一种管道弯头角度高精度测量工具及测量方法与流程

本发明涉及管道弯头角度测量领域，尤其涉及一种管道弯头角度高精度测量工具及测量方法。

背景技术：

工业管道在电力、化工、能源等领域被广泛运用，管道弯头是管道系统中比较特殊的部件，通过弯头连接直管段，起到改变管道走向的作用，形成具有空间结构的管网，从而实现向不同方向、不同位置传输介质的功能。与此同时，管道弯头也是管道系统中结构强度最薄弱的环节。在内外部载荷共同作用下，尤其是存在水锤、气锤等瞬态载荷冲击工况时，弯头往往较直管段更容易发生变形和破坏。管道相对其他结构比较特殊，其没有明确的棱角、棱边，这给弯头角度(亦即弯头所连接的两段直管段的轴线之间的夹角)的测量造成了困难。

弯头是管道系统中结构强度较为薄弱的环节，在内外部载荷的长期作用和一些瞬态冲击载荷作用下很容易发生变形。针对正在运行的管道系统，个别弯头发生变形时为了避免巨大的经济损失并不希望立即将其停止运行，更希望能对弯头的变形量进行精确测量和分析，定量评估变形弯头的安全余量。

在役管道弯头角度的精确测量存在以下几个难点：(1)不能精确定位管道弯头前后直管段的中轴线，管道弯头角度亦即弯头前后直管段的中轴线之间的角度。但是由于管道没有明确的棱边，中轴线位于管道内部且是虚拟的直线，如何在管道外表面上精确定位管道中轴线的方向，确保所测量的角度即使管道中轴线之间的角度，是精确测量弯头角度必须解决的一个难点；(2)所有发明都只适用于管道上某一特定方位进行测量，不能满足现场复杂环境的测量需求，电力和化工行业的管道，由于厂房相对较小，厂房内部管道、设备以及其他结构布置紧密，目前已有的弯头角度测量方法或工具只能从管道外表面某一特定位置进行测量，这类方法或工具往往会因为现场其他管道、设备以及其他结构的阻碍而在现场无法实施和运用；(3)角度测量的精度不高，工程上，管道弯头角度的测量往往以度为最小单位，较粗糙地测量管道弯头的角度，但是如果需要测量弯头角度的变形量，以度为单位则精度过低，无法捕捉弯头角度的微小变形量。

通过全面的检索，目前还没有能实现弯头角度高精度测量的发明和相关文献。大量管道弯头角度测量工具都只能精确到度，且存在不能精确定位中轴线以及只能在管道上较为单一的方位进行测量的共性问题。比如专利cn201320141753《弯管角度测量仪》以及cn201621476355《弯头量尺》均采用两把一端铰接的双直尺和量角器构成弯头的测量工具，这种结构形式的弯头角度测量装置仅限于在弯头的外侧表面进行测量，通过将两直尺与弯头所连接的直管段外侧表面与弯头中心线所在面的交线接触进行测量。该类方案仅限于管道外侧表面测量且并不能精确定位直管段的中轴线，同时测量精度也不足。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种管道弯头角度高精度测量工具及测量方法，以提高检测精度并满足现场复杂环境需求，所述技术方案如下：

本发明提供了一种管道弯头角度高精度测量工具，其包括相转动连接的第一测量杆件和第二测量杆件，所述第一测量杆件和第二测量杆件远离连接部的端部均设置有第三测量杆件，所述第一测量杆件与位于同一侧的第三测量杆件相转动连接，所述第二测量杆件和位于同一侧的第三测量杆件相转动连接；所述第一测量杆件的一端设置有第一角度主尺，另一端设置有第一游标尺，所述第二测量杆件的一端设置有第二游标尺，另一端设置有第三游标尺，所述第一角度主尺与第二游标尺相匹配，以用于测量所述第一测量杆件轴线和第二测量杆件轴线之间的夹角；

每个所述第三测量杆件均设置有第二角度主尺，所述第二角度主尺与位于同一侧的所述第一测量杆件上的所述第一游标尺相匹配，以用于测量所述第一测量杆件轴线与对应的第三测量杆件轴线之间的夹角；所述第二角度主尺与位于同一侧的所述第二测量杆件上的所述第三游标尺相匹配，以用于测量所述第二测量杆件轴线与对应的第三测量杆件轴线之间的夹角；

