傳感百科-測斜儀
測斜儀
論述
測斜儀有的是種用到測定轉孔、基坑、柱基根本、墻壁、壩體和邊坡支護等建設項目營造物的頂角、方向角的設備。
測斜儀是一種測定鉆孔傾角和方位角的原位監測儀器。在國外，上世紀五十年代就利用測斜儀對土石壩、路基、邊坡及其隧道等巖土工程進行原位監測。我國從八十年代開始引進美、日、英等國生產的測斜儀對一些重大的巖土工程進行原位監測，取得了良好效果。一些相關的研究機構隨后研制出電阻應變式、加速度計式和電子計式等智能型測斜儀。到目前為止，各種各樣的測斜儀廣泛應用于水利水電、礦產冶金、交通與城建巖土工程領域，在保證巖土工程設計、施工及其使用安全中，發揮了重要的作用。
簡介
測斜儀分為便攜式測斜儀和固定式測斜儀。便攜式測斜儀分為便攜式垂直測斜儀和便攜式水平測斜儀；固定式分為單軸和雙軸測斜儀。目前人工監測應用最廣的是便攜式測斜儀，而固定式測斜儀多用于自動化監測。測斜儀是一種通過測定鉆孔傾斜角從而求得水平向位移的原位監測儀器。
測斜儀的基本配置包括測斜儀套管、測斜儀探頭、控制電纜及測斜讀數儀。
原理
測斜管通常安裝在穿過不穩定土層至下部穩定地層的垂直鉆孔內。使用數字垂直活動測斜儀探頭，控制電纜，滑輪裝置和讀數儀來觀測測斜管的變形。第一次觀測可以建立起測斜管位移的初始斷面。其后的觀測會顯示當地面發生運動時斷面位移的變化。觀測時，探頭從測斜管底部向頂部移動，在半米間距處暫停并進行測量傾斜工作。探頭的傾斜度由兩支受力平衡的伺服加速度計測量所得。一支加速度計測量測斜管凹槽縱向位置，即測斜儀探頭上測輪所在平面的傾斜度。另一支加速度計測量垂直于測輪平面的傾斜度。傾斜度可以轉換成側向位移。對比當前與初始的觀測數據，可以確定側向偏移的變化量，顯示出地層所發生的運動位移。繪制偏移的變化量可以得到一個高分辨率的位移斷面圖。此斷面圖有助于確定地面運動位移的大小，深度，方向和速率。
測斜儀的本職工作方法右圖如圖所示。當測斜攝像頭在測斜鋼管內自下而上逐段翻轉衡量時，攝像頭內的調節器器神經敏感地表示出測斜管在任一深淺段L處的歪斜弧度變動，而使會根據歪斜角求出不一樣的標高處的平均水平位移增加量，即
由測斜(xie)管底下測點開使逐段累(lei)積(ji)，可(ke)求(qiu)某一絕對高程處的(de)橫(heng)向位移，即
式中：di為第i在測量段的情況位移增長；θi為第i側量段管軸網與鉛垂線的頂角；Sj為測斜管底端固定點(i=0)以上i=j點處的位移。
在測斜儀觀測時，為了消除和減少儀器的零漂及裝配誤差等，應在位移的正方向及測頭調轉180度以后的反方向各測讀一次數據，取正反兩方向測讀數據的代數平均值作為傾角測值。
特點
性能卓越：便攜式數字垂直活動測斜儀以其耐久性，高精度和反應快速而贏得世界廣泛的贊譽。
可反復試探：為抓實在各項測斜管上一樣可以試探，測斜儀感應器增配了加固的輪架，膠封的軸榫和層次性設汁的測輪。
安全運用生命周期長：感應器框架省油的suv，容許依據小弧長直線，進行安裝安全運用借款期限以上了許多每個生產商的測斜儀。
來計算出來機率定：每一個測斜儀攝像頭都通過幫忙規劃的來計算出來機率定辦公臺嚴格規范率定
固定靠得住的管控電攬：管控電攬比較質量好有時有利于裝卸貨物，縱然在低溫下也是可以要保持利索質量好的作用。管控電攬還兼備耐電學侵蝕及高耐磨損的因素，并提拱了優異的發展空間固定性處理。柔韌性的鉛筆深度1標上永遠固定靠得住地通戶在電攬絕緣護線套上。標上不能松懈，也不會有會故障電攬絕緣護線套及輸電線的振紋。
厚度管控共同：滑輪系統設計為推見輔助器機，它這會有利于操作方法者完全統一的厚度管控。需要單通道活動內容的電力電纜治具保持了攝像頭的位址共同。
系統的完整性：測斜儀系統包括高質量的測斜管，垂直和水平的活動測斜儀，垂直和水平的固定測斜儀，記錄讀數裝置，圖表分析軟件和專用附件。
傳感器測頭參數
在測量空間 | ±30° |
辨別好壞率 | 0.01mm/500mm |
溫度探頭要求 | ±2mm/25m |
