專利名稱：超聲波水平位移監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)及一種超聲波監(jiān)測儀，具體的說就是涉及一種用于監(jiān)測建筑物構(gòu)件以及附屬設(shè)施水平位移的監(jiān)測儀。
背景技術(shù)：
在工程施工和各種災害監(jiān)測時，建筑物構(gòu)件以及附屬設(shè)施的位移是必需監(jiān)測的內(nèi)容之一。傳統(tǒng)的監(jiān)測儀器需手工操作，人工讀數(shù)，增加了勞動強度，且儀器精度有限，對于有高精度要求的測控項目則很難達到要求。而對有些高精度位移傳感器而言，其較高的價格又限制了其大規(guī)模應用，且不能實時反映和記錄水平位移的變化。超聲波測距是一種非接觸式檢測方式，在使用中不受光照度、電磁場、被測物色彩等因素影響，其信息處理簡單，速度快，成本低，在機器人避障和定位、車輛自動導航、液位測量等方面已經(jīng)有了廣泛的應用。非接觸超聲波測距儀是按照脈沖回波方式工作， 根據(jù)超聲波遇到障礙物反射回來的特性進行測量的。超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射同時開始計時，超聲波在傳導介質(zhì)中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即中斷停止計時。通過不斷檢測產(chǎn)生波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發(fā)射超聲波和接收到回波的時間差T，然后求出距離L?；镜臏y距公式為
L= ( Δ t/2)*C (1)
式中L——要測的距離；
Δ t——發(fā)射波和反射波之間的時間間隔；
C——超聲波在傳導介質(zhì)中的傳播速度，聲速確定后，只要測出超聲波往返的時間，即可求得L。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是利用超聲波技術(shù)開發(fā)出的一款能實時高精度自動監(jiān)測物體水平位移的儀器。通過液體作為傳導介質(zhì)，可以實現(xiàn)高精確度的測量。同時實時的監(jiān)測利于對危險的及時報警，消除了危險發(fā)生時未能及時報警的隱患。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)發(fā)明目的
一種超聲波水平位移監(jiān)測儀，包括超聲波發(fā)射采集儀器，還包括可伸縮的波紋管、及在波紋管外設(shè)置的彈簧外套，箱體、連通孔、及超聲波探頭，所述超聲波發(fā)射采集儀器安裝在箱體內(nèi)，所述超聲波發(fā)射采集儀器上設(shè)有超聲波探頭，所述波紋管一端封閉，另一端與所述箱體密封連接并且使得超聲波探頭處于波紋管的端口，所述波紋管上設(shè)有連通孔。
一種超聲波水平位移監(jiān)測儀的監(jiān)測方法，包括以下步驟
(a)首先調(diào)整超聲波水平位移監(jiān)測儀的箱體一端與被測構(gòu)件之間的距離，使得波紋管及彈簧外套的另一端能緊貼構(gòu)件，固定超聲波探頭所在一端不移動；(b)其次向波紋管中注滿液體，注滿后波紋管緊貼構(gòu)件，且在水平方向上仍能自由伸縮，波紋管可伸縮值大于構(gòu)件水平位移的最大可能值；
(C)然后連接超聲波發(fā)射采集儀器，開啟超聲波發(fā)射采集儀器監(jiān)測，所測位移數(shù)據(jù)實時記錄到超聲波發(fā)射采集儀器的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)中，某一時刻構(gòu)件的水平位移值為該時刻超聲波測試值減去超聲波儀器開始測試時的初始值；
(d)當水平位移超出預先設(shè)置的警戒值時，儀器可自動記錄并發(fā)出報警，以便及時采取控制措施。發(fā)明的優(yōu)點
本發(fā)明通過利用液體作為傳導介質(zhì)，可解決高頻、高精度超聲波發(fā)射裝置對傳輸介質(zhì)的要求，實現(xiàn)高精度測量。本裝置利用波紋管在軸向的可收縮特性，使得波紋管與所需監(jiān)測構(gòu)件一起位移，通過監(jiān)測固定的超聲波探頭與移動的波紋管移動一端的距離即可得出構(gòu)件的位移。同時利用連通管原理補償或者溢出波紋管內(nèi)的液體，以實現(xiàn)波紋管內(nèi)始終充滿液體的目的，滿足超聲波高精度監(jiān)測條件和減小系統(tǒng)誤差。彈簧外套的作用一方面可保護波紋管，約束波紋管在徑向的變化；另一方面，彈簧外套可與構(gòu)件緊密接觸，構(gòu)成彈簧、被測構(gòu)件和波紋管位移一致的體系，真實反映被測構(gòu)件的位移情況。該儀器測試精度高，利用液體做為傳輸介質(zhì)可達到微米級精度，監(jiān)測全過程實現(xiàn)實時化和自動化，同時該系統(tǒng)對構(gòu)件表面無特殊要求，易于使用，且成本較低。


圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。其中1 一彈簧外套；2—波紋管；3—箱體；4一連通管；5—超聲波發(fā)射采集儀器； 6—超聲波探頭
