YC-VWM型多点位移计

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3.2 工作原理

当被测结构物发生位移将通过多点位移计的锚头带动接长测杆位移,接长测杆拉动位移 计的测杆,位移传递给振弦转变成振弦应力的变化,从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激 振振弦并测量其振动频率,频率信号经电缆传输至读数装置,即可测出被测结构物的变形量。 同步测量埋设点的温度值。

3.3 计算方法

a) 当外界温度恒定多点位移计仅受到轴向位移时,其位移量 L 与输出的频率模数△F  有如下线性关系:

L = K×△F

△F = F - F0

式中:L—多点位移计的测量值,单位为 mm

k—多点位移计的测量灵敏度,单位为 mm/F;

△F—多点位移计实时测量值相对于基准值的变化量,单位为 F;

F—多点位移计的实时测量值,单位为 F;

F0—多点位移计的基准值,单位为 F。

b) 当多点位移计不受外力作用时(仪器两端标距不变),而温度增加△T 时,多点位移计 有输出量△F´ , 这个输出量是由温度变化而造成的,因此在计算时应给以扣除。实验可知△F ´与△T 具有如下线性关系:

L´= k×△F´+(b – h×α)×△T = 0

K×△F´= - (b – h×α)×△T

△T = T - T0

式中:b—多点位移计的温度修正系数,单位为 mm/℃;

△T—温度实时测量值相对于基准值的变化量,单位为℃;

T—温度的实时测量值,单位为℃;

T0—温度的基准值,单位为℃;

h—测杆长度,单位为 mm

α—测杆的线膨胀系数,单位为 10-6/℃。

注:测杆材料为不锈钢,不锈钢的线膨胀系数通常为 : α=16.5×10-6/℃。

c) 埋设在岩土结构物或其它结构物内的多点位移计,受到的是变形和温度的双重作用, 因此多点位移计的一般计算公式为:

Lm = k×△F+(b - h×α)×△T = k×(F - F0)+(b - h×α)×(T - T0) 式中:Lm—被测结构物的位移量,单位为 mm

注:VWM 型振弦式多点位移计有温度自动补偿功能,温度修正系数小于最小读数,使用 中不需要温度修正,计算用公式为:

Lm = k×△F – h×α×△T = k×(F - F0) –h×α×(T - T0)

4 安装与埋设

多点位移计适用于安装在坝体廊道内、坝体坝肩处、隧道内、山体边坡、土坝内、路堤 内、基坑边墙等,多点位移计根据使用场合和环境的不同,其安装方法也不相同,有向上、 向下、水平、倾斜等安装方式。

以下对安装在岩体内,测量岩体边坡稳定性的安装方法作一些简述,其它安装方法可参 照进行。

多点位移计中的位移计出厂时均已标定检验合格,用户未发现异常情况时,不需再标定。 如发现某一支位移计损坏或有异常情况,可在厂家专业技术人员的指导下进行检查或更换。

 

4.1 前期准备

安装前应将所有位移计用读数仪测读,确认正常后进行建档。每套多点位移计出厂都有 一个组号,每组中每支位移计都有一个点号,记录组号、点号及位移计的出厂编号和各点将 接长测杆的长度。

4.2 多点位移计的组装

4.2.1 多点位移计的出厂状态

 

多点位移计出厂时位移计及护管及转接头均与基座组装在一起,观测电缆已接好(标配 5 米),安装埋设时只需连接接长测杆、护管、锚头等附件即可(图 4.2.1)。

img2

(图 4.2.1) 多点位移计的出厂状态示意图

4.2.2 接长测杆、护管、锚头等附件

安装前应先核对测量点数及各点深度,根据各测点的测量深度配备不锈钢接长测杆(¢6)  PVC 护管(¢16)的长度。

接长测杆分为:0.5 米、1 米、1.5 米三种标配长度,1.5 米的接长测杆为主杆,0.5   1 米的接长测杆用于调配测杆总长度。1.5 米的护管为标配长度,用户安装时可自由裁成 需要的长度进行调节。img3

(图 4.2.2-1)接长测杆、护管与多点位移计连接示意图

       多点位移计组装先将各点的第一节接长测杆和多点位移计测杆用六方接头连接,第二节

接长测杆与第一节接长测杆也用六方接头连接,穿入第一节护管,护管的一头插入护管转接 头,另一头用护管接头与下一节护管连接,套上分配盘。依次连接各点的接长测杆和护管到 设定的长度(接长测杆比护管长一点)。

