[發(fā)明專利]一種桿式收斂計(jì)及其使用方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410111040.3
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN103884263A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周鋼;周廈;王超;鄒長磊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B5/30
• 分類號(hào): G01B5/30;G01B5/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種桿式收斂計(jì)及其使用方法，屬于測量儀器，尤其適用于地下工程中圍巖受力變形和穩(wěn)定性的監(jiān)測，可在采礦、建筑、水利、交通、軍工等部門的巷（隧）道與硐室中應(yīng)用。

背景技術(shù)

收斂計(jì)由于攜帶方便，測讀精確，儀器結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，加上工程應(yīng)用的需求使得收斂計(jì)研究已有幾十年的歷史。目前，收斂計(jì)的測量主體，絕大多數(shù)仍是以傳統(tǒng)鋼尺為主，收斂計(jì)測讀時(shí)，測讀器部分通過定位銷與鋼尺沖孔的結(jié)合，使收斂計(jì)張緊，進(jìn)行首讀。其中沖孔鋼尺和定位銷配合不準(zhǔn)，收斂計(jì)自重使鋼尺產(chǎn)生撓度，溫度變化產(chǎn)生的熱脹冷縮等系列問題，增大了測量系統(tǒng)誤差。雖然部分誤差可進(jìn)行消除，但系統(tǒng)的精確測量始終得不到可靠保證。由于地下工程環(huán)境相對(duì)惡劣，鋼尺有易銹蝕、折斷、刻度模糊等問題，使儀器的使用耐久性降低，維護(hù)困難。現(xiàn)有收斂計(jì)使用在巷（隧）道或硐室兩幫測量較為方便，但高低位測量中收斂計(jì)與高點(diǎn)連接非常困難，采用金屬桿式收斂計(jì)能有效的解決這一問題。針對(duì)避免因尺帶彈性變形引起的實(shí)際加載值下降，專利號(hào)為99115008.2公開了一種自鎖緊搖柄式收斂計(jì)，但其存在讀數(shù)困難，精度不高的缺陷；針對(duì)減少收斂計(jì)的微調(diào)量，提高收斂計(jì)的測量速度，專利號(hào)為92229266.3公開了一種伸縮式數(shù)顯收斂計(jì)，其在大斷面巷道中使用不理想，表現(xiàn)出適應(yīng)性不強(qiáng)問題；專利號(hào)為200520017066.8公開了一種集控制與測量于一體的張力及測微全數(shù)顯收斂計(jì)，盡管測量精度提高，但數(shù)顯收斂計(jì)不易被推廣和應(yīng)用，尤其是在煤礦巷道和地下深部巷道監(jiān)測中，電子收斂計(jì)要求防爆，受潮濕、電磁波以及地磁等工程環(huán)境影響，數(shù)顯讀數(shù)漂移，無法精度。以上幾種典型收斂計(jì)雖然在一定工程環(huán)境中取得了較好效果，但各自存在不同缺陷，不能有效的解決測量準(zhǔn)確、長時(shí)間使用和適用性強(qiáng)等問題。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、造價(jià)低廉、既能滿足所需精度又便于在巷（隧）道或硐室中使用的桿式收斂計(jì)。

技術(shù)方案：本發(fā)明的金屬桿式收斂計(jì)，包括萬向鉤、固定錨頭、金屬輕質(zhì)測桿、連接螺栓母、主測讀桿，所述的主測讀桿包括內(nèi)藏鋼測尺、測尺彈簧、金屬壓桿、測尺鎖緊環(huán)、螺旋測微器、基準(zhǔn)窗、測力彈簧、測力彈簧導(dǎo)桿、軸承、空心鋼桿體；所述測尺鎖緊環(huán)由螺紋鋼環(huán)和鋼卡扣構(gòu)成，通過擰緊鋼環(huán)卡住內(nèi)藏鋼測尺；所述螺旋測微器由刻度桿和刻度旋鈕構(gòu)成；主測讀桿包括依次連接的空心鋼桿體、螺旋測微器、刻度桿及測力彈簧導(dǎo)桿，其中測尺彈簧嵌套在內(nèi)藏鋼測尺上縮入空心鋼桿體內(nèi)，測尺鎖緊環(huán)通過螺紋旋緊在空心鋼桿體一端，測力彈簧嵌套在金屬壓桿測力彈簧導(dǎo)桿上，基準(zhǔn)窗與金屬壓桿連接并一同嵌套在測力彈簧導(dǎo)桿上，軸承固定于金屬壓桿的外側(cè)端；主測讀桿一端通過連接螺栓母與金屬輕質(zhì)測桿的一端相連接，無縫對(duì)接，金屬輕質(zhì)測桿另一端經(jīng)萬向鉤與預(yù)先安裝在測點(diǎn)一端上的固定錨頭連接，通過伸縮內(nèi)藏鋼測尺調(diào)整長度，將主測讀桿另一端的萬向鉤與測點(diǎn)另一端固定的固定錨頭連接；內(nèi)藏鋼測尺拉出的長度通過測尺鎖緊環(huán)鎖定；測力彈簧導(dǎo)桿上設(shè)有導(dǎo)桿刻度線，通過基準(zhǔn)窗調(diào)準(zhǔn)導(dǎo)桿刻度線與基準(zhǔn)窗刻度線相重合。

所述的金屬輕質(zhì)測桿采用自重小，剛度大的薄壁不銹鋼管制作，根據(jù)實(shí)際測量需求選用長度分別為：2m、1.5m、1m、0.5m；所述內(nèi)藏鋼測尺的可伸縮長度為0.5m；所述的固定錨頭由內(nèi)有螺紋的鋼套筒與鋼鉤環(huán)焊接而成，其內(nèi)螺母直徑根據(jù)實(shí)際測量需求分別為：M24、M22、M20、M18。

本發(fā)明金屬桿式收斂計(jì)的使用方法，在需預(yù)測斷面選定縱向或橫向測點(diǎn)位置，在測點(diǎn)縱向或橫向兩側(cè)安裝好固定錨頭，將金屬輕質(zhì)測桿一端上的萬向鉤與測點(diǎn)一側(cè)的固定錨頭的鉤環(huán)相連，金屬輕質(zhì)測桿的另一端通過連接螺栓母與主測讀桿連接；測量前將螺旋測微器旋松到零位點(diǎn)，先預(yù)估計(jì)出定縱向或橫向測點(diǎn)之間的大致距離，將內(nèi)藏鋼尺從收斂計(jì)中拉出，端平收斂計(jì)，擰緊測尺鎖緊環(huán)；一只手托住收斂計(jì)，另一只手旋進(jìn)螺旋測微器，通過基準(zhǔn)窗進(jìn)行調(diào)準(zhǔn)，當(dāng)測力彈簧導(dǎo)桿的導(dǎo)桿刻度線與基準(zhǔn)窗刻度線重合時(shí)，表明張緊力已調(diào)準(zhǔn)；測尺鎖緊環(huán)處的讀數(shù)為長度首數(shù)，螺旋測微器處的讀數(shù)為長度尾數(shù)，首數(shù)＋尾數(shù)＝兩點(diǎn)間距離，即可確定測量值；

如果分別在兩次不同時(shí)間，保持同一方法測量，則兩次不同時(shí)間測量的測點(diǎn)間距離變化即為該測點(diǎn)的變形（位移）值，此值除以兩次測量的時(shí)間差即為變形（位移）速度。