每个第三测量杆件上套设有至少两个与待测管道配合的定位件，所述定位件与所述第三测量杆件相转动连接，所述定位件上设置有第四角度主尺，所述第三测量杆件上设置有与第四角度主尺相匹配的第四游标尺，以用于测量所述定位件绕第三测量杆件轴线的旋转角度。

进一步地，所述定位件包括定位本体，所述定位本体上设置有与所述第三测量杆件配合的第一通孔，所述第一通孔的两端面均为带有刻度线的第四角度主尺，所述第一通孔的圆心与第三测量杆件的轴心同轴；所述定位本体的顶部设置有第二通孔，通过在所述第二通孔中安装第一紧固件将所述定位件与所述第三测量杆件固定连接；所述第一通孔的圆心线与所述第二通孔的圆心线垂直设置。

进一步地，所述定位本体的底部设有用于与待测管道外表面匹配的匹配脚，所述匹配脚的两侧分别设有多个对称设置的定位曲面，两侧的定位曲面一一对应，位于同一侧的每相邻两个定位曲面之间具有定位棱边，两侧的定位棱边一一对应且平行设置。

进一步地，所述第三测量杆件为可伸缩结构，所述第三测量杆件包括第一杆及与所述第一杆连接的第二杆，所述第一杆的轴线与所述第二杆的轴线位于同一直线，所述第一杆和第二杆外均套设有至少一个定位件，所述第一杆和第二杆上均设置有与所述定位件上的第四角度主尺相配合的第四游标尺；所述第一杆远离所述第二杆的端部设置有与所述第一测量杆件或所述第二测量杆件配合的第三通孔，所述第三通孔的端面设置有第二角度主尺，所述第三通孔的圆心线与所述第三测量杆件的轴线垂直设置。

进一步地，所述第一测量杆件为可伸缩结构，所述第一测量杆件包括第三杆及与所述第三杆连接的第四杆，所述第三杆远离第四杆的端部设置有第四通孔，所述第四通孔的上端面为带有刻度线的第一角度主尺；所述第四杆远离第三杆的端部包括上下相对设置的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部和第二连接部之间具有容置位于同一侧的第三测量杆件一端部的空间，所述第一连接部和第二连接部上均开设有相对设置的第五通孔，所述第五通孔的圆心线与所述第二杆的轴线垂直，所述第一连接部和第二连接部的圆弧结构外侧面上均设置有带有刻度线的第一游标尺；通过在所述第五通孔中安装第二紧固件将所述第一测量杆件与位于同一侧的所述第三测量杆件固定连接。

进一步地，所述第二测量杆件为可伸缩结构，所述第二测量杆件包括第五杆及与所述第五杆连接的第六杆，所述第五杆远离第六杆的端部设置有第六通孔，所述第六通孔的上端面为带有刻度线的第二游标尺；所述第六杆远离第五杆的端部包括上下相对设置的第三连接部和第四连接部，所述第三连接部和第四连接部之间具有容置位于同一侧的第三测量杆件一端部的空间，所述第三连接部和第四连接部上均开设有相对设置的第七通孔，所述第七通孔的圆心线与所述第六杆的轴线垂直，所述两个第七通孔的侧面均设置有带有刻度线的第三游标尺；通过在所述第七通孔中安装第二紧固件将所述第二测量杆件与位于同一侧的所述第三测量杆件固定连接。

进一步地，所述第一角度主尺上的刻度线的延伸方向与所述第二游标尺上的刻度线的延伸方向平行设置，所述第二角度主尺上的刻度线与第一游标尺或第三游标尺上的刻度线垂直设置，所述第四角度主尺上的刻度线与第四游标尺上的刻度线垂直设置。

进一步地，所述第一紧固件为第一螺柱和固定件，所述第二通孔为带有内螺纹的螺纹孔，所述固定件设置在第二通孔内上部以与所述第三测量杆件接触，所述第一螺柱设置在第二通孔内上部以与固定件接触。

本发明还提供一种管道弯头角度高精度测量工具的测量方法，其包括外侧测量法，所述外侧测量法包括以下步骤：

s1、将管道弯头角度高精度测量工具放置在待检测管道上，先调整定位件相对对应的第三测量杆件的角度，使得多个所述定位件的角度值相等，所述第一测量杆件与对应的第三测量杆件之间的夹角为180度，所述第二测量杆件和位于同一侧的第三测量杆件之间的夹角为180°；

s2、读取所述第一测量杆件与第二测量杆件之间的夹角，所述夹角为待检测管道弯头角度。

本发明又提供一种所述的管道弯头角度高精度测量工具的测量方法，其包括内侧测量法，所述内侧测量法包括以下步骤：

s1、将管道弯头角度高精度测量工具放置在待检测管道上，调整定位件相对对应的第三测量杆件的角度，使得多个所述定位件的角度值相等；

s2、调整所述第一测量杆件与位于同一侧的第三测量杆件之间的夹角及所述第二测量杆件与位于同一侧的第三测量杆件之间的夹角后，所述待检测管道弯头角度由以下公式计算得到：

