液压水准测量系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种液压水准测量系统，包括一设置有测量液的储液罐、与所述储液罐出口连接的连通管，设置于所述连通管上的测量单元，所述连通管尾端设置有一放液阀，所述测量单元与一数据采集分析计算机电性连接，所述测量单元为一液压密封罐，且所述液压密封罐的上方设置有绝对压力传感器。本实用新型利用有线或无线传感器网络，将数百个甚至上千个测量单元连接在一起，能够同时对所有测量单元进行测量和分析，较传统的水准测量效率提高数百倍，省时省力。
【专利说明】
液压水准测量系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种水准测量系统及其测量方法，属于水准测量仪器技术领域。
【背景技术】
[0002]水准测量又名“几何水准测量”，是用水准仪和水准尺测定地面上两点间高差的方法。传统的水准测量采用水准测量仪器和水准尺，测量测量点与基准点之间的高差。水准仪目前用的比较多的有自动安平水准仪、精密水准仪。自动安平水准仪在仪器架设不需要人工手动精平，提高了测量速度;精密水准仪则配合铟钢尺可以提高测量精度。最近发展出来的数字水准仪和条码水准尺则可以实现自动安平、自动高精度测量。
[0003]传统的水准测量主要缺点是采用单台仪器测量，每测一个水准点需要重新移动、架设水准仪和水准尺，测量速度慢。尤其在测量点较多的情况下，测量工作劳动强度非常大，测量速度非常缓慢。
[0004]静力水准测量在每个测点都安装静力水准仪，具有测量速度快的优点，但是受测量原理和量程限制，所有静力水准仪要求基本安装在同一水平面。若遇到高差较大的情况则需要增加动基点来解决，安装调试非常麻烦，静力水准受温度影响较大，昼夜或冬夏季之间测量误差非常大，所以一般只用于隧道这种常年环境温度变化不大的地方。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于解决上述的技术问题，提供一种液压水准测量系统及其测量方法。
[0006]本实用新型的目的通过以下技术方案来实现:
[0007]液压水准测量系统，其特征在于:包括一设置有测量液的储液罐、通过连通管与所述储液罐出口连接测量单元，所述连通管尾端设置有一放液阀，所述测量单元与一数据采集分析计算机电性连接，所述测量单元为一液压密封罐，且所述液压密封罐的上方设置有绝对压力传感器。
[0008]优选地，所述绝对压力传感器为液体绝对压力传感器或气体绝对压力传感器。
[0009]优选地，所述绝对压力传感器为气体绝对压力传感器时，所述液压密封罐内的测量液与液压密封罐顶部设置有间隙，且所述绝对压力传感器与液压密封罐之间设置有传感器保护膜，所述绝对压力传感器轴线与测量液液面垂直。
[0010]优选地，所述测量单元置于各测量点和基准点上。
[0011]优选地，所述传感器保护膜为透气性微孔疏水型保护膜。
[0012]优选地，所述测量单元还包括温度传感器，及与绝对压力传感器和温度传感器电性连接的微处理器。
[0013]优选地，所述连通管为硬质连通管。
[0014]优选地，所述储液罐顶部开设有小孔或通过折弯吸管与储液罐外空气接触。
[0015]优选地，所述储液罐顶部设置有一容纳槽，所述容纳槽内设置有透气海绵，所述容纳槽上开设有与外界联通的联通孔。
[0016]基于液压水准测量系统的测量方法，包括如下步骤，
[0017]S1、进行测量单元的标定，将测量单元与储液罐固定后测其绝对压力值P;将测量单元或储液罐升高或降低高度h后，测其绝对压力值P’；
[0018]按下式计算标定系数A，所述A为每_高度差对应的压强差:
[0019]A= IP-P，|/h
[0020]标定系数A值存储在测量单元的微处理器中，正常测量时通过H=P/A计算出真空状态下达到P值所对应的标准测量液高度H。为消除绝对压力传感器的个体差异影响，测量单元的测量结果统一为真空状态下达到P值所对应的标准测量液高度H。
[0021]S2、将储液罐固定安装，各测量单元安装在测量点和基准点上，在储液罐中倒入测量液中，直至测量也充满各个测量单元和连通管，关闭放液阀。
[0022]S3、进行水准测量。
[0023]优选地，所述S3中包括如下步骤，
[0024]S31、根据如下关系式计算出各测量单元间的相对高度差:
[0025]P=Po+Pgh式 I
[0026]其中，P为绝对压力传感器所测得的绝对压强值；
[0027]P0为大气压强；
[0028]P为测量液的密度；
[0029]g为重力加速度；