接长测杆与接长测杆用不锈钢六方接头连接,要用扳手或钳子拧紧;护管和护管的接长 用护管接头连接,涂 PVC 胶直接插入连接(图 4.2.2-1)。

当各点接长测杆与护管接长到设定长度后,安装护管封头和锚头。护管封头穿在测杆上, 外圆处涂 PVC 胶插入护管尾部固定。锚头旋在测杆尾部(图 4.2.2-2)。

img4

(图 4.2.2-2) 锚头和护管封头与测杆和护管连接示意图

4.2.3 分配盘和自锁扎带

分配盘应安装在距安装基座 0.5 米左右处,其作用是将接长测杆和护管分配在固定的位 置上,以便使各点位移计及测杆与安装基座分配就位。

自锁扎带的作用是集垅护管和测杆,使其不扭曲或交错,入孔时减少与孔壁间的摩擦方 便入孔。安装时可每隔约 1~2 米将测杆及护管(包括排气管、灌浆管)等排列整齐,用自锁扎 带捆扎在一起。

4.2.4 观测电缆

多点位移计出厂时按工程需要配备相应长度的电缆(标配 5 米),电缆与每支位移计的连 接采用接线端子,工地现场如需检查线路或更换位移计打开安装基座保护罩即可操作。

多点位移计在现场组装完成后,要用读数仪测读各支位移计的读数,确认组装无误及每 支位移计工作正常,方可将多点位移计入孔。

4.2.5 多点位移计安装适用孔径

多点位移计测量点数的多少诀定埋设所需钻孔孔径的大小,多点位移计埋设适用的最小 孔径如下表所示(仅供参考,单位 mm):

 

测点数

测杆护管孔径

位移计护管孔径

安装基座孔径

2点

¢90

¢100

¢110

3点

¢90

¢100

¢110

4点

¢90

¢100

¢110

5点

¢110

¢125

¢135

6点

¢110

¢140

¢150

4.3 多点位移计的埋设

4.3.1 多点位移计出厂装配状态

多点位移计的埋设分为向下埋设(含向下倾斜)、向上埋设(含向上倾斜)、水平埋设三种 方式。埋设时根据埋设的方向及孔深,需在现场对多点位移计的进行装配和调整。

 

img5

多点位移计出厂时位移计固定在基座上的状态是按向下埋设方式装配的(埋设时无需调整),其位移计在基座上面部分(X)≥量程,位移计测杆(Y)收于最小位置,见(图 4.3.1)所示。

 

img6

 (图 4.3.1) 位移计出厂装配状态示意图

4.3.2 整体向下埋设

向下埋设(右边图 4.3.2):多点位移计整体组装好后,放入测孔内

位移计测杆处于悬挂状态,接长测杆的自重将会使位移计测杆(Y)拉出

在满量程的位置(测杆拉出最大)。

多点位移计入孔,确认就位正常可灌浆(一般岩体结构用混凝土砂

浆,土体结构用膨润土),固结后,及时调整位移计的拉压范围。方法:

取下安装基座保护罩,将固定每支位移计的契块螺栓(基座面上位移计

旁)松开,推动位移计到设定的位置(调整位移计的拉压范围),此时 X

 Y 同步变化,调整完毕后拧紧契块螺栓固定位移计,完成位移计测量

范围的调整。

4.3.3 整体向上埋设

向上埋设(左边图 4.3.3):多点位移计整体组

装好后,推入测孔内位移计测杆处于受压状态,接

长测杆的自重将会使位移计测杆(Y)收于在最小量

程的位置。

向上推入前首先将位移计在基座面上的部分

推到底位(X=0),位移计测杆也收到最小量程的位

置(Y=0),调整后拧紧契块螺栓固定位移计即可推

入。

多点位移计入孔,确认就位正常可灌浆(一般岩体结构用混凝

土砂浆,土体结构用膨润土),固结后,及时调整位移计的拉压范围, 松开契块螺栓向后拉动位移计调整到合适的位置(调整位移计的拉压范 围),此时 X 和 Y 同步变化,调整完毕后再拧紧契块螺栓固定位移计, 完成位移计测量范围的调整。

