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智能测斜仪工作原理

关注:67发表时间:2013-10-22 00:00:00

1.1 测试探头

      SET-PA-01型智能测斜仪由地面测试主机与测试探头构成,测试探头是该系统的核心组成部分。该探头由一根两端(间距500mm)带导轮的探杆、传感器以及测试电缆组成,如图1.1所示。探杆为一根直径30mm的不锈钢棒,用于提供重力;探杆导轮起到固定方位、仿制探头被卡。

图1.1 SET-PA-01智能测斜仪探头结构示意图

1.2 测试原理

测斜仪主要用于土建、岩土工程中如基坑、回填、堤坝、边坡等地层位移检测与监测。在施工过程中即需要预先安装测试用专用测管(横截面图见1.2),以便探杆顺利下放与提升以及固定探头方向。

图1.2 测斜专用测管横截面

当地层在某处发生水平方向偏移时测管受挤压也发生相应偏移,形成一定量倾角,探杆连同传感器在测管内在该位置处同样出现偏移并形成相同量倾角。传感器采用双轴伺服加速度计,其位置传感器可以探测铅垂的位置,并且提供足够的恢复力使摆回到竖直零位置。从竖直零位置倾斜的越大,恢复力也越大,因而摆块不能自由运动。恢复力的大小,转变成电信号输出,在测试主机上显示,成为倾斜的量度。由于恢复力和倾斜角的正弦成正比,因而输出电压值 U也和测孔水平偏移成正比。

                                                                                     (1.1)

式中 θ 为倾斜角度,K为探头的灵敏度系数。对探杆导轮间距 L为500 mm的偏移量 d 可计算为

                                                                           (1.2) 

    式(1.2)中 L/K 为一个与探杆有关的常数记为C,因此偏移量d最后可记为

                                                                                      (1.3)

依据式(1.3)仪器即可根据输出电压自动计算每个测点的偏移量 d ,并实时显示在仪器屏幕上。连续等间隔选取测点,如0.5、1.0 m为间距,多个测点将在仪器上显示一条完整的位移曲线。

加速度计在安装、长期使用中的导轮磨损中可能出现零点漂移现象,同时为减小测量误差,测试时需要正测与反测相结合。按图1.2中所示,首先选准基准方向,标注正测与反测,正测完成后将探头旋转180度进行反测,将两组测试数据相减即可消除传感器漂零影响。