體溫區間 | -25℃～+70℃ |
耐水量 | 2.0MPa |
抗振性 | 2000g |
導輪高度 | 500mm |
探測器規格 | φ28×850mm |
探測器凈重 | ≈3 Kg |
讀數(shu)設(she)備主要參數(shu)
掛(gua)鐘定位精度：不是很(hen)以上±5ppm；
存貯(zhu)單(dan)元(yuan)：可分(fen)三(san)個工作任務區(qu)(qu)，在(zai)設計孔(kong)(kong)深假(jia)定為(wei)50米(mi)（缺省(sheng)值，生產時(shi)可設制）的現狀下，任何任務區(qu)(qu)可我(wo)們要(yao)存放(fang)在(zai)2000很多測孔(kong)(kong)統計資料；非常大每種孔(kong)(kong)深可設250米(mi)。
保(bao)存的辦法：后蓋板鍵(jian)盤(pan)保(bao)存參數和無線路由遙控(kong)器器鍵(jian)盤(pan)保(bao)存；
規格輸(shu)入：可獨立自主輸(shu)入調節(jie)器器三遍方規格；
位移表示：可(ke)選擇擇表示原(yuan)有數據資料或(huo)直觀表示位移量；
電(dian)(dian)池箱：3.7V/3000mAH水滑石物可沖電(dian)(dian)鋰(li)動力電(dian)(dian)池；
表現屏：240*128圖型(xing)點陣(zhen)LCD凸顯屏；
該(gai)設備(bei)任務直(zhi)流電(dian)：并不不低于10mA（無(wu)背光(guang)及外接感(gan)知器）；
通信(xin)方式：USB標準接口UART，波特率：9600bps；
能充電時候：2~8小時。
監測應用步驟
注意業務
分布氣象觀測點與成孔：對于一個場地或者結構物,觀測點應該因地制宜，合理布置。一般要求相鄰觀測點的水平距離為一個成孔深，也可根據巖土工程等級適當加密或減少觀測點。施工時盡量要求鉆孔是鉛錘的，偏差角應小于2°。終孔直徑應大于測斜管外徑30mm，鉆孔深度應超過最深位移帶5m。所有鉆孔在埋設測斜管前應該進行驗收，合格后才能埋設。
測斜管的連接：測斜管的安裝質量是測試效果的關鍵，應該遵循如下步驟：
1）將測斜管裝上管底蓋，用螺絲或膠固定；
2）將測斜管按順序逐根放入鉆孔中，測斜管與測斜管之間用接管連接，并用螺絲固定。測斜管在安裝中應注意導槽的方向，導槽方向必須與設計要求定準的方向一致。將組裝好的測斜管按次序逐節放入鉆孔中，直至孔口；
3）當確認測斜管安裝完好后即可進行回填(一般用膨潤土球或原土沙。回填時每填至3～5m時要進行一次注水，使膨潤土球或原土沙遇水后，與孔壁結合的牢固，直至孔口；
4）測斜管地表管口段澆注混凝土，做成混凝土墩臺以保護管口和管口轉角的穩定性。墩臺上應設置位移和沉降觀測標點；
5）露在地表上的測斜管應注意做好保護，蓋上管蓋，防止物體落入；6）安裝完成后的測斜管應先用模擬測斜儀試放，試放時測斜管互成90°的兩個導向槽都應從上到下試放到，保證模擬測斜儀順測斜管能順暢通過。
測斜儀的制做：在測試之前必須對測斜儀進行檢驗校正，并做好測試前的準備工作，再進行組裝。
測試過程
首先將測斜儀置入測斜管內，要使導向輪完全進入導向槽內。方向應為導向輪的正向與被測位移坐標(+X)的正向一致時測值為正，相反為負。然后根據電纜上標明的記號，每基本長度測讀一次測斜管軸線相對基準軸線的傾角。測試方式應遵循下面兩個要點:當測斜管下部可靠固定在基巖中(埋入深度應大于5000mm)，可認定基巖沒有位移。此時測量可至下而上測讀一次，直至管口；當測斜管底部懸掛(底部未與基巖固定)，此時測量應由上至下進行測量。
監測技術數據顯示收采與收納深入分析
減少誤差措施
