专利名称：介质深度监测装置以及竖向位移测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工程电子测控的技术，特别涉及一种介质深度监测装置以及竖向位移测量装置。
背景技术：
用于测量物体厚度(深度)及位移的方法和设备很多，但往往是专用设备，而且测量精度不高。
发明内容本实用新型的目的是设计一种在水下能对另一种介质厚度的变化进行较精密监 测、在地面上不需要支架能对大型结构的竖直位移进行精密监测的通用设备及装置，以适应土木工程检测试验的需要。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种介质深度监测装置，其特征在于用一个平行线电极做为介质深度的测量传感器，用另一个平行线电极完全安装在被测介质中做为补偿传感器，测量传感器和补偿传感器分别连接电阻Rl和电阻R2构成惠斯顿电桥，采用交流电源供给桥压，所述惠斯顿电桥的两个输出信号分别由一个精密整流电路整流和滤波，两个所述精密整流电路同时再连接到差动放大器进行减法放大，所述差动放大器的输出由采样显示电路进行测量并显示，电源电路为所述交流电源、精密整流电路、差动放大器以及采样显示电路提供电源。其中，所述平行线电极由第一导线、第二导线、上绝缘定位块、下绝缘定位块和连接电缆组成，平行且等长的第一导线和第二导线的下端固定密封在所述下绝缘定位块中，上端与所述连接电缆的芯线连接并固定密封在所述上绝缘定位块中。其中，所述第一导线和第二导线是不锈钢线材、石墨线材或表面镀金的金属线材。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种竖向位移测量装置，其特征在于具有上述介质深度监测装置，所述测量传感器与所述补偿传感器分别固定安装在一个竖向设置的绝缘管道中，所述绝缘管道之间用连通管相连通，注入液体为介质，所述补偿传感器完全淹没在液体介质中，所述测量传感器与所述补偿传感器的第一导线和第二导线均与所在绝缘管道的轴线平行，两个所述绝缘管道固定在被测构件上。其中，两个所述绝缘管道并靠构成一个一体的绝缘管道，所述一体的绝缘管道内用竖向设置的隔墙分隔成底部连通的两个腔室，其中一个腔室中固定有所述测量传感器，另一个腔室中固定有所述补偿传感器，所述测量传感器与补偿传感器与同一根四芯屏蔽的连接电缆连接。与现有技术相比较，采用上述技术方案的本实用新型具有的优点在于采用平行线电极做为介质电阻或电阻率传感器，具有传感器制作标准可靠、测量重复性好的优点，通过惠斯顿电桥能自动补偿介质的变化，介质及导线温差变化的影响，采用交流电源供桥能有效消除电极的极化现象，在差动放大器前端对信号进行整流和滤波，不但能消除高频干扰噪声，还能使信号具有具竖向位移的方向性。本实用新型提供的一种单电极组传感器，是将平行线电极固定安装在绝缘管道中，使被测介质的环境一致，并不受外来电场的影响，用连通管连通并注入液体为介质，可用于测量构件竖向位移的变化，如桥梁挠度和桩基竖直位移等，分辨率能达到O. OOlmm ;对于大型结构位移的测量，采用双电极组自补偿的复合传感器，能对每个测点自身进行温度补偿，从而消除大型结构的温度场变化较复杂的影响。平行线电极的导线采用不锈钢、石墨或表面镀金的等线材，具有导电性能好、不锈 蚀、不易极化的优点。
图I是一种介质深度监测装置的电路原理及系统连接示意图；图2是一种平行线电极传感器的结构示意图；图3是一种单电极组传感器的结构及采用连通管连接示意图；图4是一种双电极组自补偿的复合传感器的结构示意图。附图标记说明广平行线电极，1-广第一导线，1-2 第二导线，1-3上绝缘定位块，Ι-r下绝缘定位块，1-5 连接电缆，1-51 四芯屏蔽的连接电缆，2 测量传感器，3 补偿传感器，Γ交流电源，5 精密整流电路，6 差动放大器，Γ采样显示电路，8^电源电路，9^绝缘管道，9广一体的绝缘管道，92 隔墙，1(Γ连通管，1Γ液体。
