结构水平位移观测装置制造方法及图纸

结构水平位移观测装置，包括一个可以安装在相对固定点的托盘４，托盘４有一个通过张线１的缺口和一个作为测量基准的三棱锥体５。显微镜６和测微器７相互垂直安装在托盘上，其定位点是显微镜６能清楚瞄准张线时的调焦范围的中点，并在ｘ方向和ｙ方向均可定位。该装置可用于测量核电站安全壳及其它高耸大跨度结构的水平位移，分辨率为０．０１ｍｍ，最大绝对误差０．１５ｍｍ，优于美国相关标准，测读方便，长期稳定性好。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及建筑结构的位移测量装置，特别涉及结构水平位移观测装置。监视结构位移对于重要建筑物的安全使用十分重要。在高耸大跨度结构测定中，广泛使用铅垂线(以下称张线)把高空、远距离的结构位移传递到地面或人们容易接近的位置进行测量。测量张线的位移即是结构的位移。在利用张线测量位移技术中，法国使用了一种极座标游标卡尺读数器测量核电站安全壳的水平位移(《核电工程与技术》1996年第3期)。它是一个半圆形的读数盘，有一个缺口，该盘与测点相对固定安装，并使张线从缺口通过。在盘的缺口附近有基准物，它是2个圆锥体尖锋。在盘的边缘左右圆弧上分别有游标卡尺。测量时移动游标卡尺的副尺使张线、尖锋的锋尖、副尺瞄准孔同在一直线上，记录游标卡尺的读值，算出张线的原始位置(x0、y0)。当张线发生水平位移时，重新调整上述三点在一直线上，再记录读值，并再次算出张线的位置(x1、y1)。最终算出张线的位移值。利用该装置测量位移，测读方便，长期稳定性好。但是分辨率低(0.1mm)，测量精度不高(0.5mm)，而且要用三角函数计算，比较烦琐。影响测量精度的主要因素是两个弧长的测读误差大。此外，圆锥体的锋尖一旦被碰坏，失去唯一的基准点，更影响测量。本技术的目的就是提高结构水平位移测量的分辨率和精度，使其达到美国标准《混凝土反应堆容器和安全壳规范》(ACI359-95)关于绝对误差为0.25mm和相对误差为5％的规定，可用于高精度的位移测量。为此，本申请的装置除了带缺口的托盘及其上的基准物外，还有光路上有十字丝的光学显微镜(以下称显微镜)和螺旋测微器(以下称测微器)，它们在托盘上互相垂直安装，前者在上，后者在下，并用螺丝将前者固定在后者的滑块上，使前者在后者的轴向能够滑动。它们在托盘上的安装定位点是以显微镜能清楚瞄准张线时，其调焦范围的中点位置。安装定位点在托盘上的x方向和y方向各取一个。所说基准物只有一个，它是一个至少有一条直线段垂直于托盘的物体。因此它可以是水平断面为三角形、四边形或其他多边形的物体，不论其是柱状或锥体状，只要至少有一条棱垂直于托盘即可。此外，所说基准物也可以是角钢或圆柱体。测量时以其一条垂直于托盘的棱即直线段(以下称垂直棱)为基准线。基准物位置的设计是以垂直棱至缺口中心的距离在x方向和y方向相等，并在张线的预期最大位移值与测微器量程之间取值。显微镜与测微器在托盘上安装定位的方式至少可以有以下两种一是在测微器底座下设至少两个销钉，在托盘的定位点设相应的销钉孔；二是在测微器底座下装设可使其吸坐在托盘上的磁性材料。本装置是用显微镜、测微器和托盘协同工作，共同完成结构水平位移测量功能。显微镜分别将张线和垂直棱放大，其边界清楚，测量时显微镜的十字丝分别能准确的瞄准张线的一个边界和垂直棱，重合度很好，加上用高精度的测微器读值，从而可以获得0.01mm的分辨率和最大绝对误差0.15mm的测量精度，优于美国标准，更优于极座标游标卡尺读数器，完全满足核电站安全壳的测量要求，当然更能满足一般高耸大跨度结构水平位移的测量要求。测读方便，计算简单，垂直棱不易被整体损坏，使用寿命长，装置长期稳定性好。下面通过附图和实施例进一步说明本装置的技术特征、使用方法和效果。附图说明图1是极座标游标卡尺读数器平面示意图；图2是本装置的平面示意图。附图标记1-张线；2-圆锥体尖锋；3-副尺；4-托盘；5-有锐角垂直棱的三棱锥体；6-显微镜；7-测微器；8-定位孔；d、g-弧长；x、y-水平位移方向实施例1(图2)带缺口的托盘4用厚8mm以上的镀铬钢板或不锈钢板制作，其形状为矩形(也可为半圆形)，其外围尺寸以能放置显微镜6和测微器7即可。缺口为正方形(也可为圆形)，其1/2边长(或半径)略大于张线的预期水平位移(20mm)。基准物是固定在托盘缺口附近的不锈钢三面体锐角垂直棱锥体5，其垂直棱至缺口中心的距离在x方向和y方向均为25mm。