阅读说明：本技术 一种高铁路基沉降监测静力水准仪的低温漂检测系统 (Low-temperature drift detection system of high-speed railway foundation settlement monitoring hydrostatic level ) 是由 施阁 于佳敏 罗宗旭 单超 吕云杰 于 2021-09-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高铁路基沉降监测静力水准仪的低温漂检测系统,包括气管、液管、数据总线、储液装置、仓体、基准点物位计、测点物位计、气压控制装置,储液装置、基准点物位计、测点物位计由气管、液管连通并由数据总线实现对各节点测量数据的读取。基准点物位计与测点物位计均包括水管接头、气管接头、安装支架。气压控制装置与储液装置的气腔相连,包括可压缩式回弹气囊、步进电机、丝杆、圆法兰铜螺母、气囊接口器、施压上板和施压下板,将两个丝杆一端连接两个步进电机并固定施压下板,另一端连接圆法兰铜螺母固定施压上板,控制可压缩式回弹气囊。该装置可使环境温度变化对系统测量结果的影响大大降低,对被测物体实施准确监测。(The invention discloses a low-temperature drift detection system of a high-speed railway foundation settlement monitoring hydrostatic level, which comprises an air pipe, a liquid pipe, a data bus, a liquid storage device, a cabin body, a reference point level meter, a measuring point level meter and an air pressure control device, wherein the liquid storage device, the reference point level meter and the measuring point level meter are communicated by the air pipe and the liquid pipe and read measured data of each node by the data bus. The reference point level meter and the measuring point level meter comprise water pipe connectors, air pipe connectors and mounting brackets. The air pressure control device is connected with an air cavity of the liquid storage device and comprises a compressible rebound air bag, a stepping motor, a screw rod, a circular flange copper nut, an air bag connector, a pressing upper plate and a pressing lower plate, wherein one end of the two screw rods is connected with the two stepping motors and the pressing lower plate is fixed, the other end of the two screw rods is connected with the circular flange copper nut and the pressing upper plate is fixed, and the compressible rebound air bag is controlled. The device can greatly reduce the influence of the environmental temperature change on the system measurement result, and accurately monitor the measured object.)

一种高铁路基沉降监测静力水准仪的低温漂检测系统

技术领域

本发明属于检测技术领域，具体涉及一种高铁路基沉降监测静力水准仪的低温漂检测系统。

背景技术

近年来，我国高速铁路的建设飞速发展。然而，速度达到200km/h以上的高速铁路，其路基、轨道的不平顺对快速行车引起的列车振动也远比相同条件下普通速度的列车严重，因此高速铁路对轨道的平顺性提出了更高的要求。静力水准仪监测系统被工程界广泛接受和使用在高速铁路线路监测中，与传统监测方法相比，静态液位系统能够实现实时、准确测量，为高速铁路的安全运行提供了重要保证。静力水准系统的工作介质是气体和液体，其体积极易受到外界的影响而改变。在静力水准系统中，温度因素对系统的测量有着非常大的影响。

目前国内外对于减小温度对静力水准仪的影响基本都是采用数据处理的思路和方法，如：何晓业等人探讨了压力、水管中的温度梯度计钵体之间的温差对静力水准系统精度的影响，并通过理论计算提出了一个温度修正公式；褚伟洪通过理论计算得到温度修正公式，对每个钵体中的测值以及连通管中的温度梯度对测试精度测试结果进行温度修正；林文高在各个钵体上安装温度传感器，通过实验拟合的方法消除由于钵体温度差异而带来的影响。但现有的方法对温度实验的条件没办法得到满足，形成误差的因素也比较复杂，很难找到真正精确的修正拟合公式，且在实际应用中，根据现场测量得到的各个钵体的温度，计算所产生的误差，要在测量读数中减去这个误差，得到修正后的结果，计算过程较为复杂。目前还有一些研究是采用增加装置的方法对静力水准仪进行保护以提高其测量精度。如专利：CN201120286757.3，提出一种提高静力水准仪测试精度的装置，该装置采用箱式结构，固定安装在静力水准仪外围，防止静力水准仪受到太阳直射，减少仪器容器温度及温度的变幅，使整个系统仪器的温度同步变化。又如专利：201820997595.6，提出一种减少温度误差的静力水准仪，包括进陶瓷空腔结构体、出嘴口、与陶瓷空腔结构体相结合的金属保护外壳和扩散硅。该装置在陶瓷材料外部设置金属保护壳，可使仪器工作在恶劣环境下。尽管上述装置在一定程度上减小了温度对静力水准仪的影响，但这种采用在增加装置保护静力水准仪的方法还没有高效提高静力水准仪的测量精度，并且制造材料成本较高，不适合用于高铁路基沉降监测中。可以看出，低温漂高铁路基监测技术尚未成熟，因此，实践中需要一种解决上述问题的新的低温漂监测系统。

本发明公开了一种高铁路基沉降监测静力水准仪的低温漂检测系统,包括气管、液管、数据总线、储液装置、仓体、基准点物位计、测点物位计、气压控制装置，储液装置、基准点物位计、测点物位计由气管、液管连通并由数据总线实现对各节点测量数据的读取。基准点物位计与测点物位计均包括水管接头、气管接头、安装支架。气压控制装置与储液装置的气腔相连，包括可压缩式回弹气囊、步进电机、丝杆、圆法兰铜螺母、气囊接口器、施压上板和施压下板，将两个丝杆一端连接两个步进电机并固定施压下板，另一端连接圆法兰铜螺母固定施压上板，控制可压缩式回弹气囊。该装置可使环境温度变化对系统测量结果的影响大大降低，对被测物体实施准确监测。