[0030]h为绝对压力传感器与储液罐液面的高度差；
[0031]当系统只有储液罐与大气连通时，测量单元间的压强关系表示为:
[0032]P1-P2=Pg (h1-h2)式 2
[0033]其中，Pi为I号测量单元所测得的绝对压强值；
[0034]P2为2号测量单元所测得的绝对压强值；
[0035]hi为I号测量单元绝对压力传感器与储液罐液面的高度差；
[0036]h2为2号测量单元绝对压力传感器与储液罐液面的高度差；
[0037]亦为:
[0038]Pi—2=Pg(h1-2)式 3
[0039]其中:Pl-2为I号测量单元与2号测量单元所测得压强差；
[0040]hw为I号测量单元与2号测量单元的高度差。
[0041 ] S32、对Pg值进行修正，
[0042]首先，在测量系统内设置至少两个基准点，并在基准点均安装测量单元，且基准点之间的高度差Ah已知，根据式2可以得出:
[0043]pg = I Pbm1-Pbm2 I/ΔΙι式4
[0044]其中，ΡΒΜ1:第一个基准点测量单元所测得的绝对压强值；
[0045]ΡΒΜ2:第二个基准点测量单元所测得的绝对压强值；
[0046]Ah:第一个基准点与第二个基准点之间的高度差；
[0047]根据式4计算每一次测量时的Pg值，通过采集分析计算机进行自动修正，对测量结果进行补偿。
[0048]S33、测得各测量点H值与基准点H值之差值，通过对比同一测量点在不同时间对应基准点H值之差的变化来测定测量点的高差变化。
[0049]本实用新型的有益效果:利用有线或无线传感器网络，将数百个甚至上千个测量单元连接在一起，能够同时对所有测量单元进行测量和分析，较传统的水准测量效率提高数百倍，省时省力。
[0050]实现24小时不间断测量，提高水准测量数据的连续性和有效性，提高测量频率。系统高差量程大，且能工作在负压段，测量单元任意高度安装，安装维护省时省力；测量单元高度集成化，具有体积小、重量轻、成本低的优点。
【附图说明】
[0051 ]图1是本实用新型的系统接连结构示意图。
[0052]图2是本实用新型中液压密封罐的结构关系示意图。
[0053]图3本实用新型中储液罐的其中一实施例的结构示意图。
[0054]图4本实用新型中储液罐的另一实施例的结构示意图。
[0055]图5本实用新型中储液罐的第三种实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0056]本实用新型具体揭示了一种液压水准测量系统，结合图1所示，包括一设置有测量液的储液罐1、通过连通管3与所述储液罐I出口连接的测量单元2。所述测量单元置于测量点和基准点上。所述测量单元为一液压密封罐，且所述液压密封罐的上方设置有绝对压力传感器。所述绝对压力传感器为液体绝对压力传感器或气体绝对压力传感器。
[0057]结合图3-图5所示，而为了消除外界风压及较大声音对系统产生大气压强抖动影响，储液罐I不能直接敞口与大气接通，在所述储液罐I的顶部设置有小孔19或通过连接有一细长的连通管20与大气接通，或者经过海绵或其它多孔透气材料与大气接通。通过所述储液罐顶部设置有一容纳槽，所述容纳槽内设置有透气海绵21，所述容纳槽上开设有与外界大气联通的联通孔。
[0058]所述连通管3尾端设置有一放液阀8，所述测量单元2与数据采集分析计算机7电性连接。测量单元2与数据采集分析计算机7之间可以采用有线网5连接，也可以采用无线网6连接。
[0059]所述绝对压力传感器可以消除大部分大气压力的影响，且不用安装气压平衡管，减少安装成本。但若连通管较软，依旧会引入误差，测量单元间高差为9米，会产生约Imbar的误差。所以优选采用硬质材料的管子作为连通管，以减小其影响，当然，也可以将其高差影响通过软件修正的方法予以消除。
[0060]结合图2所示，当所述绝对压力传感器为气体绝对压力传感器时，所述液压密封罐内的测量液4与液压密封罐顶部设置有间隙，且所述绝对压力传感器9与液压密封罐之间设置有传感器保护膜18。所述传感器保护膜18为透气性微孔疏水型保护膜。例如，传感器保护膜18材质可以为疏水型聚四氟乙烯微孔膜(PTFE)或聚偏氟乙烯微孔膜(PVDF)，也可以由其它具有同样特性材料的膜材或片材制成。
[0061]所述测量单元2内还包括温度传感器，及通过与绝对压力传感器和温度传感器电性连接的微处理器。通过所述测量单元内部安装的温度传感器，可以实现自动温度补偿修正，系统受环境温度影响小，长期测量时精度高。
[0062]—种基于以上液压水准测量系统的测量方法，包括如下步骤，
