详情

原文传递一种高精度坝基灌浆地层抬动检测装置

专利名称：	一种高精度坝基灌浆地层抬动检测装置
摘要：	一种高精度坝基灌浆地层抬动检测装置，由两个螺管差动微位移传感器、双重检测防震安全底座和地层抬动检测系统显示与报警三部分组成。装置中把螺管差动微位移传感器分解成圆筒线圈主体和衔铁两个独立部件,上螺管差动位移传感器用于测量灌浆时地层抬动的位移量，下螺管差动位移传感器用于测量由于环境因素引起上金属定位板的扰动位移量。双重检测防震安全底座由膨胀螺钉固定在水泥地面上；抬动记录仪完成抬动位移和扰动位移信号的处理、显示和报警，包括高稳幅激励源、用于传感器输出信号处理的相敏检波器和V/A转换电路。本发明能够适应灌浆工程恶劣环境，结实耐用，提高了检测的稳定性和连续性，显著降低了抬动检测的失效率，具有很高分辨率。
专利类型：	发明专利
申请人：	中南大学
发明人：	徐蒙;张浩翔;徐聪云;杨建勇;孙家波;马海忠;王道明;徐力生
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T13:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN202010030920.3
公开号：	CN111058497A
代理机构：	广州市红荔专利代理有限公司
代理人：	胡昌国
分类号：	E02D33/00;E;E02;E02D;E02D33;E02D33/00
申请人地址：	410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号
主权项：	1. 一种高精度坝基灌浆地层抬动检测装置，其特征在于由以下几部分构成： 1）螺管差动微位移传感器采用差动变压器的原理，利用开磁路弱磁耦合机理设计灌浆工程地层抬动微位移传感器为螺管线圈型差动变压器，螺管差动微位移传感器由圆筒线圈主体和衔铁两个独立部件组成，圆筒线圈主体由磁性支架夹持静止不动，由磁性支架与抬动测量孔主测杆钢管相接，衔铁固定在双重检测防震安全底座上，随地层抬动的变化同步移动，衔铁相对圆筒线圈主体产生运动位移；圆筒线圈主体的变压器线圈绕制在由高密度玻璃充填聚合物的非铁磁物质圆筒骨架上，变压器的副边为两个结构尺寸和参数相同的线圈反向串接而成，原边和副边布局结构为：中间为原边线圈，两侧为副边线圈，三个线圈的外侧均由高渗透性磁性外壳包住，最外边由不锈钢封装成圆筒线圈主体；衔铁置于圆筒线圈主体的中心，衔铁随地层抬动同步移动时，变压器原副边间的互感产生变化，使副边线圈感应的电压产生变化；采用两套参数结构完全相同的螺管差动微位移传感器，其中上圆筒线圈主体和衔铁一构成上传感器，上传感器用于检测灌浆过程引起的地层抬动位移量，下圆筒线圈主体和衔铁二构成下传感器，下传感器用于测量由于环境因素引起上金属定位板发生位移的扰动位移量； 2）双重检测防震安全底座为防止衔铁因环境因素而发生位移，造成抬动位移检测失效，设计制作了两个螺管差动微位移传感器的双重检测防震安全底座，双重检测防震安全底座由上金属定位板、夹紧接头装配套以及下金属定位框架组成，下金属定位框架的圆形底板通过膨胀螺钉和水平地面紧固连结，圆筒置于圆形底板上，最上面为圆形顶板，圆形底板、圆筒和圆形顶板三部分通过焊接组成钢性结构，圆形底板中心有安装衔铁螺孔，用于旋入衔铁装配块，衔铁装配块为外螺纹圆柱状金属块，圆筒侧面有矩形操作孔，圆形顶板中心有圆孔，圆形顶板上表面有三个以圆形顶板中心点为中心、按 