发明内容

本发明的目的：提出一种高铁路基沉降监测静力水准仪的低温漂检测系统，通过总线上传回的压力传感器实时测得的系统当前气压数据来对系统内的气压状况进行实时检测，当温度变化导致系统内当前气压与设定的标准气压产生差值时，系统驱动步进电机旋转带动丝杆驱动施压板对可压缩式回弹气囊进行压缩或舒放，以对系统内的气压进行补偿控制，使其能够自适应因装置内气体受温度变化影响而导致的测量误差，做到将环境温度变化对系统测量结果的影响大大降低，对被测物体实施准确监测。

为实现本发明，采用的技术方案是：一种高铁路基沉降监测静力水准仪的低温漂检测系统,包括气管、液管、数据总线、储液装置、仓体、基准点物位计、测点物位计、气压控制装置，储液装置、基准点物位计、测点物位计由气管、液管连通并由数据总线实现对各节点测量数据的读取。基准点物位计与测点物位计均包括水管接头、气管接头、安装支架。气压控制装置与储液装置的气腔相连，包括可压缩式回弹气囊、步进电机、丝杆、圆法兰铜螺母、气囊接口器、施压上板和施压下板，将两个丝杆一端连接两个步进电机并固定施压下板，另一端连接圆法兰铜螺母固定施压上板，控制可压缩式回弹气囊。通过数据总线上传回的压力传感器实时测得的系统当前气压数据来对系统内的气压状况进行实时检测，当系统内当前气压与设定的标准气压产生偏差时，系统驱动步进电机旋转带动丝杆驱动施压板对可压缩式回弹气囊进行压缩或舒放，以对系统内的气压进行补偿控制。该装置可以将环境温度变化对系统测量结果的影响降到足够小，对被测物体实施准确监测。

本发明的有益效果：

1.通过气压控制装置与储液装置的气腔相连，步进电机驱动施压上板对可压缩式回弹气囊进行压缩或舒放可以实现系统内气压的补偿控制。

2.由聚氯酸塑料制成的气囊接口器以及由聚丙烯塑料制成的气囊外壳有较好的密封性，保证了测量的精准度。

3. 采用亚克力作为施压板，经久耐用，不易磨损且具有环保作用，可以节约成本，方便生产制造。

附图说明

图1为本发明一种基于高铁路基沉降监测静力水准仪的低温漂检测系统的

结构示意图；

图2为本发明气压控制装置主视图；

图3为本发明基准点物位计与测点物位计主视图；

图4为本发明基准点物位计与测点物位计侧视图；

其中：1：气管；2：液管；3：数据总线；4：储液装置；5：仓体；6：基准点物位计；7：测点物位计；8：气压控制装置；9：水管接头；10：气管接头；11：安装支架；12：可压缩式回弹气囊；13：步进电机；14：丝杆；15：圆法兰铜螺母；16：气囊接口器；17：施压上板；18：施压下板。

具体实施方式

一种高铁路基沉降监测静力水准仪的低温漂检测系统,包括气管（1）、液管（2）、数据总线（3）、储液装置（4）、仓体（5）、基准点物位计（6）、测点物位计（7）、气压控制装置（8），储液装置（4）、基准点物位计（6）、测点物位计（7）由气管（1）、液管（2）连通并由数据总线（3）实现对各节点测量数据的读取。基准点物位计（6）与测点物位计（7）均包括水管接头（9）、气管接头（10）、安装支架（11）。气压控制装置（8）与储液装置（4）的气腔相连，包括可压缩式回弹气囊（12）、步进电机（13）、丝杆（14）、圆法兰铜螺母（15）、气囊接口器（16）、施压上板（17）和施压下板（18），将两个丝杆（14）一端连接两个步进电机（13）并固定施压下板（18），另一端连接圆法兰铜螺母（15）固定施压上板（17），控制可压缩式回弹气囊（12）。该装置可使环境温度变化对系统测量结果的影响大大降低，对被测物体实施准确监测。

工作原理：该装置利用可压缩式回弹气囊（12）、步进电机（13）、丝杆（14）、圆法兰铜螺母（15）、气囊接口器（16）、施压上板（17）和施压下板（18）构成气压控制装置（8），将气压控制装置（8）与储液装置（4）的气腔相连，储液装置（4）、基准点物位计（6）、测点物位计（7）由气管（1）、液管（2）连通并由数据总线（3）实现对各节点测量数据的读取，基准点物位计（6）和多个测点物位计（7）安装有型号为MPX12D的压力传感器芯片，物位计以基于RS-485通讯协议的控制算法为基础，通过总线上传回的压力传感器芯片实时测得的系统当前气压数据来对系统内的气压状况进行实时检测，当系统内当前气压与设定的标准气压产生差值时，系统驱动步进电机（13）旋转带动丝杆（14）驱动施压上板（17）对可压缩式回弹气囊（12）进行压缩或舒放，以对系统内的气压进行补偿控制。

优选的，与储液装置（4）相连的一个基准点物位计（6）和多个测点物位计（7）安装有型号为MPX12D的压力传感器芯片，该芯片经过运算处理把前后压力的变化转化传感器内置压敏元件的变化，并输出模拟信号。

优选的，可压缩式回弹气囊（12）固定在施压上板（17）和施压下板（18）之间，其外壳可以采用聚丙烯塑料，也可以采用其他密封性较强的材料。

优选的，气囊接口器（16）用来连接可压缩式回弹气囊（12）与气管（1），内含一个圆孔，通过3D打印机制造，由聚氯酸塑料构成。

优选的，施压下板（18）固定，由施压上板（17）对可压缩式回弹气囊（12）进行压缩或舒放，以对系统内的气压进行补偿控制，可以采用亚克力，也可以其他材料。

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。