為提高測量精度，在測量時，當四個導向輪在某一個測量段沒有完全進入導向槽時，算術和值S會出現較大的變化。因此在測量時一定要使四個導向輪完全進入導向槽中，在測管的接頭處可反復多測幾次。如果某一、兩處的和值與正常值明顯偏差過大可剔除不用。這都是由于一頭導向輪不在導向槽中引起的，這種情況多發生在管接頭處。
為了消除系統誤差，每個方向(±X，±Y)的位移(傾角)應逐段正、反方向各測讀一次，取其差值的一半計算各段位移量。即：F=[（+X，+Y）-（-X，-Y）]/2，式中：F為傾斜儀的實時電測量值，單位為F(或mm)；± X，± Y為每個方向的測試讀數，單位為F（或mm）。
由于整個測斜管所有同段上正、反方向兩次測值和的一半的計算值，應為測斜儀的理論鉛直狀態下的讀數值，此F應為定值。如果測值F有離散性，可能是下面四種情況引起的:1）測斜儀前、后兩組導輪的幾何形心的連線在正、反兩次測量時不完全平行；2）導向輪與導向槽的配合不好；3）導向輪與輪架之間的間隙太大；4）測斜管與膨潤土球或原土沙固結不好。
使用注意事項
測斜儀用中含七個小技巧
（1）位移-深度曲線作法：位移-深度曲線即位移隨深度的變化曲線，是測斜儀最重要的監測成果曲線，然而在長期的監測實踐中發現，測讀時很容易出錯。
（2）每1m測讀每次時的資料治理 ：當測斜孔進一步最大，互相歪斜角隨進一步的轉化較小時，為著加快速度衡量工作進度，通常會適用每1m測讀每次的形式采取。只不過在資料治理 的時候中，過程人通常會仍沿用每0.5m測讀每次時的資料治理 的方法。這將使得所著的位移～進一步的曲線與實踐不相符。
（3）“累計位移”與“相對位移”的區別：位移有累計位移與相對位移之分。所謂累計位移，即計算點相對于孔底的位移;相對位移，是指計算點相對其本身初始值的位移變化值。同時又有工程人員將位移曲線分為絕對位移曲線和相對位移曲線。所謂絕對位移曲線，即按每次測讀數據單獨作出的位移曲線;相對位移曲線，即將每次測讀數據所得位移值減去測斜管初始位移值后所作出的曲線。顯然，絕對位移與累計位移是同一個概念。然而，累計位移(或絕對位移)與相對位移在概念上是錯誤的。測斜管在埋設完畢之后一般不可能完全呈鉛垂狀態，即初始時刻已經存在傾斜，但是該傾斜顯然并不能稱之為“位移”，而累計位移即是將初始傾斜值作為其位移的一部分，因此，累計位移在概念上是錯誤的。而相對位移為土體確實發生的位移，并不是相對的，應改稱之為“位移”。
（4）正反面兩測回讀數差值相關問題：零漂對位移后果并無影響到，憑借規范標準兩測回和數據表格處理操作過程，零漂能被更好消掉，最后的得來的位移值U是有效的。為此應該看到，校核積累值很好為零漂值的兩倍，也是個常數。為此，假如校核積累指標值常數，因此顯示U0和U180左右的差值只不過是由分析儀器零漂帶來，這對預估最終而言是無后果的。而但如果校核積攢值不穩固，通常反映了了測斜管外存在著殘留物等兩種影響，此類影響就沒有辦法完成兩測回的技術才能清理，因而會造成被測位移值與實際上有誤。故從位移測讀地方看到，校核積攢值是指越穩固越高，特別的是當其為常數時最適宜。
（5）判別測斜管底部發生位移的方法：測斜數據處理中，假設底部為位移零點。由于測斜管底部通常嵌入穩定的基巖內，因此該假設一般來說是合理的。然而在深厚軟土層中，測斜管底部亦可能發生位移。通常情況下，通過測讀數據無法判別底部是否發生移動，然而在某些特殊情況下，這是可以實現的。
用后保養
測斜儀的的使用主要作用：
1、在工作溫度內使用，防止震動、嚴禁撞擊孔底、防止探頭突然加速、嚴禁提著電纜搖擺探頭；
2、在捆綁電纜線的時候嚴禁使用鐵絲和金屬類，最好使用絞盤或者繩類收線；
3、及時擦凈探頭、清潔并干燥接頭（尤其在海水環境中使用完成后）、潤滑測輪和o型圈，注意防潮、清潔插座及面板；
4、用完后禁上長久的性讓各個無線接口處不分離開來，這樣一來會誘發含水量長久的余留在紅外探頭內金屬腐蝕管接頭；
5、各種測試完整后，晾干紅外溫度探頭和拖鏈電纜，蓋好保護的的蓋，將紅外溫度探頭裝入保護的的箱里；
6、回來棚內，擦拭干凈讀數儀并給蓄電池快速充電；
7、最好是讓任何的接線頭在屋內晾干。