4.3.4 拼接安装埋设

在空间狭小的高边坡,或多点位移计无法事先整体组装的施工现 场,入孔必须从锚头开始,1 件件向孔中传递,安装时需要附加拼接附 件:

1)100mm 长不锈钢正反牙测杆,用于接长测杆与正反牙接头的连接;

 

2)不锈钢正反牙六方接头,用于接长测杆与位移计测杆的连接;

3) 0.5 米内径 18mm PVC 护管,用于最后护管封口,在连接最后 1 节接长测杆时,将 18mm PVC 护管先套在护管上,在接长测杆与位移计测杆用反牙六方接头连接上后,套上 18mm PVC 护管封口,两头用胶密封。

4.3.4 通气管和灌浆管

多点位移计向下埋设:排气管从多点位移计安装基座旁边插入,排气管伸进孔内 0.5~1 米处。灌浆管也在多点位移计安装基座的旁边插入,深达测杆锚头的下部(孔底灌浆)。

多点位移计向上埋设:排气管与接长测杆绑扎在一起,其长度应比最长的测杆锚头长出 20cm 以上,以保证注浆时空气能全部排出。灌浆管在多点位移计安装基座旁边插入,深度伸 进孔内 0.5~1 米处(孔口灌浆)。

排气管采用小口径无接头能承受一定压力的长塑料硬管为宜。

img8

(图 4.3.5) 向下埋设和向上埋设布设通气管和灌浆管区别示意图  

 

4.4 选取基准值

多点位移计的测量值为实时测量值相对于基准值的变化量,所以基准值选取的准确与否, 将直接影响到测值的准确性。

在外荷载变动不大选取相同时间、稳定气温的 3 次相近的读数,经平均后做为基准值, 多点位移计安装在混凝土中应选取水化热过后的测值。基准值选定后应做好记录,作为计算 的基准值。

为使基准值取的更准确,可将以上操作重复进行两次,如果两次测值基本相同(误差≤ 0.5%F.S),则证明基准值取值正确。

多点位移计的测量值出现偏差时,可用以上方法重新校准基准值。

5 测量

测量多点位移计用读数仪测量,用测量线一头连接读数,测量线另一头多点线共有 6  红色夹子,将其中某 1 个连接上测力计观测电缆两两同色中的一根,两两同色中另一根连黑 色共用线,即此测量频率。白、绿线测温度。

多点位移计标准配置的接线表(4 点):

测点号

多点夹子

10芯电缆芯线

多点位移计内的传感器

1#

红色1

红色长线

1#传感器正极

黑色

红色短线

1#传感器负极

2#

红色2

黑色长线

2#传感器正极

黑色

黑色短线

2#传感器负极

3#

红色3

蓝色长线

3#传感器正极

黑色

蓝色短线

3#传感器负极

4#

红色4

黄色长线

4#传感器正极

黑色

黄色短线

4#传感器负极

温度

白色

白色线

4#传感器白色线

绿色

绿色线

4#传感器绿色线

屏蔽

黑色

屏蔽线

4个传感器屏蔽线并接

如用单点测量线测量:快速插头插入 YC-READ-1型读数仪的左边插座,将测量线的黑 、红连接两两同色线测频率,白、绿测温度。

YC-VWM 型振弦式多点位移计可同步测量埋设点的温度值,其中 1 支位移计具有智能识别 和测温功能,内存信息为该组多点位移计的组号。现场用读数仪测量时会自动将识别信息读出 ,顺序存入读数仪,通讯给计算机,方便快速统计计算及查询,使测量工作实现人工智能无  纸化操作。

工程现场电缆被意外挖断,仅用读数仪测读一遍,就可自动识别出这组多点位移计所对 应的编号及身份信息。

6 位移计故障检查

当多点位移计测量出现故障时,可用万用表检查多点位移计芯线间的电阻值,其正常状 况各同色芯线电阻值通常为 300Ω左右;绿、白芯线电阻值在温度 25℃时应为 3kΩ左右;各 同色芯线对绿、白线或对屏蔽线(裸线)间绝缘电阻值应﹥50M(测量绝缘电阻时可使用 100V  流兆欧表,万用表测量绝缘电阻应用 MΩ档,其值应为无穷大∞)。