β3＝180°-β4

α＝360°-β1-β2-β3

其中，α为待检测弯头角度，β1为第一测量杆件与位于同一侧的第三测量杆件之间的夹角，β2为第二测量杆件与位于同一侧的第三测量杆件之间的夹角，β4为第一测量杆件与第二测量杆件之间的夹角，β3为β4的补角。

本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：

a.本发明设计的管道弯头角度高精度测量工具，实现管道弯头角度的高精度测量，针对安装过程中的管道系统，可以通过弯头前后直管段的角度测量，指导所需弯头的精确加工；针对已安装或在役的管道系统，通过弯头角度的高精度测量，可以捕捉管道系统中弯头角度的微小变化，从而实现对管道弯头甚至整个管道系统的安全性进行定量评估；

b.采用多点匹配，实现了直管段轴线的精确定位；实现了在管道径向的各个方位精确定位和测量，极大地提高了现场的适用性，满足现场复杂环境需求；

c.所有相对位移(角位移)和测量均采用游标尺形式，将测量结果的精度从1°提高到了0.05°，实现了弯头角度微小变化量的测量；

d.通过测量杆件长度调节和匹配脚角度的调节，实现在直管段上任何位置进行匹配，可以有效避开管道上的不利因素，提高了工具的适用性并且保证了测量的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具的立体图；

图2是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具的定位件的立体图；

图3是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具的第一紧固件的立体图；

图4是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具的定位件的匹配脚的侧视图；

图5是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具的第三测量杆件的立体图；

图6是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具的第三测量杆件与定位件配合的立体图；

图7是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具的第一测量杆件的立体图；

图8是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具的第二测量杆件的立体图；

图9是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具的第一测量杆件与第二测量杆件配合的立体图；

图10是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具的第二紧固件的立体图；

图11是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具的第一测量杆件与第三测量杆件配合的立体图；

图12是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具对管道进行测量的第一种情况的侧视图；

图13是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具对管道进行测量的第一种情况的第四角度主尺与第四游标尺上的读数图；

图14是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具对管道进行测量的第二种情况的侧视图；

图15是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具对管道进行测量的第二种情况的第四角度主尺与第四游标尺上的读数图；

图16是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具对管道进行测量的第三种情况的侧视图；

图17是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具对管道进行测量的第三种情况的第四角度主尺与第四游标尺上的读数图；

图18是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具对管道进行测量的外侧测量的立体图；

图19是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具对管道进行测量的外侧测量的第一角度主尺与第二游标尺的读数图；

图20是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具对管道进行测量的内侧测量的立体图；

图21是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具对管道进行测量的外侧测量的第二测量杆件与第三测量杆件之间夹角的读数图；

图22是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具对管道进行测量的外侧测量的第一测量杆件与第三测量杆件之间夹角的读数图；

图23是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具对管道进行测量的外侧测量的第一测量杆件与第二测量杆件之间夹角的读数图；

图24是本发明实施例提供的管道弯头角度高精度测量工具的整体立体图。

其中，附图标记包括：1-第一测量杆件，11-第一角度主尺，12-第一游标尺，13-第三杆，14-第四杆，15-第四通孔，16-第五通孔，18-第一连接部，19-第二连接部，2-第二测量杆件，21-第二游标尺，22-第三游标尺，23-第五杆，24-第六杆，25-第六通孔，27-第七通孔，28-第三连接部，29-第四连接部，3-第三测量杆件，31-第二角度主尺，33-第四游标尺，34-第一杆，35-第三通孔，36-第二杆，4-定位件，41-第四角度主尺，42-第一通孔，43-第二通孔，44-匹配脚，5-第一紧固件，51-第一螺柱，52-固定件，6-第二紧固件，7-第一定位件，8-第二定位件，9-第三定位件，10-第四定位件，17-待测管道。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在本发明的管道弯头角度高精度测量工具中提到的角度主尺的最小单位均为1°；游标尺共19度，分为20份。