具体实施方式
实施例I一种介质深度监测装置。如图I所示，用一个平行线电极I做为介质深度的测量传感器2，用另一个平行线电极I完全安装在被测介质中做为补偿传感器3，所述测量传感器2和补偿传感器3分别连接电阻Rl和电阻R2构成惠斯顿电桥，所述惠斯顿电桥采用交流电源4供给桥压，所述惠斯顿电桥的两个输出信号分别由一个精密整流电路5整流和滤波，两个所述精密整流电路5同时再连接到差动放大器6进行减法放大，所述差动放大器6的输出由采样显示电路7进行测量并显示，电源电路8为所述交流电源4、精密整流电路5、差动放大器6以及采样显示电路7提供电源。如图2所示，所述平行线电极I由第一导线1-1、第二导线1-2、上绝缘定位块1-3、下绝缘定位块1-4和连接电缆1-5组成，平行且等长的第一导线1-1和第二导线1-2的下端固定密封在所述下绝缘定位块1-4中，上端与所述连接电缆1-5的芯线连接并固定密封在所述上绝缘定位块1-4中。其中，平行线电极I的第一导线1-1和第二导线1-2采用不锈钢、石墨或表面镀金的线材等导电性能好、不锈蚀、不易极化的材料制成。上述实施例中，所述第一导线1-1和第二导线1-2均采用直径2mm的306不锈钢制作，然后用环氧树脂材料的上绝缘定位块1-3与下绝缘定位块1-4来封转固定；采用±5V频率IkHz左右(占空比为50%)的矩形交流电源4为电桥供压，采用TL084运算放大器构成精密整流电路5，对检测信号进行全波整流和滤波后送至采用INAlll仪表放大器进行减法放大，通过调节放大倍数选择合适灵敏度，采用四位半电压表做为采样显示电路7进行测量并显示。本实用新型采用平行线电极I做为介质电阻或电阻率传感器，具有传感器制作标准可靠、测量重复性好的优点，通过惠斯顿电桥能自动补偿介质的变化，介质及导线温差变化的影响，采用交流电源4供桥能有效消除电极的极化现象，在差动放大器6前端对信号进行整流和滤波，不但能消除高频干扰噪声，还能使信号具有竖向位移的方向性。实施例2采用介质深度监测装置进行基础冲刷深度的监测。如图I所示，将测量传感器2垂直安装在河床面处，平行导线部份插入土层(沙)中，部分露在河水中，由于河水是流动状态的，水质及水温变化较大，因此将补偿传感器3的平行导线全部露在河水中，对水质及水温变化进行自动补偿，同时所述测量传感器2和补偿传感器3采用同一规格、长度接近、安装环境一致的连接电缆1-5。
其余同实施例I。实施例3采用介质深度监测装置进行结构竖向位移测量。如附图3所示，采用的一种单电极组传感器，是将平行线电极I制成的测量传感器2与补偿传感器3分别固定安装在一个竖向设置的绝缘管道9中，所述绝缘管道9之间用连通管10相连通，所述平行线电极I的第一导线1-1和第二导线1-2均与其所在绝缘管道9的轴线平行。检测时，将两个绝缘管道9固定在被测构件上，两个绝缘管道9之间用连通管10连通，注入液体为介质，并使所述补偿传感器3能够在测量过程完全淹没在液体介质中。当被测构件的竖向位移发生变化时，测量传感器2在液体中的深度发生的相应变化，即可监测被测构件竖向位移的变化。其余同实施例2。实施例4采用介质深度监测装置进行大型结构竖向位移测量。如附图4所示，考虑大型结构的温度场变化较复杂，所以采用双电极组自补偿的复合传感器，对每个测点自身进行自动补偿，所述双电极组自补偿的复合传感器采用透明塑料管并靠构成，采用四芯屏蔽的连接电缆连接。