选用上海光学仪器厂的15J测量显微镜，将其目镜筒和测微器分离后在托盘上相互垂直组装，前者在上，后者在下，用螺丝将前者固定在后者的滑块上。所说目镜筒，其光路上有十字瞄准丝，可放大25倍，可作为本装置所说的显微镜。测微器量程为50mm，分度值为0.01mm。将它们安装在托盘4上时，以显微镜能清楚瞄准张线时，其调焦范围的中点作为在托盘上的安装定位点。这种定位点在x方向和y方向各取一处。在测微器的底座下有2个销钉，在托盘的2个定位点各有2个销钉孔8，安装时将销钉放入销钉孔即可。将托盘用2根角钢承托并固定安装在被测结构的参考点，并使安装在被测结构上某一测点的张线1通过托盘的缺口中心，张线的重锤置于盛水或油的阻尼器中。所说参考点与被测结构相对固定即测点发生位移时该点不动，可在被测结构的基础上设置参考点。测量时将显微镜和测微器先在y方向定位，转动游标读数轮，调整显微镜的焦距，使其十字丝交点对准被放大25倍的锥体5的垂直棱的边界，记录游标读值，再单方向转动游标读数轮，使十字丝交点对准被放大25倍的张线的一个边界，记录游标读值，两次读值相减即为x方向的位移初始值x0；之后将显微镜和测微器取出再安放到x方向的定位孔即销钉孔8中，用同样的方法测得y方向的位移初始值y0。考虑到结构位移观测虽断续进行但延续时间很长，如核电站安全壳在役检测可长达数十年。因此，显微镜和测微器不与托盘固定连接。测量初始位移后，可以且应将显微镜和测微器从托盘取下妥为保存。下一次测量时，再安装在托盘上，用同样的方法测得x1和y1,ΔX=X1-X0,Δy=y1-y0，即为该时间段的水平位移值。这种只是简单的相减计算使得大部分固有系统误差得到抵消，从而提高测量精度。其余测点的初始位移以及各测点后续各时间段的位移测量都是如此进行。实施例2在测微器的底座下安装永磁铁，测量时将其吸坐在托盘的定位点。其余同实施例1。实施例3为模拟核电站安全壳结构在役检测，用一级块规(精度0.2μ)推移张线，模拟测点的水平位移，分五级把位移加至5mm，然后分五级又把位移减少至零，利用实施例1或2所说装置测量，在每级位移到达后，由三名试验人员分别操作。测试结果，最大分散值为0.130mm，最大偏差值为0.117mm，结果优于用极座标游标卡尺读数器作相同模拟测量而得的相应数据0.395mm和0.314mm。因此，即使以用本装置测量的最大分散值0.130mm为精度指标，也能满足美国标准的要求。权利要求1．结构水平位移观测装置，包括一个可以安装在对被测结构来说是相对固定点的托盘(4)，它有一个通过测点张线(1)的缺口，缺口附近的托盘上有测量基准物，其特征是a．所说托盘上的基准物有一个，它是一个至少有一条直线段垂直于托盘(4)的物体；b．还有光路上有十字丝的显微镜(6)和螺旋测微器(7)，它们在托盘(4)上相互垂直安装，前者在上，后者在下，用螺丝把显微镜(6)固定在螺旋测微器(7)的滑块上；c．以所说显微镜能清楚瞄准张线(1)时，其调焦范围的中点作为它们在托盘(4)上的安装定位点，这样的定位点在x方向和y方向各取1个；d．所说基准物的直线段至缺口中心的距离在x方向和y方向相等，且大于张线(1)的预期最大位移而小于螺旋测微器(7)的量程。2．根据权利要求1所说的装置，其特征是螺旋测微器(7)的底座下本文档来自技高网...

【技术保护点】
结构水平位移观测装置，包括一个可以安装在对被测结构来说是相对固定点的托盘（４），它有一个通过测点张线（１）的缺口，缺口附近的托盘上有测量基准物，其特征是：ａ．所说托盘上的基准物有一个，它是一个至少有一条直线段垂直于托盘（４）的物体； ｂ．还有光路上有十字丝的显微镜（６）和螺旋测微器（７），它们在托盘（４）上相互垂直安装，前者在上，后者在下，用螺丝把显微镜（６）固定在螺旋测微器（７）的滑块上；ｃ．以所说显微镜能清楚瞄准张线（１）时，其调焦范围的中点作为它们在托盘（４） 上的安装定位点，这样的定位点在ｘ方向和ｙ方向各取１个；ｄ．所说基准物的直线段至缺口中心的距离在ｘ方向和ｙ方向相等，且大于张线（１）的预期最大位移而小于螺旋测微器（７）的量程。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵树明，林松涛，谢永金，
申请(专利权)人：冶金工业部建筑研究总院，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]