[0063]S1、进行测量单元的标定，将测量单元与储液罐固定后测其绝对压力值P;将测量单元或储液罐升高或降低高度h后，测其绝对压力值P’；
[0064]按下式计算标定系数A，所述A为每_高度差对应的压强差:
[0065]A= IP-P’ |/h
[0066]标定系数A值存储在测量单元的微处理器中，正常测量时通过H=P/A计算出真空状态下达到P值所对应的标准测量液高度H。为消除绝对压力传感器的个体差异影响，测量单元的测量结果统一为真空状态下达到P值所对应的标准测量液高度H。
[0067]S2、将储液罐固定安装，各测量单元安装在测量点和基准点上，在储液罐中倒入测量液中，直至测量也充满各个测量单元和连通管，关闭放液阀。
[0068]S3、进行水准测量。
[0069]其中，所述S3中包括如下步骤，
[0070]S31、根据如下关系式计算出各测量单元间的相对高度差:
[0071]P=Po+Pgh式 I
[0072]其中，P为绝对压力传感器所测得的绝对压强值；
[0073]P0为大气压强；
[0074]P为测量液的密度；
[0075]g为重力加速度；
[0076]h为绝对压力传感器与储液罐液面的高度差；
[0077]当系统只有储液罐与大气连通时，测量单元间的压强关系表示为:
[0078]Pi_P2=Pg(h1-h2)式 2
[0079]其中，Pi为I号测量单元所测得的绝对压强值；
[0080]P2为2号测量单元所测得的绝对压强值；
[0081]hi为I号测量单元绝对压力传感器与储液罐液面的高度差；
[0082]h2为2号测量单元绝对压力传感器与储液罐液面的高度差；
[0083]亦为:
[0084]Pi—2=Pg(h1-2)式 3
[0085]其中:P1^2为I号测量单元与2号测量单元所测得压强差；
[0086]hw为I号测量单元与2号测量单元的高度差。
[0087]S32、对Pg值进行修正，
[0088]首先，在测量系统内设置至少两个基准点，并在基准点均安装测量单元，且基准点之间的高度差Ah已知，根据式2可以得出:
[0089]pg = I Pbm1-Pbm2 I/ΔΙι式4
[0090]其中，ΡΒΜ1:第一个基准点测量单元所测得的绝对压强值；
[0091]ΡΒΜ2:第二个基准点测量单元所测得的绝对压强值；
[0092 ] Ah:第一个基准点与第二个基准点之间的高度差；
[0093]根据式4计算每一次测量时的Pg值，通过采集分析计算机进行自动修正，对测量结果进行补偿。
[0094]S33、测得各测量点H值与基准点H值之差值，通过对比同一测量点在不同时间对应基准点H值之差的变化来测定测量点的高差变化。
[0095]本实用新型尚有多种具体的实施方式，凡采用等同替换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。
【主权项】
1.液压水准测量系统，其特征在于:包括一设置有测量液的储液罐、通过连通管与所述储液罐出口连接测量单元，所述连通管尾端设置有一放液阀，所述测量单元与一数据采集分析计算机电性连接，所述测量单元为一液压密封罐，且所述液压密封罐的上方设置有绝对压力传感器。2.如权利要求1所述的液压水准测量系统，其特征在于:所述绝对压力传感器为液体绝对压力传感器或气体绝对压力传感器。3.如权利要求2所述的液压水准测量系统，其特征在于:所述绝对压力传感器为气体绝对压力传感器时，所述液压密封罐内的测量液与液压密封罐顶部设置有间隙，且所述绝对压力传感器与液压密封罐之间设置有传感器保护膜，所述绝对压力传感器轴线与测量液液面垂直。4.如权利要求1所述的液压水准测量系统，其特征在于:所述测量单元置于各测量点和基准点上。5.如权利要求3所述的液压水准测量系统，其特征在于:所述传感器保护膜为透气性微孔疏水型保护膜。6.如权利要求1所述的液压水准测量系统，其特征在于:所述测量单元还包括温度传感器，及与绝对压力传感器和温度传感器电性连接的微处理器。7.如权利要求1所述的液压水准测量系统，其特征在于:所述连通管为硬质连通管。8.如权利要求1所述的液压水准测量系统，其特征在于:所述储液罐顶部开设有小孔或通过折弯吸管与储液罐外空气接触。9.如权利要求1所述的液压水准测量系统，其特征在于:所述储液罐顶部设置有一容纳槽，所述容纳槽内设置有透气海绵，所述容纳槽上开设有与外界联通的联通孔。
【文档编号】G01C5/00GK205607375SQ201620350578
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】张亦明, 于东峰
【申请人】苏州市建设工程质量检测中心有限公司