7 电缆故障检查

多点位移计电缆接长用型号为 YSPT-10 观测电缆,其电缆电阻值约为 50Ω/km 左右。

7.1 用万用表测量(两两同色芯线)的电阻值:正常情况为 300Ω左右,再加上电缆的电阻值。

a) 如果电阻测值正常,可能仪器损坏或进水;

b) 如果电阻测值非常大或无穷大,电缆或接头断路;

c) 如果电阻测值非常小,电缆或接头短路。

其表现为读数仪测量不出频率值。

7.2 用万用表测量(白、绿芯线)的电阻值:正常情况在温度 25℃时应为 3kΩ左右,再加上电 缆的电阻值。

a) 如果电阻测值正常,请检查读数仪及其测量连接线;

b) 如果电阻测值非常大或无穷大, 电缆或接头断路;

c) 如果电阻测值非常小,电缆或接头短路。

其表现为读数仪测量不出温度值。

7.3 用 100V 直流兆欧表或万用表测量位移计芯线(两两同色线对地线,白、绿线对地线,两 两同色对白、绿线)的电阻,其测值如果很小﹤5MΩ ,可能电缆接头进水短路。

其表现为读数仪测量正常,振弦采集单元测量频率值可能会引起测值不稳,测量温度值 将比正常值偏低 10~20℃左右。

8 读数仪测值不稳

a) 将屏蔽线并接到读数仪测量线的黑线夹子上;

b) 可能电缆接头处进水,将其剪掉,重新连接;

c) 确定位移计的频率范围,正确选择读数仪的激励类型;

 

d) 确定位移计的温度电阻基值,正确选择读数仪的电阻基值;

e) 检查附近是否有干扰源,如电动机、发电机、天线或交流动力电缆,远离上述干扰源。

9 注意事项

多点位移计安装就位前、后应及时测量频率和温度值,根据多点位移计编号和设计编号 作好记录并存档,特别注意保护多点位移计信号引出电缆。

10 验收与保管

用户开箱验收仪器,应先检查仪器的数量(包括附件)及出厂检验合格证等是否与装箱清 单相符。开箱后每套多点位移计应先用 100V 兆欧表测量观测电缆的绝缘电阻,其测值应满足 绝缘电阻规定要求。验收时每支位移计应用读数仪测量,检查是否工作正常。

多点位移计应保管在干燥、通风的房间中。

11 附言

YC-VWM 型振弦式多点位移计自出厂之日起壹年内,如性能低于技术条件要求且系属产 品质量问题,本公司负责免费维修或更换(若因现场防雷系统不完善遭遇强雷电等不可抗力  所造成的损坏不在其例)。      

附件:YC-VWM 型振弦式多点位移计安装指南

1 YC-VWM 型振弦式多点位移计出厂外部状态图

 

2 YC-VWM 型振弦式多点位移计安装附件图

3 YC-VWM 型振弦式多点位移计装配示意总图

4 YC-VWM 型振弦式多点位移计装配方法

4.1 测杆和护管的连接方法

1) 第一节测杆与多点位移计滑动测杆接头连接,以下测杆用测杆接头依次连接到规定的长 度(可选择不同长度的测杆调节测杆总长度)。

2) 第一节测杆护管与多点位移计护管接头连接,以下护管用护管接头依次连接到规定的长 度(测杆和护管依次交替连接)。

3) 测杆接头和护管接头处应涂胶防止松动;测杆与测杆接头螺纹连接时,可用铁钉拧紧接 头,用扳手拧紧测杆(扳手如下图所示卡在 M6 螺母上);护管与护管接头连接,直接插入用胶固 定(如下图所示)。

4.2 测杆、测杆护管、定位盘的安装方法

在连接第一节测杆和护管时应将测杆定位盘套人(如下图所示),当第一节测杆和护管装 配完成后将定位盘放在最上端的位置。作用是固定测杆和护管的在孔口的位置,有利于先埋 设测杆后安装多点位移计的分体安装埋设方法的操作。

4.3 锚头和密封头的安装方法

1) 密封头先穿在锚头短测杆上,测杆接头连接锚头短测杆和最后一节测杆,最后一节测杆 护管需根据锚头位置裁断成合适长度与密封头连接,其装配如下图所示。

2) 为了保护密封圈,密封头移动时应旋转移动。密封头外圆涂 PVC 胶后插入最后一节护管 连接,其装配效果如下图所示。

 