具體實施例方式
超聲波水平位移監(jiān)測儀，包括一個現(xiàn)有的超聲波發(fā)射采集儀器5，還包括一段可伸縮的波紋管2、波紋管2的外側(cè)安裝有彈簧外套1，超聲波發(fā)射采集儀器5安裝在箱體3內(nèi)， 超聲波發(fā)射采集儀器5上設(shè)有超聲波探頭6，波紋管2 —端封閉，另一端與箱體3密封連接并且使得超聲波探頭6處于波紋管2的端口，波紋管2上設(shè)有連通孔4。超聲波發(fā)射采集儀器5中設(shè)置有超聲波發(fā)射和控制模塊、數(shù)據(jù)采集和處理模塊。超聲波探頭6與超聲波發(fā)射采集儀器5用數(shù)據(jù)線相連。在實測過程中，固定箱體3位置就固定了與箱體3相連的波紋管2和彈簧外套1 一端，波紋管2另一端可與構(gòu)件一起發(fā)生位移。
一種超聲波水平位移監(jiān)測儀的監(jiān)測方法包括以下步驟
(a)首先調(diào)整超聲波水平位移監(jiān)測儀的箱體3—端與被測構(gòu)件之間的距離，使得波紋管2及彈簧外套1的另一端能緊貼構(gòu)件，固定超聲波探頭6所在一端不移動；
(b)其次向波紋管2中注滿液體，注滿后波紋管2緊貼構(gòu)件，且在水平方向上仍能自由伸縮，波紋管2可伸縮值大于構(gòu)件水平位移的最大可能值；
(c)然后連接超聲波發(fā)射采集儀器5，開啟超聲波發(fā)射采集儀器5監(jiān)測，某一時刻構(gòu)件的水平位移值為該時刻超聲波發(fā)射采集儀器5的此刻測試值減去超聲波發(fā)射采集儀器5開始測試時的初始值；
(d)當水平位移超出預先設(shè)置的警戒值時，儀器可自動記錄并發(fā)出報警，以便及時采取控制措施。
本發(fā)明工作過程如下1.將超聲波探頭水平置于波紋管開口一端中，波紋管與箱體封閉；2.將波紋管置于彈簧外套中，波紋管遠離箱體的封閉端和彈簧外套一起接觸構(gòu)件; 3.通過連通孔向波紋管中注入液體，使得波紋管與構(gòu)件接觸緊密；4.移動超聲波探頭所在波紋管一端，使得波紋管和彈簧外套有足夠伸縮范圍滿足構(gòu)件最大水平位移的監(jiān)測；5.架設(shè)支架，固定超聲波探頭所在波紋管一端使其穩(wěn)定不動；6.再次通過連通孔將波紋管中注滿液體；7.連線超聲波發(fā)射和控制模塊與數(shù)據(jù)采集和處理模塊，啟動儀器和運行軟件進行測量，某一時刻構(gòu)件的位移就是超聲波所測距離與初始所測距離之差，當構(gòu)件水平位移達到警戒控制值時，系統(tǒng)自動報警。
權(quán)利要求
1.一種超聲波水平位移監(jiān)測儀，包括超聲波發(fā)射采集儀器(5)，其特征在于還包括可伸縮的波紋管(2)、及在波紋管(2)外設(shè)置的彈簧外套(1)，箱體(3)、連通孔(4)、及超聲波探頭(6 )，所述超聲波發(fā)射采集儀器(5 )安裝在箱體(3 )內(nèi)，所述超聲波發(fā)射采集儀器(5 )上設(shè)有超聲波探頭(6)，所述波紋管(2) —端封閉，另一端與所述箱體(3)密封連接并且使得超聲波探頭(6 )處于波紋管(2 )的端口，所述波紋管(2 )上設(shè)有連通孔(4 )。
2.一種如權(quán)利要求1所述的超聲波水平位移監(jiān)測儀的監(jiān)測方法其特征在于包括以下步驟(a)首先調(diào)整超聲波水平位移監(jiān)測儀的箱體(3)—端與被測構(gòu)件之間的距離，使得波紋管(2)及彈簧外套(1)的另一端能緊貼構(gòu)件，固定超聲波探頭(6)所在一端不移動；(b)其次向波紋管(2)中注滿液體，注滿后波紋管(2)緊貼構(gòu)件，且在水平方向上仍能自由伸縮，波紋管(2)可伸縮值大于構(gòu)件水平位移的最大可能值；(c)然后連接超聲波發(fā)射采集儀器(5)，開啟超聲波發(fā)射采集儀器(5)監(jiān)測，某一時刻構(gòu)件的水平位移值為該時刻超聲波發(fā)射采集儀器(5)的測試值減去超聲波發(fā)射采集儀器 (5)開始測試時的初始值；(d)當水平位移超出預先設(shè)置的警戒值時，儀器可自動記錄并發(fā)出報警，以便及時采取控制措施。
全文摘要
一種超聲波水平位移監(jiān)測儀，包括超聲波發(fā)射采集儀器(5)，其特征在于還包括可伸縮的波紋管(2)、及在波紋管(2)外設(shè)置的彈簧外套(1)，箱體(3)、連通孔(4)、及超聲波探頭(6)，所述超聲波發(fā)射采集儀器(5)安裝在箱體(3)內(nèi)，所述超聲波發(fā)射采集儀器(5)上設(shè)有超聲波探頭(6)，所述波紋管(2)一端封閉，另一端與所述箱體(3)密封連接并且使得超聲波探頭(6)處于波紋管(2)的端口，所述波紋管(2)上設(shè)有連通孔(4)。本發(fā)明通過利用液體作為傳導介質(zhì)，可解決高頻、高精度超聲波發(fā)射裝置對傳輸介質(zhì)的要求，實現(xiàn)高精度測量。
文檔編號G01B15/00GK102175194SQ201110039039
公開日2011年9月7日 申請日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月16日
發(fā)明者劉小艷, 劉開瓊, 劉愛華, 劉磊, 左俊卿, 蔣亞清 申請人:河海大學