在本发明的一个实施例中，提供了一种管道弯头角度高精度测量工具，参见图1和图24，其包括相转动连接的第一测量杆件1和第二测量杆件2，所述第一测量杆件1和第二测量杆件2远离连接部的端部分别设置有第三测量杆件3，所述第一测量杆件1与位于同一侧的第三测量杆件3相转动连接，所述第二测量杆件2与位于同一侧的第三测量杆件3相转动连接，所述第三测量杆件3设置有两个。

所述第一测量杆件1的一端设置有第一角度主尺11，另一端设置有第一游标尺12，所述第二测量杆件2的一端设置有第二游标尺21，另一端设置有第三游标尺22，所述第一角度主尺11与第二游标尺21相匹配，以用于测量所述第一测量杆件1轴线和第二测量杆件2轴线之间的夹角。每个所述第三测量杆件3均设置有第二角度主尺31，所述第二角度主尺31与位于同一侧的所述第一测量杆件1上的所述第一游标尺12相匹配，以用于测量所述第一测量杆件1轴线与对应的第三测量杆件3轴线之间的夹角；所述第二角度主尺31与位于同一侧的所述第二测量杆件2上的所述第三游标尺22相匹配，以用于测量所述第二测量杆件2轴线与对应的第三测量杆件3轴线之间的夹角。

所述第一测量杆件1的具体结构如下：参见图7，所述第一测量杆件1为可伸缩结构，所述第一测量杆件1包括第三杆13及与所述第三杆13连接的第四杆14，所述第三杆13包括弯折部和直管部，所述第三杆13直管部的轴线与所述第四杆14的轴线位于同一直线，可伸缩的具体形式是所述第四杆14内设置有与所述第三杆13配合的导向槽，使得所述第三杆13能够沿所述第四杆14的导向槽移动。

所述第三杆13远离第四杆14的端部为圆柱结构，所述圆柱结构上设置有第四通孔15，第四通孔15的圆心线与第一测量杆件1的轴线垂直设置，所述圆柱结构的上端平面和下端平面均为带有刻度线的第一角度主尺11，所述第一角度主尺11上的刻度线为水平方向，所述第一角度主尺11与第二测量杆件2上的第二游标尺21匹配，所述第二游标尺21上的刻度线的延伸方向与所述第一角度主尺11上的刻度线的延伸方向平行。

所述第四杆14远离第三杆13的端部包括上下相对设置的第一连接部18和第二连接部19，所述第一连接部18和第二连接部19之间具有容置位于同一侧的第三测量杆件3一端部的空间，所述第一连接部18和第二连接部19上均开设有相对设置的第五通孔16，所述第五通孔16沿上下方向即y轴方向延伸，所述第五通孔16的圆心线与所述第二杆36的轴线垂直。所述第一连接部18和第二连接部19的圆弧结构外侧面上均设置有带有刻度线的第一游标尺12，所述第一游标尺12上的刻度线为竖直方向，所述第一游标尺12与位于同一侧的第三测量杆件3上的第二角度主尺31相匹配，所述第二角度主尺31上的刻度线水平设置，所述第一游标尺12上的刻度线与第二角度主尺31上的刻度线垂直设置，通过读取第一测量杆件1上的所述第一游标尺12和与于同一侧的所述第三测量杆件3上的第二角度主尺31的角度数值，可以得知所述第一测量杆件1轴线和第三测量杆件3轴线之间的夹角。

通过在所述第五通孔16中安装第二紧固件6将所述第一测量杆件1与所述第三测量杆件3固定连接，所述第二紧固件6为相配合的螺母61和螺栓62，参见图10，通过旋紧螺母锁紧，确保在测量过程中第一测量杆件与位于同一侧的第三测量杆件3无相对转动。

所述第二测量杆件2的具体结构如下：参见图8，所述第二测量杆件2为可伸缩结构，所述第二测量杆件2包括第五杆23及与所述第五杆23连接的第六杆24，所述第五杆23包括弯折段和直管段，所述第五杆23的直管段的轴线与所述第六杆24的轴线位于同一直线，可伸缩的具体形式是所述第六杆24内设置有与所述第五杆23配合的导向槽，使得所述第五杆23能够沿所述第六杆24的导向槽移动。

