[发明专利]一种重力监测沉降方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种重力监测沉降方法，属于土木工程领域，应用于结构安全健康监测行业。

背景技术

已知沉降测试方法,通过测量沉降水箱的水位来确定被测物体的沉降。但液面的高度难以准确测量.已知测试方法有超声波法和激光测距法。

通过超声波测量液面高低,但是测试误差大,达1CM.激光测距法测试液体表面高度,不仅成本昂贵,且液面为透明或半透明物质,难以反射激光.照成读数困难。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种重力监测沉降方法，通过液面高度变化,引起较大的重量变化,提高沉降系统的测试精度,使沉降测试精度达到0.1mm,同时能降低液面高度测试成本。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种重力监测沉降方法：

首先多个支撑平台固定在结构的测试点上,支撑平台水平安装,将水箱放置在支撑平台上,将水箱通过水管互连,水管在连接水箱处细管通过固定在墙体上的卡箍,水箱连接处细管采用细橡皮软管,消除水箱和水管的相互作用力；

测试时,先往水箱内灌入水，沉降测试时,各测试点出现了高低变化,引起水箱内水位也出现变化,就引起水箱的重量变化；

由于细管不对水箱产生作用力,水箱的重量全部被支撑架承受；水箱横截面积一定,通过支撑架测试水箱的重量的变化可以得到；水箱的液体的长度变化,就得出了它们的相对沉降。

相对沉降测量方法是取任意一个水箱做参考点，其他水箱以参考点来计算沉降。

称重支撑架的内部：电阻应变片在受到压力或拉申时,材料就会变形,这样会引起电阻的变化产生约满量程差动电源；差动信号送给A/D模块，A/D模块将模拟信号转换为数字信号后,传给单片机，单片机通过去抖后将重量值显示在LED显示屏上；

水箱高度变化的公式为:

?H=?m/(S*P)

?m为变化的重量

P为水的密度；

S为水箱的横截面积。

本发明的有益效果：

构件沉降时,会引起沉降水箱的液面高度变化,液面高度变化,将引起水箱的重量变化.微小的高度变化,将引起重量的较大变化.这样就可以较为准确的得到液面的高度值。通过测试沉降水箱的重量变化,提高了沉降的测试精度。

附图说明

图1为本发明沉降测量系统的结构示意图；

图2为本发明的称重支撑架(1.2)的内部结构框图。

具体实施方式

下面结合附图1、2对本发明进行详细描述：

首先多个支撑平台1.2,固定在结构的测试点上,支撑平台1.2水平安装,将水箱1.1放置在支撑平台1.2上,将水箱通过水管1.4互连,水管在连接水箱处细管1.5通过固定在墙体上的卡箍1.3,水箱连接处细管1.5采用直径为8mm的细橡皮软管,消除水箱1.1和水管1.3的相互作用力.

测试时,先往水箱1.1内灌入水.使水位达到水箱1.1的1/2左右.记录每个水箱1.1的重量.当测试点出现相对沉降时,各测试点出现了高低变化,引起水箱1.1内水位也出现变化,就引起水箱1.1的重量变化.由于细管1.5为橡皮细管,不对水箱1.1产生作用力,水箱1.1的重量全部被支撑架1.2承受.通过支撑架1.2测试水箱1.1的重量的变化可以得到.水箱1.1的液体的长度变化,就得出了它们的相对沉降.

相对沉降测量方法是取,任意一个水箱1.1做参考点.其他水箱1.1以参考点来计算沉降.

称重支撑架1.2的内部框图如图2所示,电阻应变片2.1在受到压力或拉申时,材料就会变形,这样会引起电阻的变化,电阻应变片2.1选用1200欧电阻,对电阻应变片2.1采用10V的激励电压,产生约2mV/V的满量程差动电源.差动信号送给A/D模块2.2,A/D模块2.2选用24位ADC芯片HX711.A/D模块2.2将模拟信号转换为数字信号后,传给单片机2.3：MSP430,MSP430通过去抖后将重量值显示在LED显示屏2.4上.

由于满量程变化为2mV/V,10V的变化为20mV,即0.02V,使用24为ADCHX711可达到1/10000的分辨率.

水箱重量的变化的公式为:,

?m=?V*P

?m为变化的重量

?V为液面变化的体积,为液面变化高度和面积的乘积

P为水的密度

用水箱1.1采用直径为150mm的圆柱体,当水箱1.1位置下沉高度为1mm时,已知水的密度为1.0×103千克/米3,代入上式子得到?m等于70克。