120°均匀分布的螺孔；上金属定位板有水平泡，有一个用于穿过上传感器信号线的通孔、一个M4螺孔和三个以上金属定位板中心点为中心、按120°均匀分布的M10通孔，三个通孔与下金属框架顶板的均匀分布螺孔对齐；在M4螺孔的底部有直径为2.5mm用于穿过铅锤线的通孔；下金属定位框架与上金属定位板通过三根长螺杆和弹簧垫圈套件装配成一体，在螺杆台阶处有平垫片—弹簧垫圈—平垫片组成的套件，上金属定位板置于螺杆台阶套件位置；上金属定位板上底面有中心螺孔，用于旋入上传感器的衔铁一，由抬动检测孔中与主测钢管相连接的磁性支架夹持住上传感器的上圆筒线圈主体，并将其套在衔铁一外围，上金属定位板的下底面中心有M35内螺纹，用于旋入下夹紧接头装配套；下夹紧接头装配套为φ35mm的金属圆筒，上端外壁有M35的螺纹，用于旋入上金属定位板底面的螺孔中，下端内壁有M32螺纹；下圆筒线圈主体通过下夹紧接头与夹紧接头装配套相连,并将其套在衔铁二外围；夹紧接头的下段加工有螺纹，下螺纹段包裹有弹性胶套，调节夹紧螺帽能夹紧下圆筒线圈主体，夹紧接头上段加工有M35的螺纹，用于旋入夹紧接头装配套中，通过调节夹紧接头的上螺纹调好下螺管差动微位移传感器的零点、固定好检测前的初始位置，衔铁二螺孔、通孔、夹紧接头装配套和夹紧接头垂向中心线共线； 3）地层抬动检测系统显示与报警灌浆过程检测的终端是抬动自动记录仪，两个螺管差动微位移传感器副边输出的交流信号输入记录仪主机的相敏检波器，转换成直流电压，经低通滤波器去交流成分得到直流模拟信号，再经V/A转换芯片转换成4-20mA电流，通过计算机进行4-20mA电流和0-4mm位移量转换计算，再进行抬动位移量和扰动位移量的合并分析计算，最后在抬动窗口显示出真实抬动数据。 2.如权利要求1所述的基于差动原理的地层抬动检测装置，其特征在于：所述的上圆筒线圈主体和下圆筒线圈主体外径为φ18mm，长度150mm，中心为一个直径6mm,高度60mm圆空洞，套在衔铁一和衔铁二外。 3.如权利要求1所述的基于差动原理的地层抬动检测装置，其特征在于：所述的夹紧接头由不锈钢制成，其上段加工有长20mm的M35螺纹，用于旋入夹紧接头装配套中；下段加工有螺纹，螺纹与夹紧螺帽紧配合设计制作，下螺纹段包裹有长10mm的弹性胶套，调节夹紧螺帽能夹紧直径15mm的圆筒线圈主体，通过调节夹紧接头的上螺纹调节下螺管差动微位移传感器的零点、固定好检测前的初始位置。 4.如权利要求1所述的基于差动原理的地层抬动检测装置，其特征在于：灌浆自动记录仪采用32位微计算机主控芯片NXP-LPC1768，记录仪主机给两个螺管差动微位移传感器原边线圈提供2000HZ的正弦波作为激励源。 5. 如权利要求1所述的基于差动原理的地层抬动检测装置，其特征在于：所述的进行抬动位移量和扰动位移量的合并分析计算，检测过程中下位移传感器一旦有电压信号输出时，记录仪主机就会对地层抬动位移的真实数据X0进行计算，X上、X下分别为上、下两个传感器的检测位移，当X上为正时，X0= X上—X下，当X上为负时，X0= X上+X下。 6.如权利要求1所述的基于差动原理的地层抬动检测装置，其特征在于：记录仪主机对抬动位移每秒采样9个数据，3秒在窗口显示一次实际的累计四位位移数据，单位为μm。 7.如权利要求1所述的基于差动原理的地层抬动检测装置，其特征在于：抬动检测前，在记录仪主机中输入抬动位移的预警和报警值，检测中抬动位移达到预警值时，主机声光报警，抬动位移达到报警值时记录仪主机通过CPU的PWM口输出高电平，经驱动装置自动调节灌浆高压阀改变灌浆压力，或人工调节降低压力和减小流量。
所属类别：	发明专利