所述第五杆23远离第六杆24的端部设置有第六连接部，所述第六连接部上设置有第六通孔25，当第一测量杆件与第二测量杆件连接后，所述第六通孔25圆心与第四通孔15圆心同轴，所述第六连接部的上端平面和下端平面均为带有刻度线的第二游标尺21，所述第二游标尺21上的刻度线为水平方向，第二游标尺21与第一角度主尺11相匹配，所述第二游标尺21上的刻度线与第一角度主尺11上的刻度线均沿水平方向延伸。

所述第一测量杆件1和第二测量杆件2的测量方式如下：参见图9，所述第一测量杆件1和第二测量杆件2为嵌套管系紧密装配，装配完成后，所述第一测量杆件1和第二测量杆件2具有相同旋转轴并可以绕轴自由旋转，所述第一测量杆件1上的第一角度尺11与第二测量杆件2的第二游标尺21匹配实现所述第一测量杆件1轴线和第二测量杆件2轴线之间的夹角测量。

所述第二测量杆件2的第六杆24远离第五杆23的端部包括上下相对设置的第三连接部28和第四连接部29，参见图8，所述第三连接部28和第四连接部29之间具有容置位于同一侧的第三测量杆件3一端部的空间，所述第三连接部28和第四连接部29上均开设有相对设置的第七通孔27，所述第七通孔27的圆心线与所述第六杆24的轴线垂直，所述第三连接部28和第四连接部29的圆弧结构外侧面上均设置有带有刻度线的第三游标尺22，第三游标尺22上刻度线为竖直方向延伸；所述第三游标尺22与位于同一侧的第三测量杆件3上的第二角度主尺31相匹配，所述第三游标尺22上的刻度线竖直设置，即第二角度主尺31上的多个刻度线与所述第三游标尺22上的刻度线垂直设置，通过读取第二测量杆件2上的所述第三游标尺22与位于同一侧的所述第三测量杆件3上的第二角度主尺31的角度数值，可以得知所述第二测量杆件2轴线和第三测量杆件3轴线之间的夹角。

通过在所述第七通孔27中安装第二紧固件6将所述第二测量杆件与所述第三测量杆件3固定连接，所述第二紧固件6为相配合的螺母和螺栓，通过旋紧螺母锁紧，确保在测量过程中第二测量杆件与位于同一侧的第三测量杆件3无相对转动。

所述第三测量杆件3的具体结构如下：参见图5，所述第三测量杆件3为可伸缩结构，所述第三测量杆件3包括第一杆34及与所述第一杆34连接的第二杆36，所述第一杆34的轴线与所述第二杆36的轴线位于同一直线，可伸缩的具体形式是所述第二杆36内设置有与所述第一杆34配合的导向槽，使得所述第一杆34能够沿所述第二杆36的导向槽移动。

所述第一杆34远离所述第二杆36的端部设置有与所述第一测量杆件或所述第二测量杆件配合的第三通孔35，即所述第一杆34远离所述第二杆36的端部为中空圆柱结构，所述圆柱结构的上端面和下端面均设置有第二角度主尺31。所述第三通孔35的圆心线与所述第三测量杆件3的轴线垂直设置，所述第二角度主尺31上的多个刻度线为水平方向，多个刻度线环绕第三通孔35形成环形，即可围成一个圆，此圆的圆心与第三通孔35的圆心重合。所述第二角度主尺31上的多个刻度线与位于同一侧的所述第三游标尺22上的刻度线垂直设置，所述第二角度主尺31上的多个刻度线与位于同一侧的所述第一游标尺上的刻度线垂直设置。

每个第三测量杆件3上套设有至少两个与所述待测管道配合的定位件4，参见图6，所述定位件4与所述第三测量杆件3相转动连接，定位件4可以绕与其连接的第三测量杆件3的中轴线360°旋转，确保在管道径向的任何方位都可以进行测量。所述定位件4上设置有第四角度主尺41，所述第三测量杆件3上设置有与第四角度主尺41相匹配的第四游标尺33，以用于测量所述定位件4绕第三测量杆件3轴线的旋转角度，参见图11，其中定位件和第三测量杆件3配合完成弯头前后直管段中轴线方向的定位。

