桿4上設(shè)有豎直的測量尺，沿測量尺延伸方向加工出弧度與連通管3外徑匹配的凹槽，形成固定卡槽，并在外面配套固定扣。這樣就可以讓連通管3嵌入到固定卡槽內(nèi)并被固定扣扣緊，能避免測量桿4在移動過程中拉拽連通管3而導(dǎo)致連通管3與水箱7的接頭71滑脫。測量桿4下端與測量點8接觸，測量點8是在地面設(shè)置的測點，一般用玻璃做成半球型或直接用圍棋子，固結(jié)在地面上。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述測量桿4上設(shè)有調(diào)平器5。調(diào)平器5可采用水珠式調(diào)平器。測量桿4應(yīng)可伸縮，以便攜帶和適應(yīng)地形。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述連通管3為管壁內(nèi)嵌有鋼絲網(wǎng)的韌性膠管，其旋絞在一卷盤9上。具體地，所述韌性膠管可采用煤氣膠管。由于連通管3較長，所以可以用一個可移動的卷盤9來收卷，以利于連通管的使用和保護(hù)。為消除因連通管3受到現(xiàn)場難以避免的卷、拉、壓作用，管內(nèi)水受擠壓導(dǎo)致水位發(fā)生變化而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，以及為了讓裝置便于使用，本發(fā)明采用了如上述的兩個技術(shù)手段首先，管材采用管壁內(nèi)嵌鋼絲網(wǎng)的煤氣膠管，使外力引起的變形盡可能??；其次，連通管3接入固定在測量桿4頂端的水箱7為擴大水箱，因擴大水箱內(nèi)徑為連通管的20倍，即橫截面積為連通管3的400倍，因此，誤差將縮小為1/400，即如果外力引起了連通管3內(nèi)水位波動達(dá)1_，則增設(shè)了擴大水箱后，水位的實際波動僅為O. 0025_，可以忽略不計。下面簡述本發(fā)明的工作流程
步驟一儀器現(xiàn)場安裝。將三腳支架2在選定的測量基點擺放并調(diào)平，高度調(diào)至約
I.35m ;將壓力感應(yīng)盒I安裝到三腳支架2上，連通管3 —端接入感應(yīng)盒下端的接口，將振弦讀數(shù)儀的數(shù)據(jù)輸入電纜連接到感應(yīng)盒上與水壓力傳感器11相連的插頭；打開溢水口 13的閥門；將水箱安裝到測量桿4頂端，把連通管3的另一端接入水箱下端的接口 ；扣上測量桿4上的固定扣，使連通管3末段固定在測量桿4上；在基點旁選一穩(wěn)定、堅固的點豎好測量桿4，然后往連通管3內(nèi)緩慢注水，直到水從壓力感應(yīng)盒溢水口溢出，再往管內(nèi)注少量水，并靜置10分鐘，防止管內(nèi)氣泡滯留；注水時需沿管壁緩緩注入，以避免產(chǎn)生氣泡；關(guān)閉溢水閥門。步驟二 讀取初值。打開振弦讀數(shù)儀，到數(shù)值穩(wěn)定時，讀水壓力初始頻率值，并記錄。步驟三數(shù)據(jù)采集。移動測量桿4到測量點，開始數(shù)據(jù)采集。步驟四分析計算。將測量到的振弦頻率變化換算為壓強值(單位Pa，精度O. IPa)，再將壓強換算為高差(單位mm，精度0.01mm)。以上是對本發(fā)明的較佳實施方式進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所 述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種的等同變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種地面高差快速測量系統(tǒng)，其特征在于包括測量單元、連通管(3)和感應(yīng)單元，所述感應(yīng)單元包括內(nèi)置有水壓力傳感器的壓力感應(yīng)盒(I)以及與水壓力傳感器電聯(lián)接的讀數(shù)儀，測量單元包括支在測量桿(4)上的水箱(7)，所述連通管(3)—頭接入壓力感應(yīng)盒(I)的下部，另一頭接入水箱(7)的下部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地面高差快速測量系統(tǒng)，其特征在于所述壓力感應(yīng)盒(I)包括一盒體，所述盒體上方設(shè)有一具有閥門的溢水口，盒體下壁設(shè)有用于與連通管(3 )相聯(lián)接的接頭，盒體內(nèi)固定有一豎直管,管內(nèi)空間與盒體的內(nèi)部空間連通,水壓力傳感器位于豎直管內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地面高差快速測量系統(tǒng)，其特征在于所述盒體的上頂壁呈倒扣漏斗狀，溢水口位于漏斗狀的頂端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地面高差快速測量系統(tǒng)，其特征在于所述感應(yīng)單元還包括盛水容器(12)，其通過連接管(18)與溢水口連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4任一項所述的地面高差快速測量系統(tǒng)，其特征在于所述感應(yīng)單元還包括三腳支架(2 )，所述壓力感應(yīng)盒(I)設(shè)在三腳支架(2 )的上部。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地面高差快速測量系統(tǒng)，其特征在于所述測量單元中的水箱(7)的下壁設(shè)有用于與連通管(3)相聯(lián)接的接頭，水箱(7)上壁封閉但留有注水口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的地面高差快速測量系統(tǒng)，其特征在于所述水箱(7)的箱內(nèi)橫截面大于連通管(3)的管內(nèi)橫截面。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的地面高差快速測量系統(tǒng)，其特征在于所述測量桿(4)上設(shè)有用于固定連通管(3)的固定卡槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的地面高差快速測量系統(tǒng)，其特征在于所述測量桿(4)上設(shè)有調(diào)平器(5)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地面高差快速測量系統(tǒng)，其特征在于所述連通管(3)為管壁內(nèi)嵌有鋼絲網(wǎng)的韌性膠管，其旋絞在一卷盤(9)上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種地面高差快速測量系統(tǒng)，包括測量單元、連通管和感應(yīng)單元，所述感應(yīng)單元包括內(nèi)置有水壓力傳感器的壓力感應(yīng)盒以及與水壓力傳感器電聯(lián)接的讀數(shù)儀，測量單元包括支在測量桿上的水箱，所述連通管一頭接入壓力感應(yīng)盒的下部，另一頭接入水箱的下部。測量時，首先往水箱中灌水，保證連通管以及壓力感應(yīng)盒內(nèi)儲滿水，水壓力傳感器將壓力反饋到讀數(shù)儀中讀取初值，接著保持感應(yīng)單元不動，將測量單元移動至地面的另一位置，由于水箱的高度發(fā)生變化，根據(jù)連通器原理，壓力感應(yīng)盒內(nèi)的水壓將發(fā)生相應(yīng)的變化，通過記錄讀數(shù)儀此時的數(shù)值，并與初值相比較，即能換算出高差。本發(fā)明可廣泛用于地面高差測量工程中。
文檔編號G01C5/04GK102829761SQ201210295068
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者彭功勛, 劉菊玖, 胡曉勇, 陶華飛, 徐魯華 申請人:廣州市市政工程設(shè)計研究院