[發明專利]可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀

有效

• 申請號: 201410381403.5
• 申請日: 2014-08-05
• 公開（公告）號: CN104132642A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 楊紹荃;楊波
• 申請（專利權）人: 四川金碼科技有限公司
• 主分類號: G01C5/04
• 分類號: G01C5/04
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

技術領域

本發明涉及靜力水準儀，特別是涉及一種可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀。

背景技術

靜力水準系統是測量兩點或多點間相對沉降的精密儀器，主要用于大壩、核電站、高層建筑、基坑、隧道、橋梁、地鐵等垂直位移和傾斜的監測。靜力水準系統一般安裝在被測物體等高的測墩上或被測物體墻壁等高線上，在使用中，多個靜力水準儀的儲液桶之間通過通液管連通，浮子位置隨液位的變化而同步變化，每一個儲液桶的液位由位移計測出，由此可測出各靜力水準儀的液位變化量。

傳統靜力水準儀的浮子結構如圖1和圖2所示，其浮子漂浮于液面上，浮子外壁與儲液桶內壁之間的間隙很小，吃水截面積S1很小。通液管和儲液桶受溫度影響時，儲液桶內液體密度會發生變化，進而將導致儲液桶內液位的變化。假設溫度變化ΔT引起的儲液桶內液體體積變化量為ΔV，而ΔV＝ΔH1*S1。因此，當溫度變化量ΔT一定時，吃水截面積S1越小，因溫度變化引起的液位變化量ΔH1越大，將造成較大的測量誤差。

由于靜力水準儀常常使用在惡劣的環境下，靜力水準系統中的靜力水準儀處于不同溫度環境的情況時有發生，如果不能避免或削弱溫度漂移對測量精度的影響，產品在使用和推廣上必然會受到很大局限。

《溫度不均勻對液體靜力水準儀精度的影響》，陳繼華，解放軍測繪學院大地系，《工程勘察》2000年第1期。雖然考慮到了溫度漂移對靜力水準儀測量精度的影響，但是其采用的技術方案是高差溫度補償，計算因溫度變化引起的高度差ΔH，以消除溫度不均勻對高差測量的影響。這種方法存在算法復雜度高，實現難度大等缺點，且采用補償的方式無法從根源上削弱溫度漂移對測量精度的影響。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種新型的可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀，縮小浮子的外徑尺寸，從而有效增大浮子的吃水截面積，有效降低因溫度漂移后液面變化引起的位移測量誤差。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀，包括位移計、固定座和儲液桶，位移計通過固定座安裝在儲液桶上，儲液桶底部通過通液管接頭與通液管相連；還包括漂浮在液面上的浮子，浮子的外徑小于或等于儲液桶內徑的五分之四，浮子通過連接件a安裝在位移計上。

所述的浮子為密度小于液體密度的空心或實心體。

可消除溫度漂移的高精度靜力水準儀還包括限位組件，限位組件安裝在浮子上，設置于液面上方或液面下方。無論設置于液面上方還是下方，液面均不得浸沒浮子。

限位組件也可安裝在連接件a上，限位組件和浮子的整體重量保證浮子漂浮在液面上。

所述限位組件的外徑與儲液桶的內徑相配合，限位組件外緣與儲液桶內壁之間的間隙較小，避免浮子發生大角度偏移，確保浮子在儲液桶內上下平穩浮沉。限位組件可以是整塊限位板，或是由多根限位桿組成的組件。

所述的限位組件與浮子采用一體化成型結構成型。

所述的限位組件直接安裝在浮子上，或通過連接件b安裝在浮子上。

所述的限位組件為密度大于、等于或小于液體的空心或實心體。

當儲液桶和通液管內液體的溫度升高或降低時，儲液桶內液體密度發生變化，進而導致儲液桶內液位的變化，造成測量誤差。由于縮小了浮子的外徑尺寸，使得浮子的吃水截面積S2較傳統靜力水準儀浮子的吃水截面積S1得到極大的增大。溫度變化ΔT引起的儲液桶內液體體積變化量為ΔV，而ΔV＝ΔH2*S2。因此，當溫度變化量ΔT一定時，吃水截面積S2越大，因溫度變化引起的液位變化量ΔH2就越小，可有效降低溫度漂移對靜力水準儀測量精度的影響。

按照通液管的溫度影響系數，減小了溫度影響截面積，使得儲液桶內壁和浮子之間的截面積變大，溫度變化后液面發生變化產生的位移控制到0.05mm以內，不會對測量精度造成影響。

本發明的有益效果是：

1)縮小了浮子的外徑尺寸，從而有效增大了浮子的吃水截面積，結構設計巧妙，削弱了因溫度漂移后液面變化引起的位移測量誤差。

2)限位組件的外徑與儲液桶的內徑相配合，限位組件外緣與儲液桶內壁之間的間隙較小，可避免浮子發生大角度偏移，確保浮子在儲液桶內上下平穩浮沉。

附圖說明

圖1為現有技術中靜力水準儀的結構示意圖；

圖2為現有技術中靜力水準儀液體體積變化ΔV時液位變化量示意圖；

圖3為本發明第一種實施例的結構示意圖；

圖4為本發明第二種實施例的結構示意圖；

圖5為本發明第三種實施例的結構示意圖；