所述定位件4的具体结构如下：参见图2和图4，所述定位件4包括定位本体，所述定位本体上设置有与所述第三测量杆件3配合的第一通孔42，所述定位件4的端部为圆柱结构，所述第一通孔42的两端面(即圆柱结构的左右两侧面，这两侧面为圆形结构)均为带有刻度线的第四角度主尺41，所述第一通孔42的圆心与第三测量杆件3的轴心同轴，第四角度主尺41上的刻度线处于竖直面即与水平面垂直，且刻度线形成环形，即可围成一个圆，此圆的圆心与所述第一通孔42的圆心重合；所述第三测量杆件3上的第四游标尺33与第四角度主尺41相匹配,所述第四游标尺33上的刻度线沿所述第三测量杆件3的圆柱端部环形设置，所述第四游标尺33上的刻度线与第四角度主尺41上的刻度线垂直设置，通过读取所述第四游标尺33和第四角度主尺41上的角度数值，可以得知所述定位件4绕第三测量杆件3轴线的旋转角度。

所述定位本体的顶部设置有第二通孔43，通过在所述第二通孔43中安装第一紧固件5将所述定位件4与所述第三测量杆件3固定连接；所述第一通孔42的圆心线与所述第二通孔43的圆心线垂直设置。所述第一紧固件5为第一螺柱51和固定件52，参见图3，所述第二通孔43为带有内螺纹的螺纹孔，所述定件52设置在第二通孔43内上部以与所述第三测量杆件接触，所述第一螺柱51设置在第二通孔43内下部以与固定件52接触，固定件52为与第一通孔42内壁相对应的圆弧结构，所述第二通孔43与第一通孔42之间设置有与所述固定件52相同尺寸的开槽，先将固定件52放置于开槽内，再将第三测量杆件穿过第一通孔42，然后将第一螺柱51放在第二通孔43内，通过第一螺柱51对固定件52的推力作用将定位件紧固在第三测量杆件上，该设计主要为了降低旋紧时定位件和第三测量杆件之间的摩擦力，防止锁紧过程中定位件和第三测量杆件之间发生相对滑移。

所述定位本体的底部设置有用于与管道外表面匹配的匹配脚44，所述定位本体的底部设有中空空间，以形成匹配脚44，参见图4，所述匹配脚44两侧分别设有多个对称设置的定位曲面，两侧的定位曲面一一对应，位于同一侧的每相邻两个定位曲面之间具有定位棱边，两侧的定位棱边一一对应且平行设置。匹配脚44由不同半径的曲面切割形成的定位曲面(优选为圆柱面)和定位棱边，用于与管道外表面贴合，定位弯头前后直管段的中轴线方向。当被测管道外表面半径刚好与匹配脚的某一段圆柱面的半径相等时，匹配脚上有对称的两段曲面与管道完全贴合。当被测管道外表面半径不等于匹配脚上任意一段圆柱面的半径时，匹配脚上将有两条对称且平行的定位棱边(如棱)与管道的外表面紧密贴合。本发明提供的测量工具共采用4个定位件对弯头前后的两段直管段进行中轴线方向定位，两个定位件一组定位一段直管段(弯头管道包括两个直管段和设置在两个直管段之间的弯折段)的中轴线方向，同时有4段圆柱面或4段棱与直管段的外表面贴合，确保中轴线方向定位的准确性，图4中箭头a代表一个圆柱面，箭头b代表一个圆柱面，箭头c代表一个圆柱面，箭头d代表一个圆柱面，每个圆柱面的半径不同，以匹配不同直径的管道。

所述第三测量杆件3的第一杆34和第二杆36外均套设有至少一个定位件4，所述第一杆34和第二杆36上均设置有与所述定位件4上的第四角度主尺41相配合的第四游标尺33，以用于测量对应的所述定位件4绕第三测量杆件3轴线的旋转角度。

所述定位件优选设置为四个，所述定位件包括套设在与第一测量杆件位于同一侧的第三测量杆件3上的第一定位件7和第二定位件8以及套设在与第二测量杆件位于同一侧的第三测量杆件3上的第三定位件9和第四定位件10，所述第一定位件7和第二定位件8之间的间距与所述第三定位件9和第四定位件10之间的间距相等，所述第一定位件7距离第三测量杆件3端部(端部为第三测量杆件3靠近第一测量杆件的端部)的间距与所述第三定位件9距离对应的第三测量杆件3端部(端部为第三测量杆件3靠近第二测量杆件的端部)的间距相等。

所述第一测量杆件1、第二测量杆件2和第三测量杆件3均为可伸缩结构，根据管径大小以及空间位置的需要随意调节各个杆件的长度。有的管道表面并非完全光滑，可能存在颗粒状凸起等不利因素，也可以通过调整所述第一测量杆件1、第二测量杆件2和第三测量杆件3的长度选择合适的匹配脚贴合位置。