5 YC-VWM 型振弦式多点位移计埋设方法

5.1 多点位移计通常是垂直安装面埋设,埋设方向可分为五种情况:竖直向下、竖直向上、

 

水平方向、斜向向下、斜向向上(见下图所示)。

5.2 位移计初始状态设置

多点位移计出厂状态是按竖直向下、斜向向下埋设情况装配的(见下图 a 所示)。

安装埋设方向不同,决定埋设时位移计固定在基座的初始状态不同。

2) 多点位移计竖直向下或斜向向下方向埋设时,测杆由于重力作用会向下移动,将带 动位移计滑动测杆移动,使位移计的量程损失(见下图 b 所示);故多点位移计埋设完成,锚 头固结后,必须调整位移计的初始位置状态。

3) 多点位移计竖直向上和斜向向上或水平埋设时,不存在测杆移动,但必须在安装埋设  前先调整出厂状态,为后面设置初始值时留出位移计在护罩内的活动空间(见下图 C 、D 所示)。

 

4) 调整多点位移计的出厂状态,需先用配置的六角套筒扳手松开固定契块的六角法兰 头螺栓,契块和螺栓位置见上图 a 标注所示。

6 YC-VWM 型振弦式多点位移计埋设步骤

6.1 正向埋设(竖直向下、斜向向下)

第一步:在设计监测位置钻孔,钻孔直径按选用多点位移计的型号确定(见 YC-VWM 型振 弦式多点位移计配置信息);孔深必须大于最深测点 0.5 米以上。

第二步:将组装好的多点位移计入孔,直到多点位移

计基座固定环担在孔口上为止;入孔时注浆管一同插入到

孔底,通气管插入孔口内即可(如右图所示)。

第三步:利用注浆管往钻孔内灌注水泥砂浆,灌注时

逐渐提升注浆管,灌浆

必须充实至孔口(通气

管翻浆)。土石坝逐级

灌注膨润土。

8.2 反向埋设(竖直向

上、斜向向上、水平方

向)

第一步:在设计监

测位置钻孔,钻孔直径

按选用多点位移计的

型号确定(见 YC-VWM 型振

弦式多点位移计配置信息);孔深必须大于最深测点 0.5 米以上。

第二步:将组装好的多点位移计入孔,直到多点位移 计基座固定环担在孔口上为止;入孔时通气管一同插入到

孔顶,注浆管插入孔口内即可(如左图所示)。

第三步:利用注浆管往钻孔内高压灌注水泥砂浆,灌浆直到通气管翻浆为止。

7 YC-VWM 型振弦式多点位移计初始值设置方法

多点位移计埋设完成,灌浆 48 小时后,锚头固结,应及时设置多点位移计的初始值。 位移计初始值设置步骤如下图所示:

 

第一步:取下护罩上的蝴蝶螺母,拔出护罩放置妥当。此时可看到多点位移计的内部结 构状况。在基座上面可看到固定位移计的契块和螺栓和位移计的安装位置。(见上图第一步)。

第二步:用六角套筒扳手松开紧固契块的螺栓,用手抓住位移计先向上拉一下使契块松 动,然后慢慢向下推位移计直到推不动为止。基座上的位移计逐个进行完成以上步骤后,位移计滑动测杆又回缩进位移计内回到原位 (见上图第二步)。

第三步:将配置的弹簧拉手卡进位移计尾部挡圈的横向小孔内(见放大图),拉动位移计 向上移动,移动的距离为确定的初始值后,用六角套筒扳手锁紧契块螺栓将位移计固定住, 即完成初始值位置的设置(见上图第三步)。

第四步:将护罩回位套在基座上,上好密封垫拧紧蝴蝶螺母,封好孔口。合理敷设和保 护电缆,测量多点位移计读数,记录数据存档(见上图第四步)。

位移计松动和锁紧操作示意放大图见下面两图所示。 ​​​​​​​

本使用说明由长沙云超信息科技有限公司编制

使用说明中的型号、参数、公式、文字如遇有修改,恕不另行通告,谨请以最新版本为准。

  

发布日期:2024-04-11
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