具体来说，与实施例3相比较，区别是将两个所述绝缘管道9并靠构成一个一体的绝缘管道91，所述一体的绝缘管道91内用竖向设置的隔墙92分隔成底部连通的两个腔室，其中一个腔室中固定有所述测量传感器2，另一个腔室中固定有所述补偿传感器3，在所述一体的绝缘管道91中注入有液体介质，所述补偿传感器3同样浸没在液体介质中，所述测量传感器2与补偿传感器3与同一根四芯屏蔽的连接电缆1-51连接。以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种介质深度监测装置，其特征在于用一个平行线电极(I)做为介质深度的测量传感器(2)，用另一个平行线电极(I)完全安装在被测介质中做为补偿传感器(3)，测量传感器(2)和补偿传感器(3)分别连接电阻Rl和电阻R2构成惠斯顿电桥，采用交流电源(4)供给桥压，所述惠斯顿电桥的两个输出信号分别由一个精密整流电路(5)整流和滤波，两个所述精密整流电路(5 )同时再连接到差动放大器(6 )进行减法放大，所述差动放大器(6 )的输出由采样显示电路(7)进行测量并显示，电源电路(8)为所述交流电源(4)、精密整流电路(5)、差动放大器(6)以及采样显示电路(7)提供电源。
2.如权利要求I所述的介质深度监测装置，其特征在于所述平行线电极(I)由第一导线(1-1)、第二导线(1-2)、上绝缘定位块(1-3)、下绝缘定位块(1-4)和连接电缆(1-5)组成，平行且等长的第一导线(1-1)和第二导线(1-2)的下端固定密封在所述下绝缘定位块(1-4)中，上端与所述连接电缆(1-5)的芯线连接并固定密封在所述上绝缘定位块(1-4)中。
3.如权利要求2所述的介质深度监测装置，其特征在于所述第一导线(1-1)和第二导线(1-2)是不锈钢线材、石墨线材或表面镀金的金属线材。
4.一种竖向位移测量装置，其特征在于具有如权利要求1、2或3所述的介质深度监测装置，所述测量传感器(2)与所述补偿传感器(3)分别固定安装在一个竖向设置的绝缘管道(9)中，所述绝缘管道(9)之间用连通管(10)相连通，注入液体为介质，所述补偿传感器(3)完全淹没在液体介质中，所述测量传感器(2)与所述补偿传感器(3)的第一导线(1-1)和第二导线(1-2)均与所在绝缘管道(9)的轴线平行，两个所述绝缘管道(9)固定在被测构件上。
5.如权利要求4所述的竖向位移测量装置，其特征在于两个所述绝缘管道(9)并靠构成一个一体的绝缘管道(91)，所述一体的绝缘管道(91)内用竖向设置的隔墙(92)分隔成底部连通的两个腔室，其中一个腔室中固定有所述测量传感器(2)，另一个腔室中固定有所述补偿传感器(3)，所述测量传感器(2)与补偿传感器(3)与同一根四芯屏蔽的连接电缆(1-51)连接。
专利摘要本实用新型是一种介质深度监测装置以及竖向位移测量装置，所述介质深度监测装置用平行线电极做为测量传感器与补偿传感器，两传感器分别连接电阻R1和电阻R2构成惠斯顿电桥，采用交流电源供给桥压，输出信号分别由一个精密整流电路整流和滤波，再连接到差动放大器进行减法放大，由采样显示电路进行测量并显示，其在水下能对另一种介质厚度的变化进行较精密监测，可用于基础冲刷深度监测。所述竖向位移测量装置，将两个所述传感器分别固定安装在一个竖向设置的绝缘管道中，所述绝缘管道之间用连通管相连通，注入液体为介质，然后将两个所述绝缘管道固定在被测构件上，其在地面上不需要支架能对大型结构的竖直位移进行精密监测，能达到0.001mm的分辨率。
文档编号G01B7/06GK202692933SQ20122036163
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月24日 优先权日2012年7月24日
发明者杨宇, 陈彦平, 马哗, 宋春霞, 张理轻, 张学峰 申请人:交通运输部公路科学研究所