所述第一测量杆件1与第三测量杆件3之间、第二测量杆件2与第三测量杆件3之间通过第二紧固件连接和锁定，根据需要可以调整第一测量杆件1轴线与对应的第三测量杆件3之间的夹角，然后通过工具上显示的测量角度直接读出(外侧测量)或根据四边形的内角和计算出弯头的角度(内侧测量)。

实施例1

实施例1给出了定位件的匹配脚与管道表面贴合位置的三种情况，测量中，根据管道现场情况，确定匹配脚与管道贴合的位置，然后预先调整定位件的角度，调整定位件角度时需要将工具上所有4个定位件相对对应的第三测量杆件旋转的角度均一致，相对旋转角度通过定位件上的角度主尺和对应的第三测量杆件上的游标尺读出，例举3种情况如下：

情况1如图12所示，此时定位件相对第三测量杆件的旋转角度为0°，所述定位件上第四角度主尺41的0°刻度线与第三测量杆件上第四游标尺33的0°刻度线对齐，读数参见图13。

情况2如图14所示，此时定位件相对第三测量杆件的旋转角度为e为46.8°，定位件上第四角度主尺41读出角度为46°，所述第三测量杆件3上的第四游标尺33的第16条刻度线与第四角度主尺41上的刻度线对齐，游标分度0.05°(即将1°分成20等份)，从第四游标尺33上读出角度为0.05°*16＝0.8°，因此，此时定位件相对第三测量杆件的旋转角度为46.8°，读数参见图15。

情况3如图16所示，此时定位件相对第三测量杆件的旋转角度f为-36度，第四游标尺33的0°刻度线与第四角度主尺41的324°刻度线对齐，定位件相对第三测量杆件的旋转角度为360°-324°＝36°，读数参见图17。

测量前观察被测管道弯头所处的空间环境，选择合适的测量方位，确定采用内侧测量法还是外侧测量法，如被测管道弯头外有障碍物，无法放置测量工具，则选择内侧测量法；如被测管道弯头外无障碍物，测量工具可放置在管道外侧，则选择外侧测量法。两种测量方法读取的读数相同。

实施例2

本发明提供一种所述的管道弯头角度高精度测量工具的测量方法，参见图18，其包括外侧测量法，所述外侧测量法包括以下步骤：

s1、将管道弯头角度高精度测量工具放置在待检测管道上，先调整定位件相对对应的第三测量杆件的角度，使得多个所述定位件的角度值相等，所述第一定位件7和第二定位件8上的角度主尺与对应的第三测量杆件上的游标尺、第三定位件9和第四定位件10上的角度主尺与对应的第三测量杆件上的游标尺设计成相互对称的形式，因此测量前调整定位件角度时确保4个定位件的角度示数完全一致，即可保证两个第三测量杆件的轴线分别与两直管段的轴线平行并在空间上交于一点。测量时所述定位件与第三测量杆件不能有相对转动，以免造成测量不准确，所述第一测量杆件与对应的第三测量杆件之间的夹角为180度，所述第二测量杆件和位于同一侧的第三测量杆件之间的夹角为180°。

测量时调整所述第一测量杆件、第二测量杆件与第三测量杆件的长度来选择合适的匹配位置，待4个定位件的匹配脚均与管道紧密贴合后读取测量角度。

s2、读取所述第一测量杆件与第二测量杆件之间的夹角，所述夹角为待测管道弯头角度，即读取所述第一测量杆件上第一角度主尺11与第二测量杆件上第二游标尺21上读数，读数参见图19，因第三测量杆件与相应的管道弯头上直管段是平行的，所述第一测量杆件与对应的第三测量杆件之间的夹角为180度，两个第三测量杆件之间的夹角等于所述第一测量杆件与第二测量杆件之间的夹角，也即为待测管道弯头角度。

具体实施方式如下：

调整定位件相对对应的第三测量杆件的角度之后，将第一测量杆件与位于同一侧的第三测量杆件之间的夹角锁定在180°，此时通过读取第一测量杆件上的第一角度主尺11和第二测量杆件上的第二游标尺21上的刻度，直接读取弯头角度，从第一角度主尺11上读取角度为88°，第二游标尺21的第15条刻度线与第一角度主尺11刻度线对准，从第二游标尺21上读出角度为0.05*15＝0.75°，因此，此弯头角度g测量结果为88.75°，即两个值相加。

实施例3

本发明还提供一种所述的管道弯头角度高精度测量工具的测量方法，参见图20，其包括内侧测量法，所述内侧测量法包括以下步骤：

s1、将管道弯头角度高精度测量工具放置在待检测管道上，将调整定位件相对对应的第三测量杆件的角度，使得多个所述定位件的角度值相等；

s2、调整所述第一测量杆件与位于同一侧的第三测量杆件之间的夹角及所述第二测量杆件与位于同一侧的第三测量杆件之间的夹角(所述第一测量杆件与对应的第三测量杆件之间的夹角优选为90度)后，所述待检测管道弯头角度由以下公式计算得到：

α＝360°-β1-β2-β3

β3＝180°-β4

其中，α为待检测弯头角度，β1为第一测量杆件与位于同一侧的第三测量杆件之间的夹角，β2为为第二测量杆件与位于同一侧的第三测量杆件之间的夹角，β4为第一测量杆件与第二测量杆件之间的夹角，β3为β4的补角。

具体实施方式如下：

β1为第一测量杆件与位于同一侧的第三测量杆件之间的夹角，通过读取第一测量杆件1上的第一游标尺12与位于同一侧的第三测量杆件3上的第二角度主尺31的度数，参见图22，得到β1，为90°；β2为第二测量杆件与位于同一侧的第三测量杆件之间的夹角，通过读取所述第二测量杆件2上的第三游标尺22与位于同一侧的第三测量杆件3上的第二角度主尺31的度数，得到β2，为60°，参见图21；β4为所述第一测量杆件与第二测量杆件之间的夹角，通过读取所述第一测量杆件1上的第一角度主尺11与第二测量杆件2上的第二游标尺21的度数，得到β4，为88.75°，参见图23；再根据互补关系，180度减去β4得到β3为91.25°，最后根据再根据四边形内角和公式，得到被测弯头角度α，在本实施例中，α为118.75°。

对第一角度主尺11上的刻度进行具体说明，所述第一角度主尺11上一半范围为0-180度，如箭头j所指刻度，用于内侧测量时读数，可标示“内侧测量”字样进行区分；另一半范围为0-180度，如箭头k所指刻度，用于外侧测量时读数，可标示“外侧测量”字样进行区分，这样设置的目的是两种测量情况下，所述第一测量杆件1与第二测量杆件2之间相对位置不同，需要设置两套刻度分别进行读数。在初始状态，所述第二测量杆件的第二游标尺21靠近所述第二测量杆件2的第五杆23，外测量部分刻度与第二游标尺21刻度线对应。

比如外侧测量时，所述第一测量杆件和位于同一侧的第三测量杆件之间的角度为180°，所述第二测量杆件和位于同一侧的第三测量杆件之间的夹角为180°，此时，第一测量杆件上的“外侧测量”刻度与第二测量杆件上的第二游标尺21相配合直接读取弯头角度。

当内侧测量时，所述第一测量杆件和位于同一侧的第三测量杆件相对转动，第二测量杆件和位于同一侧的第三测量杆件相对转动，此时，第二测量杆件上的第二游标尺21转动到第一测量杆件上的“内侧测量”刻度尺旁与“内侧测量”刻度尺配合读数，再通过公式计算得出弯头角度值。

通常管道弯头角度小于180度，所述第一测量杆件和第二测量杆件之间转动角度不会大于180°，所述第一角度主尺11上设计的角度范围为0-180°。

本发明设计的管道弯头角度高精度测量工具，实现管道弯头角度的高精度测量，针对安装过程中的管道系统，可以通过弯头前后直管段的角度测量，指导所需弯头的精确加工；针对已安装或在役的管道系统，通过弯头角度的高精度测量，可以捕捉管道系统中弯头角度的微小变化，从而实现对管道弯头甚至整个管道系统的安全性进行定量评估；采用多点匹配，实现了直管段轴线的精确定位；所有相对位移(角位移)和测量均采用游标尺形式，将测量结果的精度从1°提高到了0.05°，实现了弯头角度微小变化量的测量。如有更精密的测量需求，可以通过改变游标尺的分度进一步提高测量精度；实现了在管道径向的各个方位均可以测量，极大地提高了现场的适用性；通过可伸缩部件和匹配脚角度的调节，实现在直管段上任何位置进行匹配，可以有效避开管道上的不利因素，提高了工具的适用性并且保证了测量的精度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。